Acetone-butanol-ethanol fermentation/การหมักอะซิโตน-บิวทานอล-เอทานอล

ในกระบวนการหมักอะซิโตน-บิวทานอล อะซิโตนและบิวทานอลจะถูกผลิตขึ้นจากกลูโคสโดยใช้สายพันธุ์ของ แบคทีเรีย สกุล Clostridiumซึ่งเป็นแบคทีเรียที่ไม่ต้องการออกซิเจนอย่างเคร่งครัด นอกจากนี้ยังมีการผลิตเอทานอลด้วย ดังนั้นจึงมักเรียกกระบวนการนี้ว่า การหมักอะซิโตน-บิวทานอล (ABE fermentation) มีกระบวนการเมตาบอลิซึมที่แตกต่างกันสองกระบวนการ กระบวนการหนึ่งผลิตบิวทานอลจากแป้ง อีกกระบวนการหนึ่งผลิตบิวทานอลจากซูโครส โดยให้ผลผลิตเป็นอะซิโตน 3 ส่วน บิวทานอล 6 ส่วน และเอทานอล 1 ส่วน

การหมัก ABE เป็นหนึ่งในวิธีการหมักทางอุตสาหกรรมที่เก่าแก่ที่สุดที่รู้จักกันมายาวนานกว่า 100 ปี ในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 การหมัก ABE มีความสำคัญเป็นอันดับสองรองจากการหมักเอทานอลเท่านั้น ในปี 1861 ปาสเตอร์ได้รายงานการผลิตบิวทานอลผ่านการหมักจุลินทรีย์เป็นครั้งแรก ต่อมาในปี 1905 ชาร์ดิงเกอร์ได้รายงานการผลิตอะซิโตนโดยการหมัก และระหว่างปี 1912 ถึง 1914 ไชอิม ไวซ์มันน์ได้แยกสายพันธุ์ Clostridium acetobutylicum ซึ่งมีความสามารถในการหมักสารตั้งต้นที่เป็นแป้ง การหมัก ABE ถูกนำมาใช้ในการผลิตอะซิโตนในช่วงสงครามโลกครั้งที่ 1 เพื่อทำวัตถุระเบิดคอร์ไดต์และในการผลิตยางสังเคราะห์ ในช่วงสงครามโลกครั้งที่ 2 บิวทานอลถูกผลิตขึ้นเพื่อใช้เป็นเชื้อเพลิงสำหรับเครื่องบินรบ กระบวนการนี้ได้หายไปในช่วงหลังของสงครามเนื่องจากการเติบโตของอุตสาหกรรมปิโตรเคมี

หลังจากที่ความสนใจในบิวทานอลในฐานะเชื้อเพลิงชีวภาพกลับมาเฟื่องฟูอีกครั้งในช่วงทศวรรษ 1970 และต้นทศวรรษ 1980 ความสนใจก็ลดลงในช่วงที่ราคาน้ำมันถูก แต่ปัจจุบันความสนใจในบิวทานอลกลับมาอีกครั้ง เนื่องจากสามารถใช้แทนน้ำมันเบนซินได้โดยตรงในเครื่องยนต์สันดาปภายในที่ไม่ต้องดัดแปลง เมื่อใช้บิวทานอลในเครื่องยนต์สันดาปภายใน จะไม่ปล่อยก๊าซ SOX, NOX หรือคาร์บอนมอนอกไซด์ ซึ่งเป็นผลพลอยได้จากการเผาไหม้ที่เป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม ก๊าซ CO2 เป็นผลพลอยได้จากการเผาไหม้ของบิวทานอล และถือว่าเป็นก๊าซที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม บิวทานอลมีฤทธิ์กัดกร่อนน้อยกว่าเอทานอลมาก และสามารถขนส่งและกระจายผ่านท่อส่งและสถานีบริการน้ำมันที่มีอยู่ได้ ไม่มีปัญหาด้านความปลอดภัยที่เกี่ยวข้องกับโครงสร้างพื้นฐานของ "เศรษฐกิจไฮโดรเจน" บิวทานอลที่ผ่านกระบวนการปรับปรุงโครงสร้างมีอะตอมไฮโดรเจนมากกว่าเอทานอล 4 อะตอม ส่งผลให้มีพลังงานสูงกว่า และสามารถนำไปใช้ในเซลล์เชื้อเพลิงได้ บิวทานอลเป็นสินค้าอุตสาหกรรม มีปริมาณการตลาด 370 ล้านแกลลอนต่อปี โดยมีราคาขายอยู่ที่ 3.75 ดอลลาร์สหรัฐต่อแกลลอน

