(57)【要約】  本発明は、発酵プロセスに有害であり得る１つ以上の構成成分を含むガス源から発酵性ガス流を生成するためのプロセスを提供する。発酵性ガス流を生成するために、ガス流を、明確に順序付けられた一連の除去モジュールに通過させる。除去モジュールは、下流の除去モジュールに有害作用を有し得る、および／または下流のガス発酵微生物に阻害作用を有し得る、ガス流中に見られる様々な構成成分を除去および／または変換する。発酵性ガス流の少なくとも一部は、発酵プロセスを阻害することなく、ガス発酵微生物を含むバイオリアクターに好ましく送ることができる。【選択図】図３
2021512782.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力ガス流から発酵性ガス流を生成するためのプロセスであって、前記入力ガス流は、ＣＯ、ＣＯ２、もしくはＨ２、またはそれらの組み合わせを含み、前記プロセスは、
ａ．前記入力ガス流を、前記ガス流の少なくとも１つの構成成分を除去および／または変換して加水分解後ガス流を提供する、加水分解モジュールに送ることと
ｂ．前記加水分解後ガス流を、前記ガス流の少なくとも１つのさらなる構成成分を除去および／または変換して酸性ガス枯渇流を生成する、酸性ガス除去モジュールに送ることと、
ｃ．前記酸性ガス枯渇流を、少なくとも１つのさらなる構成成分を除去および／または変換して発酵性ガス流を生成する、脱酸素モジュールに送ることと、を含む、プロセス。
【請求項２】
除去および／または変換される少なくとも１つの構成成分が微生物阻害剤および／または触媒阻害剤である、請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
前記加水分解モジュールによって除去および／または変換される前記構成成分のうちの少なくとも１つ以上が、硫化カルボニル（ＣＯＳ）および／またはシアン化水素（ＨＣＮ）である、請求項１に記載のプロセス。
【請求項４】
前記酸性ガス除去モジュールによって除去および／または変換される前記構成成分のうちの少なくとも１つ以上が、二酸化炭素（ＣＯ２）、硫化水素（Ｈ２Ｓ）、およびシアン化水素（ＨＣＮ）からなる群から選択される、請求項１に記載のプロセス。
【請求項５】
前記脱酸素モジュールによって除去および／または変換される前記構成成分のうちの少なくとも１つ以上が、酸素（Ｏ２）および／またはアセチレン（Ｃ２Ｈ２）である、請求項１に記載のプロセス。
【請求項６】
前記加水分解モジュールが、全体的にまたは部分的にバイパスされ、前記入力ガス流が前記酸性ガス除去モジュールに送出される、請求項１に記載のプロセス。
【請求項７】
前記プロセスが、前記脱酸素モジュールに送る前に、前記酸性ガス枯渇流を接触水素化モジュールに送ることを含み、前記脱酸素モジュールに送る前に前記酸性ガス枯渇流から少なくとも１つの構成成分を除去および／または変換する、請求項１に記載のプロセス。
【請求項８】
前記接触水素化モジュールによって除去および／または変換される少なくとも１つの構成成分が、アセチレン（Ｃ２Ｈ２）である、請求項７に記載のプロセス。
【請求項９】
前記プロセスが、前記ガス流中の構成成分のレベルを測定するために、各モジュールの前および／または後に配置される１つ以上の監視デバイスをさらに含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１０】
前記プロセスが、前記ガス流中の１つ以上の構成成分の前記レベルと相関して１つ以上のモジュールをバイパスすることができる、請求項９に記載のプロセス。
【請求項１１】
前記プロセスが、前記発酵性ガス流からシアン化水素の少なくとも一部を除去するために、バイオリアクターに送る前に、前記発酵性ガス流をシアン化水素除去モジュールに送ることを含む、請求項９に記載のプロセス。
【請求項１２】
前記発酵性ガス流が、百万分の１００（１００ｐｐｍ）以下の酸素（Ｏ２）、百万分の１（１ｐｐｍ）以下のシアン化水素（ＨＣＮ）、および百万分の１（１ｐｐｍ）以下のアセチレン（Ｃ２Ｈ２）を含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１３】
前記発酵性ガス流の少なくとも一部をバイオリアクターに送ることをさらに含み、前記バイオリアクターが発酵ブロスおよび１種以上の微生物を含む培養物を含有する、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１４】
前記入力ガス流の少なくとも一部が合成ガスおよび／または発生炉ガスである、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１５】
入力ガス流から、酸素、アセチレン、シアン化水素を除去するためのプロセスであって、前記入力ガス流を触媒と接触させることにより、前記酸素を１００ｐｐｍ未満に低減させ、前記アセチレンを１ｐｐｍ未満に低減させ、前記シアン化水素を１ｐｐｍ未満に低減させることを含み、前記触媒は、アルミナ、シリカ、チタニア、セリア、ランタナ、炭素、シリカ−アルミナ、またはゼオライトに担持された銅を含む、プロセス。
【請求項１６】
前記入力ガス流が、最大７０００ｐｐｍの酸素、最大７００ｐｐｍのアセチレン、および最大６０ｐｐｍのシアン化水素を含む、請求項１５に記載のプロセス。
【請求項１７】
前記入力ガス流が、最大１００００ｐｐｍの酸素、最大１５００ｐｐｍのアセチレン、および最大５００ｐｐｍのシアン化水素を含む、請求項１５に記載のプロセス。
【請求項１８】
前記プロセスが、前記入力ガス流中１０パーセント未満の一酸化炭素を消費する、請求項１５に記載のプロセス。
【請求項１９】
前記プロセスが、少なくとも１３８ｋＰａｇの圧力で行われる、請求項１５に記載のプロセス。
【請求項２０】
前記触媒が、硫化されている、請求項１５に記載のプロセス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１８年２月１２日および２０１８年４月１２日にそれぞれ出願された米国仮出願第６２／６２９，１６０号および同第６２／６５６，８１３号の利益を主張し、その内容は参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、ガス流から構成成分を除去するためのシステムおよびプロセスに関する。特に、本発明は、下流プロセスにおける後続の除去モジュールおよび／またはガス発酵微生物に有害であり得るガス流からの構成成分の除去に関する。
【背景技術】
【０００３】
気候変動を制限するために、世界的な化石燃料の消費に伴う排出量を大幅に削減することが差し迫って必要である。しかしながら、炭素ベースの材料、化学物質、および輸送用燃料は主に化石資源から作られ、現在、それらを適切に置換するために利用できる代替資源はない。
【０００４】
二酸化炭素（ＣＯ２）と一酸化炭素（ＣＯ）を固定するガス発酵微生物は、ガス状炭素を有用な燃料と化学物質に変換できるため、この依存性の影響を緩和できる。
【０００５】
ガス発酵微生物は、あらゆる種類のガス化有機物（すなわち、都市固形廃棄物、産業廃棄物、バイオマス、および農業廃棄物の残留物）または産業オフガス（すなわち、製鋼所やその他の処理プラントからの）を含む幅広い原料を利用できる。
【０００６】
これらのガス流を生産する多種多様な産業では、プロセス変量およびプロセス原料中の微量元素により、必ず不純物が混入する。これらの不純物は、下流のガス発酵微生物の変換性能に影響を与える可能性がある。たとえば、シアン化水素（ＨＣＮ）、アンモニア（ＮＨ３）、酸化窒素（ＮＯｘ）などのモノ窒素種（ｍｏｎｏ  ｎｉｔｒｏｇｅｎｏｕｓ  ｓｐｅｃｉｅｓ）、およびアセチレン（Ｃ２Ｈ２）、エチレン（Ｃ２Ｈ４）、エタン（Ｃ２Ｈ６）、ＢＴＥＸ（ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、キシレン）、および酸素（Ｏ２）などの他の既知の酵素阻害ガスが存在する可能性がある。硫化水素（Ｈ２Ｓ）、硫化カルボニル（ＣＯＳ）、二硫化炭素（ＣＳ２）などのガス中の硫黄化合物は、順次触媒ベースのスクラビングシステムに悪影響を与える可能性がある。
【０００７】
上記の化合物の多くには、市販の除去システムが存在する。ただし、これらのシステムは微生物ガス発酵には使用されていない。微生物ガス発酵は、下流プロセスとして、従来の触媒変換技術の比較的新しい代替手段であり、比較的特定の不純物制限が必要である。阻害されないガス発酵を確実に成功させるには、これらのガスの浄化を完了する必要がある。
【０００８】
ガス発酵のための浄化ガスには、（１）微生物発酵に所望の反応化合物の過剰消費、（２）微生物阻害剤として作用する他の望ましくない化合物を形成する反応、および（３）阻害されないガス発酵を確実に成功させるために供給流中の阻害化合物の十分に低いレベルへの削減を含む、３つの主要な問題がある。
【０００９】
したがって、前述の問題を回避しながらも、産業的または他のプロセスからのガス流を戦略的に浄化して、下流の発酵プロセスに適したガスを提供する発明が依然として必要とされている。
【発明の概要】
【００１０】
本発明は、ＣＯ、ＣＯ２、もしくはＨ２、またはそれらの組み合わせを含む入力ガス流から発酵性ガス流を生成するためのプロセスを提供し、このプロセスは、入力ガス流を、このガス流の少なくとも１つの構成成分を除去および／または変換して加水分解後ガス流を提供する、加水分解モジュールに送ることと、加水分解後ガス流を、このガス流の少なくとも１つのさらなる構成成分を除去および／または変換して酸性ガス枯渇流を生成する、酸性ガス除去モジュールに送ることと、酸性ガス枯渇流を、少なくとも１つのさらなる構成成分を除去および／または変換して発酵性ガス流を生成する、脱酸素モジュールに送ることと、を含む。これらの除去プロセスの順序は、発酵に適したガス流の生成を成功させるために重要である。
【００１１】
少なくとも１つの実施形態では、除去される少なくとも１つの構成成分は、微生物阻害剤および／または触媒阻害剤である。
【００１２】
特定の実施形態では、加水分解モジュールによって除去および／または変換される構成成分のうちの少なくとも１つ以上が、硫化カルボニル（ＣＯＳ）および／またはシアン化水素（ＨＣＮ）である。
【００１３】
酸性ガス除去モジュールによって除去および／または変換される構成成分は、二酸化炭素（ＣＯ２）、硫化水素（Ｈ２Ｓ）、およびシアン化水素（ＨＣＮ）からなる群から選択されてもよい。
【００１４】
特定の実施形態では、脱酸素モジュールによって除去および／または変換される構成成分のうちの少なくとも１つ以上は、酸素（Ｏ２）および／またはアセチレン（Ｃ２Ｈ２）である。
【００１５】
場合によっては、加水分解モジュールはバイパスされ、入力ガス流は酸性ガス除去モジュールに送出される。
【００１６】
プロセスは、接触水素化モジュールをさらに含み得る。接触水素化モジュールを利用する実施形態では、脱酸素モジュールに送る前に、酸性ガス枯渇流を接触水素化モジュールに送って、脱酸素モジュールに送る前に酸性ガス枯渇流から少なくとも１つの構成成分を除去および／または変換する。接触水素化モジュールによって除去および／または変換される少なくとも１つの構成成分は、アセチレン（Ｃ２Ｈ２）である。
【００１７】
プロセスは、微粒子除去モジュール、塩化物除去モジュール、タール除去モジュール、シアン化水素除去モジュール、追加の酸性ガス除去モジュール、温度モジュール、および圧力モジュールを含む群から選択される少なくとも１つの追加モジュールを含み得る。
【００１８】
特定の場合では、追加の酸性ガス除去モジュールは、圧力スイング吸着（ＰＳＡ）モジュールである。
【００１９】
特定の実施形態では、プロセスは、ガス流中に存在する構成成分のレベルを測定するための監視デバイスを含む。１つ以上の監視デバイスは、１つ以上のモジュールの前および／または後に配置することができる。場合によっては、プロセスは、ガス流中の１つ以上の構成成分のレベルと相関して１つ以上のモジュールをバイパスすることができる場合がある。
【００２０】
プロセスは、脱酸素後ガス流を受け取ることができるシアン化水素除去モジュールを含むことができる。シアン化水素除去モジュールは、ガス流をバイオリアクターに送る前に、ガス流からシアン化水素の少なくとも一部を除去することができる。
【００２１】
好ましくは、ガス流が発酵可能であるように、バイオリアクターに送る前に、構成成分レベルを所定のレベルに下げる。特定の実施形態では、所定のレベルの構成成分は、百万分の１００（１００ｐｐｍ）以下の酸素（Ｏ２）、百万分の１（１ｐｐｍ）以下のシアン化水素（ＨＣＮ）、および百万分の１（１ｐｐｍ）以下のアセチレン（Ｃ２Ｈ２）を含む。場合によっては、所定のレベルの構成成分は、十億分の１００（１００ｐｐｂ）以下のシアン化水素（ＨＣＮ）を含む。
【００２２】
バイオリアクターは、発酵ブロスおよび１種以上の微生物を含む培養物を含み得る。特定の実施形態では、１種以上の微生物は、カルボキシド栄養性細菌（ｃａｒｂｏｘｙｄｏｔｒｏｐｈｉｃ  ｂａｃｔｅｒｉｕｍ）である。
【００２３】
プロセスは、処理済みガス流をバイオリアクターに送る代わりに、またはその前に、処理済みガス流を炭素捕捉手段に送ることができ得る。
【００２４】
特定の実施形態では、プロセスは、１つ以上の供給源からガス流を受け取ることができる。ガス流の少なくとも一部は、産業発生源に由来し得る。さらに、ガス流の少なくとも一部は合成ガスであり得る。さらに、ガス流の少なくとも一部は発生炉ガスであり得る。
