[發明專利]產氫菌與真養產堿桿菌聯合轉化生物質和CO2制備聚羥基脂肪酸酯的方法

有效

• 申請號: 201610119130.6
• 申請日: 2016-03-02
• 公開（公告）號: CN105543297B
• 公開（公告）日: 2019-04-09
• 發明（設計）人: 韓業君;彭小偉
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: C12P7/62
• 分類號: C12P7/62;C12R1/05;C12R1/01;C12R1/145
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟;侯瀟瀟

本發明針對生物質產氫過程產生的CO₂和有機酸回收利用困難，其經濟和環境效益有待進一步提高的現狀，以及CO₂減排和固定的迫切需求，提供一種產氫菌與真養產堿桿菌聯合轉化生物質和CO₂制備聚羥基脂肪酸酯的方法。真養產堿桿菌是一種兼性化能自養菌，能利用有機酸、糖等有機物化能異養，也能利用CO₂和H₂為碳源和能源在有O₂條件下進行化能自養，在細胞內大量積累生物可降解塑料聚羥基脂肪酸酯(PHA)。本方法通過工藝設計，利用真養產堿桿菌將生物質產氫過程生成的物質氫氣、二氧化碳和有機酸全部利用，同時大量固定CO₂生成可降解塑料聚羥基脂肪酸酯。本發明不僅實現了生物質利用的零排放，同時提供一種快速固定CO₂生產聚羥基脂肪酸酯的方法。

技術領域

本發明屬于生物技術、生物質利用和CO₂固定領域，具體涉及一種產氫菌與真養產堿桿菌聯合轉化生物質和CO₂制備聚羥基脂肪酸酯的方法。

背景技術：

微生物暗發酵制氫是異養型厭氧細菌利用碳水化合物等有機物，通過暗發酵作用產生氫氣的過程。利用秸稈、造紙工業廢水、發酵工業廢水、食品工業廢液等為原料進行生物制氫，是獲得潔凈能源氫氣的有效方法。但在產氫過程同時產生CO₂和有機酸，產生的H₂、CO₂和有機酸的摩爾比大約為(1～2)/1/1，CO₂一般直接排放或制備干冰，而有機酸在發酵液中濃度往往很低，難以回收利用。目前產氫過程碳利用率基本為零，須進一步提高其經濟和環保效益。真養產堿桿菌(Ralstonia eutropha或Alcaligenes eutrophus)是一種兼性化能自養菌，能利用有機酸、糖等有機物化能異養，也能利用CO₂和H₂為碳源和能源在有O₂條件下進行化能自養，在細胞內大量積累生物可降解塑料聚羥基脂肪酸酯(PHA)。目前，聚羥基脂肪酸酯主要由葡萄糖等原料生產，價格昂貴，尋找廉價原料發酵是PHA大規模生產的關鍵。針對以上問題，本項目提供一種產氫菌與真養產堿桿菌聯合轉化生物質和CO₂制備聚羥基脂肪酸酯的方法，首先利用產氫菌以生物質(如秸稈、生活垃圾、工業廢水等)為原料厭氧發酵產生氫氣、二氧化碳和有機酸，發酵過程收集氫氣和二氧化碳混合氣體。同時利用含有機酸的發酵液，按1-5％比例接種真養產堿桿菌，有氧發酵(化能異養)4-24h，利用有機酸為碳源發酵生長菌體，再將收集的氫氣和二氧化碳補加一定量的二氧化碳、氫氣和氧氣組成的混合氣，導入真養產堿桿菌發酵液中，進行以二氧化碳、氫氣和氧氣為碳源和能源的化能自養發酵，生產聚羥基脂肪酸酯。本項目克服生物質產氫過程碳利用率低、有機酸可能造成二次污染以及經濟效益差的問題，同時在化能自養發酵階段大量轉化二氧化碳制備PHA，將實現二氧化碳減排和降低可降解塑料PHA的生產成本。因此，本發明具有潛在的工業應用價值和社會價值。

發明內容

發明目的：

本發明提供一種產氫菌與真養產堿桿菌聯合轉化生物質和CO2制備聚羥基脂肪酸酯的方法，目的有兩個方面，一是針對生物質產氫過程產生的CO₂和有機酸回收利用困難，其經濟和環境效益有待進一步提高的現狀，發明利用真養產堿桿菌以產氫過程產生的有機酸和CO₂為碳源生產PHA,從而提高生物質利用的經濟和社會效益；二是CO₂減排和固定是緩解溫室效應的有效途徑，真養產堿桿菌利用完產氫過程產生的有機酸和CO₂之后，還需要吸收大量的 CO₂合成PHA，達到CO2固定的目的，同時產生的PHA是可降解塑料，其使用可為環保和減排做貢獻。

技術方案：

為實現上述發明目的，本發明采用的技術方案如下：