(57)【要約】二酸化炭素放出物を、バイオ燃料、肥料、原材料などの種々の製品（２１）のために使用できるバイオマス（６）に転換することができる、複数の化学合成独立栄養細菌（５）を含む少なくとも１つの処理リアクター（４）において、供給源（２）からの二酸化炭素放出物（１）を処理することができるクリーン燃料処理システムを達成するための方法およびシステム。酸化された窒素種（１３）を還元する細菌を使用して、還元された窒素化合物を化学合成独立栄養細菌（５）に供給することができる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法であって、
二酸化炭素エミッターから少なくとも一部の二酸化炭素放出物を封じ込めるステップと；
前記二酸化炭素エミッターからの少なくとも一部の二酸化炭素放出物を少なくとも１つの処理リアクターに導入するステップと；
前記少なくとも１つの処理リアクター中で、前記少なくとも一部の二酸化炭素放出物の二酸化炭素を複数の化学合成独立栄養細菌で化学合成独立栄養的に消化させるステップと；
別個の処理リアクター中で、硫酸還元細菌から、還元された硫黄含有化合物を生成させるステップと；
前記硫黄含有化合物をエネルギー供給物として、前記少なくとも１つの処理リアクター中の前記複数の化学合成独立栄養細菌に供給するステップと；
前記化学合成独立栄養細菌での前記二酸化炭素の前記化学合成独立栄養的消化により、少なくとも一部のバイオマスを生物学的に生成させるステップと；
前記二酸化炭素エミッターから排出される前記二酸化炭素の大気放出を生態学的に削減するステップと；
アセテート転換リアクターを提供するステップと；
前記硫酸還元細菌から生成されたアセテートを前記アセテート転換リアクター中にフィードするステップと；
前記アセテート転換リアクターからバイオマスを生成させるステップと
を含む方法。
【請求項２】
二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法であって、
二酸化炭素エミッターから少なくとも一部の二酸化炭素放出物を封じ込めるステップと；
前記二酸化炭素エミッターからの少なくとも一部の二酸化炭素放出物を少なくとも１つの処理リアクターに導入するステップと；
前記少なくとも１つの処理リアクター中で、前記少なくとも一部の二酸化炭素放出物の二酸化炭素を複数の化学合成独立栄養細菌で化学合成独立栄養的に消化させるステップと；
窒素化合物エネルギー供給物を、前記少なくとも１つの処理リアクター中の前記複数の化学合成独立栄養細菌に提供するステップと；
前記化学合成独立栄養細菌での前記二酸化炭素の前記化学合成独立栄養的消化により、少なくとも一部のバイオマスを生物学的に生成させるステップと；
前記二酸化炭素エミッターから排出される前記二酸化炭素の大気放出を生態学的に削減するステップと
を含む方法。
【請求項３】
前記二酸化炭素エミッターから前記少なくとも一部の二酸化炭素放出物を封じ込める前記ステップが、前記二酸化炭素エミッターから前記少なくとも一部の二酸化炭素放出物の最大で約１００％を封じ込めるステップを含む、請求項１または２に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【請求項４】
前記工業的二酸化炭素エミッターが、発電源、採掘作業、都市ごみ埋立地、セメント生産プラント、石灰生産プラント、石炭精製所、石油精製所、精製所、トロナ処理プラント、フィッシャー−トロプシュ合成プラント、石炭液化プラント、天然ガス液化プラント、バイオマス液化プラント、ガス化施設、非発電源、石炭火力発電プラント、天然ガス火力発電プラント、燃料電池および燃焼発電プラントからなる群から選択される、請求項１または２に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【請求項５】
前記化学合成独立栄養細菌が、以下の属、Ｎｉｔｒｏｓｏｍｏｎａｓ、Ｎｉｔｒｏｓｏｃｏｃｃｕｓ、Ｎｉｔｒｏｓｏｓｐｉｒａ、Ｎｉｔｒｏｓｏｌｏｂｕｓ、Ｐｅｄｏｂａｃｔｅｒ、Ｎｉｔｒｏｂａｃｔｅｒ、Ｎｉｔｒｏｃｏｃｃｕｓ、Ｎｉｔｒｏｓｐｉｎａ、自然に硝化する任意の細菌およびその組合せからなる群から選択される、請求項２に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【請求項６】
前記化学合成独立栄養細菌が、硝化のために遺伝子操作されている化学合成独立栄養細菌を含む、請求項２に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【請求項７】
前記窒素化合物エネルギー供給物が、前記複数の化学合成独立栄養細菌への還元された窒素化合物エネルギー供給物を含む、請求項２に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【請求項８】