【００２５】
特定の実施形態では、本発明は、発酵性ガス流を生成するためのプロセスを提供し、このプロセスは、ガス処理プロセスにおいて、ＣＯ、ＣＯ２、またはＨ２を含むガス流を処理して、このガス流から１つ以上の望ましくない構成成分を除去することを含み、ガス流を処理するステップは、ガス流を、このガス流の少なくとも１つの構成成分を変換して加水分解後流を提供する加水分解モジュールに送るステップと、加水分解後流を、この流の少なくとも１つのさらなる構成成分を除去して酸性ガス枯渇流を提供する酸性ガス除去モジュールに送るステップと、酸性ガス枯渇流を、少なくとも１つのさらなる構成成分を変換して発酵性ガス流を提供する脱酸素モジュールに送るステップと、を含む。
【００２６】
好ましくは、発酵性ガス流は、処理プロセスを通過する前の入力ガス流と比較して、枯渇レベルの酸素（Ｏ２）、シアン化水素（ＨＣＮ）、およびアセチレン（Ｃ２Ｈ２）を含む。
【００２７】
一実施形態では、発酵性ガス状基質は、百万分の１００（１００ｐｐｍ）未満の酸素（Ｏ２）を含む。
【００２８】
一実施形態では、発酵性ガス状基質は、百万分の１（１ｐｐｍ）未満のシアン化水素（ＨＣＮ）を含む。好ましくは、発酵性ガス状基質は、十億分の１００（１００ｐｐｂ）未満のシアン化水素（ＨＣＮ）を含む。
【００２９】
一実施形態では、発酵ガス状基質は、百万分の１（１ｐｐｍの）未満のアセチレン（Ｃ２Ｈ２）を含む。
【００３０】
様々な実施形態では、プロセスは、１つ以上の特殊触媒を利用して、入力ガス流から発酵性ガス流を生成する。好ましくは、特殊触媒を使用して、酸素を１００ｐｐｍ未満に、アセチレンを１ｐｐｍ未満に、そしてシアン化水素を１ｐｐｍ未満に低減させる。場合によっては、特殊触媒は、シリカ、アルミナ、チタニア、セリア、ランタナ、シリカ−アルミナ、炭素、または当業者に知られている他の多くの材料などの高表面積触媒上の還元銅金属を含む。場合によっては、使用される特殊触媒は、アルミナに担持された銅（Ｉ）である。場合によっては、特殊触媒は、硫黄に耐性があるように、アルミナに担持された硫化銅（Ｉ）を含む。場合によっては、特殊触媒は、アルミナに担持された銅（ＩＩ）を含む。場合によっては、特殊触媒は、硫黄に耐性があるように、アルミナに担持された硫化銅（ＩＩ）を含む。好ましくは、特殊触媒は、高硫黄含有量の入力ガス流を処理する場合、アルミナに担持された硫化銅を含む。
【００３１】
様々な実施形態では、プロセスは、様々なレベルで様々な構成成分を含む入力流を受け取る。場合によっては、入力ガス流は、最大７０００ｐｐｍの酸素、最大７００ｐｐｍのアセチレン、および最大６０ｐｐｍのシアン化水素を含み、これは製鋼所から受け取ったガスに代表され得る。場合によっては、入力流は最大１０，０００ｐｐｍの酸素、最大１５００ｐｐｍのアセチレン、最大５００ｐｐｍのシアン化水素を含み、これはガス化プロセス（バイオマスまたは都市固形廃棄物）または処理済みコークス炉ガスからのガス流に代表され得る。好ましくは、プロセスは、入力ガス流中１０パーセント未満の一酸化炭素を消費する。このプロセスは、場合によっては、圧力下で行われ得る。例えば、プロセスは、少なくとも１３８ｋＰａｇの圧力で実行されてもよい。
【００３２】
発酵性ガス流の少なくとも一部は、Ｃ１固定微生物の培養物を含むバイオリアクターに提供されてもよい。好ましくは、Ｃ１固定微生物はカルボキシド栄養性細菌である。カルボキシド栄養性細菌は、ムーレラ（Ｍｏｏｒｅｌｌａ）、クロストリジウム（Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ）、ルミノコッカス（Ｒｕｍｉｎｏｃｏｃｃｕｓ）、アセトバクテリウム（Ａｃｅｔｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ）、ユーバクテリウム（Ｅｕｂａｃｔｅｒｉｕｍ）、ブチリバクテリウム（Ｂｕｔｙｒｉｂａｃｔｅｒｉｕｍ）、オキソバクター（Ｏｘｏｂａｃｔｅｒ）、メタノサルシナ（Ｍｅｔｈａｎｏｓａｒｃｉｎａ）、およびデスルホトクマクルム（Ｄｅｓｕｌｆｏｔｏｍａｃｕｌｕｍ）を含む群から選択され得る。
【００３３】
好ましくは、カルボキシド栄養性細菌は、クロストリジウムオートエタノゲヌム（Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ  ａｕｔｏｅｔｈａｎｏｇｅｎｕｍ）である。
【００３４】
場合によっては、産業発生源は、鉄鋼製造などの鉄金属製品製造、非鉄金属製品製造、石油精製、石炭ガス化、電力生産、カーボンブラック生産、アンモニア生産、メタノール生産、およびコークス製造からなる群から選択される。
【００３５】
場合によっては、合成ガス源は、石炭または精製残渣のガス化、バイオマスまたはリグノセルロース材料のガス化、天然ガスの改質、および都市固形廃棄物または産業固形廃棄物のガス化からなる群から選択される。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】加水分解モジュール、酸性ガス除去モジュール、脱酸素モジュールの統合を示すプロセス統合スキームを示す。
【図２】本発明の一態様による、加水分解モジュールのバイパスを示しているプロセス統合スキームを示す。
【図３】本発明の一態様による、接触水素化モジュールおよびバイパス機能をさらに含むプロセス統合スキームを示す。
【図４】本発明の一態様による、１つ以上の追加モジュールおよびバイパス機能をさらに含むプロセス統合スキームを示す。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
発明者らは、一連の除去モジュールを統合することにより、下流の除去モジュールおよび／または下流の発酵プロセスを阻害するガスから特定の構成成分を除去できることを確認した。具体的には、本発明者らは、発酵に適したガス流の生成の成功を実現するために除去モジュールを配置する重要な順序を特定した。さらに、発明者らは、これらのモジュールが、有意な量の所望の化合物を消費することなく、または望ましくない化合物を生成することなく、阻害構成成分を除去するのに効果的であることを見出した。
【００３８】
定義
別段の定めがない限り、本明細書全体で使用される以下の用語は、以下のように定義される。
【００３９】
「ガス化」などの用語は、有機または化石燃料ベースの炭素質材料を一酸化炭素（ＣＯ）、水素（Ｈ２）、および二酸化炭素（ＣＯ２）に変換するプロセスとして解釈されるべきである。
【００４０】
「合成ガス」という用語は、化学物質の合成生成で通常使用されるガス流を意味すると解釈されるべきである。
【００４１】
「発生炉ガス」という用語は、熱および／または電力を生成するためのエネルギー源として通常使用されるガス流を意味すると解釈されるべきである。
【００４２】
「効率を高める」、「効率が高まる」などの用語は、発酵プロセスに関して使用される場合、発酵を触媒する微生物の増殖速度、上昇した生成物濃度における増殖および／または生成物生成速度、消費される基質の体積当たりに生成される所望の生成物の体積、所望の生成物の生成速度または生成レベル、ならびに発酵の他の副生成物と比較して生成される所望の生成物の相対的割合のうちの１つ以上を増加させることを含むがこれらに限定されない。
【００４３】
「一酸化炭素を含むガス状基質」、「一酸化炭素を含むガス流」などは、本明細書で使用される場合、一酸化炭素を含む任意のガスを含む。ガス流は、典型的には、かなりの割合のＣＯ、好ましくは少なくとも約５体積％〜約１００体積％のＣＯを含有する。
【００４４】
基質が任意の水素を含有する必要はないが、Ｈ２の存在は本発明の方法による生成物および／または副生成物の形成に有害であってはならない。特定の実施形態では、水素の存在はアルコール生成の全体的効率の改善をもたらす。例えば、特定の実施形態では、ガス流は、約２：１または１：１または１：２のＨ２：ＣＯ比を含み得る。一実施形態では、ガス流は、約３０体積％以下のＨ２、２０体積％以下のＨ２、約１５体積％以下のＨ２、または約１０体積％以下のＨ２を含む。他の実施形態では、ガス流は、低濃度のＨ２を含み、例えば５％未満、もしくは４％未満、もしくは３％未満、もしくは２％未満、もしくは１％未満を含むか、または実質的に水素を含まない。ガス流はまた、例えば、約１体積％〜約８０体積％のＣＯ２、または１体積％〜約３０体積％のＣＯ２など、ある程度のＣＯ２を含有し得る。一実施形態では、ガス流は約２０体積％以下のＣＯ２を含む。特定の実施形態では、ガス流は、約１５体積％以下のＣＯ２、約１０体積％以下のＣＯ２、約５体積％以下のＣＯ２を含むか、または実質的にＣＯ２を含まない。
【００４５】
「ガス流」とは、例えば、ある１つのモジュールから別の１つのモジュールへ、ある１つのモジュールからバイオリアクターへ、および／またはある１つのモジュールから炭素捕捉手段へと送ることができる任意の基質の流れを指す。
【００４６】
本明細書で使用される場合、「反応物質」は、化学反応中の変化に関与し、化学反応中に変化する物質を指す。特定の実施形態では、反応物質としては、ＣＯおよび／またはＨ２が挙げられるが、これらに限定されない。
【００４７】
本明細書で使用される「微生物阻害剤」は、微生物を含む特定の化学反応または他のプロセスを減速または防止する１つ以上の構成成分を指す。特定の実施形態では、微生物阻害剤には、酸素（Ｏ２）、シアン化水素（ＨＣＮ）、アセチレン（Ｃ２Ｈ２）、およびＢＴＥＸ（ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、キシレン）が含まれるが、これらに限定されない。
【００４８】
本明細書で使用される場合、「触媒阻害剤」、「吸着剤阻害剤」などは、所望の化学反応の速度を低下させるか、または所望の化学反応を防止する１つ以上の物質を指す。特定の実施形態では、触媒阻害剤および／または吸着阻害剤には、硫化水素（Ｈ２Ｓ）および硫化カルボニル（ＣＯＳ）が含まれ得るが、これらに限定されない。
【００４９】
「除去モジュール」、「洗浄モジュール」、「処理モジュール」などは、微生物阻害剤および／または触媒阻害剤をガス流から変換および／または除去することができる技術を含む。
【００５０】
本明細書で使用される場合、「構成成分」、「汚染物質」などの用語は、ガス流に見られ得る反応物質、微生物阻害剤および／または触媒阻害剤を指す。
【００５１】
「処理済みガス」という用語は、少なくとも１つの除去モジュールを通過し、かつ１つ以上の構成成分が除去および／または変換されたガス流を指す。
【００５２】
本明細書で使用される「所定のレベル」、「所定のレベルの構成成分」などの用語は、ガス流中で許容可能であると見なされる１つ以上の構成成分の量を指す。本明細書で述べられている所定のレベルは、微生物耐性実験を行うことによって特定された。
【００５３】
本明細書で使用される「発酵性ガス状基質」、「発酵性ガス流」などの用語は、所定のレベルの構成成分を含み、Ｃ１固定微生物による炭素源として使用することができるガス流を指す。
【００５４】
本明細書で使用される場合、「炭素捕捉」という用語は、ＣＯ２および／もしくはＣＯを含む流れからのＣＯ２および／もしくはＣＯを含む炭素化合物の隔離、ならびに
ＣＯ２および／もしくはＣＯを生成物に変換すること、または
ＣＯ２および／もしくはＣＯを長期貯蔵に好適な物質に変換すること、または
ＣＯ２および／もしくはＣＯを長期貯蔵に好適な物質中に閉じ込めること、または
これらのプロセスの組み合わせのいずれかを指す。
【００５５】
「バイオリアクター」という用語は、連続撹拌槽反応器（ＣＳＴＲ）、固定化細胞反応器（ＩＣＲ）、トリクルベッド反応器（ＴＢＲ）、気泡塔、ガスリフト発酵槽、静的ミキサ、循環ループ反応器、中空糸膜バイオリアクター（ＨＦＭ  ＢＲ）などの膜反応器、またはガス−液体接触に適した他の容器もしくは他のデバイスを含む、１つ以上の容器および／もしくは塔、または配管配置からなる発酵デバイスを含む。反応器は、好ましくは、ＣＯもしくはＣＯ２もしくはＨ２またはそれらの混合物を含む発酵性ガス流を受け取るように適合されている。反応器は、並列または直列のいずれかで、複数の反応器（段）を備えることができる。例えば、反応器は、細菌が培養される第１の増殖反応器と、増殖反応器からの発酵ブロスが供給され、発酵生成物の大部分が生成され得る第２の発酵反応器とを備えることができる。
【００５６】
「栄養培地（Ｎｕｔｒｉｅｎｔ  ｍｅｄｉａ）」または「栄養培地（Ｎｕｔｒｉｅｎｔ  ｍｅｄｉｕｍ）」は、細菌増殖培地を説明するために使用される。一般に、この用語は、培養微生物の増殖に適した栄養素および他の成分を含有する培地を指す。「栄養素」という用語は、微生物の代謝経路において利用され得る任意の物質を含む。例示的な栄養素には、カリウム、ビタミンＢ、微量金属、およびアミノ酸が含まれる。
【００５７】
「発酵ブロス」または「ブロス」という用語は、栄養培地および培養物または１つ以上の微生物を含む成分の混合物を包含することを意図している。微生物という用語と細菌という用語は、本明細書を通して互換的に使用されることに留意されたい。
【００５８】
