【手続補正書】
【提出日】平成24年2月9日(2012.2.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＯ或いはＣＯ２とＨ２との混合物の少なくとも１つを含む原料ガスを嫌気性条件下で液体生成物に転化し、前記液体生成物を生成物含有液体に送給する、バイオリアクタープロセスであって、該プロセスは、
ａ）非対称親水性膜を提供する工程であって、この非対称親水性膜は、
前記原料ガスと接触するガス接触面と、
前記生成物含有液と接触する液体接触面と
内部に微生物を保持するための細孔長さの少なくとも一部の上に、少なくとも１μｍの有効直径を有する複数の生物細孔を規定する生物層と、
前記ガス接触面を規定し、前記原料ガスに前記生物細孔の開口部を与える前記生物層上の多孔性面と、
生物層からの生成物含有液の流れを制御し、前記膜の液体接触面を規定する水和層と、
を有し、当該非対称親水性膜は、前記ガス接触面から前記液体接触面に、前記原料ガスおよび前記液体生成物を並列流で輸送するように配置されているものである、前記非対称親水性膜を提供する工程と、
ｂ）原料ガスを供給する原料ガス供給導管を提供する工程と、
ｃ）前記原料ガス供給導管及び前記膜のガス接触面と流体連結し、前記生物細孔中に保持されている微生物に原料ガスを供給する原料ガスチャンバーを提供する工程と、
ｄ）前記膜の液体接触面と流体連結し、前記微生物に水と栄養素を供給する液体循環チャンバーを提供する工程と、
ｅ）前記バイオリアクターシステムから液体生成物を輸送する液体回収導管を提供する工程と
を有するものである、プロセス。
【請求項２】
請求項１のプロセスにおいて、
前記非対称親水性膜は、
前記生物層を提供する多孔性ポリマー上の半透性スキンの形態の水和層であって、前記半透性スキンは１０μｍの未満の厚さを有するものである、水和層と、
前記膜のガス接触面を規定する多孔性ポリマーであって、前記多孔性ポリマーは少なくとも５０μｍの厚さを有し、前記膜のガス接触面を規定するものである、多孔性ポリマーと
を有するものである、プロセス。
【請求項３】
請求項２のプロセスにおいて、前記半透性スキンは、３００ｋＤａ未満の公称ＭＷＣＯと格付けされ、前記多孔性ポリマーは１００μｍ以下の有効直径を有する生物細孔を規定するものである、プロセス。
【請求項４】
請求項１のプロセスにおいて、前記微生物は、エタノール、ｎ−ブタノール、ヘキサノール、酢酸および酪酸の少なくとも１つを含む液体生成物を生産するものである、プロセス。
【請求項５】
請求項１のプロセスにおいて、
前記原料ガスは１０００ｐｐｍ未満の酸素濃度を有する合成ガスであり、
液体保持チャンバーは−２００ｍＶ未満の範囲に酸化還元電位を有する液体を保持するものであり、
前記膜の生物細孔はエタノールを生産する微生物を保持するものであり、
前記液体回収導管はエタノール含有液体を前記液体チャンバーから回収するものである、プロセス。
【請求項６】
請求項１のプロセスにおいて、前記非対称膜は複数の中空繊維膜を有するものである、プロセス。
【請求項７】
請求項６のプロセスにおいて、前記液体チャンバーは繊維の総ルーメン容積を含むものである、プロセス。
【請求項８】
請求項７のプロセスにおいて、原料ガスは多数の非対称膜を逐次通過するものであり、前記システムは、各非対称膜当たり少なくとも１つの原料ガスチャンバーを含むものであり、ＣＯ２は、前記原料ガスが前記システムを通過するにつれて、当該ガスから除去されるものである、プロセス。
【請求項９】
請求項７のプロセスにおいて、前記液体生成物は前記非対称膜のルーメンを通過するものであり、前記原料ガスは、液体の流れに向流で、前記ルーメンを軸方向に前記非対称膜を横切るものである、プロセス。
【請求項１０】
請求項１のプロセスにおいて、前記生物細孔中の微生物は、クロストリジウム・ラグスダレイ（Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ  ｒａｇｓｄａｌｅｉ）、ブチリバクテリウム・メチロトロフィカム（Ｂｕｔｙｒｉｂａｃｔｅｒｉｕｍ  ｍｅｔｈｙｌｏｔｒｏｐｈｉｃｕｍ）、クロストリジウム・リュングダーリイ（Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ  Ｌｊｕｎｇｄａｈｌｉ）、及びクロストリジウム・カルボキシジボランス（Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ  ｃａｒｂｏｘｉｄｉｖｏｒａｎｓ）の少なくとも１つの単培養或いは共培養を含むものである、プロセス。
【請求項１１】
請求項１のプロセスにおいて、１００ｐｐｍ未満の酸素濃度を有する原料ガスの連続流は、前記非対称膜のガス接触面を横切るものである、プロセス。
【請求項１２】
請求項１のプロセスにおいて、前記膜の液体接触面上の液体の圧力は、前記膜のガス接触面上の圧力と比べて、液体水を前記生物細孔中に及び前記ガス接触面上に浸透させて、微生物および／或いは生物材料を前記生物細孔から洗い流すのに十分なだけ一時的に上昇されるものである、プロセス。
【請求項１３】
請求項１のプロセスにおいて、前記非対称膜は前記外部ポリマー層の内部に向けられた半透性スキン製の内部スキンを有するものであり、前記半透性スキンは１０μｍ未満の厚さと３００ｋＤａ未満の公称ＭＷＣＯとを有するものであり、前記ポリマー層は５０〜５００μｍの厚さの多孔ポリマーを含むものである、プロセス。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