前記還元された窒素化合物エネルギー供給物がアンモニアおよびアンモニウムからなる群から選択される、請求項７に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【請求項９】
前記還元された窒素化合物エネルギー供給物がナイトライトを含む、請求項７に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【請求項１０】
前記窒素化合物エネルギー供給物を前記複数の化学合成独立栄養細菌に提供する前記ステップが、前記少なくとも１つの処理リアクターにおいて、前記窒素化合物エネルギー供給物を前記複数の化学合成独立栄養細菌に再循環するステップを含む、請求項２に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの処理リアクターにおいて、前記窒素化合物エネルギー供給物を前記化学合成独立栄養細菌に再循環する前記ステップが、少なくとも１つの追加の処理リアクターから前記窒素化合物エネルギー供給物を再循環するステップを含む、請求項１０に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの追加の処理リアクターにおいて前記窒素化合物エネルギー供給物を生成させるステップと、前記窒素化合物エネルギー供給物を、前記複数の化学合成独立栄養細菌を含む前記少なくとも１つの処理リアクターに供給するステップをさらに含む、請求項１１に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの追加の処理リアクターにおいて複数のアンモニア化細菌を提供するステップと；
前記複数の化学合成独立栄養細菌を含む前記少なくとも１つの処理リアクターを、前記アンモニア化細菌を含む前記少なくとも１つの追加の処理リアクターと連結させるステップと；
前記化学合成独立栄養細菌を含む前記少なくとも１つの処理リアクターにおいてナイトレートを生成させるステップと；
前記化学合成独立栄養細菌を含む前記少なくとも１つの処理リアクターからの前記ナイトレートを、前記アンモニア化細菌を含む前記少なくとも１つの追加の処理リアクターに供給するステップと；
前記アンモニア化細菌を含む前記少なくとも１つの追加の処理リアクターにおいてアンモニアまたはアンモニウムを生成させるステップと；
前記アンモニア化細菌を含む前記少なくとも１つの追加の処理リアクターからの前記アンモニアまたはアンモニウムを、前記複数の化学合成独立栄養細菌を有する前記少なくとも１つの処理リアクターに供給するステップと
をさらに含む、請求項１０または１２に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの処理リアクターにおいてアンモニア化細菌を提供するステップをさらに含む、請求項２に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの処理リアクターにおいてエネルギー供給物を前記アンモニア化細菌に提供するステップをさらに含む、請求項１４に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【請求項１６】
前記エネルギー供給物を前記アンモニア化細菌に提供する前記ステップが、有機炭素を前記アンモニア化細菌に提供するステップを含む、請求項１５に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【請求項１７】
前記アンモニア化細菌が、Ｂａｃｉｌｌｕｓ、Ｃａｍｐｙｌｏｂａｃｔｅｒ、Ｃｉｔｒｏｂａｃｔｅｒ、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ、Ｄｅｓｕｌｆｏｖｉｂｒｉｏ、Ｅｎｔｅｒｏｂａｃｔｅｒ、Ｅｒｗｉｎｉａ、Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ、Ｋｌｅｂｓｉｅｌｌａ、Ｎｅｉｓｓｅｒｉａ、Ｐｈｏｔｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ｐｒｏｔｅｕｓ、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ、Ｓａｌｍｏｎｅｌｌａ、Ｓｅｌｅｎｏｍｏｎａｓ、Ｓｅｒｒａｔｉａ、Ｓｔｒｅｐｔｏｍｙｃｅｓ、Ｖｅｉｌｌｏｎｅｌｌａ、Ｖｉｂｒｉｏ、Ｗｏｌｉｎｅｌｌａ、アンモニア化する任意の細菌およびその任意の組合せからなる群から選択される、請求項１３または１４に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【請求項１８】
