(57)【要約】本発明は、好熱性微生物を使用して少なくとも４５℃の温度で水性媒体中においてセルロース系材料中の多糖類を切断して発酵性糖類をもたらすこと、好熱性微生物を用いて少なくとも４５℃の温度で前記発酵性糖類の水溶液を発酵させてアルコール又はアルカノエートをもたらすこと、必要に応じ、前記アルカノエートを還元してアルコールをもたらすこと、及び前記水溶液から前記アルコールを取り出すことを含む、アルコールの製造方法を提供する。
2011530304.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
好熱性微生物を使用して少なくとも４５℃の温度で水性媒体中においてセルロース系材料中の多糖類を切断して発酵性糖類をもたらすこと、好熱性微生物を用いて少なくとも４５℃の温度で該発酵性糖類の水溶液を発酵させてアルコール又はアルカノエートをもたらすこと、必要に応じ、該アルカノエートを還元してアルコールをもたらすこと、及び該水溶液から該アルコールを取り出すことを含む、アルコールの製造方法。
【請求項２】
切断及び発酵が、少なくとも６０℃の温度で達成される請求項１に記載の方法。
【請求項３】
発酵性糖類をアルコールに変換することが可能な微生物を用いて気体雰囲気下６０℃〜８０℃の温度で発酵容器中において該発酵性糖類の水溶液を発酵させること、及び該発酵の間、気体を該雰囲気から冷却された凝縮器中に引き抜き、同伴したアルコールを凝出させることを含む、アルコールの製造方法。
【請求項４】
発酵性糖類をアルコールに変換することが可能な微生物を用いて６０℃〜８０℃の温度で発酵容器中において該発酵性糖類の水溶液を発酵させること、及び該発酵の間、アルコールを前記溶液から引き抜くことを含む、アルコールの製造方法。
【請求項５】
発酵性糖類をブタノールに変換することが可能な微生物を用いて前記発酵性糖類の前記水溶液を発酵させることを含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
六炭糖類及び／又は五炭糖類を代謝してエタノール及び／又はブタノールを産生することが可能な好熱性微生物であって、アセチル−ＣｏＡをアセテート、ブチリル−ＣｏＡ若しくはエタノールに変換するように機能する酵素をコードする遺伝子又はブチリル−ＣｏＡをブチレートに変換するように機能する酵素をコードする遺伝子が、無効化されているか又は欠失している好熱性微生物。
【請求項７】
加熱器を有する発酵容器と、凝縮器と、該容器から該凝縮器までの気体導管及び該容器に戻る気体導管とを備えるアルコール回収のための装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高温で実施することができる、セルロース系材料からアルコールを製造する方法における改善及び該方法に関する改善に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルコール、又はより正確には炭素数１〜６の一価アルカノール、特にエタノール及びブタノールは、燃料自体として、又は従来の炭化水素燃料、例えばガソリンに対する添加物としての重要性が増大している。アルコールは、植物材料由来の糖類、例えば五炭糖類及び六炭糖類の発酵により製造することができる。現在、植物原材料として植物の種子、例えばトウモロコシの使用に強く重点が置かれているが、このような種子材料は代替的にヒト又は動物の消費用の食品として役立つことがあるため、これは比較的望ましくない。したがって代わりに、ヒトによる消費に好適でないセルロース系材料、例えば木材パルプ、おがくず（forest debris）、紙、草、わら、トウモロコシの皮等を使用する要求が存在する。このような原材料に関して、セルロース及びヘミセルロース多糖類（以下、便宜上、合わせてセルロースと称する）を最初に発酵性糖類、一般的には六炭糖類及び五炭糖類へと分解しなければならず、その後、微生物によりこれらの糖類を発酵（代謝）させてアルコールをもたらすことができる。酵母、例えば醸造用酵母は、発酵性糖類をアルコール、例えばメタノール及びエタノールに変換することが可能であることが長い間知られており、クロストリジウム属（Clostridium）のような細菌も、発酵性糖類をエタノール、プロパノール及びブタノールのようなアルコールに変換することが可能であることが長い間知られている。製造したアルコールを発酵混合物から分離し（例えば蒸留により）、例えば燃料として使用することができる。
