Acetone-butanol-ethanol fermentation/el

Στη ζύμωση ακετόνης-βουτανόλης, η ακετόνη και η βουτανόλη παράγονται από γλυκόζη χρησιμοποιώντας στελέχη Clostridium , τα οποία είναι αυστηρά αναερόβια βακτήρια. Επιπλέον, παράγεται επίσης αιθανόλη και επομένως αυτή η ζύμωση συχνά ονομάζεται και ζύμωση ABE . Υπάρχουν δύο διακριτές μεταβολικές οδοί, η μία που παράγει βουτανόλη από άμυλο και η άλλη που παράγει βουτανόλη από σακχαρόζη. Αποδίδει 3 μέρη ακετόνης, 6 μέρη βουτανόλης και 1 μέρος αιθανόλης.

Η ζύμωση ABE είναι μια από τις παλαιότερες γνωστές βιομηχανικές μεθόδους ζύμωσης με ιστορία άνω των 100 ετών. Στο πρώτο μισό του 20ού αιώνα, κατατάχθηκε δεύτερη μόνο μετά τη ζύμωση με αιθανόλη. Το 1861, η παραγωγή βουτανόλης μέσω μικροβιακής ζύμωσης αναφέρθηκε για πρώτη φορά από τον Παστέρ. Ακολούθησε ο Schardinger το 1905, ο οποίος ανέφερε την παραγωγή ακετόνης μέσω ζύμωσης. Από το 1912 έως το 1914, στελέχη του Clostridium acetobutylicum απομονώθηκαν από τον Chaim Weizmann, τα οποία είχαν την ικανότητα να ζυμώνουν αμυλούχο υπόστρωμα. Η ζύμωση ABE χρησιμοποιήθηκε για την παραγωγή ακετόνης κατά τη διάρκεια του Α' Παγκοσμίου Πολέμου για την παρασκευή του εκρηκτικού κορδίτη και στην παραγωγή συνθετικού καουτσούκ. Στον Β' Παγκόσμιο Πόλεμο, η βουτανόλη παρήχθη ως καύσιμο για μαχητικά αεροσκάφη. Η διαδικασία εξαφανίστηκε στο δεύτερο μισό λόγω της ανόδου της πετροχημικής βιομηχανίας.

Μετά από μια σύντομη αναζωπύρωση του ενδιαφέροντος τη δεκαετία του 1970 και στις αρχές της δεκαετίας του 1980, το ενδιαφέρον για τη βουτανόλη ως βιοκαύσιμο μειώθηκε κατά την εποχή του φθηνού πετρελαίου. Τώρα έχει αναβιώσει, καθώς μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως άμεσο υποκατάστατο βενζίνης σε μη τροποποιημένους κινητήρες εσωτερικής καύσης. Η βουτανόλη, όταν καταναλώνεται σε κινητήρα εσωτερικής καύσης, δεν παράγει SOX, NOX ή μονοξείδιο του άνθρακα, όλα επιβλαβή για το περιβάλλον υποπροϊόντα καύσης. Το CO2 είναι το υποπροϊόν καύσης της βουτανόλης και θεωρείται περιβαλλοντικά «πράσινο». Η βουτανόλη είναι πολύ λιγότερο διαβρωτική από την αιθανόλη και μπορεί να μεταφερθεί και να διανεμηθεί μέσω υφιστάμενων αγωγών και πρατηρίων καυσίμων. Δεν έχει τα προβλήματα ασφάλειας που σχετίζονται με την υποδομή της «οικονομίας του υδρογόνου». Η αναμορφωμένη βουτανόλη έχει τέσσερα περισσότερα άτομα υδρογόνου από την αιθανόλη, με αποτέλεσμα υψηλότερη ενεργειακή απόδοση. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε κυψέλες καυσίμου. Η βουτανόλη είναι ένα βιομηχανικό προϊόν, με αγορά 370 εκατομμυρίων γαλονιών ετησίως με τιμή πώλησης 3,75 δολάρια ανά γαλόνι.

• Μελάσα και άμυλο (π.χ. από καλαμπόκι, σιτάρι, σίκαλη, πατάτες...) - όλα αρκετά ακριβά όμως
• Η αγκινάρα της Ιερουσαλήμ είναι μια γεωργική καλλιέργεια με σημαντικό δυναμικό ως υπόστρωμα υδατανθράκων για τη ζύμωση ABE. Οι βραχείες ολιγομερείς φρουκτάνες είναι οι κύριες μορφές υδατανθράκων που εμφανίζονται στον κόνδυλο. Πρέπει να υδρολύονται από οξύ ή ινουλάση πριν από τη ζύμωση.
• Ο ορός γάλακτος για τυρί αποτελεί μια καλή εναλλακτική λύση για το υπόστρωμα ζύμωσης ABE λόγω της περιεκτικότητάς του σε λακτόζη και της διαθεσιμότητάς του. Ο ορός γάλακτος για τυρί περιέχει σχετικά χαμηλή περιεκτικότητα σε ζάχαρη (4-5% λακτόζη) και επομένως δεν είναι κατάλληλος για τις περισσότερες ζυμώσεις χωρίς προηγούμενη συμπύκνωση. Ωστόσο, είναι κατάλληλος για ζύμωση ABE επειδή η κατανάλωση ζάχαρης από Clostridia περιορίζεται από την τοξικότητα του προϊόντος.
• Ο στέμφυλος μήλου είναι ένα στερεό γεωργικό απόβλητο και περιέχει περίπου 10% (β/β) υδατάνθρακες (67% φρουκτόζη, 23% γλυκόζη και 10% σακχαρόζη).
• Η βιομάζα των φυκών θεωρείται επίσης κατάλληλο υπόστρωμα ζύμωσης λόγω των πλεονεκτημάτων της στην αξιοποίηση και τη βιομετατροπή.
• Το άχυρο είναι ένα αντιπροσωπευτικό δείγμα λιγνοκυτταρινούχων φυτών και ένας από τους πιο άφθονους ανανεώσιμους πόρους σε όλο τον κόσμο. Συστατικά όπως η κυτταρίνη και η ημικυτταρίνη μπορούν να αποικοδομηθούν και να αξιοποιηθούν. Η προηγούμενη αποικοδόμηση μπορεί να γίνει μέσω «έκρηξης με ατμό», όξινης υδρόλυσης (π.χ. προεπεξεργασία με θειικό οξύ) και ενζυματικής υδρόλυσης (προεπεξεργασία ή συν-ζύμωση με κυτταρινάσες).

• Wikipedia: Ζύμωση ακετόνης-βουτανόλης-αιθανόλης
• Wikipedia: Κλωστρίδιο ακετοβουτυλικό
• άρθρο: "Η ζύμωση ακετόνης-βουτανόλης σε πιλοτική μονάδα και προβιομηχανική κλίμακα" , εσωτερικό αντίγραφο εδώ: [1]
• άρθρο: "Τα οικονομικά της ζύμωσης ακετόνης-βουτανόλης: Θεωρητικές και αγοραίες σκέψεις" , εσωτερικό αντίγραφο εδώ: [2]