例えば、これらの扱い難い構造物を分解して、エタノールに生物的転化するために発酵可能な糖類を生産するには、通常、化学的／酵素的加水分解と共に、前処理工程が必要となる。更に、従来の酵母菌は、Ｃ５糖類を発酵させてエタノールにすることができなく、亦、リグニン成分は係る微生物で完全に発酵できない。リグニンは、木質繊維素バイオマスの重量成分の２５％〜３０％、および化学エネルギー成分の３５％〜４５％を占めることが多い。これらすべての理由のために、木質繊維素バイオマスを、例えばエタノールへ転化するための前処理／加水分解／発酵工程に基づくプロセスは、本質的に困難で、多くの場合、非経済的な多重工程及び多重転化プロセスである。
代替となる技術経路は、木質繊維素のバイオマスをシンガス（合成ガスとしても知られ、主に、ＣＯ、Ｈ２、及びＣＯ２、その他ＣＨ４、Ｎ２、ＮＨ３、Ｈ２Ｓなどの混合物、及びその他の微量ガス類）に転化し、次いでこのガスを嫌気性微生物で発酵させて、バイオ燃料、例えば、エタノール、ｎ−ブタノール、或いは酢酸、酪酸などのような化学薬品を生産させることである。この経路は前処理／加水分解／発酵経路より本質的により効率的になりえるが、これは、ガス化工程が諸成分をすべて効率よく（例えば７５％以上）でシンガスを転化することができ、ある種の嫌気性微生物は、シンガスを効率高く（例えば、理論値の９０％以上）、エタノール、ｎ−ブタノール或いは他の化学薬品に転化することができるからである。さらに、シンガスは、天然ガス、改質ガス、泥炭、石油コークス、石炭、固体廃棄物、および埋立地ガスのような他の多くの炭素質フィードストックから製造できるので、より普遍的な技術経路になる。
しかし、この技術工程は、シンガスの諸成分であるＣＯおよびＨ２が水性媒体に効率的にしかも経済的に溶解し、これらの成分を目的とする生成物に転化させる嫌気性微生物に輸送することが必要となる。しかも、非常に大量のこれらのガスが必要になる。例えば、ＣＯ或いはＨ２からエタノールへの理論式は次のとおりである：
６ＣＯ＋３Ｈ２Ｏ→Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋４ＣＯ２
６Ｈ２＋２ＣＯ２→Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋３Ｈ２Ｏ
したがって、エタノール１モル当たり、ＣＯまたはＨ２のような比較的不溶ガス６モル
が水性媒体に移動しなければならないのである。酢酸およびｎ−ブタノールのような他の
生成物は同様に大きな計算量のガスを必要とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
【特許文献１】  米国特許出願第２００６／００９６９１２号
【特許文献２】  米国特許第４４４２２０６号
【特許文献３】  米国特許第４１８１６０４号
【特許文献４】  米国特許第４７４６４３５号
【特許文献５】  米国特許第５１１６５０６号
【特許文献６】  米国特許第５１７３４２９号
【特許文献７】  米国特許第５７５３４７４号
【特許文献８】  米国特許第６１３６５７７号
【特許文献９】  米国特許第６３８７２６２号
【特許文献１０】  米国特許第６５５８５４９号
【特許文献１１】  米国特許第６９０８５４７号
【特許文献１２】  米国特許第７１１８６７２号
【特許文献１３】  米国特許第７１６９２９５号
【特許文献１４】  米国特許第１１４４１３９２号
【特許文献１５】  米国特許第１１５１４３８５号
【特許文献１６】  米国特許第４４４０８５３号
【特許文献１７】  米国特許第５８２１１１１号
【特許文献１８】  米国特許第７１８９３２３号
【特許文献１９】  米国特許第６３４０５８１号
【特許文献２０】  米国特許第７２８５４０２号
【特許文献２１】  米国特許第１２２５８１９３号
【特許文献２２】  米国特許出願第２００６／０１６３１５７号
【特許文献２３】  米国特許出願第２００６／００３７８９６号
【特許文献２４】  米国特許出願第２００６／００２１９３６号
【特許文献２５】  米国特許出願第２００５／００５４０８７号
【特許文献２６】  米国特許出願第２００７／０２７５４４７号
【特許文献２７】  米国特許出願第２００９／０２１５１３９号
【特許文献２８】  米国特許出願第２００８／０３０５５３９号
【特許文献２９】  米国特許出願第２００８／０３０５５４０号
【特許文献３０】  米国特許出願第２００９／００３５８４８号
【特許文献３１】  米国特許出願第２００９／０２８６２９６号
【特許文献３２】  米国特許出願第２００９／００２９４３４号
【特許文献３３】  米国特許出願第２００９／０２１５１４２号
【特許文献３４】  米国特許出願第２００９／０２１５１５３号
【特許文献３５】  米国特許出願第２００９／０１０４６７６号
【特許文献３６】  国際公開第ＷＯ０２／０８４３８号
【特許文献３７】  国際公開第ＷＯ９８／０００５５８号
【特許文献３８】  国際公開第ＷＯ９８／１５４３０１号
【非特許文献】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