前記複数の化学合成独立栄養細菌が、Ｎｉｔｒｏｓｏｍｏｎａｓ、Ｎｉｔｒｏｓｏｃｏｃｃｕｓ、Ｎｉｔｒｏｓｏｓｐｉｒａ、Ｎｉｔｒｏｓｏｌｏｂｕｓ、Ｐｅｄｏｂａｃｔｅｒ、Ｎｉｔｒｏｂａｃｔｅｒ、Ｎｉｔｒｏｃｏｃｃｕｓ、Ｎｉｔｒｏｓｐｉｎａ、Ｎｉｔｒｏｓｐｉｒａおよびその任意の組合せからなる群から選択される、請求項３に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【請求項１９】
前記複数の化学合成独立栄養細菌が、Ｎｉｔｒｏｓｏｍｏｎａｓ、Ｎｉｔｒｏｓｏｃｏｃｃｕｓ、Ｎｉｔｒｏｓｏｓｐｉｒａ、Ｎｉｔｒｏｓｏｌｏｂｕｓ、Ｐｅｄｏｂａｃｔｅｒからなる群から選択される少なくとも１つの細菌、ならびにＮｉｔｒｏｂａｃｔｅｒ、Ｎｉｔｒｏｃｏｃｃｕｓ、Ｎｉｔｒｏｓｐｉｎａ、Ｎｉｔｒｏｓｐｉｒａからなる群から選択される少なくとも１つの追加の細菌を含む、請求項１８に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【請求項２０】
再循環されたプロセスバイオマス残渣を電子供与体供給物として前記アンモニア化細菌に提供するステップをさらに含む、請求項１３または１４に記載の二酸化炭素汚染物質を削減する方法。
【請求項２１】
前記少なくとも１つの追加の処理リアクターにおいて複数の脱窒細菌を提供するステップと；
前記複数の化学合成独立栄養細菌を含む前記少なくとも１つの処理リアクターを、前記脱窒細菌を含む前記少なくとも１つの追加の処理リアクターと連結させるステップと；
前記化学合成独立栄養細菌を含む前記少なくとも１つの処理リアクターにおいて、ナイトレート、ナイトライトおよびその組合せからなる群から選択されるエレメントを生成させるステップと；
前記化学合成独立栄養細菌を含む前記少なくとも１つの処理リアクターからの前記エレメントを、前記脱窒細菌を含む前記少なくとも１つの追加の処理リアクターに供給するステップと；
前記脱窒細菌を含む前記少なくとも１つの追加の処理リアクターにおいて窒素ガスを生成させるステップと；
前記脱窒リアクター中で生成された前記窒素を化学プロセスで反応させてアンモニアを生成させるステップと；
前記化学プロセスからの前記アンモニアを、前記複数の化学合成独立栄養細菌を含む前記少なくとも１つの処理リアクターに供給するステップと
をさらに含む、請求項１１に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【請求項２２】
前記窒素化合物エネルギー供給物を前記複数の化学合成独立栄養細菌に提供する前記ステップが、触媒プロセス反応からの前記窒素化合物エネルギー供給物を提供するステップを含む、請求項２に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【請求項２３】
前記触媒プロセスがハーバープロセスである、請求項２２に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【請求項２４】
前記少なくとも１つの処理リアクターにおいて脱窒細菌を提供するステップをさらに含む、請求項２に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【請求項２５】
前記少なくとも１つの処理リアクターにおいてエネルギー供給物を前記脱窒細菌に提供するステップをさらに含む、請求項２４に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【請求項２６】
前記エネルギー供給物を前記脱窒細菌に提供する前記ステップが、有機炭素を前記脱窒細菌に提供するステップを含む、請求項２５に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【請求項２７】
前記脱窒細菌が、Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓ、Ａｇｒｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ａｑｕａｓｐｉｒｉｌｌｕｍ、Ａｚｏｓｐｉｒｉｌｌｕｍ、Ｂａｃｉｌｌｕｓ、Ｂｌａｓｔｏｂａｃｔｅｒ、Ｂｒａｄｙｒｈｉｚｏｂｉｕｍ、Ｂｒａｎｈａｍｅｌｌａ、Ｃｈｒｏｍｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ｃｙｔｏｐｈａｇａ、Ｆｌａｖｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ｆｌｅｘｉｂａｃｔｅｒ、Ｈａｌｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ｈｙｐｈｏｍｉｃｒｏｂｉｕｍ、Ｋｉｎｇｅｌｌａ、Ｎｅｉｓｓｅｒｉａ、Ｐａｒａｃｏｃｃｕｓ、Ｐｒｏｐｉｏｎｉｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ、Ｒｈｉｚｏｂｉｕｍ、Ｗｏｌｉｎｅｌｌａ、Ｒｈｏｄｏｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ、Ｔｈｉｏｂａｃｉｌｌｕｓ、Ｔｈｉｏｍｉｃｒｏｓｐｉｒａ、Ｔｈｉｏｓｐｈａｅｒａ、Ａｌｉｃｙｃｌｉｐｈｉｌｕｓ、Ｋｉｎｇｅｌｌａ、Ａｃｈｒｏｍｏｂａｃｔｅｒ、Ｍｉｃｒｏｃｏｃｃｕｓ、Ｊｏｎｅｓｉａ、Ｒｏｓｅｏｂａｃｔｅｒ、Ｓｈｅｗａｎｅｌｌａ、Ｓｔｅｒｏｌｉｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ｃａｓｔｅｌｌａｎｉｅｌｌａ、Ｃｏｍｏｍｏｎａｓ、Ｐａｒａｃｏｃｃｕｓ、Ｔｈｉｏｂａｃｉｌｌｕｓ、Ｔｈｉｏｍｉｃｒｏｓｐｉｒａ、Ｔｈｉｏｓｐｈａｅｒａ、およびその任意の組合せからなる群から選択される、請求項２１または２２に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【請求項２８】
再循環されたプロセスバイオマス残渣を電子供与体供給物として前記脱窒細菌に提供するステップをさらに含む、請求項２１または２２に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【請求項２９】
アンモニア、アンモニウム、硝酸アンモニアおよびその任意の組合せからなる群から選択されるアンモニアエレメントを、前記少なくとも１つの処理リアクターに供給するステップと；
前記複数の化学合成独立栄養細菌を含む前記少なくとも１つの処理リアクターを、複数の脱窒細菌を含む第２の処理リアクターと連結させるステップと；
前記複数の化学合成独立栄養細菌を含む前記少なくとも１つの処理リアクターにおいてナイトレート、ナイトライトまたはその組合せからなる群から選択されるエレメントを生成させるステップと；
前記複数の化学合成独立栄養細菌を含む前記少なくとも１つの処理リアクターからの前記エレメントを、前記複数の脱窒細菌を含む前記第２の処理リアクターに供給するステップと；
窒素を、前記複数の脱窒細菌を含む前記第２の処理リアクターにおいて生成させるステップと；
前記生成した窒素を放出するステップと
をさらに含む、請求項２に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【請求項３０】
前記少なくとも１つの処理リアクターにおいてエネルギー供給物を前記脱窒細菌に提供するステップをさらに含む、請求項２９に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【請求項３１】
前記脱窒細菌に前記エネルギー供給物を提供する前記ステップが、有機炭素を前記脱窒細菌に提供するステップを含む、請求項３０に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【請求項３２】
前記脱窒細菌が、Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓ、Ａｇｒｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ａｑｕａｓｐｉｒｉｌｌｕｍ、Ａｚｏｓｐｉｒｉｌｌｕｍ、Ｂａｃｉｌｌｕｓ、Ｂｌａｓｔｏｂａｃｔｅｒ、Ｂｒａｄｙｒｈｉｚｏｂｉｕｍ、Ｂｒａｎｈａｍｅｌｌａ、Ｃｈｒｏｍｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ｃｙｔｏｐｈａｇａ、Ｆｌａｖｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ｆｌｅｘｉｂａｃｔｅｒ、Ｈａｌｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ｈｙｐｈｏｍｉｃｒｏｂｉｕｍ、Ｋｉｎｇｅｌｌａ、Ｎｅｉｓｓｅｒｉａ、Ｐａｒａｃｏｃｃｕｓ、Ｐｒｏｐｉｏｎｉｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ、Ｒｈｉｚｏｂｉｕｍ、Ｗｏｌｉｎｅｌｌａ、Ｒｈｏｄｏｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ、Ｔｈｉｏｂａｃｉｌｌｕｓ、Ｔｈｉｏｍｉｃｒｏｓｐｉｒａ、Ｔｈｉｏｓｐｈａｅｒａ、Ａｌｉｃｙｃｌｉｐｈｉｌｕｓ、Ｋｉｎｇｅｌｌａ、Ａｃｈｒｏｍｏｂａｃｔｅｒ、Ｍｉｃｒｏｃｏｃｃｕｓ、Ｊｏｎｅｓｉａ、Ｒｏｓｅｏｂａｃｔｅｒ、Ｓｈｅｗａｎｅｌｌａ、Ｓｔｅｒｏｌｉｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ｃａｓｔｅｌｌａｎｉｅｌｌａ、Ｃｏｍｏｍｏｎａｓ、Ｐａｒａｃｏｃｃｕｓ、Ｔｈｉｏｂａｃｉｌｌｕｓ、Ｔｈｉｏｍｉｃｒｏｓｐｉｒａ、Ｔｈｉｏｓｐｈａｅｒａおよびその任意の組合せからなる群から選択される、請求項２９に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【請求項３３】