【０００３】
このように燃料として使用するためのエタノールの製造は、近年大きな注目を集めている。しかしながら、ブタノール、より具体的にはｎ−ブタノールが、従来の液体炭化水素燃料とより容易に混合され且つ燃焼によるその熱収量がエタノールの燃焼による熱収量より高いために、おそらく燃料としてより魅力的な選択肢である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
セルロースの発酵性糖類への分解は、典型的には希鉱酸又は濃鉱酸、例えば硫酸又は塩酸を使用する加水分解により達成される。酸加水分解は非常に効率的であるが、例えば炭酸カルシウムの添加により加水分解物を中和した後でなければその後の発酵工程を実施することができず、酸及び中和用塩基はセルロース系出発材料からのアルコール製造の費用高騰の主因となる。
【０００５】
多糖（セルロース）分解産物である発酵性糖類は、言うまでもなく、代謝産物としてアルコールを生成しない微生物を含む、ほとんどではなくとも多くの微生物にとっての飼料である。したがって、従来技法においては、アルコールを産生する微生物、例えば醸造用酵母によるアルコール産生を最大化するために、糖類を滅菌することが典型的には必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
ここで本発明者らは、セルロースから発酵性糖への分解、及び発酵性糖からアルコールへの変換の両方のために、少なくとも４５℃、特に少なくとも５０℃、特に少なくとも６０℃、例えば６０℃〜８０℃の温度での好熱性微生物を使用することにより、セルロース系原材料からのアルコール製造をより効率的にすることができることを見出した。これにより、滅菌の必要性が低減又は回避され、酸加水分解の必要性が回避される。さらに、特にエタノール又はメタノールを製造している場合、発酵の間に該アルコールを発酵混合物から引き抜くことにより、より高いアルコール収量へと発酵反応を移動させることができる。
【０００７】
したがって一態様を見ると、本発明は、好熱性微生物を使用して少なくとも４５℃の温度で水性媒体中においてセルロース系材料中の多糖類を切断して発酵性糖類をもたらすこと、好熱性微生物を用いて少なくとも４５℃の温度で前記発酵性糖類の水溶液を発酵させてアルコール又はアルカノエートをもたらすこと、必要に応じ、前記アルカノエートを還元してアルコールをもたらすこと、及び前記水溶液から前記アルコールを取り出すことを含む、アルコールの製造方法を提供する。
【０００８】
微生物による発酵性糖類の変換により、アルコールを生産することができる。しかし代替的には、特にブタノールを調製する場合、アルコールの代わりに又はアルコールに加えて、アルカノエート（例えばブチレート又はアセテート）を産生する微生物を使用することができる。アルカノエートを、最初に発酵混合物から分離して又は分離せずに、還元（例えば水素化）して対応するアルコールを形成することができる。しかしながら、概して、本発明の方法は、アルコールをもたらすための発酵を含み、アルカノエートの還元を含まないことが好ましい。
【０００９】
本明細書において、「好熱性」とは、微生物が、少なくとも４５℃の温度、好ましくは少なくとも５０℃、より好ましくは少なくとも６０℃、特に６０℃〜８０℃の温度で、長期間、例えば少なくとも１０時間にわたり水溶液中で増殖することが可能でなければならないことを意味する。
【００１０】
本発明の方法における発酵工程及びセルロース分解工程は、好ましくは少なくとも５０℃、より好ましくは少なくとも６０℃、特に６０℃〜８０℃の温度で行われる。
【００１１】
本発明の方法の特に好ましい１つの実施の形態では、多糖から発酵性糖への分解及び発酵性糖からアルコールへ（又はアルカノエートへ）の変換を、好熱性微生物の組合せを使用して単一段階で行う。この実施の形態では、同時に又は順番に、及び単一工程で又は繰り返して、セルロース系材料に種々の微生物を添加することができる。