本明細書で使用される「酸」という用語は、本明細書に記載の発酵ブロスに存在する遊離酢酸とアセテートの混合物など、カルボン酸と関連するカルボン酸アニオンの両方を含む。発酵ブロス中の分子酸対カルボン酸の比率は、システムのｐＨに依存する。さらに、「アセテート」という用語は、酢酸塩単独、および本明細書に記載の発酵ブロス中に存在する酢酸塩と遊離酢酸の混合物などの分子または遊離酢酸と酢酸塩の混合物の両方を含む。
【００５９】
本明細書で使用される「酸性ガス」という用語は、ガスを酸性にする量の構成成分の混合物を含有するガスの分類である。酸性ガスは、硫化水素（Ｈ２Ｓ）および／または二酸化炭素（ＣＯ２）を大量に含んでいる可能性がある。さらに、酸性ガスは、硫化カルボニル（ＣＯＳ）、塩化水素（ＨＣｌ）、フッ化水素（ＨＦ）、および／またはシアン化水素（ＨＣＮ）の比率を含有し得る。
【００６０】
「所望の組成」という用語は、例えばガス流などの物質中の成分の所望のレベルおよび種類を指すために使用される。より具体的には、特定の成分（すなわち、ＣＯおよび／またはＣＯ２）を含有する、および／または特定のレベルで特定の成分を含有する、および／または特定の成分（すなわち、微生物に有害な汚染物質）を含まない、および／または特定のレベルで特定の成分を含まない場合に、ガスは「所望の組成」を有するものとみなされる。ガス流が所望の組成を有しているかどうかを決定する際に、複数の成分が考慮され得る。好ましくは、バイオリアクターに送られるガス流は発酵可能であり、それは所望の組成を有する。
【００６１】
文脈上別段の要求がない限り、本明細書で使用される場合、「発酵」、「発酵プロセス」、または「発酵反応」などの句は、ガス状基質の増殖期および生成物生合成期の両方を包含することを意図している。
【００６２】
「微生物」は、顕微鏡生物、特に細菌、古細菌、ウイルス、または真菌である。本発明の微生物は、典型的には細菌である。本明細書で使用される場合、「微生物」の引用は、「細菌」を網羅するものと解釈されるべきである。
【００６３】
「親微生物」は、本発明の微生物を生成するために使用される微生物である。親微生物は、天然に存在する微生物（即ち、野生型微生物）または以前に修飾されたことのある微生物（即ち、変異体または組換え微生物）であり得る。本発明の微生物は、親微生物において発現または過剰発現されていなかった１つ以上の酵素を発現または過剰発現させるように修飾され得る。同様に、本発明の微生物は、親微生物が含有しなかった１つ以上の遺伝子を含有するように修飾され得る。本発明の微生物は、また、親微生物において発現された１つ以上の酵素を発現しないまたはより少ない量を発現させるように修飾され得る。一実施形態では、親微生物は、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ  ａｕｔｏｅｔｈａｎｏｇｅｎｕｍ、クロストリジウムユングダーリー（Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ  ｌｊｕｎｇｄａｈｌｉｉ）、またはクロストリジウムラグスダレイ（Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ  ｒａｇｓｄａｌｅｉ）である。好ましい実施形態では、親微生物は、ブダペスト条約の条項下でドイツ連邦共和国、Ｄ−３８１２４  Ｂｒａｕｎｓｃｈｗｉｅｇ、Ｉｎｈｏｆｆｅｎｓｔｒａβ
７Ｂに位置するＤｅｕｔｓｃｈｅ  Ｓａｍｍｌｕｎｇ  ｖｏｎ  Ｍｉｋｒｏｏｒｇａｎｉｓｍｅｎ  ｕｎｄ  Ｚｅｌｌｋｕｌｔｕｒｅｎ  ＧｍｂＨ（ＤＳＭＺ）に２０１０年６月７日に寄託され、受託番号ＤＳＭ２３６９３を付与された、２０１０年６月７日に寄託されたＣｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ  ａｕｔｏｅｔｈａｎｏｇｅｎｕｍ  ＬＺ１５６１である。この株については、国際特許出願第ＰＣＴ／ＮＺ２０１１／０００１４４号に記載されており、ＷＯ２０１２／０１５３１７として公開されている。
【００６４】
「〜に由来する」という用語は、新しい核酸、タンパク質、または微生物を生成するように、核酸、タンパク質、または微生物が異なる（例えば、親または野生型）核酸、タンパク質、または微生物から修飾または適合されることを示す。そのような修飾または適合は、典型的には、核酸または遺伝子の挿入、欠失、変異、または置換を含む。一般に、本発明の微生物は、親微生物に由来する。一実施形態では、本発明の親微生物は、クロストリジウムオートエタノゲヌム（Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ  ａｕｔｏｅｔｈａｎｏｇｅｎｕｍ）、クロストリジウムユングダーリー（Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ  ｌｊｕｎｇｄａｈｌｉｉ）、またはクロストリジウムラグスダレイ（Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ  ｒａｇｓｄａｌｅｉ）に由来する。好ましい実施形態では、本発明の微生物は、ＤＳＭＺ受託番号ＤＳＭ２３６９３の下で寄託される、クロストリジウムオートエタノゲヌム（Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ  ａｕｔｏｅｔｈａｎｏｇｅｎｕｍ）  ＬＺ１５６１に由来する。
【００６５】
「Ｗｏｏｄ−Ｌｊｕｎｇｄａｈｌ」は、すなわち、Ｒａｇｓｄａｌｅ，Ｂｉｏｃｈｉｍ  Ｂｉｏｐｈｙｓ  Ａｃｔａ，１７８４：１８７３−１８９８，２００８に記載されているような炭素固定のＷｏｏｄ−Ｌｊｕｎｇｄａｈｌ経路を指す。「Ｗｏｏｄ−Ｌｊｕｎｇｄａｈｌ微生物」は、予想通り、Ｗｏｏｄ−Ｌｊｕｎｇｄａｈｌ経路を含む微生物を指す。一般に、本発明の微生物は天然のＷｏｏｄ−Ｌｊｕｎｇｄａｈｌ経路を含有する。本明細書では、Ｗｏｏｄ−Ｌｊｕｎｇｄａｈｌ経路は天然の未修飾のＷｏｏｄ−Ｌｊｕｎｇｄａｈｌ経路であり得るか、またはＣＯ、ＣＯ２、および／またはＨ２をアセチル−ＣｏＡに変換するように依然として機能する限り、ある程度の遺伝的修飾（すなわち、過剰発現、異種発現、ノックアウトなど）を有するＷｏｏｄ−Ｌｊｕｎｇｄａｈｌ経路であり得る。
【００６６】
「Ｃ１」は、１炭素分子、例えば、ＣＯ、ＣＯ２、ＣＨ４、またはＣＨ３ＯＨを指す。「Ｃ１酸素化物」は、少なくとも１つの酸素原子も含む１炭素分子、例えば、ＣＯ、ＣＯ２、またはＣＨ３ＯＨを指す。「Ｃ１炭素源」は、本発明の微生物のための部分的または唯一の炭素源として機能する１炭素分子を指す。例えば、Ｃ１炭素源は、ＣＯ、ＣＯ２、ＣＨ４、ＣＨ３ＯＨ、またはＣＨ２Ｏ２のうちの１つ以上を含み得る。好ましくは、Ｃ１炭素源は、ＣＯおよびＣＯ２のうちの１つまたは両方を含む。「Ｃ１固定微生物」は、Ｃ１炭素源から１つ以上の生成物を生成する能力を有する微生物である。典型的には、本発明の微生物はＣ１固定細菌である。
【００６７】
「嫌気性細菌」は、増殖のために酸素を必要としない微生物である。嫌気性細菌は、酸素が特定の閾値を超えて存在する場合、負の反応を起こし得るか、もしくは死滅し得る。しかしながら、いくつかの嫌気性細菌は低レベルの酸素（すなわち、０．０００００１〜５％の酸素）を許容することができる。典型的には、本発明の微生物は嫌気性細菌である。
【００６８】
「アセトゲン」は、エネルギー節約のため、ならびにアセテートなどのアセチル−ＣｏＡおよびアセチル−ＣｏＡ由来生成物の合成のために、それらの主要機構として、Ｗｏｏｄ−Ｌｊｕｎｇｄａｈｌ経路を使用する、偏性嫌気性細菌である（Ｒａｇｓｄａｌｅ，Ｂｉｏｃｈｉｍ  Ｂｉｏｐｈｙｓ  Ａｃｔａ，１７８４：  １８７３−１８９８，２００８）。特に、アセトゲンは、Ｗｏｏｄ−Ｌｊｕｎｇｄａｈｌ経路を、（１）ＣＯ２からのアセチル−ＣｏＡの還元合成のための機構、（２）最終電子を受容する、エネルギー節約プロセス、（３）細胞炭素の合成におけるＣＯ２の固定（同化）のための機構として使用する（Ｄｒａｋｅ，Ａｃｅｔｏｇｅｎｉｃ  Ｐｒｏｋａｒｙｏｔｅｓ，Ｉｎ：Ｔｈｅ  Ｐｒｏｋａｒｙｏｔｅｓ，３ｒｄ  ｅｄｉｔｉｏｎ，ｐ．３５４，Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ，ＮＹ，２００６）。天然に存在する全てのアセトゲンは、Ｃ１固定、嫌気性、独立栄養性、および非メタン資化性である。典型的には、本発明の微生物はアセトゲンである。
【００６９】
「エタノロゲン」は、エタノールを生成する、または生成することが可能である微生物である。典型的には、本発明の微生物はエタノロゲン（ｅｔｈａｎｏｌｏｇｅｎ）である。
【００７０】
「独立栄養生物」は、有機炭素がなくても増殖することが可能な微生物である。代わりに、独立栄養生物は、ＣＯおよび／またはＣＯ２などの無機炭素源を使用する。典型的には、本発明の微生物は独立栄養生物である。
【００７１】
「カルボキシド栄養生物」は、炭素およびエネルギーの唯一の供給源としてＣＯを利用することが可能な微生物である。典型的には、本発明の微生物はカルボキシド栄養生物である。
【００７２】
「メタン資化性菌」は、炭素とエネルギーの唯一の供給源としてメタンを利用することが可能な微生物である。特定の実施形態では、本発明の微生物は、メタン資化性菌であるか、またはメタン資化性菌に由来する。他の実施形態では、本発明の微生物はメタン資化性菌ではないか、メタン資化性菌に由来しない。
【００７３】
「基質」は、本発明の微生物のための炭素および／またはエネルギー源を指す。典型的には、基質は、ガス状であり、Ｃ１炭素源、例えば、ＣＯ、ＣＯ２、および／またはＣＨ４を含む。好ましくは、基質は、ＣＯまたはＣＯ＋ＣＯ２のＣ１炭素源を含む。基質は、Ｈ２、Ｎ２、または電子などの他の非炭素構成要素をさらに含み得る。
【００７４】
「共基質」という用語は、必ずしも生成物合成のための一次エネルギーおよび材料供給源ではないが、一次基質などの別の基質に添加された場合に生成物合成に利用され得る物質を指す。
【００７５】
基質および／またはＣ１炭素源は、自動車の排出ガスまたはバイオマスガス化からなど、産業的プロセスの副生成物として得られるか、または何らかの他の供給源からの廃ガスであってもよい。特定の実施形態では、産業プロセスは、鉄鋼製造などの鉄金属生成物製造、非鉄金属生成物製造、石油精製、石炭ガス化、電力生成、カーボンブラック生成、アンモニア生成、メタノール生成、およびコークス製造からなる群から選択される。これらの実施形態では、基質および／またはＣ１炭素源は、任意の簡便な方法を使用して、それが大気中に放出される前に産業プロセスから捕捉されてもよい。
【００７６】
基質および／またはＣ１炭素源は、例えば、炭水化物発酵、ガス発酵からのガス放出、セメント製造、パルプおよび製紙、製鋼、石油精製および関連プロセス、石油化学製造、コークス製造、嫌気性または好気性消化、熱および／または発電で通常使用される発生炉ガス、合成ガス（バイオマス、廃液流、固形廃棄流、都市流、天然ガス、石炭および石油を含む化石資源を含むがこれらに限定されない供給源に由来する）、天然ガスの抽出、石油の抽出、アルミニウム、銅および／または合金鉄の生成および／または精製のための冶金プロセス、地質学的貯留池、ならびに触媒プロセス（水蒸気メタン改質、水蒸気ナフサ改質、石油コークスガス化、触媒再生−流動触媒分解、触媒再生−ナフサ改質、および乾式メタン改質を含むがこれらに限定されない水蒸気源に由来する）からのガス放出を含む、産業的プロセスからの多くの供給源に由来し得る。場合によっては、基質および／またはＣ１炭素源は、２つ以上の供給源の組み合わせに由来し得る。
【００７７】
基質の組成は、反応の効率および／または費用に著しい影響を及ぼし得る。例えば、酸素（Ｏ２）の存在は、嫌気性発酵過程の効率を低減し得る。基質の組成に応じて、基質を処理し、スクラブし、または濾過して、毒素、望ましくない成分、微生物阻害剤、またはダスト粒子などの任意の望ましくない不純物を除去すること、および／または所望の成分の濃度を増加させることが望ましくあり得る。
【００７８】
特定の実施形態では、発酵は、糖、デンプン、リグニン、セルロース、またはヘミセルロースなどの炭水化物基質の不在下で実施される。
【００７９】
本発明の微生物は、１つ以上の生成物を生成するようにガス流とともに培養され得る。例えば、本発明の微生物は、エタノール（ＷＯ２００７／１１７１５７）、アセテート（ＷＯ２００７／１１７１５７）、ブタノール（ＷＯ２００８／１１５０８０およびＷＯ２０１２／０５３９０５）、ブチレート（ＷＯ２００８／１１５０８０）、２，３−ブタンジオール（ＷＯ２００９／１５１３４２およびＷＯ２０１６／０９４３３４）、ラクテート（ＷＯ２０１１／１１２１０３）、ブテン（ＷＯ２０１２／０２４５２２）、ブタジエン（ＷＯ２０１２／０２４５２２）、メチルエチルケトン（２−ブタノン）（ＷＯ２０１２／０２４５２２およびＷＯ２０１３／１８５１２３）、エチレン（ＷＯ２０１２／０２６８３３）、アセトン（ＷＯ２０１２／１１５５２７）、イソプロパノール（ＷＯ２０１２／１１５５２７）、脂質（ＷＯ２０１３／０３６１４７）、３−ヒドロキシプロピオネート（３−ＨＰ）（ＷＯ２０１３／１８０５８１）、イソプレン（ＷＯ２０１３／１８０５８４）、脂肪酸（ＷＯ２０１３／１９１５６７）、２−ブタノール（ＷＯ２０１３／１８５１２３）、１，２−プロパンジオール（ＷＯ２０１４／０３６１５２）、１−プロパノール（ＷＯ２０１４／０３６９１５２）、コリスメート由来生成物（ＷＯ２０１６／１９１６２５）、３−ヒドロキシブチレート（ＷＯ２０１７／０６６４９８）、および１，３−ブタンジオール（ＷＯ２０１７／００６６４９８）を生成することができるか、または生成するように操作することができる。１つ以上の標的生成物に加えて、本発明の微生物はまた、エタノール、アセテート、および／または２，３−ブタンジオールを生成することもできる。特定の実施形態では、微生物バイオマス自体が生成物と見なされ得る。これらの生成物のうちの１つ以上はさらに変換されて、ディーゼル、ジェット燃料、および／またはガソリンのうちの少なくとも１つの成分を生成し得る。