再循環されたプロセスバイオマス残渣を電子供与体供給物として前記脱窒細菌に提供するステップをさらに含む、請求項２９に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【請求項３４】
前記少なくとも１つの追加の処理リアクターにおいて複数の硝酸還元細菌を提供するステップと；
前記複数の化学合成独立栄養細菌を含む前記少なくとも１つの処理リアクターを、前記複数の硝酸還元細菌を含む前記少なくとも１つの追加の処理リアクターと連結させるステップと；
前記化学合成独立栄養細菌を含む前記少なくとも１つの処理リアクターにおいてナイトレートを生成させるステップと；
前記複数の化学合成独立栄養細菌を含む前記少なくとも１つの処理リアクターからの前記ナイトレートを、前記複数の硝酸還元細菌を含む前記少なくとも１つの追加の処理リアクターに供給するステップと；
前記複数の硝酸還元細菌を含む前記少なくとも１つの追加の処理リアクターにおいてナイトライトを生成させるステップと；
前記複数の硝酸還元細菌を含む前記少なくとも１つの追加の処理リアクターからの前記ナイトライトを、前記複数の化学合成独立栄養細菌を有する前記少なくとも１つの処理リアクターに供給するステップと
をさらに含む、請求項１１に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【請求項３５】
前記エネルギー供給物を前記複数の化学合成独立栄養細菌に提供する前記ステップが、亜硝酸イオンまたはナイトライト含有化合物を前記複数の化学合成独立栄養細菌に提供するステップを含む、請求項２に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【請求項３６】
前記亜硝酸イオンまたはナイトライト含有化合物を前記複数の化学合成独立栄養細菌に提供する前記ステップが、前記亜硝酸イオンまたはナイトライト含有化合物を、硝酸還元細菌を含む少なくとも１つの追加の処理リアクターから供給するステップを含む、請求項３５に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【請求項３７】
前記少なくとも１つの処理リアクターにおいて複数の硝酸還元細菌を提供するステップをさらに含む、請求項２に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【請求項３８】
前記少なくとも１つの処理リアクターにおいてエネルギー供給物を前記硝酸還元細菌に提供するステップをさらに含む、請求項３７に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【請求項３９】
前記エネルギー供給物を前記硝酸還元細菌に提供する前記ステップが、有機炭素を前記硝酸還元細菌に提供するステップを含む、請求項３８に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【請求項４０】
前記硝酸還元細菌が、Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓ、Ａｇｒｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ａｑｕａｓｐｉｒｉｌｌｕｍ、Ａｚｏｓｐｉｒｉｌｌｕｍ、Ｂａｃｉｌｌｕｌ、Ｂｌａｓｔｏｂａｃｔｅｒ、Ｂｒａｄｙｒｈｉｚｏｂｉｕｍ、Ｂｒａｎｈａｍｅｌｌａ、Ｃｈｒｏｍｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ｃｙｔｏｐｈａｇａ、Ｆｌａｖｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ｆｌｅｘｉｂａｃｔｅｒ、Ｈａｌｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ｈｙｐｈｏｍｉｃｒｏｂｉｕｍ、Ｋｉｎｇｅｌｌａ、Ｎｅｉｓｓｅｒｉａ、Ｐａｒａｃｏｃｃｕｓ、Ｐｒｏｐｉｏｎｉｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ、Ｒｈｉｚｏｂｉｕｍ、Ｗｏｌｉｎｅｌｌａ、Ｒｈｏｄｏｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ、Ｔｈｉｏｂａｃｉｌｌｕｓ、Ｔｈｉｏｍｉｃｒｏｓｐｉｒａ、Ｔｈｉｏｓｐｈａｅｒａ、Ａｌｉｃｙｃｌｉｐｈｉｌｕｓ、Ｋｉｎｇｅｌｌａ、Ａｃｈｒｏｍｏｂａｃｔｅｒ、Ｍｉｃｒｏｃｏｃｃｕｓ、Ｊｏｎｅｓｉａ、Ｒｏｓｅｏｂａｃｔｅｒ、Ｓｈｅｗａｎｅｌｌａ、Ｓｔｅｒｏｌｉｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ｃａｓｔｅｌｌａｎｉｅｌｌａ、Ｃｏｍｏｍｏｎａｓ、Ｐａｒａｃｏｃｃｕｓ、Ｔｈｉｏｂａｃｉｌｌｕｓ、Ｔｈｉｏｍｉｃｒｏｓｐｉｒａ、Ｔｈｉｏｓｐｈａｅｒａ、およびその任意の組合せからなる群から選択される、請求項３４または３７に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【請求項４１】