【００１２】
発酵媒体からのアルコール（又はアルカノエート）の取り出しを、従来の方法で、例えば発酵が完了した場合には発酵媒体からの蒸留により、又はより好ましくは発酵している混合物の上方から気体を引き抜き、引き抜いた気体からアルコール（又はアルカノエート）を凝縮させることにより、行うことができる。これは、製造対象のアルコールがメタノール又は特にエタノールである場合には特に好ましい。この実施の形態では、発酵混合物の上方から、冷却された凝縮器に通して、発酵混合物中に又は発酵混合物の上方に戻して、気体を循環させることが特に好ましい。このようなアルコールの取り出しを行うための装置はそれ自体が新規であり、本発明のさらなる態様を形成する。したがって、この態様を見ると、本発明は、加熱器を有する発酵容器と、凝縮器と、該容器から該凝縮器までの気体導管及び該容器に戻る気体導管とを備えるアルコール回収のための装置を提供する。この装置は、発酵容器から凝縮器への気体の流れを容易にするためのポンプ、凝縮器のための冷却器（例えば冷却用ジャケット）、及び凝縮器から凝縮した液体を取り出すための凝縮器における排出部を備えていることが好ましい。
【００１３】
別の態様を見ると、本発明は、発酵性糖類（例えば六炭糖類及び／又は五炭糖類）をアルコールに変換することが可能な微生物を用いて気体雰囲気下６０℃〜８０℃の温度で発酵容器中において該発酵性糖類の水溶液を発酵させること、並びに該発酵の間、気体を前記雰囲気から冷却された凝縮器中に引き抜き、同伴した（entrained）アルコールを凝出させることを含む、アルコール（例えばエタノール、メタノール又はブタノール）の製造方法を提供する。
【００１４】
この方法では、発酵容器から取り出される気体雰囲気のアルコール含有量を増大させるように、不活性気体、例えば窒素、水素又は二酸化炭素を発酵混合物に通過させることが好ましい。典型的には、この気体は、凝縮器を通過した後に発酵容器から引き抜かれる気体であり得る。気体の引き抜きは、アルコール産生を増大させるように、アルコール産生反応の平衡をさらに移動させる。同様に、選択性膜又は浸透気化法の使用により、より高いアルコール産生へと反応を移動させるように、アルコールを発酵媒体から取り出すことができる。
【００１５】
本発明によるセルロースの発酵性糖類への分解、及び発酵性糖類のアルコールへの変換を、単一のバイオリアクターにおいて又は二工程反応器系において行うことができ、セルロースから糖類への変換、及び糖類からアルコールへの変換を達成するために使用される微生物又は微生物混合物は、同じであっても又は異なっていてもよい。
【００１６】
多糖の分解に使用される微生物は、これを達成することが可能な任意の好熱性微生物であり得る。好適な微生物は、任意の堆肥積み（compost heap）の高温点において見出すことができる。順次高くなる温度で、例えば３５℃から所望の試験温度まで５℃の増加幅で温度を上昇させて、このような環境由来の試料を培養することにより、高度に好熱性の微生物を単離することができる。代替的に及び概してより好ましくは、所望の高い試験温度でインキュベートすることにより、このような生物を原料から単離することができる。有用な微生物種の例としては、クロストリジウム・サーモセラム（Clostridium thermocellum）、クロストリジウム・スターコララム（C. stercorarum）、クロストリジウム・ストラミニソルベンス（C. straminisolvens）及びクロストリジウム・サーモアミロリティカム（C. thermoamylolyticum）、特にクロストリジウム・サーモセラム（C. thermocellum）ＤＳＭ１２３７、クロストリジウム・スターコララムＤＳＭ８５３２、クロストリジウム・ストラミニソルベンスＤＳＭ１６０２１及びクロストリジウム・サーモアミロリティカムＤＳＭ２３３５が挙げられる（Ozkan et al., J. Ind. Micribiol. & Biotech. 27:275-280（2001）も参照されたい）。
【００１７】