【００８０】
「天然生成物」は、遺伝子組換えされていない微生物によって生成される生成物である。例えば、エタノール、アセテート、および２，３−ブタンジオールは、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ  ａｕｔｏｅｔｈａｎｏｇｅｎｕｍ、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ  ｌｊｕｎｇｄａｈｌｉｉ、およびＣｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ  ｒａｇｓｄａｌｅｉの天然生成物である。「非天然生成物」は、遺伝子修飾された微生物によって生成されるが、遺伝子修飾された微生物が由来する遺伝子修飾されていない微生物によって生成されない生成物である。
【００８１】
「選択性」は、微生物によって生成される全発酵生成物の生成に対する標的生成物の生成の比率を指す。本発明の微生物は、ある特定の選択性で、または最小の選択性で生成物を生成するように操作され得る。一実施形態では、標的生成物は、本発明の微生物によって生成される全発酵生成物の少なくとも約５％、１０％、１５％、２０％、３０％、５０％、または７５％を占める。一実施形態では、標的生成物は、本発明の微生物が少なくとも１０％の標的生成物に対して選択性を有するように、本発明の微生物によって生成される全発酵生成物の少なくとも１０％を占める。別の実施形態では、標的生成物は、本発明の微生物が少なくとも３０％の標的生成物に対して選択性を有するように、本発明の微生物によって生成される全発酵生成物の少なくとも３０％を占める。
【００８２】
典型的には、培養は、バイオリアクター中で実行される。「バイオリアクター」という用語は、連続撹拌槽反応器（ＣＳＴＲ）、固定化細胞反応器（ＩＣＲ）、トリクルベッド反応器（ＴＢＲ）、気泡塔、ガスリフト発酵槽、静的ミキサ、またはガス−液体接触に適した他の容器もしくは他のデバイスなどの１つ以上の容器、塔、または配管配置からなる培養／発酵デバイスを含む。いくつかの実施形態では、バイオリアクターは、第１の増殖反応器および第２の培養／発酵反応器を含み得る。基質は、これらの反応器のうちの１つまたは両方に提供され得る。本明細書で使用する場合、「培養」および「発酵」という用語は、同じ意味で使用される。これらの用語は、培養／発酵プロセスの増殖期および生成物生合成期の両方を包含する。
【００８３】
培養物は概して、微生物の増殖を可能にするのに十分な栄養素、ビタミン、および／または無機物を含有する水性培地中で維持される。好ましくは、水性培地は、最小嫌気性微生物増殖培地などの嫌気性微生物培地である。好適な培地は、当該技術分野において周知である。
【００８４】
培養／発酵は、望ましくは、標的生成物の生成に適切な条件下で実施されるべきである。典型的には、培養／発酵は、嫌気性条件下で実施される。考慮すべき反応条件は、圧力（または分圧）、温度、ガス流速、液体流速、培地ｐＨ、培地酸化還元電位、撹拌速度（連続撹拌槽反応器を使用する場合）、接種レベル、液相中のガスが制限的にならないことを確実にするための最大ガス基質濃度、および生成物阻害を回避するための最大生成物濃度を含む。具体的には、基質の導入速度は、生成物がガス制限条件下での培養によって消費され得るため、液相中のガスの濃度が制限的にならないことを確実にするように制御されてもよい。
【００８５】
上昇した圧力でバイオリアクターを操作することにより、気相から液相へのガス物質移動の速度を速めることができる。したがって、概して、大気圧よりも高い圧力で培養／発酵を実施することが好ましい。また、所与のガス変換速度が部分的に基質保持時間の関数であり、かつ保持時間がバイオリアクターの必要な容積を示すため、加圧システムの使用は、必要なバイオリアクターの容積、およびその結果として培養／発酵装置の資本コストを大幅に削減することができる。これはさらに、バイオリアクター中の液体体積を入力ガス流量で除算したものとして定義される保持時間が、バイオリアクターが大気圧よりも上昇した圧力に維持されるときに減少され得ることを意味する。最適反応条件は、使用される特定の微生物に部分的に依存する。しかしながら、一般的には、大気圧より高い圧力で発酵を行うことが好ましい。また、所与のガス変換速度が部分的に基質保持時間の関数であり、かつ所望の保持時間を達成することが同様にバイオリアクターの必要な容積を示すため、加圧システムの使用は、必要なバイオリアクターの容積、およびその結果として発酵装置の資本コストを大幅に削減することができる。
【００８６】
標的生成物は、例えば、分留、真空蒸留、蒸発、浸透気化、ガスストリッピング、相分離、および例えば、液−液抽出を含む抽出発酵を含む、当該技術分野において既知の任意の方法または方法の組み合わせを使用して、発酵ブロスから分離または精製することができる。特定の実施形態では、標的生成物は、ブロスの一部分をバイオリアクターから連続的に取り出し、微生物細胞をブロスから（濾過により簡便に）分離し、１つ以上の標的生成物をブロスから回収することによって、発酵ブロスから回収される。アルコールおよび／またはアセトンは、例えば、蒸留によって回収され得る。酸は、例えば、活性炭上での吸着によって回収され得る。分離された微生物細胞は、好ましくは、バイオリアクターに戻される。標的生成物が取り出された後に残存している無細胞透過液も、好ましくは、バイオリアクターに戻される。追加の栄養素（ビタミンＢなど）が、無細胞透過液に添加されて、培地を補充した後に、バイオリアクターに戻され得る。
【００８７】
説明
発明者らは、驚くべきことに、様々なモジュールを正確な順序で一緒に組み込むことにより、段階的に、ガス流から様々なガス構成成分を変換および／または除去でき、構成成分が下流のモジュールに有害である可能性がある場合、これらのモジュールから上流で除去および／または変換され、次に後続の他のガス構成成分を除去させ、後に発酵性ガス流をバイオリアクターに供給して、微生物をガス発酵させることによってガスを処理して有用な生成物を生成することができることを発見した。これらの構成成分の変換および／または除去は、所望の化合物を消費することなく、および他の望ましくない化合物を生成することなく達成される。特定の実施形態では、発酵性ガス流は、貯蔵のために炭素捕捉手段に送ってもよい。
【００８８】
特定の実施形態では、ガス流は、連続して、処理のための以下のモジュールに送られる：（１）加水分解、（２）酸性ガス除去、（３）接触水素化、および（４）脱酸素。ガスが送られる順序は、発酵性ガス流の生成を成功させるために重要である。各モジュールは、ガス流中の１つ以上の構成成分を除去および／または変換するために利用される。
【００８９】
加水分解モジュール
シアン化水素（ＨＣＮ）と硫化カルボニル（ＣＯＳ）は、ガス流から正常に除去する前に、まず水との化学反応を必要とする２つの予想される構成成分である。発明者らは、高硫黄ガス流が利用される用途では、多くの商業的プロセスがＣＯＳの形で硫黄を効率的に除去できないので、ＣＯＳを硫化水素（Ｈ２Ｓ）に変換する必要があり得ることを発見した。この変換は、次の反応に従って行われる。
【化１】
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【００９０】
この変換は、ＣＯＳをＨ２Ｓに変換できる任意の技術を使用して実現できる。様々な実施形態では、加水分解モジュールは、金属酸化物触媒を利用して変換を行う。特定の実施形態では、変換を実施するためにアルミナ触媒が使用される。
【００９１】
特定の実施形態では、加水分解ステップは、ＣＯＳを変換してＨ２Ｓを除去するための多床（ｍｕｌｔｉｂｅｄ）アプローチを含み得る。特定の実施形態では、第１の床は、ＣＯＳがＨ２Ｓに変換される変換床を利用する。そのような変換床の例には、ＢＡＳＦ  ＳＥＬＥＸＳＯＲＢ（商標）ＣＯＳが含まれる。特定の実施形態では、第２の床は、Ｈ２Ｓを除去する商品名「ＡｘＴｒａｐ  ４００１」で販売されている大容量の無害な粒状媒体などの鉄ベースの吸着剤を利用する。
【００９２】
特定の実施形態では、ガス流は、ガス流から１つ以上の構成成分を変換および／または除去するために、加水分解モジュールに供給される。場合によっては、加水分解後ガス流は、ＣＯＳおよび／またはＨＣＮを含む群から選択される少なくとも１つの構成成分が枯渇している。
【００９３】
酸性ガス除去モジュール
酸性ガスの除去とは、硫化水素（Ｈ２Ｓ）および／または二酸化炭素（ＣＯ２）、ならびにその他の酸性ガスをガス流から分離するプロセスを指す。
【００９４】
場合によっては、酸性ガス除去モジュールは、酸化亜鉛（ＺｎＯ）触媒を利用して、ガス流から硫化水素（Ｈ２Ｓ）を除去する。
【００９５】
特定の実施形態では、圧力スイング吸着（ＰＳＡ）が酸性ガス除去モジュールとして利用される。特定の実施形態では、圧力スイング吸着は、各構成成分のレベルを所望のレベルに下げないため、後続のステップが必要になる場合がある。特定の実施形態では、圧力スイング吸着の前に炭化水素除去床を利用して、ＢＴＥＸを含む１つ以上の構成成分を除去する。
【００９６】
圧力スイング吸着は断熱プロセスであり、ガスを精製するために使用して、高圧下で容器に含まれる固定床の適切な吸着剤を通して吸着することにより、付随する不純物を除去できる。吸着剤の再生は、向流減圧と、以前に回収された処理済みガスを低圧でパージすることによって達成される。生成物の連続フローを得るために、好ましくは、少なくとも２つの吸着器を提供し、少なくとも１つの吸着器が処理済みガス流を受け取り、処理し、別の処理モジュールに送り、少なくとも１つの吸着器を使用して、処理済みガス流を別の処理モジュールに送る１つ以上の吸着器の再生を行う。一般的な吸着剤は、吸収および除去される不純物のタイプに応じて、当業者によって容易に選択され得る。適切な吸着剤には、ゼオライト系モレキュラーシーブ、活性炭、シリカゲルまたは活性アルミナが含まれる。吸着剤床の組み合わせを互いに重ねて使用することにより、吸着剤の内容物をいくつかの別個のゾーンに分割することができる。圧力スイング吸着には、圧力、温度、フロー、気相および吸着相の組成などのパラメータの振り子のように揺れる（ｐｅｎｄｕｌａｔｉｎｇ）スイングが含まれる。ＰＳＡを使用したガスの精製または分離は、通常、周囲の供給ガス温度付近で行われるため、除去される成分が選択的に吸着される。理想的には、同様の周囲温度で吸着剤を再生できるように、吸着は十分に可逆的でなければならない。さらに、望ましくない化合物の生成が回避されるか、または少なくとも最小化されるように、吸着が行われることが好ましい。
【００９７】
酸性ガス除去のために後続のステップを利用する実施形態では、二酸化炭素吸着モジュール、または追加の酸性ガス除去モジュールが、ＰＳＡモジュールの後に使用されてもよい。二酸化炭素吸着モジュールは、二酸化炭素レベルを所望の範囲内にするために、処理済み流から二酸化炭素（ＣＯ２）を除去するために使用される。これらの実施形態では、ＰＳＡモジュールからの処理済みガスは、接触水素化モジュールに送られる前に、二酸化炭素吸着モジュールに送られてもよい。接触水素化モジュールをバイパスする実施形態、または接触水素化モジュールを含まない実施形態では、ＰＳＡモジュールからの処理済みガスは、脱酸素モジュールに直接送られてもよい。
【００９８】
特定の実施形態では、ガス流は、ガス流から１つ以上の構成成分を変換および／または除去するために、酸性ガス除去モジュールに供給される。場合によっては、酸性ガス枯渇流は、二酸化炭素（ＣＯ２）、硫化水素（Ｈ２Ｓ）、およびシアン化水素（ＨＣＮ）を含む群から選択される少なくとも１つの構成成分が枯渇している。
【００９９】
接触水素化モジュール
アセチレン（Ｃ２Ｈ２）は微生物阻害剤として作用する。アセチレンを除去するために、接触水素化モジュールを利用することができる。接触水素化は、これらに限定されないがニッケル、パラジウム、または白金などの触媒の存在下での水素による処理である。アセチレンの水素化に適した汎用触媒は一つもない。触媒の選択は、ガスの組成と運転条件に大きく依存する。特定の実施形態では、パラジウムが触媒として使用される。特定の実施形態では、アルミナ上のパラジウム（Ｐｄ／Ａｌ２Ｏ３）が触媒として使用される。そのような触媒の例はＢＡＳＦ（商標）Ｒ  ０−２０／４７である。
【０１００】
阻害剤はパラジウムの活性を低下させる。硫黄化合物は、潜在的なパラジウム阻害剤である。硫化水素（Ｈ２Ｓ）や硫化カルボニル（ＣＯＳ）などの化合物は、パラジウムに吸着し、反応サイトを変える可能性がある。特定の実施形態では、既知のパラジウム阻害剤は、接触水素化の前に除去および／または変換される。
【０１０１】