• กากน้ำตาลและแป้ง (เช่น จากข้าวโพด ข้าวสาลี ข้าวไรย์ มันฝรั่ง...) - ทั้งหมดนี้ค่อนข้างแพง
• อาร์ติโชคเยรูซาเล็มเป็นพืชเกษตรที่มีศักยภาพสูงในการใช้เป็นสารตั้งต้นคาร์โบไฮเดรตสำหรับการหมัก ABE ฟรุกแทนโอลิโกเมอริกสายสั้นเป็นรูปแบบคาร์โบไฮเดรตหลักที่พบในหัวอาร์ติโชค ซึ่งจะต้องถูกไฮโดรไลซ์ด้วยกรดหรืออินูเลสก่อนการหมัก
• เวย์ชีสเป็นสารตั้งต้นทางเลือกที่ดีสำหรับการหมักแบบ ABE เนื่องจากมีแลคโตสและหาได้ง่าย เวย์ชีสมีน้ำตาลค่อนข้างต่ำ (แลคโตส 4-5%) ดังนั้นจึงไม่เหมาะสำหรับการหมักส่วนใหญ่หากไม่ผ่านการทำให้เข้มข้นก่อน แต่เหมาะสำหรับการหมักแบบ ABE เพราะการบริโภคน้ำตาลของแบคทีเรีย Clostridia ถูกจำกัดด้วยความเป็นพิษของผลิตภัณฑ์
• กากแอปเปิลเป็นของเสียทางการเกษตรที่เป็นของแข็ง และมีคาร์โบไฮเดรตประมาณ 10% (โดยน้ำหนัก) (ฟรุกโตส 67%, กลูโคส 23% และซูโครส 10%)
• ชีวมวลของสาหร่ายยังถือเป็นสารตั้งต้นที่เหมาะสมสำหรับการหมัก เนื่องจากมีข้อดีในการนำไปใช้ประโยชน์และการเปลี่ยนรูปทางชีวภาพ
• ฟางเป็นตัวแทนของพืชที่มีลิกโนเซลลูโลสเป็นองค์ประกอบ และเป็นหนึ่งในทรัพยากรหมุนเวียนที่อุดมสมบูรณ์ที่สุดทั่วโลก ส่วนประกอบต่างๆ เช่น เซลลูโลสและเฮมิเซลลูโลส สามารถย่อยสลายและนำไปใช้ประโยชน์ได้ การย่อยสลายเบื้องต้นสามารถทำได้โดย "การระเบิดด้วยไอน้ำ" การไฮโดรไลซิสด้วยกรด (เช่น การบำบัดเบื้องต้นด้วยกรดซัลฟิวริก) และการไฮโดรไลซิสด้วยเอนไซม์ (การบำบัดเบื้องต้นหรือการหมักร่วมกับเซลลูเลส)

• วิกิพีเดีย: การหมักอะซิโตน-บิวทานอล-เอทานอล
• วิกิพีเดีย: คลอสทริเดียม อะซีโตบิวทิลิคัม
• บทความ: "การหมักอะซิโตน-บิวทานอลในโรงงานนำร่องและระดับก่อนอุตสาหกรรม"สำเนาภายในอยู่ที่นี่: [1]
• บทความ: "เศรษฐศาสตร์ของการหมักอะซิโตน-บิวทานอล: ข้อพิจารณาทางทฤษฎีและตลาด"สำเนาภายในอยู่ที่นี่: [2]