セルロース分解を促進する好適な微生物としては、セルラーゼ、ヒドロラーゼ、ラッカーゼ及び／又はペルオキシダーゼを産生する微生物が挙げられる。セルロース分解酵素を有するクロストリジウム株が既知であり（例えばSakka et al, Agricultural and Biological Chemistry 53:905-910（1989）及びKato et al Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 54:2043-2047（2004）を参照されたい）、本発明において都合良く使用することができる。
【００１８】
必要に応じて、セルロース分解に使用される微生物は、リグニン分解を行うことが可能な生物を含み得る。そうでなければリグニンは、プロセスから取り出され、プロセス全体に必要なエネルギーの一部分をもたらすために燃料として使用され得る。
【００１９】
発酵性糖からアルコールへの変換に使用される微生物は、これを達成することが可能な任意の好熱性微生物でもあり得る。本発明の方法の所望の試験温度で、又は（あまり好ましくはないが）代替的にはより低い（しかし高い）温度から所望の試験温度まで順次高くなる温度で、例えば４０℃から所望の試験温度まで５℃の増加幅で温度を上昇させて、候補微生物、例えば酵母又はクロストリジウム株を培養することにより、アルコール製造のための好熱性微生物を同定することができる。例えばクロストリジウム・サーモセラム、クロストリジウム・フェルビダス（C. fervidus）、クロストリジウム・サーモスルフロゲネス（C thermosulfurogenes）、クロストリジウム・サーモヒドロスルフリカム（C. thermohydrosulfuricum）、クロストリジウム・カミニサーマレ（C. caminithermale）、クロストリジウム・スターコラリウム（C. stercorarium）、クロストリジウム・サーモラクティカム（C. thermolacticum）、クロストリジウム・サーモコプリエ（C. thermocopriae）、クロストリジウム・ストラミニソルベンス、クロストリジウム・サーモパピロリティカム（C. thermopapyroliticum）、クロストリジウム・サーモブチリカム（C. thermobutyricum）、クロストリジウム・サーモパルマリウム（C. thermopalmarium）及びクロストリジウム・サーモサッカロリティカム（C. thermosaccharolyticum）のような、好熱性クロストリジウム株が既知である（例えばMendez et al., Int. J. Syst. Bacteriol. 41:281-283（1991）、Jin et al., Int. J. Syst. Bacteriol. 38:279-281（1998）、Le Ruyet et al., Syst. Appl. Microbiol. 6:196-202（1985）、Madden, Int. J. Syst. Bacteriol. 33:837-840（1983）、Hyun et al., J. Bacteriol. 156:1332-1337（1983）、Ng et al., Arch. Microbiol. 114:1-7（1977）、Wigel et al., J. Ind. Microbiol. and Biotech. 24:7-13（2000）、Lawson et al., Syst. Appl. Microbiol. 14:135-139（1991）、Hollaus et al., Arch. Micriobiol. 86:129-146（1972）及びMcClung, J. Bacteriol. 29:189-202（1935）を参照されたい）。このような菌株の１つは、南米生物工学応用微生物学カルチャーコレクション（South American Biotechnology and Applied Microbiology Culture Collection）にＵＢＡ３０５として寄託されている。