再循環されたプロセスバイオマス残渣を電子供与体供給物として前記硝酸還元細菌に提供するステップをさらに含む、請求項３４または３７に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【請求項４２】
前記少なくとも１つの追加の処理リアクターにおいて複数の脱窒細菌を提供するステップと；
前記複数の化学合成独立栄養細菌を含む前記少なくとも１つの処理リアクターを、前記脱窒細菌を含む前記少なくとも１つの追加の処理リアクターと連結させるステップと；
前記複数の化学合成独立栄養細菌を含む前記少なくとも１つの処理リアクターにおいてナイトレート、ナイトライトまたはその組合せからなる群から選択されるエレメントを生成させるステップと；
前記複数の化学合成独立栄養細菌を含む前記少なくとも１つの処理リアクターからの前記エレメントを、前記脱窒細菌を含む前記少なくとも１つの追加の処理リアクターに供給するステップと；
前記複数の脱窒細菌を含む前記少なくとも１つの追加の処理リアクターにおいて窒素を生成させるステップと；
前記生成した窒素を放出するステップと
をさらに含む、請求項１１に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【請求項４３】
肥料を、前記化学合成独立栄養細菌を含む前記少なくとも１つの処理リアクターにフィードするステップをさらに含む、請求項２に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【請求項４４】
前記少なくとも１つの追加の処理リアクターにおいて複数の硝酸還元細菌を提供するステップと；
前記複数の硝酸還元細菌を含む前記少なくとも１つの追加の処理リアクターにおいてナイトライトを生成させるステップと；
前記複数の硝酸還元細菌を含む前記少なくとも１つの追加の処理リアクターからの前記ナイトライトを、前記複数の化学合成独立栄養細菌を有する前記少なくとも１つの処理リアクターに供給するステップと；
アセテート転換リアクターを提供するステップと；
前記硝酸還元細菌から生成されたアセテートを前記アセテート転換リアクターにフィードするステップと；
前記アセテート転換リアクターからバイオマスを生成させるステップと
をさらに含む、請求項１１に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【請求項４５】
栄養素生産により生成したアセテートを前記アセテート転換リアクターにフィードするステップをさらに含む、請求項４４に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【請求項４６】
二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法であって、
二酸化炭素エミッターから少なくとも一部の二酸化炭素放出物を封じ込めるステップと；
前記二酸化炭素エミッターからの少なくとも一部の二酸化炭素放出物を少なくとも１つの処理リアクターに導入するステップと；
前記少なくとも１つの処理リアクター中で、前記少なくとも一部の二酸化炭素放出物の二酸化炭素を複数の化学合成独立栄養細菌で化学合成独立栄養的に消化させるステップと；
複数の硫黄還元細菌を提供するステップと；
複数の化学合成独立栄養性硫黄酸化硝酸還元細菌を提供するステップと；
前記化学合成独立栄養細菌での前記二酸化炭素の前記化学合成独立栄養的消化により、少なくとも一部のバイオマスを生物学的に生成させるステップと；
前記工業的二酸化炭素エミッターから排出された前記二酸化炭素の大気放出を生態学的に削減するステップと
を含む方法。
【請求項４７】
前記複数の化学合成独立栄養細菌を含む前記少なくとも１つの処理リアクターにおいてナイトレートを生成させるステップと；
前記ナイトレートを、前記複数の化学合成独立栄養性硫黄酸化硝酸還元細菌にフィードするステップと；
前記複数の化学合成独立栄養性硫黄酸化硝酸還元細菌からサルフェートを生成させるステップと；
前記複数の化学合成独立栄養性硫黄酸化硝酸還元細菌から前記サルフェートを前記硫黄還元細菌にフィードするステップと；
前記複数の硫黄還元細菌からスルフィドを生成させるステップと；
前記スルフィドを前記化学合成独立栄養性硫黄酸化硝酸還元細菌にフィードするステップと