【非特許文献１】  Ｐｏｐｕｌａｒ  Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ，  Ｃｏｓｋａｔａ  Ｅｔｈａｎｏｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  −  Ｈｏｗ  ｉｔ  Ｗｏｒｋｓ  −  Ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ａｎａｌｙｓｉｓ，  ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．
ｐｏｐｕｌａｒｍｅｃｈａｎｉｃｓ．ｃｏｍ／ｓｃｉｅｎｃｅ／ｒｅｓｅａｒｃｈ／４２４８７５９．ｈｔｍｌ？ｓｅｒｉｅｓ＝１９，  ２／２２／２００８，  ｐｐ．  １−３．
【非特許文献２】  Ｅｔｈａｎｏｌ  Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｂｙ  Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ  ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ  Ｉｍｍｏｂｉｌｉｚｅｄ  ｉｎ  Ｈｏｌｌｏｗ−Ｆｉｂｅｒ  Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｂｉｏｒｅａｃｔｏｒｓ，  Ｄｏｕｇｌａｓ  Ｓ．
Ｉｎｌｏｅｓ，  ｅｔ  ａｌ．，  Ａｐｐｌｉｅｄ  ａｎｄ  Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ，  Ｊｕｌｙ  １９８３，  ｐｐ．  ２６４−２７８，  Ｖｏｌ．  ４６．  Ｎｏ．  １．
【非特許文献３】  “Ｅｖｉｄｅｎｃｅ  ｆｏｒ  Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ｎ−Ｂｕｔａｎｏｌ  ｆｒｏｍ  Ｃａｒｂｏｎ  Ｍｏｎｏｘｉｄｅ  ｂｙ  Ｂｕｔｙｒｉｂａｃｔｅｒｉｕｍ  ｍｅｔｈｙｌｏｔｒｏｐｈｉｃｕｍ，”  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ
Ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｂｉｏｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，  ｖｏｌ．  ７２，  １９９１，  ｐ．  ５８−６０．
【非特許文献４】  “Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ｂｕｔａｎｏｌ  ａｎｄ  ｅｔｈａｎｏｌ  ｆｒｏｍ  ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ｇａｓ  ｖｉａ  ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ，”  ＦＵＥＬ，  ｖｏｌ．  ７０，  Ｍａｙ  １９９１，  ｐ．  ６１５−６１９．
【非特許文献５】  Ｄａｓ，  Ａ．  Ａｎｄ  Ｌ．Ｇ．  Ｌｊｕｎｇｄａｈｌ，  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  ｉｎ  Ａｃｅｔｏｇｅｎｓ，  Ｃｈａｐｔｅｒ  １４，  ｉｎ  Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ａｎｄ  Ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｙ  ｏｆ
Ａｎａｅｒｏｂｉｃ  Ｂａｃｔｅｒｉａ，  Ｌ．Ｇ．  Ｌｊｕｎｇｄａｈｌ  ｅｔ  ａｌ  ｅｄｓ．，  Ｓｐｒｉｎｇｅｒ  （２００３）．
【非特許文献６】  Ｄｒａｋｅ，  Ｈ．Ｌ．  ａｎｄ  Ｋ．  Ｋｕｓｅｌ，  Ｄｉｖｅｒｓｅ  Ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃ  Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ  ｏｆ  Ａｃｅｔｏｇｅｎｓ，  Ｃｈａｐｔｅｒ  １３，  ｉｎ  Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ａｎｄ  Ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｙ  ｏｆ
Ａｎａｅｒｏｂｉｃ  Ｂａｃｔｅｒｉａ，  Ｌ．Ｇ．  Ｌｊｕｎｇｄａｈｌ  ｅｔ  ａｌ  ｅｄｓ．，  Ｓｐｒｉｎｇｅｒ  （２００３）．
【非特許文献７】  Ｍｕｌｌｅｒ，  Ｖ．，  Ｍｉｎｉｒｅｖｉｅｗ：  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ  ｉｎ  Ａｃｅｔｏｇｅｎｉｃ  Ｂａｃｔｅｒｉａ，  Ａｐｐｌｉｅｄ  ａｎｄ  Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ，  Ｖｏｌ  ６９，
１１，  ６３４５−５３，  Ｎｏｖｅｍｂｅｒ，  ２００３．