糖類の少なくとも幾つかを発酵させて有用なアルカノール、特にエタノール及びブタノールを形成することが可能な他の微生物種としては、サーモヒドロゲニウム・キリシエンス（Thermohydrogenium kirishiense）（Zacharova et al., Arch. Microbiol. 160:492-497（1993）を参照されたい）、サーモバクテリオデス・アセトエチリカス（Thermobacteriodes acetoethylicus）（Ben-Basset et al., Arch. Microbiol. 128:365-370（1981）を参照されたい）、サーモアネロビウム・ラクトエチリカム（Thermoanaerobium lactoethylicum）（Kondratieva et al., Arch. Microbiol. 151:117-122（1989）を参照されたい）、ブチリバクテリウム・メチロトロフィカム（Butyribacterium methylotrophicum）（Wordet et al., Fuel 70（1990）を参照されたい）、並びにあまり好ましくはないがピロディクティウム・アビシ（Pyrodictium abyssi）（Pley et al., Syst. Appl. Microbiol. 14:245-253（1991）を参照されたい）及びハイパーサーマス・ブチリカス（Hyperthermus butylicus）（Zillig et al., J. Bacteriol. 172:3959-3965（1990）を参照されたい）が挙げられる。
【００２０】
本発明の好ましい１つの実施の形態では、アルコール製造に使用される微生物は、アルカノール生物学的前駆体からアルカノエートを産生することが可能な微生物の遺伝子的に改変した形態であり、この遺伝子的改変は、アルカノール生物学的前駆体からアルカノエートへの変換に関与する遺伝子をノックアウトする（すなわち無効化する（disable））、又は欠失させることである。例えばクロストリジウムの場合、遺伝子改変は、アセチル−ＣｏＡからアセテートへの変換及び／若しくはブチリル−ＣｏＡからブチレートへの変換に関与する遺伝子をノックアウトすること若しくは欠失させること、又はアセチル−ＣｏＡからエタノールへの変換若しくはブチリル−ＣｏＡからブタノールへの変換に関与する遺伝子を増強若しくは強化することを含み得る。これは、例えば遺伝子破壊、ノックアウト突然変異誘発、又は負の酵素進化のような従来技法により容易に達成することができる。同様に、微生物を、望ましくない酵素（例えばブタノール産生が望まれている場合におけるエタノール産生を促進する酵素等）の産生を阻害するためのアンチセンスｍＲＮＡを生成することが可能なプラスミドによりトランスフェクトすることができる。エタノール及びブタノールの両方を産生することが可能な微生物の遺伝子的に改変した形態を利用することも特に好ましく、この遺伝子的改変は、エタノール又はブタノールの産生に関与する遺伝子をノックアウトする（すなわち無効化する）、又は欠失させることである。例えばクロストリジウムの場合、遺伝子改変は、アセチル−ＣｏＡからエタノールへの変換、若しくはブチリル−ＣｏＡからブタノールへの変換、若しくはアセチル−ＣｏＡからブチリル−ＣｏＡへの変換に関与する遺伝子をノックアウトすること若しくは欠失させること、又はアセチル−ＣｏＡからエタノールへの変換若しくはブチリル−ＣｏＡからブタノールへの変換に関与する遺伝子を増強又は強化することを含み得る。これも、従来技法により容易に達成することができる。
【００２１】
したがって、典型的には、酵素アセトアルデヒドデヒドロゲナーゼ又はエタノールデヒドロゲナーゼに関する遺伝子の補充（supplementation）によりエタノール産生の亢進をもたらすことができ、これは、酵素ホスホトランスアセチラーゼ、アセテートキナーゼ、チオラーゼ、アセトアセチル−ＣｏＡ：アセテート／ブチレートコエンザイム−Ａトランスフェラーゼ、アセトアセテートデカルボキシラーゼ、３−ヒドロキシブチリル−ＣｏＡデヒドロゲナーゼ、クロトナーゼ、ブチリル−ＣｏＡデヒドロゲナーゼ、ホスホトランスブチリラーゼ、ブチレートキナーゼ、ブチルアルデヒドデヒドロゲナーゼ、アルデヒド／アルコールデヒドロゲナーゼＥ及びブタノールデヒドロゲナーゼに関する遺伝子の欠失、無効化若しくは抑制、又はこれらの酵素の無効化、又はアンチセンスＲＮＡを使用するこれらの酵素をコードするＲＮＡの無効化によりエタノール産生の亢進をもたらすことができるのと同様である。