特定の実施形態では、アセチレン除去のために接触水素化モジュールは不要である場合がある。接触水素化モジュールによって除去されることに加えて、アセチレンは、特定の脱酸素モジュールによってガス流から除去されてもよい。接触水素化モジュールが不要である特定の実施形態では、触媒水素化モジュールはバイパスされてもよく、および／またはプロセスに含まれなくてもよい。接触水素化モジュールが不要な場合の例は、アセチレンレベルが他のモジュールを介して効果的に除去できるほど十分に低い場合である。アセチレンレベルが十分に低い特定の実施形態では、ガス流は、酸性水素除去モジュールから脱酸素モジュールに送られ、接触水素化モジュールをバイパスすることができる。
【０１０２】
特定の実施形態では、ガス流は、ガス流から１つ以上の構成成分を変換および／または除去するために、接触水素化モジュールに供給される。場合によっては、水素化後の流れは、少なくともアセチレン（Ｃ２Ｈ２）が枯渇している。
【０１０３】
脱酸素モジュール
酸素（Ｏ２）は微生物阻害剤である。したがって、ガス流内の酸素は、許容レベルまで減らす必要がある。ガス流中の酸素レベルを低減するために、脱酸素モジュールを利用できる。酸素レベルの低減は、任意の適切な手段を通じて達成され得る。特定の実施形態では、脱酸素モジュールは、酸素（Ｏ２）が二酸化炭素（ＣＯ２）または水（Ｈ２Ｏ）のいずれかに還元される触媒プロセスを利用する。特定の実施形態では、脱酸素モジュールで使用される触媒は銅含有である。そのような触媒の例は、ＢＡＳＦ  ＰＵＲＩＳＴＡＲ商標Ｒ  ３．１５またはＢＡＳＦ  ＣＵ  ０２２６Ｓである。
【０１０４】
特定の実施形態では、脱酸素モジュールを使用して、ガス流中のアセチレンのレベルを効果的に低減し、それにより、接触水素化ステップをバイパスすることができる。接触水素化モジュールと脱酸素モジュールによるアセチレンの除去の１つの顕著な違いは、エタン（Ｃ２Ｈ６）の生成である。脱酸素モジュールによるアセチレンの除去は、接触水素化モジュールによるアセチレンの除去よりも大量のエタンを生成する。しかしながら、ガス発酵プロセスで使用される微生物の堅牢な性質により、発明者らは、脱酸素モジュールによって生成されるエタンのレベルは微生物に有害ではなく、したがって、特定の実施形態では、接触水素化モジュールはバイパスすることができる。
【０１０５】
接触水素化モジュールと脱酸素モジュールのもう１つの顕著な違いは、メタノール（ＣＨ３ＯＨ）の生成である。銅ベースの脱酸素モジュールを使用すると、メタノールが生成され得る。銅ベースの脱酸素モジュールがアセチレンを除去するために使用される場合、除去プロセスは、接触水素化モジュールを使用する除去プロセスと比較して、より大量のメタノールを生成する。しかしながら、後続のガス発酵プロセスで使用される微生物の堅牢な性質により、発明者らは、脱酸素モジュールによって生成されるメタノールのレベルは微生物に有害ではなく、したがって、特定の実施形態では、接触水素化モジュールはバイパスすることができる。
【０１０６】
前述の構成成分に加えて、特定の脱酸素モジュールを使用して、水銀（Ｈｇ）を効果的に削減できる。すべてのガス流に水銀（Ｈｇ）が含まれるわけではない。しかしながら、処理プロセスは、水銀（Ｈｇ）を含む可能性のあるいくつかの供給源からのガス流を効果的に処理するように設計されている。したがって、ガス流が水銀（Ｈｇ）を含む特定の場合では、脱酸素モジュールを利用して、ガス流から水銀（Ｈｇ）を効果的に除去することができる。脱酸素モジュールによってガス流から水銀（Ｈｇ）が除去されると、脱酸素後の流れは水銀（Ｈｇ）を枯渇し得る。
【０１０７】
特定の実施形態では、ガス流は、ガス流から１つ以上の構成成分を変換および／または除去するために、脱酸素モジュールに供給される。場合によっては、脱酸素後の流れは、少なくとも酸素（Ｏ２）および／またはアセチレン（Ｃ２Ｈ２）が枯渇している。様々な場合において、脱酸素後の流れは、酸素（Ｏ２）および／またはアセチレン（Ｃ２Ｈ２）に加えて、水銀（Ｈｇ）が枯渇している。
【０１０８】
ガスサンプリングおよび分析システム
プロセスを管理、維持、および最適化するには、堅牢な分析的監視および制御技術が必要となり得る。このような機器には、ガスサンプリングシステム、およびデータログ／レポートソフトウェアツールが含まれるが、これらに限定されない。
【０１０９】
ガス流組成の分析は、ガス処理の重要な要素である。ガス流の分析は、ガス流から変換および／または除去する必要がある構成成分の測定および決定を提供する。ガス流が所望の組成を有することを確実にするために、多くの点でのガス流中の構成成分の測定が必要になり得る。これらの測定は、オンライン自動監視を含むことができる任意の適切な手段によって達成することができ、連続的および／または定期的な方法で完了することができる。特定の実施形態では、ガス流は、異なる除去モジュールに送られる前および／または後に測定されてもよい。
【０１１０】
特定の実施形態では、ガス流は、１つ以上の除去モジュールに送られる前に測定される。場合によっては、１つ以上の除去モジュールに送られる前にガス流中に存在する構成成分の測定は、どの除去モジュールを利用するかを決定する。特定の実施形態では、加水分解モジュールを利用するかどうかの決定は、少なくとも部分的に、ガス流中に存在する硫化カルボニル（ＣＯＳ）の測定に依存する。特定の実施形態では、接触水素化モジュールを利用するかどうかの決定は、少なくとも部分的に、ガス流中に存在するアセチレン（Ｃ２Ｈ２）の測定に依存する。特定の実施形態では、シアン化水素除去モジュールを利用するかどうかの決定は、少なくとも部分的に、ガス流中に存在するシアン化水素（ＨＣＮ）の測定に依存する。
【０１１１】
ガス流に存在する構成成分は、多くの要因に基づいて変化し得る。特定の実施形態では、ガス流中に存在する構成成分は、ガス流が由来する供給源に基づいて変動し得る。例えば、ガス化プロセスから供給されるガス流は、ガス化装置に供給される物質の変化に基づいて、構成成分のレベルが異なり得る。特定の実施形態では、ガス流中に存在する構成成分は、ガス化装置の操作に基づいて変動し得る。例えば、ガス化プロセスから供給されたガス流は、ガス化装置で詰まりが発生すると、構成成分のレベルが異なり得る。
【０１１２】
特定の場合では、ガス流は、２つ以上の供給源の混合物から得られる。様々な実施形態では、ガス流の組成は、供給源が混合される前、その間、および／またはその後に測定されてもよい。
【０１１３】
特定の場合では、ガス流は、供給源が混合される前、その間、および／またはその後に処理されてもよい。場合によっては、ガス流の組成は、どの除去モジュールが必要であるかを分析および決定するために測定される。この決定は、少なくとも部分的に、ガス流中に存在する１つ以上の構成成分に基づくことができる。少なくとも１つの例では、これらのガスの組成は、時間とともに変動し、構成成分の比率を変化させる可能性がある。これらの変動は、処理プロセスの性能に影響を与える可能性がある。したがって、組成の変化に応じて処理プロセスを調整する必要があり得る。様々な場合において、処理プロセスのこの調整は、１つ以上の除去モジュールの取り外し、バイパス、および／または追加を含む。どの除去モジュールを取り外す、バイパスする、および／または追加するかの選択は、存在する特定の構成成分に少なくとも部分的に起因し得る。場合によっては、以前は存在しなかった、または存在していたが検出レベルを下回る１つ以上の構成成分を後で測定する場合があり、その場合は１つ以上の除去モジュールの追加が必要になり得る。場合によっては、硫化カルボニル（ＣＯＳ）および／またはシアン化水素（ＨＣＮ）の比率の増加は、加水分解モジュールの追加が必要になり得るが、硫化カルボニル（ＣＯＳ）および／またはシアン化水素（ＨＣＮ）の比率の減少は、加水分解モジュールの取り外しが可能になり得る。場合によっては、二酸化炭素（ＣＯ２）、硫化水素（Ｈ２Ｓ）、および／またはシアン化水素（ＨＣＮ）の比率の増加は、酸性ガス除去モジュールの追加が必要になり得るが、二酸化炭素（ＣＯ２）、硫化水素（Ｈ２Ｓ）、および／またはシアン化水素（ＨＣＮ）の比率の減少は、酸性ガス除去モジュールの取り外しが可能になり得る。場合によっては、アセチレン（Ｃ２Ｈ２）の比率の増加は、接触水素化モジュールの追加が必要になり得るが、アセチレン（Ｃ２Ｈ２）の比率の減少は、接触水素化モジュールの取り外しが可能になり得る。場合によっては、酸素（Ｏ２）および／またはアセチレン（Ｃ２Ｈ２）の比率の増加は、脱酸素モジュールの追加が必要になり得るが、酸素（Ｏ２）および／またはアセチレン（Ｃ２Ｈ２）の比率の減少は、脱酸素モジュールの取り外しが可能になり得る。
【０１１４】
オンライン測定では、各測定ポイントを鋼管に接続して、監視デバイスを通るガス流の伝送を容易にすることができる。特定の実施形態では、ガス流は、ポンプデバイスによって調整され、測定デバイスに加圧ガス流を提供する。特定の実施形態では、ガス流は、平方インチあたり２０〜３０ポンド（１３８〜２０７ｋＰａ）の間で加圧される。特定の実施形態では、異なる構成成分を測定するために異なる測定デバイスが使用される。
【０１１５】
特定の実施形態では、ガス流中のＣ２Ｈ２およびＨＣＮレベルのレベルは、分光計によって監視される。場合によっては、分光計は、Ｃ２Ｈ２および／またはＨＣＮに加えて、ＮＨ３、ＣＯ２および／またはＨ２Ｓの１つ以上のレベルを監視する。特定の実施形態では、分光計は、様々なサンプル点にて周期的な増分で測定するように構成される。
【０１１６】
特定の実施形態では、炭化水素、ＢＴＥＸ、ナフタレン、および含酸素化合物ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、アセトアルデヒド、テトラヒドロフラン、メチルエチルケトン、アセトン、メタノール、およびエタノールは、ガスクロマトグラフによって測定される。特定の実施形態では、クロマトグラフは、様々なサンプル点にて周期的な増分で測定するように構成されている。
【０１１７】
特定の実施形態では、ガス流中の窒素および硫黄は、紫外線蛍光（ＵＶＦ）を用いた酸化的熱分解、および化学発光技術を含むデバイスによって測定される。特定の実施形態では、デバイスは、様々なサンプル点にて周期的な増分で測定するように構成される。
【０１１８】
特定の実施形態では、ガス流中のバルクおよび／または微量構成成分は、ガスクロマトグラフによって測定される。バルクおよび／または微量構成成分は、水素、窒素、酸素、メタン、一酸化炭素、二酸化炭素、および硫化水素を含み得るが、これらに限定されない。特定の実施形態では、デバイスは、様々なサンプル点にて周期的な増分で測定するように構成される。
【０１１９】
特定の実施形態では、様々な測定デバイスをソフトウェアアプリケーションに接続することができ、それにより、測定デバイスによって収集されたデータが解釈され、データベースに格納される。特定の実施形態では、データは、容易に解釈可能なフォーマット、例えば、スプレッドシートに解析される。
【０１２０】
特殊触媒
驚くべきことに、本発明者らは、アルミナ上に担持された銅を含む特殊触媒のみを利用することにより、発酵性ガス流を様々なガス供給源から首尾よく生成できることを見出した。そのようなガスは、全体的または部分的に、１種以上の産業プロセスからのガス、合成ガス、および／または発生炉ガスの組み合わせから誘導され得る。具体的には、この特殊触媒は、酸素、アセチレン、シアン化水素を低減して、発酵性ガス流内の酸素を１００ｐｐｍ未満、アセチレンを１ｐｐｍ未満、シアン化水素を１ｐｐｍ未満にできることがわかった。様々な場合において、この触媒に使用された銅は銅（Ｉ）であった。様々な場合において、この触媒に使用された銅は還元銅であった。
【０１２１】
高硫黄含有量の入力ガスを処理するために、本発明者らは、硫化されたバージョンの特殊触媒を利用することにより、発酵性ガス流の生成が成功することを見出した。この硫化は、硫化試薬を含むガスを特殊触媒の還元バージョンに通すことによって達成された。このような還元および硫化は、先行技術に従って行うことができる。一実施形態では、硫化により、アルミナ触媒に担持された硫化銅（Ｉ）が生成された。一実施形態では、硫化により、アルミナ触媒に担持された硫化銅（ＩＩ）が生成された。硫化銅触媒は、硫化銅が有効な水銀吸着剤であることが知られているため、ガス流中に存在する場合、水銀（Ｈｇ）のレベルを低下させるのに特に役立つ可能性がある。
【０１２２】
全般
特定の実施形態では、発酵性ガス流は、Ｃ１固定微生物を含むバイオリアクターに供給される。これらのＣ１固定微生物は、Ｃ１を含むガス流を、ガス発酵によって有用な化学物質や生成物に変換することができる。非阻害性の発酵性ガス流をバイオリアクターに提供するために、ガス流は所定のレベルの構成成分を含む必要がある。特定の実施形態では、関係する構成成分には、酸素（Ｏ２）、シアン化水素（ＨＣＮ）、アセチレン（Ｃ２Ｈ２）、ＢＴＥＸ（ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、キシレン）、および硫黄（Ｈ２ＳおよびＣＯＳ）が含まれる。様々な実施形態では、酸素（Ｏ２）レベルは、所定のレベルであるために、百万分の１００（１００ｐｐｍ）未満である必要がある。様々な実施形態では、シアン化水素（ＨＣＮ）は、所定のレベルであるために、百万分の１（１ｐｐｍ）未満である必要がある。好ましくは、シアン化水素（ＨＣＮ）は、所定のレベルにあるために十億分の１００（１００ｐｐｂ）未満である。様々な実施形態では、アセチレン（Ｃ２Ｈ２）は、所定のレベルになるために、百万分の１（１ｐｐｍ）未満である必要がある。様々な実施形態では、ＢＴＥＸは、所定のレベルになるために百万分の３０（３０ｐｐｍ）未満である必要がある。様々な実施形態では、硫黄（Ｈ２ＳおよびＣＯＳ）は、所定のレベルになるために、百万分の１（１ｐｐｍ）未満である必要がある。特定の実施形態では、すべての構成成分は、所定のレベルの構成成分を構成するために、それらの所定のレベルでなければならない。