【非特許文献８】  Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎｓ  ｉｎ  Ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ  Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ：  Ｔｈｅ  ｍｏｖｉｎｇ  ｂｅｄ  ｂｉｏｆｉｌｍ  ｐｒｏｃｅｓｓ．  Ｗａｔｅｒ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｖｏｌ  ５３  ｎｏ  ９  ｐｐ
１７−３３．
【非特許文献９】  Ｒａｈｔｉｎ  Ｄａｔｔａ  ａｎｄ  Ｊ．Ｇ．  Ｚｅｉｋｕｓ，  Ａｎａｅｒｏｂｉｃ  Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ  ｏｆ  Ｏｎｅ−Ｃａｒｂｏｎ  Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ．  Ｖｏｌｕｍｅ  ２４  ｏｆ  Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ  ｉｎ
Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ，  １９８３
【非特許文献１０】  ＣＬＡＵＳＥＮ，  Ｅ．Ｃ．，  ＥＴ  ＡＬ．，  “Ｅｔｈａｎｏｌ  Ｆｒｏｍ  Ｂｉｏｍａｓｓ  Ｂｙ  Ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ／Ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ”，  Ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ  ａｔ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ，  Ｔｉｒｅｓ，  Ａｕｔｏ  Ｗａｓｔｅｓ／Ｂｉｏｍａｓｓ  ＭＳＷ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ，  Ｆａｌｌ  １９９３，  Ｃｈｉｃａｇｏ，  ３８  （３）．
【非特許文献１１】  ＫＬＡＳＳＯＮ，  Ｋ．Ｔ．，  ＥＴ  ＡＬ．，  “Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ  Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｌｉｑｕｉｄ  ａｎｄ  Ｇａｓｅｏｕｓ  Ｆｕｅｌｓ  ｆｒｏｍ  Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  Ｇａｓ，”  Ａｐｐｌ．  Ｂｉｏｃｈｅｍ．  Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ．，  Ｖｏｌ  ２４−２５，  Ｎｏ．  １，  Ｍａｒｃｈ  １９９０，  ８５７−８７３．
【非特許文献１２】  ＶＥＧＡ，  Ｊ．  Ｌ．，  ＥＴ  ＡＬ．，    “Ｔｈｅ  Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ  Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｅｔｈａｎｏｌ  ｆｒｏｍ  Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  Ｇａｓ，”  Ａｐｐｌ．  Ｂｉｏｃｈｅｍ．  Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ．  Ｖｏｌ．  ２０−２１，  Ｎｏ．  １，  Ｊａｎｕａｒｙ  １９８９，  ７８１−７９７．
【非特許文献１３】  ＰＨＩＬＬＩＰＳ，  ＪＯＨＮ  Ｒ．，  ＥＴ  ＡＬ．，  ”Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  Ｇａｓ  ａｓ  Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ  Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｆｕｅｌｓ  ａｎｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，”  Ａｐｐｌ．  Ｂｉｏｃｈｅｍ．  Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ．  Ｖｏｌ．  ４５−４６，  Ｎｏ．  １，  Ｍａｒｃｈ  １９９４，  １４５−１５７．
【非特許文献１４】  ＢＡＲＩＫ，  Ｓ．，  ＥＴ  ＡＬ．，  “Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ  Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｏｆ  Ａｌｃｏｈｏｌｓ  ｆｒｏｍ  Ｃｏａｌ  Ｔｈｒｏｕｇｈ  Ｉｎｄｉｒｅｃｔ  Ｌｉｑｕｅｆａｃｔｉｏｎ，”  Ａｐｐｌ．  Ｂｉｏｃｈｅｍ．Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ．  Ｖｏｌ  １８，  Ｎｏ．  １，  Ａｕｇｕｓｔ  １９８８，  ３６３−３８７．
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】