同様に、酵素ブチルアルデヒドデヒドロゲナーゼ、アルデヒド／アルコールデヒドロゲナーゼＥ又はブタノールデヒドロゲナーゼ、並びに任意にチオラーゼ、３−ヒドロキシブチリル−ＣｏＡデヒドロゲナーゼ、クロトナーゼ及びブチリル−ＣｏＡデヒドロゲナーゼに関する遺伝子の補充によりブタノール産生の亢進をもたらすことができ、これは、酵素アセトアルデヒドデヒドロゲナーゼ、エタノールデヒドロゲナーゼ、ホスホトランスアセチラーゼ、アセテートキナーゼ、アセトアセチル−ＣｏＡ：アセテート／ブチレートコエンザイム−Ａトランスフェラーゼ、アセトアセテートデカルボキシラーゼ、ホスホトランスブチリラーゼ及びブチレートキナーゼに関する遺伝子の欠失、無効化若しくは抑制、又はこれらの酵素の無効化、又はアンチセンスＲＮＡを使用するこれらの酵素をコードするＲＮＡの無効化によりブタノール産生の亢進をもたらすことができるのと同様である。
【００２２】
ブタノール産生を亢進するためのこのような操作に好適な出発種としては、クロストリジウム・サーモブチリカム（Clostridium thermobutyricum）、クロストリジウム・サーモパルマリウム、クロストリジウム・サーモコプリエ、クロストリジウム・サーモサッカロリティカム、ユーバクテリウム・リモーサム（Eubacterium limosum）、サーモヒドロゲニウム・キリシエンス、シュードアミバクター・アラクトリティカス（Pseudoamibacter alactolyticus）、サーモバクテリオデス・アセトエチリカス、サーモアネロビウム・ラクティロエチリカム（Thermoanaerobium lactyloethylicum）、サーモプロテウス・ウゾニエンシス（Thermoproteus uzoniensis）、ピロディクティウム・アビシ、ハイパーサーマス・ブチリカス、サーモコッカス・ステテリ（Thermococcus stetteri）及びブチリバクテリウム・メチロトロフィカムが挙げられる。
【００２３】
したがって、例えば、遺伝子ａａｄを保有するプラスミドｐＣＡＡＤ又はｐＴＨＡＡＤでの形質転換によりクロストリジウム種においてブタノール産生を亢進することができる（Nair et al., J. Bacteriol. 176:871-885（1994）及びJ. Bacteriol. 176:5843-5846（1994）及びGreen et al., Biotech. and Bioeng. 58:215-221（1998）を参照されたい）。広範なクロストリジウム種中に遺伝子を導入する際の使用に好適な他のプラスミドは、例えばFEMS Microbiology Reviews 17:349-356（1995）においてBlaschek et al.により論じられている。所望のアルカノールから離れる方向に産生を向かわせる遺伝子の効果を抑制するために、アンチセンスＲＮＡも同様に使用することができる（Tummala et al., J. Bacteriol. 185:1923-1934（2003）を参照されたい）。古典的な突然変異誘発も言うまでもなく使用することができる。Annous et al.等の著者がAppl. Env. Microbiol. 57:2544-2548（1991）において、クロストリジウム種によるブタノール産生の増強において古典的な突然変異誘発を首尾良く使用できたことを報告している。
【００２４】
アルコール／アルカノエートを産生する好熱性微生物のこのような遺伝子的に改変した形態は、新規であり、本発明のさらなる態様を形成する。この態様を見ると、本発明は、好ましくはクロストリジウム種の、例えば４５℃を超える、特に５０℃を超える、特に６０℃を超える温度で増殖することが可能であり、六炭糖類及び／又は五炭糖類を代謝してエタノール及び／又はブタノールを産生することが可能な好熱性微生物であって、アセチル−ＣｏＡをアセテート、ブチリル−ＣｏＡ若しくはエタノールに変換するように機能する酵素をコードする遺伝子又はブチリル−ＣｏＡをブチレートに変換するように機能する酵素をコードする遺伝子が無効化されているか又は欠失している好熱性微生物を提供する。特に好ましくは、少なくとも２つのこのような遺伝子、特に２つ又は３つのこのような遺伝子が、無効化されているか又は欠失している。この文脈における無効化又は欠失は、上首尾の遺伝子発現を低減又は阻止するアンチセンスＲＮＡを生成するための形質転換を含む。