【０１２３】
システムは、加水分解モジュール前と脱酸素モジュール後の両方にさらなるモジュールを含み得る。これらのさらなるモジュールは、微粒子除去モジュール、塩化物除去モジュール、タール除去モジュール、シアン化水素除去モジュール、および有機物を除去し得る追加の酸性ガス除去モジュールを含み得るが、これらに限定されない。場合によっては、望ましくない有機化合物を除去するための活性炭からなるモジュールを利用する。これらの有機化合物は、場合によっては、１つ以上の除去モジュールによって形成され得る。特定の実施形態では、ガスは以下の順序でシステム内のモジュールに供給される：（１）微粒子除去モジュール、（２）塩化物除去モジュール、（３）タール除去モジュール、（４）加水分解モジュール、（５）酸性ガス除去モジュール、（５）接触水素化モジュール、（６）脱酸素モジュール、（７）シアン化水素除去モジュール、および（８）追加の酸性ガス除去モジュール。
【０１２４】
微粒子除去モジュールは、ガス流から微粒子を除去することができる任意の適切なモジュールを含み得る。微粒子は通常、ラインの詰まりに関係している。ラインの詰まりを回避するために、微粒子除去モジュールを利用することができる。特定の実施形態では、微粒子除去モジュールはバグハウスである。バグハウスは、メカニカルシェーカー、リバースガス、およびパルスジェットを含むがこれらに限定されない任意の適切なタイプのものであり得る。特定の実施形態では、微粒子除去モジュールは、他のモジュールの前に使用される。
【０１２５】
塩化物除去モジュールは、ガス流から塩化物を除去できる任意の適切なモジュールを含み得る。塩化物は通常、ガス浄化プロセスの腐食に関係している。腐食を回避するために、塩化物除去モジュールを利用することができる。特定の実施形態では、塩化物除去モジュールは、塩化水素（ＨＣｌ）を除去することができる苛性スクラバーである。特定の実施形態では、塩化物除去モジュールは、塩化アンモニウム（ＮＨ４Ｃｌ）を除去することができるサイクロンである。
【０１２６】
タール除去モジュールは、ガス流からタールを除去できる任意の適切なモジュールを含み得る。タールは、これに限定されないが、通常はラインの詰まりに関係するナフタレンなどの重質炭化水素を含み得る。ラインの詰まりを回避するために、タール除去モジュールを利用することができる。特定の実施形態では、タール除去モジュールは吸着デバイスである。場合によっては、吸着デバイスは活性炭を含む。
【０１２７】
シアン化水素除去モジュールは、ガス流からシアン化水素を除去できる任意の適切なモジュールを含み得る。シアン化水素は通常、微生物の抑制に関係している。微生物の阻害を回避するために、シアン化水素除去モジュールを利用することができる。特定の実施形態では、シアン化水素除去モジュールは、銅処理された活性炭デバイスである。
【０１２８】
追加の酸性ガス除去モジュールは、ガス流から二酸化炭素を除去できる任意の適切なモジュールを含み得る。高レベルの二酸化炭素はガス流を希釈する可能性があり、そのためより大きなバイオリアクターおよび／または追加の発酵トレイン（ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ  ｔｒａｉｎ）が必要になる。二酸化炭素によるガス流の希釈を回避するために、追加の酸性ガス除去モジュールを利用することができる。特定の実施形態では、追加の酸性ガス除去モジュールは、水酸化カルシウムを利用することができるＰＳＡモジュールである。
【０１２９】
システムは、ガス流の温度を上昇または低下させるための１つ以上の温度モジュールを含み得る。これらの温度モジュールは、モジュール間のガス流の温度を上昇または低下させるために、他のモジュールの前および／または後に配置することができる。温度モジュールは、ガス流の温度を上昇または低下させることができる任意の適切なモジュールを含み得る。特定の実施形態では、温度モジュールは、シェルアンドチューブ熱交換器である。シェルアンドチューブ熱交換器は、シェルの内部にチューブの束を含むシェルを備えている。シェルアンドチューブ熱交換器は、例えば水などの流体をシェルに送ると同時に、ガス流をチューブの束に送ることにより、ガス流の温度を調整することができる。熱は、ガス流と流体の間で管壁を介して伝達される。
【０１３０】
システムは、ガス流の圧力を増加または減少させるための圧力モジュールを含み得る。これらの圧力モジュールは、他のモジュールの前後に配置できる。圧力モジュールは、ガス流の圧力を増加または減少させることができる任意の適切なモジュールを含み得る。特定の実施形態では、圧力モジュールは圧縮機である。圧縮機は、ガス流の圧力を、ガス流の移送に適した値まで増加させることができる。特定の実施形態では、圧力モジュールはバルブである。バルブは、ガス流の圧力を、ガス流の移送に適した値まで低下させることができる。
【０１３１】
図１は、ガス流から構成成分を選択的に濾過するためのシステムを示し、このシステムは、加水分解モジュール１２０、酸性ガス除去モジュール１３０、脱酸素モジュール１４０、およびバイオリアクター１５０を含む。ガス流は、任意の産業ガス、発生炉ガス、および／または合成ガス供給源１１０から得ることができる。ガス流は、産業ガス、発生炉ガス、および／または合成ガス供給源１１０から導管１１２を介して加水分解モジュール１２０に供給され、ガス流中の少なくとも１つの構成成分を変換して、加水分解後ガス流を提供する。加水分解後ガス流は、導管１２２を介して、酸性ガス除去モジュール１３０に送出される。酸性ガス除去モジュール１３０は、加水分解後ガス流から少なくとも１つの構成成分１３４を除去して、酸性ガス枯渇ガス流を生成する。酸性ガス枯渇流は、導管１３２を介して、脱酸素モジュール１４０に送出される。脱酸素モジュール１４０は、酸性ガス枯渇流から少なくとも１つの構成成分１４４を除去して、脱酸素後ガス流を生成する。脱酸素後ガス流の少なくとも一部は、導管１４２を介して、発酵のためにバイオリアクター１５０に送られ得る。好ましくは、バイオリアクターは、ガス流から生成物１５４および発酵後ガス状基質を生成することができるＣ１固定微生物を含む。
【０１３２】
発酵後ガス状基質の少なくとも一部は、１つ以上の除去モジュールに戻されてもよい。場合によっては、発酵後ガス状基質は、導管１５２を介して加水分解モジュール１２０に送られ、発酵後ガス状基質中の１つ以上の構成成分が変換される。場合によっては、発酵後ガス状基質は、炭素捕捉手段に貯蔵され得る。
【０１３３】
驚くべきことに、発明者らは、特定の順序で様々なモジュールを構成することにより、バイオリアクター１５０に提供されるガス流が、所望の化合物を著しく消費することなく、および追加の阻害化合物を生成することなく、Ｃ１固定微生物によって発酵される所定のレベルの構成成分を含むことを確認した。加水分解モジュール１２０は、ガス流中に存在する硫化カルボニル（ＣＯＳ）の少なくとも一部を硫化水素（Ｈ２Ｓ）に変換できることが分かった。酸性ガス除去モジュール１３０によって除去された構成成分のうちの少なくとも１つ以上が、二酸化炭素（ＣＯ２）および硫化水素（Ｈ２Ｓ）を含むことも分かった。加水分解モジュール１２０を酸性ガス除去モジュール１３０の前に配置することにより、硫化水素（Ｈ２Ｓ）に変換された硫化カルボニル（ＣＯＳ）の少なくとも一部を、酸性ガス除去モジュール１３０によってガス流から除去することができる。
【０１３４】
さらに、ガス流に存在する構成成分レベルにより、様々なモジュールが必要でない場合があることが分かった。図２は、ガス流が加水分解モジュール２２０をバイパスできる、ガス流から構成成分を選択的に濾過するためのシステムを示す。特定の実施形態では、構成成分のレベルは、特定のモジュールを通過することなく効果的に除去することができる。特定の例では、加水分解モジュール２２０はバイパスされる。加水分解モジュール２２０がバイパスされるとき、工業ガス、発生炉ガスおよび／または合成ガス供給源２１０からのガス流は、導管２１２を介して、酸性ガス除去モジュール２３０に供給される。酸性ガス除去モジュール２３０は、ガス流から少なくとも１つの構成成分２３４を除去して、酸性ガス枯渇流を生成する。酸性ガス枯渇流は、導管２３２を介して、脱酸素モジュール２４０に送出される。脱酸素モジュール２４０は、酸性ガス枯渇流から少なくとも１つの構成成分２４４を除去して、脱酸素後ガス流を生成する。脱酸素後ガス流の少なくとも一部は、導管２４２を介して、発酵のためのバイオリアクター２５０に送られてもよい。好ましくは、バイオリアクターは、ガス流から生成物２５４および発酵後ガス状基質を生成することができるＣ１固定微生物を含む。
【０１３５】
発酵後ガス状基質の少なくとも一部は、１つ以上の除去モジュールに戻されてもよい。場合によっては、発酵後ガス状基質は、導管２５２を介して、加水分解モジュール２２０に送られ、発酵後ガス状基質中の１つ以上の構成成分が変換される。加水分解モジュール２２０をバイパスする実施形態では、発酵後ガス状基質は、導管２５２を介して、酸性ガス除去モジュール２３０に送られて、発酵後ガス状基質から少なくとも１つの構成成分２３４が除去され得る。場合によっては、発酵後ガス状基質は、炭素捕捉手段に貯蔵され得る。
【０１３６】
特定のガス流には、追加のモジュールが必要になり得る構成成分レベルを有する。図３は、ガス流から構成成分を選択的に濾過するためのシステムを示し、脱酸素モジュール３４０の前に接触水素化モジュール３６０をさらに含む。システムが接触水素化モジュール３６０を含む場合、ガス流は、工業ガス、発生炉ガス、および／または合成ガス供給源３１０から導管３１２を介して、加水分解モジュール３２０に供給され、ガス流中の少なくとも１つの構成成分を変換して、加水分解後ガス流を提供する。加水分解後ガス流は、導管３２２を介して、酸性ガス除去モジュール３３０に送出される。酸性ガス除去モジュール３３０は、加水分解後ガス流から少なくとも１つの構成成分３３４を除去して、酸性ガス枯渇流を生成する。酸性ガス枯渇流は、導管３３２を介して、接触水素化モジュール３６０に送出される。接触水素化モジュール３６０は、酸性ガス枯渇流から少なくとも１つの構成成分３６４を除去する。酸性ガス枯渇流は、導管３６２を介して、接触水素化モジュール３６０から脱酸素モジュール３４０に送られる。脱酸素モジュール３４０は、ガス流から少なくとも１つの構成成分３４４を除去して、水素化後ガス流を生成する。水素化後ガス流の少なくとも一部は、導管３４２を介して、発酵のためにバイオリアクター３５０に送られ得る。好ましくは、バイオリアクターは、ガス流から生成物３５４および発酵後ガス状基質を生成することができるＣ１固定微生物を含有する。
【０１３７】
特定の実施形態では、加水分解モジュール３２０、接触水素化モジュール３６０、または両方がバイパスされてもよい。加水分解モジュール３２０および接触水素化モジュール３６０がバイパスされるとき、工業用ガス、発生炉ガス、および／または合成ガス供給源３１０からのガス流は、導管３１２を介して酸性ガス除去モジュール３３０に供給される。酸性ガス除去モジュール３３０は、ガス流から少なくとも１つの構成成分３３４を除去して、酸性ガス枯渇流を生成する。酸性ガス枯渇流は、導管３３２を介して、脱酸素モジュール３４０に送出される。脱酸素モジュール３４０は、酸性ガス枯渇流から少なくとも１つの構成成分３４４を除去して、脱酸素後ガス流を生成する。脱酸素後ガス流の少なくとも一部は、導管３４２を介して、発酵のためにバイオリアクター３５０に送られ得る。特定の実施形態では、加水分解モジュール３２０が利用されている間、接触水素化モジュール３６０はバイパスされる。場合によっては、加水分解モジュール３２０がバイパスされている間、接触水素化モジュール３６０が利用される。
【０１３８】
発酵後ガス状基質の少なくとも一部は、１つ以上の除去モジュールに戻されてもよい。場合によっては、発酵後ガス状基質は、導管３５２を介して、加水分解モジュール３２０に送られ、発酵後ガス状基質中の１つ以上の構成成分が変換される。加水分解モジュール３２０をバイパスする実施形態では、発酵後ガス状基質は、導管３５２を介して、酸性ガス除去モジュール３３０に送られて、発酵後ガス状基質から少なくとも１つの構成成分３３４を除去され得る。場合によっては、発酵後ガス状基質は、炭素捕捉手段に貯蔵され得る。
【０１３９】
システムは、微粒子除去モジュール、塩化物除去モジュール、タール除去モジュール、シアン化水素除去モジュール、追加の酸性ガス除去モジュール、温度モジュール、および圧力モジュールを含む群から選択されるさらなるモジュールを有し得る。これらのモジュールは、モジュール間のガス流を調整し、構成成分レベルを許容レベルに効果的に下げるために必要となり得る。
【０１４０】