をさらに含む、請求項４６に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【請求項４８】
前記複数の化学合成独立栄養性硫黄酸化硝酸還元細菌から窒素を生成させるステップ
をさらに含む、請求項４７に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【請求項４９】
前記窒素を反応させてアンモニアを生成するステップと；
前記少なくとも１つの処理リアクターにおいて前記アンモニアを前記複数の化学合成独立栄養細菌にフィードするステップと
をさらに含む、請求項４７に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【請求項５０】
少なくとも１つの追加の処理リアクターを提供するステップをさらに含む、請求項４６に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【請求項５１】
前記少なくとも１つの追加の処理リアクターが、前記複数の硫黄還元細菌、前記複数の窒素還元細菌およびその組合せからなる群から選択される細菌を含む、請求項５０に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【請求項５２】
前記窒素還元細菌が脱窒細菌を含む、請求項４６に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【請求項５３】
前記少なくとも１つの処理リアクターにおいてアンモニアまたはアンモニウムを前記複数の化学合成独立栄養細菌に供給するステップをさらに含む、請求項４６に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【請求項５４】
前記化学合成独立栄養細菌が、以下の属、Ｔｈｉｏｂａｃｉｌｌｕｓ、Ｐａｒａｃｏｃｃｕｓ、Ｔｈｉｏｖｕｌｕｍ、Ｔｈｉｏｍｉｃｒｏｓｐｉｒａ、化学合成独立栄養成長の間に無機硫黄を酸化する任意の細菌ならびにその組合せからなる群から選択される、請求項１に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【請求項５５】
前記細菌のタイプのそれぞれのための処理リアクターをさらに含む、請求項４６に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【請求項５６】
前記少なくとも一部の二酸化炭素放出物を工業的二酸化炭素エミッターから受け入れるように構成された少なくとも１つの処理リアクター；
前記二酸化炭素の少なくとも一部を消化するように構成された前記少なくとも１つの処理リアクター中の複数の化学合成独立栄養細菌；
前記少なくとも１つの処理リアクター中に位置する前記化学合成独立栄養細菌による、ある量の生物学的に生産されたバイオマス；
前記二酸化炭素放出物の大気放出の生態学的削減；
硫酸還元細菌によって生成したスルフィド含有化合物；
前記少なくとも１つの処理リアクター中に位置する前記化学合成独立栄養細菌への前記スルフィド含有化合物の供給物；
アセテート転換リアクター；
前記硫酸還元細菌から生成されたアセテート；
前記硫酸還元細菌から前記アセテート転換リアクターへの前記アセテートのフィード供給物；および
前記アセテート転換リアクターから生成されたバイオマス
を含む、二酸化炭素汚染物質の生物学的削減のための処理システム。
【請求項５７】
前記少なくとも一部の二酸化炭素放出物を工業的二酸化炭素エミッターから受け入れるように構成された少なくとも１つの処理リアクター；
前記二酸化炭素の少なくとも一部を消化するように構成された前記少なくとも１つの処理リアクター中の複数の化学合成独立栄養細菌；
前記少なくとも１つの処理リアクター中に位置する前記化学合成独立栄養細菌による、ある量の生物学的に生産されたバイオマス；
前記二酸化炭素放出物の大気放出の生態学的削減；
細菌によって生成された窒素含有化合物；
前記少なくとも１つの処理リアクター中に位置する前記化学合成独立栄養細菌への前記窒素含有化合物のフィード供給物
を含む、二酸化炭素汚染物質の生物学的削減のための処理システム。
【請求項５８】
アセテート転換リアクター；
複数の硝酸還元細菌から生成されたアセテート；
前記窒素還元細菌からの前記アセテート転換リアクターへの前記アセテートのフィード供給物；および
前記アセテート転換リアクターから生成されたバイオマス
をさらに含む、請求項５７に記載の二酸化炭素汚染物質の生物学的削減のための処理システム。
【請求項５９】
栄養素生産エレメント；
前記栄養素生産エレメントから生成されたアセテート；および
前記栄養素生産エレメントからの前記アセテート転換リアクターへの前記アセテートのフィード供給物
をさらに含む、請求項５７に記載の二酸化炭素汚染物質の生物学的削減のための処理システム。