【００２５】
アルコール若しくはアルカノエートを生成するための、バイオマスを分解してアルコール若しくはアルカノエートの生成用の基質を製造するための本発明の方法において有用な、又は上で説明したような改変のための出発材料としての微生物の例としては、以下のものが挙げられる：クロストリジウム・アセトブチリカム（Clostridium acetobutylicum）（３７℃で成長する）；クロストリジウム・ベイジェリンキ（C. beijerinckii）（３５℃で成長する）；クロストリジウム・ジョスイ（C. josui）（セルビオース（cellubiose）、エスクリン及びキシロースを分解する、４５℃、ｐＨ７．０で成長する）；クロストリジウム・サーモコプリエ（セルロース及び様々な糖類を分解する、６０℃、ｐＨ６．５〜７．３で成長する）；クロストリジウム・サーモサッカロリティカム（スクロース、デキストリン及びペクチンを分解する、５５℃〜６２℃で成長する）；クロストリジウム・サーモヒドロスルフリカム（デンプン、セルビオース、グルコース、キシロース及び可溶性糖類を分解する、６８℃、ｐＨ６．９〜７．５で成長する）；クロストリジウム・サーモブチリカム（可溶性糖類を分解する、５５℃、ｐＨ６．８〜７．１で成長する）；クロストリジウム・サーモパルマリウム（糖類を分解する、５５℃、ｐＨ６．６で成長する）；クロストリジウム・カルボキシディボランス（C. carboxidivorans）（グルコース、デンプン、セルロース、セルビオース及びペクチンを分解する、３８℃、ｐＨ６．２で成長する）；サーモバクテロイデス・アセトエチリカス（Thermobacteroides acetoethylicus）（デンプン、グルコース及び他の可溶性糖類を分解する、６５℃、ｐＨ５．５〜８．５で成長する）；サーモアネロビウム・ラクトエチリカム（デンプン、グルコース及び他の糖類を分解する、６５℃、ｐＨ７．０で成長する）；ピロディクティウム・アビシ（デンプン及びゼラチンを分解する、９７℃、ｐＨ５．５で成長する）；サーモコッカス・ステテリ（ペプトン、デンプン及びペプチン（peptin）を分解する、７３℃〜７７℃、ｐＨ６．５で成長する）；オキソバクター・フェニジイ（Oxobacter pfennigii）（３６℃〜３８℃、ｐＨ７．３で成長する）；ブチリバクテリウム・メチロトロフィカム（３７℃、ｐＨ６．０で成長する）；及びバークホルデリア・ゼノボランス（Burkholderia xenovorans）。
【００２６】
ブタノール若しくはブタノエートを生成するための、バイオマスを分解してブタノール若しくはブタノエートの生成用の基質を製造するための本発明の方法において有用な、又は上で説明したような改変のための出発材料としての微生物のさらなる例としては、以下のものが挙げられる：クロストリジウム・サーモサッカロリティカムＡＴＣＣ７９５６（ブタノールを産生する、４５℃で成長する）；クロストリジウム・サーモパルマリウムＤＳＭ５９７４（ブチレートを産生する、５５℃で成長する）；クロストリジウム・カルボキシディボランスＡＴＣＣ  ＢＡＡ−６２４（ブタノールを産生する、最大４０℃で成長する）；サーモアネロバクター・アセトエチリカス（Thermoanaerobacter acetoethylicus）ＡＴＣＣ３３２６５（ブチレートを産生する、６０℃で成長する）；サーモコッカス・ステテリＤＳＭ５２６２（イソブチレートを産生する、７５℃で成長する）；及びオキソバクター・フェニジイＤＳＭ３２２２（ブチレートを産生する、３７℃で成長する）。これらの全てが酸生成期、その後に溶媒（ブタノール）生成期を有するが、クロストリジウム・カルボキシディボランス、サーモアネロバクター・アセトエチリカス（T. acetoethylicus）、及び特にオキソバクター・フェニジイ（O. pfennigii）に関しては、初期のブチレート生成が特に効果的である。