図４は、システムのさらなるモジュールを含む、ガス流から構成成分を選択的に濾過するためのシステムを示す。特定の実施形態では、１つ以上のモジュールが、脱酸素モジュール４４０の後に配置されてもよい。システムが脱酸素モジュール４４０の後に１つ以上のモジュールを含む場合、ガス流は、工業ガス、発生炉ガス、および／または合成ガス供給源４１０から導管４１２を介して、加水分解モジュール４２０に送られ、ガス流中少なくとも１つの構成成分は変換され、加水分解後ガス流を提供する。加水分解後ガス流は、導管４２２を介して、酸性ガス除去モジュール４３０に送出される。酸性ガス除去モジュール４３０は、加水分解後ガス流から少なくとも１つの構成成分４３４を除去して、酸性ガス枯渇流を生成する。酸性ガス枯渇流は、導管４３２を介して接触水素化モジュール４６０に送出され、ガス流から少なくとも１つの構成成分４６４を除去する。次に、ガス流は、導管４６２を介して、接触水素化モジュール４６０から脱酸素モジュール４４０に供給される。脱酸素モジュール４４０は、ガス流から少なくとも１つの構成成分４４４を除去する。ガス流は、導管４４２を介して、脱酸素モジュール４４０から１つ以上のさらなるモジュール４７０に供給される。１つ以上のさらなるモジュール４７０は、ガス流中の少なくとも１つの構成成分４７４を除去および／または変換する。１つ以上のさらなるモジュール４７０からのガス流の少なくとも一部は、導管４７２を介して、発酵のためにバイオリアクター４５０に送られ得る。好ましくは、バイオリアクターは、ガス流から生成物４５４および発酵後ガス状基質を生成することができるＣ１固定微生物を含む。特定の実施形態では、１つ以上のさらなるモジュール４７０は、シアン化水素除去モジュールおよび／または追加の酸性ガス除去モジュールである。
【０１４１】
特定の実施形態では、１つ以上のさらなるモジュール４８０を、加水分解モジュール４２０の前に配置することができる。システムが加水分解モジュール４２０の前に１つ以上のモジュールを含む場合、ガス流は、工業ガス、発生炉ガス、および／または合成ガス供給源４１０から導管４１２を介して１つ以上のさらなるモジュール４８０に送られる。１つ以上のさらなるモジュール４８０は、ガス流中の少なくとも１つの構成成分４８４を除去および／または変換する。次に、ガス流は、導管４８２を介して、さらなる処理のために加水分解モジュール４２０に供給される。加水分解モジュール４２０をバイパスする実施形態では、ガス流は、導管４８２を介して酸性ガス除去モジュール４３０に供給されてもよい。特定の実施形態では、システムは、加水分解モジュール４２０の前に１つ以上のさらなるモジュール４８０、および脱酸素モジュール４４０の後に１つ以上のさらなるモジュール４７０を含み得る。
【０１４２】
発酵後ガス状基質の少なくとも一部は、１つ以上の除去モジュールに戻されてもよい。場合によっては、発酵後ガス状基質は、導管４５２を介して、加水分解モジュール４２０に送られ、発酵後ガス状基質中の１つ以上の構成成分が変換される。加水分解モジュール４２０をバイパスする実施形態では、発酵後ガス状基質は、導管４５２を介して酸性ガス除去モジュール４３０に送られて、発酵後ガス状基質から少なくとも１つの構成成分４３４を除去され得る。加水分解モジュール４２０の前に１つ以上のモジュールを組み込む実施形態では、発酵後ガス状基質は、導管４５２を介して、１つ以上のさらなるモジュール４８０に送られてもよい。場合によっては、発酵後ガス状基質は、炭素捕捉手段に貯蔵され得る。
【０１４３】
好ましくは、ガス流は、１つ以上のＣ１固定微生物によって発酵させることができる。好ましくＣ１固定微生物はカルボキシド栄養性細菌である。特定の実施形態では、カルボキシド栄養性細菌は、ムーレラ、クロストリジウム、ルミノコッカス、アセトバクテリウム、ユーバクテリウム、ブチリバクテリウム、オキソバクター、メタノサルシナ、メタノサルシナ、およびデスルホトクマクルムを含む群から選択される。様々な実施形態では、カルボキシド栄養性細菌は、クロストリジウムオートエタノゲヌムである。
【０１４４】
以下の実施例は、本発明を代表するものとして示される。これらおよび他の同等の実施形態は、本開示および添付の特許請求の範囲を考慮して明らかになるため、これらの実施例は、本発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
【実施例】
【０１４５】
実施例１
混合ガス流を受け取るようにガス浄化システムを構成した。混合ガス流は、製鋼所から受け取った流れを表すように設計されている。ガス浄化システムは、次のモジュールを次の順序で組み込んだ：（ｉ）加水分解モジュール、（ｉｉ）酸性ガス除去モジュール、（ｉｉｉ）接触水素化モジュール、および（ｉｖ）脱酸素モジュール。加水分解モジュール、γ−アルミナ吸着剤（ＢＡＳＦ  Ｆ−２００）床から構成されている。酸性ガス除去モジュール、酸化亜鉛吸着剤（ＲＣＩ  ＺＯＰ−１１６）床から構成されている。接触水素化モジュール、パラジウム／アルミナ触媒（ＢＡＳＦ  Ｒ０−２０／４７）から構成されている。脱酸素モジュール、銅触媒（ＢＡＳＦ  ＣＵ０２２６Ｓ）から構成されている。
【０１４６】
基質を試験する前に、１２０℃で少なくとも１２時間、Ｎ２中の１％Ｈ２で水素化触媒を還元した。脱酸素触媒は、２５０℃で少なくとも１２時間、Ｎ２中の１％Ｈ２中で還元した。
【０１４７】
ガス浄化システムに供給される混合ガス流の組成は、以下の表に示される。
【表１】
2021512782.tif 000004
【０１４８】
上記の化合物に加えて、微量レベルのメタンとジメチルエーテルが混合流中で検出された。これらの化合物は、供給ガスの不純物である。
【０１４９】
ガス流が供給されたこれらの速度と各モジュールの入口温度を以下の表に示す。各床の圧力は３４５ｋＰａｇであった。
【表２】
2021512782.tif 000005
【０１５０】
この構成により、発酵性ガス流がうまく生成された。目標の汚染物質除去が達成された。発酵性ガス流の組成を以下の表に示す。
【表３】
2021512782.tif 000006
【０１５１】
発酵性ガス流中に微量のメタンが検出された。ただし、出口流内のメタンの量は、入口流内で検出されたメタンの量と同様であったため、メタンの生成は検出されなかった。微量のエタンとエチレンが検出された。エタンとエチレンはアセチレン除去の生成物であり、微生物阻害剤ではない。この構成を使用すると、出口流で他の不純物は検出されなかった。この構成を使用して微生物阻害剤は形成されなかった。
【０１５２】
ＣＯの出口濃度は３０．１％であった。この出口濃度は、入力ＣＯの２．６％消費に対応する。これは、最大推奨消費量（ｍａｘｉｍｕｍ  ｐｒｅｆｅｒａｂｌｅ  ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ）である１０％をはるかに下回っている。
【０１５３】
実施例２
実施例１と同様のガス浄化システムは、混合ガス流を受け取るように構成された。混合ガス流は、製鋼所から受け取った流れを表すように設計されている。ガス浄化システムは、次のモジュールを次の順序で組み込んだ：（ｉ）加水分解モジュール、（ｉｉ）酸性ガス除去モジュール、および（ｉｉｉ）脱酸素モジュール。加水分解モジュール、γ−アルミナ吸着剤（ＢＡＳＦ  Ｆ−２００）床から構成されている。酸性ガス除去モジュール、酸化亜鉛吸着剤（ＲＣＩ  ＺＯＰ−１１６）床から構成されている。脱酸素モジュール、銅触媒（ＢＡＳＦ  ＣＵ０２２６Ｓ）から構成されている。
【０１５４】
ガス浄化システムに供給される混合ガス流の組成は、以下の表に示される。
【表４】
2021512782.tif 000007
【０１５５】
上記の化合物に加えて、混合流で微量のメタンが検出された。これらの化合物は、供給ガスの不純物である。
【０１５６】
ガス流が供給されたこれらの速度と各モジュールの入口温度を以下の表に示す。各床の圧力は３４５ｋＰａｇであった。
【表５】
2021512782.tif 000008
【０１５７】
この構成により、発酵性ガス流がうまく生成された。目標の汚染物質除去が達成された。発酵性ガス流の組成を下の表に示す。
【表６】
2021512782.tif 000009
【０１５８】
発酵性ガス流中に微量のメタンが検出された。ただし、出口流内のメタンの量は、入口流内で検出されたメタンの量と同様であったため、メタンの生成は検出されなかった。微量のエタンとエチレンが検出された。エタンとエチレンは、アセチレン除去の生成物である。微量のジメチルエーテルとアセトアルデヒドが検出された。ジメチルエーテルとアセトアルデヒドは微生物阻害剤ではない。この構成を使用して微生物阻害剤は形成されなかった。
【０１５９】
発酵性ガス流を有機化合物除去モジュールに送ることにより、微量のジメチルエーテルとアセトアルデヒドを除去した。有機化合物除去モジュールへのガス流の流量は、ガスの毎時空間速度が３７０時間−１であるようなものであった。
【０１６０】
ＣＯの出口濃度は２９．８％であった。この出口濃度は、入力ＣＯの４．０％消費に対応し、これは最大推奨消費量である１０％をはるかに下回っている。
【０１６１】
ガス浄化システムを３４５ＫＰａｇで実行することに加えて、この構成とこのガス組成を使用して、発明者は、圧力がシステムにどのように影響するかを評価するために、各床の圧力が６９０ｋＰａｇになるように圧力を上げた。
【０１６２】
増加した圧力（各床で６９０ｋＰａｇ）で、この構成により、発酵性ガス流がうまく生成されることがわかった。目標の汚染物質除去が達成された。発酵性ガス流の組成を下の表に示す。
【表７】
2021512782.tif 000010
【０１６３】
発酵性ガス流中に微量のメタンが検出された。ただし、出口流内のメタンの量は、入口流内で検出されたメタンの量と同様であったため、メタンの生成は検出されなかった。微量のエタンとエチレンが検出された。エタンとエチレンはアセチレン除去の生成物であり、微生物阻害剤ではない。微量のジメチルエーテルとアセトアルデヒドが検出された。ジメチルエーテルとアセトアルデヒドは微生物阻害剤ではない。この構成を使用すると、出口流で不純物は検出されなかった。
【０１６４】
発酵性ガス流を有機化合物除去モジュールに送ることにより、微量のジメチルエーテルとアセトアルデヒドを除去した。有機化合物除去モジュールへのガス流の流量は、ガスの毎時空間速度が３７０時間−１であるようなものであった。
【０１６５】
ＣＯの出口濃度は２９．８％であった。この出口濃度は、入力ＣＯの３．３％消費に対応し、これは最大推奨消費量である１０％をはるかに下回っている。
【０１６６】
実施例３
混合ガス流を受け取るようにガス浄化システムを構成した。混合ガス流は、製鋼所から受け取った流れを表すように設計されている。ガス浄化システムには、次のモジュールを次の順序で組み込んだ：（ｉ）加水分解モジュール、（ｉｉ）酸性ガス除去モジュール、（ｉｉｉ）接触水素化モジュール、（ｉｖ）脱酸素モジュール、（ｖ）有機化合物除去モジュール。加水分解モジュール、γ−アルミナ吸着剤（ＢＡＳＦ  Ｆ−２００）床から構成されている。酸性ガス除去モジュール、酸化亜鉛吸着剤（ＲＣＩ  ＺＯＰ−１１６）床から構成されている。接触水素化モジュール、パラジウム／アルミナ触媒（ＢＡＳＦ  Ｒ０−２０／４７）から構成されている。脱酸素モジュール、銅触媒（ＢＡＳＦ  Ｃｕ０２２６Ｓ）から構成されている。
【０１６７】
基質を試験する前に、１２０℃で少なくとも１２時間、Ｎ２中の１％Ｈ２で水素化触媒を還元した。脱酸素触媒は、２５０℃で少なくとも１２時間、Ｎ２中の１％Ｈ２中で還元された
【０１６８】
ガス浄化システムに供給される混合ガス流の組成は、以下の表に示される。
【表８】
2021512782.tif 000011
【０１６９】
上記の化合物に加えて、混合流で微量のメタンが検出された。これらの化合物は、供給ガスの不純物である。
【０１７０】
ガス流が供給されたこれらの速度と各モジュールの入口温度を以下の表に示す。各床の圧力は６９０ｋＰａｇであった。
【表９】
2021512782.tif 000012
【０１７１】
この構成により、発酵性ガス流がうまく生成された。目標の汚染物質除去が達成された。発酵性ガス流の組成を下の表に示す。
【表１０】
2021512782.tif 000013
【０１７２】
発酵性ガス流中に微量のメタンが検出された。ただし、出口流におけるメタンの量は、入口流において不純物として検出されたメタンの量と同様であったため、メタンの生成は検出されなかった。微量のエタンとエチレンが検出された。エタンとエチレンはアセチレン除去の生成物であり、微生物阻害剤ではない。この構成を使用すると、出口流で他の不純物は検出されなかった。このモジュールの構成を使用して微生物阻害剤は形成されなかった。
【０１７３】
ＣＯの出口濃度は２６．６％であった。この出口濃度は、入力ＣＯの３．８％消費に対応し、これは最大推奨消費量である１０％をはるかに下回っている。
【０１７４】
実施例４
ガス浄化システムは、実施例３と同様に、混合ガス流を受け取るように構成された。混合ガス流は、製鋼所から受け取った流れを表すように設計されている。ガス浄化システムは、次のモジュールを次の順序で組み込んだ：（ｉ）加水分解モジュール、（ｉｉ）酸性ガス除去モジュール、（ｉｉｉ）脱酸素モジュール、および（ｉｖ）有機化合物除去モジュール。加水分解モジュール、γ−アルミナ吸着剤（ＢＡＳＦ  Ｆ−２００）床から構成されている。酸性ガス除去モジュール、酸化亜鉛吸着剤（ＲＣＩ  ＺＯＰ−１１６）床から構成されている。脱酸素モジュール、銅触媒（ＢＡＳＦ  Ｃｕ０２２６Ｓ）から構成されている。
【０１７５】
