生物法固定二氧化碳厭氧發酵制備丁二酸
丁二酸又名琥珀酸,是生物煉制產品工程中最重要的碳四平臺化合物,是制備多種重要化工中間體(1,4-丁二醇、四氫呋喃、g-丁內酯等)與生物可降解材料(PBS)的原料,市場需求總量將有望由目前的1.8萬噸擴展至400萬噸。傳統生產方法采用的是從丁烷經順丁烯二酸酐通過電解生產,生產污染大,成本高,抑制了丁二酸這一大宗化學品的發展潛力。生物法生產丁二酸的主要原料來源廣泛且價格低廉(玉米、廢乳清、工農業生產廢料等),可以減少對不可再生資源的消耗,微生物合成丁二酸的過程中吸收并固定CO2用于菌株的代謝,并最終生成丁二酸,每生產1kg丁二酸,將會有0.37kg的CO2被固定。如果將發酵生產丁二酸與另一大宗發酵產品乙醇的生產過程進行耦合,更可將發酵生產乙醇產生的CO2加以利用,減少溫室氣體的排放,并同時生產出丁二酸、乙醇等產品。該制備技術具有產物濃度高、原料來源豐富、分離簡便、產品質量高等優勢。可利用葡萄糖、玉米粉糖化液、纖維素/半纖維素水解糖液并在發酵中固定二氧化碳氣體作為碳源,在較高葡萄糖濃度下(100g/L)實現了較高濃度產物的累積(60~70g/L),生產強度達1.5g/(L?h),丁二酸提取收率≥80%,產品純度≥98%。擁有具有自主知識產權的丁二酸生產菌株:產琥珀酸放線桿菌NJ113,該菌株具有良好的丁二酸生產性狀,生產水平目前處于國際先進、國內領先。建立了從種子培養、厭氧發酵、產物分離提取及檢測分析等一系列較為完整的上下游工藝,具有路線簡單、便于操作、綠色清潔等優點。
南京工業大學
2021-04-13