【００２７】
本発明の特に好ましい１つの実施の形態では、多糖から糖への分解、及び糖からアルコールへの変換に使用される微生物は、同じ種、例えばクロストリジウム属の種の微生物である。
【００２８】
使用する微生物が嫌気性である場合、関連する方法の工程は、酸素を含まない又は酸素が欠乏した雰囲気（例えば０モル％〜１０モル％、好ましくは０モル％〜５モル％、特に０モル％〜２モル％の酸素を含有する）下で行うことが好ましい。このようにすると、好気性微生物による栄養源に関する競合が制限される。特に好ましくは、処理対象の組成物、例えばセルロース系材料又は糖の水溶液を、例えば減圧への曝露により、又は非酸素気体、例えば窒素、二酸化炭素若しくは希ガスでフラッシュすることにより、処理して酸素含有量を低減させる。
【００２９】
上で述べたように、メタノール又はエタノールを製造している場合、発酵の間にこれを発酵混合物の上方の気体から取り出すことができる。代替的には、製造されているアルコールの性質に関わらず、発酵させた混合物から蒸留によりアルコール産物を取り出すことができる。別の好ましい実施の形態では、水性発酵混合物を水不混和性有機液体、例えば液体炭化水素等と接触させることにより、発酵の間に又は発酵後に、好ましくは発酵の間にアルコールを取り出すことができる。有機液体から蒸留によりアルコールを取り出すことができ、又は同伴したアルコールを含む液体を直接燃料として使用することができる。繰り返すが、このように発酵の間にアルコールを引き抜いた場合、アルコールの全体収量を増大させるように発酵反応を移動させることができる。
【００３０】
本発明の方法のための出発原材料は、任意の都合の良いセルロース系材料であり得る。好ましくは、この材料は、木材（例えば木材パルプ）、紙、おがくず、草、わら、トウモロコシの皮等を含む。種子又は木の実はそれ自体は特に望ましい出発材料ではないが、植物油用の圧搾から生じた種子又は木の実の屑が、都合良く使用されることがある。
【００３１】
原材料を、その後のセルロース分解を加速させるための化学的前処理及び／又は物理的前処理、例えば離解（maceration）又は蒸気処理に供することが有利である。
【００３２】
以下の非限定的な実施例と添付図面とを参照して、ここで本発明をさらに例示する。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明による装置の概略図である。
【００３４】
図１を参照すると、アルコール、例えばエタノールの製造のための装置１が示される。セルロース分解により製造された水溶液３中の発酵性糖類を収容する発酵容器２は、溶液温度を７０℃±５℃に維持するための加熱用ジャケット４を備えている。導管５は、容器２から、周囲に近い温度を維持することによりアルコール８を凝縮させるための水冷用ジャケット７を備えた凝縮ユニット６まで通じている。戻り導管９は、凝縮ユニット６から、ポンプ１０を介して発酵容器２まで戻ってくる。望まれる時あるいは必要な時に空気若しくは窒素を導入する又は装置内の過剰の圧力を低減するための弁１１が戻り導管９に設けられている。
【実施例】
【００３５】
〔例１〕
＜多糖の分解＞
セルロース系材料（この場合、木材パルプ）を蒸気（stream）爆発により予め加熱して、その後の微生物による分解を容易にする。前処理したパルプに、堆肥積みからの植菌水（aqueous inoculate from a compost heap）を添加する。混合物を６０℃で３日間維持する。
【００３６】
〔例２〕
＜アルコールの製造＞
例１の産物にクロストリジウム属のブタノール産生株を植菌し、窒素雰囲気下６０℃で２日間インキュベートし、その後、産生したブタノールを蒸留により回収する。
【図１】
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【国際調査報告】
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