ガス浄化システムに供給される混合ガス流の組成は、以下の表に示される。
【表１１】
2021512782.tif 000014
【０１７６】
上記の化合物に加えて、混合流で微量のメタンが検出された。これらの化合物は、供給ガスの不純物である。
【０１７７】
ガス流が供給されたこれらの速度と各モジュールの入口温度を以下の表に示す。各床の圧力は６９０ｋＰａｇであった。
【表１２】
2021512782.tif 000015
【０１７８】
この構成により、発酵性ガス流がうまく生成された。目標の汚染物質除去が達成された。発酵性ガス流の組成を下の表に示す。
【表１３】
2021512782.tif 000016
【０１７９】
発酵性ガス流中に微量のメタンが検出された。ただし、出口流におけるメタンの量は、入口流において不純物として検出されたメタンの量と同様であったため、メタンの生成は検出されなかった。微量のエタンとエチレンが検出された。エタンとエチレンはアセチレン除去の生成物であり、微生物阻害剤ではない。この構成を使用すると、出口流で他の不純物は検出されなかった。このモジュールの構成を使用して微生物阻害剤は形成されなかった。
ＣＯの出口濃度は２６．２％であった。この出口濃度は、入力ＣＯの４．９％消費に対応し、これは最大推奨消費量である１０％をはるかに下回っている。
【０１８０】
実施例５
実施例２と同様のガス浄化システムは、混合ガス流を受け取るように構成された。混合ガス流は、微生物阻害剤の濃度が高くなっている。濃度はバイオマスまたは都市固形廃棄物のガス化または処理済みコークス炉ガスから予想される範囲内である。ガス浄化システムは、次のモジュールを次の順序で組み込んだ：（ｉ）加水分解モジュール、（ｉｉ）酸性ガス除去モジュール、（ｉｉｉ）脱酸素モジュール、および（ｉｖ）有機化合物除去モジュール。加水分解モジュール、γ−アルミナ吸着剤（ＢＡＳＦ  Ｆ−２００）床から構成されている。酸性ガス除去モジュール、酸化亜鉛吸着剤（ＲＣＩ  ＺＯＰ−１１６）床から構成されている。脱酸素モジュール、銅触媒（ＢＡＳＦ  Ｃｕ  ０２２６Ｓ）から構成されている。
【０１８１】
基質を試験する前に、２５０℃で少なくとも１２時間、Ｎ２中の１％Ｈ２で脱酸素触媒を還元した。
【０１８２】
ガス浄化システムに供給される混合ガス流の組成は、以下の表に示される。
【表１４】
2021512782.tif 000017
【０１８３】
上記の化合物に加えて、混合流で微量のメタンが検出された。この化合物は供給ガスの不純物である。
【０１８４】
ガス流が供給されたこれらの速度と各モジュールの入口温度を以下の表に示す。各床の圧力は６９０ｋＰａｇであった。
【表１５】
2021512782.tif 000018
【０１８５】
この構成により、発酵性ガス流がうまく生成された。目標の汚染物質除去が達成された。発酵性ガス流の組成を下の表に示す。
【表１６】
2021512782.tif 000019
【０１８６】
発酵性ガス流中に微量のメタンが検出された。ただし、出口流におけるメタンの量は、入口流において不純物として検出されたメタンの量と同様であったため、メタンの生成は検出されなかった。微量のエタンとエチレンが検出された。エタンとエチレンはアセチレン除去の生成物であり、微生物阻害剤ではない。この構成を使用すると、出口流で他の不純物は検出されなかった。このモジュールの構成を使用して微生物阻害剤は形成されなかった。
【０１８７】
ＣＯの出口濃度は１６．６％であった。この出口濃度は、入力ＣＯの６．８％消費に対応し、これは最大推奨消費量である１０％をはるかに下回っている。
【０１８８】
実施例６
混合ガス流を受け取るようにガス浄化システムを構成した。混合ガス流は、製鋼所から受け取った流れを表すように設計されている。ガス浄化システムは１つのモジュールのみが組み込まれた。モジュールは銅触媒（ＢＡＳＦ  Ｃｕ０２２６Ｓ）で構成された。
【０１８９】
基質を試験する前に、２５０℃で少なくとも１２時間、Ｎ２中の１％Ｈ２で脱酸素触媒を還元した。
【０１９０】
ガス浄化システムに供給される混合ガス流の組成は、以下の表に示される。
【表１７】
2021512782.tif 000020
【０１９１】
上記の化合物に加えて、混合流で微量のメタンが検出された。この化合物は供給ガスの不純物である。
【０１９２】
ガス流が供給された速度は、４０００時間−１のガス毎時空間速度に対応する。モジュールの入口温度は２００℃であった。モジュールの圧力は６９０ｋＰａｇであった。
【０１９３】
このモジュールにより、発酵性ガス流がうまく生成された。目標の汚染物質除去が達成された。発酵性ガス流の組成を下の表に示す。
【表１８】
2021512782.tif 000021
【０１９４】
発酵性ガス流中に微量のメタンが検出された。しかしながら、出口流におけるメタンの量は、入口流において不純物として検出されたメタンの量と同様であったため、メタンの生成は検出されなかった。微量のエタンとエチレンが検出された。エタンとエチレンはアセチレン除去の生成物であり、微生物阻害剤ではない。発酵性ガス流中にメタノールが検出された。メタノールは微生物阻害剤ではない。この構成を使用すると、出口流で他の不純物は検出されなかった。このモジュールの構成を使用して微生物阻害剤は形成されなかった。
【０１９５】
ＣＯの出口濃度は３０．２％であった。この出口濃度は、入力ＣＯの４．２％消費に対応し、これは最大推奨消費量である１０％をはるかに下回っている。
【０１９６】
実施例７
混合ガス流を受け取るようにガス浄化システムを構成した。混合ガス流は、製鋼所から受け取った流れを表すように設計されている。ガス浄化システムは１つのモジュールのみが組み込まれた。モジュールは銅触媒（ＢＡＳＦ  Ｃｕ０２２６Ｓ）で構成された。
【０１９７】
基質を検査する前に、２５０℃で少なくとも１２時間、Ｎ２中の１％Ｈ２で触媒を還元した。触媒還元に続いて、Ｎ２中の１％Ｈ２Ｓ、５％Ｈ２のガス流を使用して触媒を硫化した。触媒を２２０℃で１８時間硫化した。
【０１９８】
ガス浄化システムに供給される混合ガス流の組成は、以下の表に示される。
【表１９】
2021512782.tif 000022
【０１９９】
上記の化合物に加えて、混合流で微量のメタンが検出された。この化合物は供給ガスの不純物である。
【０２００】
ガス流が供給された速度は、２０００時間−１のガス毎時空間速度に対応する。モジュールの入口温度は２８０℃であった。モジュールの圧力は６９０ｋＰａｇであった。
【０２０１】
このモジュールにより、発酵性ガス流がうまく生成された。目標の汚染物質除去が達成された。発酵性ガス流の組成を下の表に示す。
【表２０】
2021512782.tif 000023
【０２０２】
発酵性ガス流中に微量のメタンが検出された。しかしながら、出口流におけるメタンの量は、入口流において不純物として検出されたメタンの量と同様であったため、メタンの生成は検出されなかった。微量のエタンとエチレンが検出された。エタンとエチレンはアセチレン除去の生成物であり、微生物阻害剤ではない。発酵性ガス流中にアセトアルデヒドが検出された。アセトアルデヒドは微生物阻害剤ではない。この構成を使用すると、出口流で他の不純物は検出されなかった。このモジュールの構成を使用して微生物阻害剤は形成されなかった。
【０２０３】
ＣＯの出口濃度は２６．９％であった。この出口濃度は、入力ＣＯの１．０％消費に対応し、これは最大推奨消費量である１０％をはるかに下回っている。
【０２０４】
実施例８
実施例７と同様のガス浄化システムは、混合ガス流を受け取るように構成された。混合ガス流は、より高濃度の微生物阻害剤を含んでいた。濃度は、バイオマスまたは都市固形廃棄物ガス化または処理済みコークス炉ガスから予想される範囲内である。ガス浄化システムは１つのモジュールのみが組み込まれた。モジュールは銅触媒（ＢＡＳＦ  Ｃｕ０２２６Ｓ）で構成された。
【０２０５】
ガス浄化システムに供給される混合ガス流の組成は、以下の表に示される。
【表２１】
2021512782.tif 000024
【０２０６】
上記の化合物に加えて、混合流で微量のメタンが検出された。この化合物は供給ガスの不純物である。
【０２０７】
ガス流が供給された速度は、１０００時間−１のガス毎時空間速度に対応する。モジュールの入口温度は３００℃であった。モジュールの圧力は６９０ｋＰａｇであった。
【０２０８】
このモジュールにより、発酵性ガス流がうまく生成された。目標の汚染物質除去が達成された。発酵性ガス流の組成を下の表に示す。
【表２２】
2021512782.tif 000025
【０２０９】
発酵性ガス流中に微量のメタンが検出された。ただし、出口流におけるメタンの量は、入口流において不純物として検出されたメタンの量と同様であったため、メタンの生成は検出されなかった。微量のエタンとエチレンが検出された。エタンとエチレンはアセチレン除去の生成物であり、微生物阻害剤ではない。発酵性ガス流中にアセトアルデヒドが検出された。アセトアルデヒドは微生物阻害剤ではない。この構成を使用すると、出口流で他の不純物は検出されなかった。このモジュールの構成を使用して微生物阻害剤は形成されなかった。
【０２１０】
ＣＯの出口濃度は１５．９％であった。この出口濃度は、入力ＣＯの３．０％消費に対応し、これは最大推奨消費量である１０％をはるかに下回っている。
【０２１１】
本明細書に列挙される公表文献、特許出願、および特許を含む全ての参考文献は、各参考文献があたかも参照により組み込まれることが個々にかつ具体的に示され、かつその全体が本明細書中に記載された場合と同じ程度まで、参照により本明細書に組み込まれる。本明細書における任意の先行技術への言及は、その先行技術が任意の国の努力傾注分野において共通の一般知識の一部をなすという認識ではなく、かつそのように解釈されるべきではない。
【０２１２】
本発明を説明する文脈において（特に、以下の特許請求の範囲の文脈において）、用語「ａ」および「ａｎ」および「ｔｈｅ」ならびに同様の指示語の使用は、本明細書中に他に指示がない限り、または文脈と明らかに相反することがない限り、単数および複数の両方を包含すると解釈されるものとする。用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「有する」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、および「含有する（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」は、特に断りのない限り、非限定的な用語（すなわち、「〜を含むがこれらに限定されない」ことを意味する）と解釈されるものとする。「から本質的になる」という用語は、組成物、プロセス、または方法の範囲を、特定の材料、またはステップ、または組成物、プロセスもしくは方法の基本的および新規の特性に実質的に影響しないものに限定する。代替の使用（すなわち、「または」）は、代替の一方、両方、またはそれらの任意の組み合わせを意味すると理解されるべきである。本明細書で使用される場合、「約」という用語は、別段の指示がない限り、指示された範囲、値、または構造の±２０％を意味する。
【０２１３】
本明細書の値の範囲の列挙は、本明細書で別段の指示がない限り、範囲内に入る各別個の値を個々に言及する簡略法としての機能を果たすことを単に意図し、各別個の値は、あたかも本明細書に個々に列挙されたかのように、本明細書中に組み込まれる。例えば、任意の濃度範囲、パーセント範囲、比率範囲、整数範囲、サイズ範囲、または厚さ範囲は、別段の指示がない限り、列挙された範囲内の任意の整数の値、および適切な場合、その分数（整数の１０分の１、および１００分の１など）を含むと理解されるべきである。
【０２１４】
本明細書に記載される全ての方法は、本明細書に別段の指示がない限り、または文脈と明らかに相反することがない限り、任意の好適な順序で実施され得る。本明細書に提供されるありとあらゆる実施例または例示的な用語（すなわち、「など」）の使用は、本発明をよりよく明らかにすることを単に意図し、別段特許請求の範囲に記載されない限り、本発明の範囲を制限しない。本明細書におけるいかなる言葉も、本発明の実施に不可欠な任意の非請求要素を示すものと解釈されるべきではない。
【０２１５】
本発明の好ましい実施形態が本明細書に記載される。それらの好ましい実施形態の変化形は、上記の説明を読むことによって当業者に明らかとなり得る。本発明者らは、当業者が必要に応じてそのような変化形を採用することを予想し、本発明者らは、本発明が本明細書に具体的に記載されるものとは別の方法で実施されることを意図する。したがって、本発明は、適用法によって許可された通り、本明細書に添付される特許請求の範囲に記載される主題の全ての修正物および均等物を含む。さらに、好ましい実施形態の全ての考えられる変化形における上記の要素の任意の組み合わせは、本明細書で別段の指示がない限り、または文脈と明らかに相反することがない限り、本発明によって包含される。
【図１】
2021512782.tif 000026
【図２】
2021512782.tif 000027
【図３】
2021512782.tif 000028
【図４】
2021512782.tif 000029
【国際調査報告】
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2021512782.tif 000031