【請求項６０】
前記細菌がアンモニア化細菌を含む、請求項５７に記載の二酸化炭素汚染物質の生物学的削減のための処理システム。
【請求項６１】
前記細菌が脱窒細菌を含む、請求項５７に記載の二酸化炭素汚染物質の生物学的削減のための処理システム。
【請求項６２】
前記細菌が少なくとも１つの追加の処理リアクター中に位置している、請求項５７に記載の二酸化炭素汚染物質の生物学的削減のための処理システム。
【請求項６３】
前記少なくとも１つの処理リアクターにおいて前記複数の化学合成独立栄養細菌によって生成されたナイトレート、および
前記ナイトレートの前記細菌へのフィード供給物をさらに含む、請求項５７に記載の二酸化炭素汚染物質の生物学的削減のための処理システム。
【請求項６４】
前記少なくとも一部の二酸化炭素放出物を工業的二酸化炭素エミッターから受け入れるように構成された少なくとも１つの処理リアクター；
前記二酸化炭素の少なくとも一部を消化するように構成された前記少なくとも１つの処理リアクター中の複数の化学合成独立栄養細菌；
少なくとも１つの追加の処理リアクター中の複数の硫黄還元細菌；
前記少なくとも１つの追加の処理リアクター中の複数の硫黄酸化硝酸還元細菌；
前記少なくとも１つの処理リアクター中に位置する前記化学合成独立栄養細菌による、ある量の生物学的に生成されたバイオマス；
前記二酸化炭素放出物の大気放出の生態学的削減；および
細菌によって生成された窒素含有化合物
を含む、二酸化炭素汚染物質の生物学的削減のための処理システム。
【請求項６５】
前記複数の化学合成独立栄養細菌によって生成されたナイトレート；
前記複数の硫黄酸化硝酸還元細菌への前記ナイトレートのフィード供給物；
前記複数の硫黄酸化硝酸還元細菌から生成されたサルフェート；
前記複数の硫黄酸化硝酸還元細菌からの前記硫黄還元細菌への前記サルフェートのフィード供給物；
前記複数の硫黄還元細菌から生成されたスルフィド；および
前記スルフィドの前記硫黄酸化硝酸還元細菌へのフィード供給物
をさらに含む、請求項６４に記載の二酸化炭素汚染物質の生物学的削減のための処理システム。
【請求項６６】
前記複数の硫黄酸化硝酸還元細菌から生成された窒素をさらに含む、請求項６５に記載の二酸化炭素汚染物質の生物学的削減のための処理システム。
【請求項６７】
アンモニア転換エレメントへの窒素；および
前記少なくとも１つの処理リアクターにおける前記複数の化学合成独立栄養細菌への前記アンモニアのフィード供給物
をさらに含む、請求項６６に記載の二酸化炭素汚染物質の生物学的削減のための処理システム。
【請求項６８】
少なくとも１つの追加の処理リアクターをさらに含む、請求項６５に記載の二酸化炭素汚染物質の生物学的削減のための処理システム。
【請求項６９】
前記少なくとも１つの追加の処理リアクターが、前記複数の硫酸還元細菌、前記複数の窒素還元細菌およびその組合せからなる群から選択される細菌を含む、請求項６８に記載の二酸化炭素汚染物質の生物学的削減のための処理システム。
【請求項７０】
前記窒素還元細菌が脱窒細菌を含む、請求項６５に記載の二酸化炭素汚染物質の生物学的削減のための処理システム。
【請求項７１】
前記少なくとも１つの処理リアクターにおいて、前記複数の化学合成独立栄養細菌へのアンモニアまたはアンモニウムのフィード供給物をさらに含む、請求項６２に記載の二酸化炭素汚染物質の生物学的削減のための処理システム。
【請求項７２】
再循環されたプロセスバイオマス残渣を電子供与体供給物として前記硝酸還元細菌に提供する前記ステップが、再循環されたプロセスバイオマス残渣を電子供与体供給物として前記硝酸還元細菌に直接提供するステップを含む、請求項４１に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【請求項７３】
再循環されたプロセスバイオマス残渣を電子供与体供給物として前記硝酸還元細菌に提供する前記ステップが、再循環されたプロセスバイオマス残渣を電子供与体供給物として前記硝酸還元細菌に間接的に提供するステップを含む、請求項４１に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【請求項７４】
二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法であって、
二酸化炭素エミッターから少なくとも一部の二酸化炭素放出物を封じ込めるステップと；
前記二酸化炭素エミッターからの少なくとも一部の二酸化炭素放出物を少なくとも１つの処理リアクターに導入するステップと；
前記少なくとも１つの処理リアクター中で、前記少なくとも一部の二酸化炭素放出物の二酸化炭素を複数の化学合成独立栄養細菌で化学合成独立栄養的に消化させるステップと；
少なくとも１つの追加の処理リアクターにおいて複数のアンモニア化細菌を提供するステップと；前記化学合成独立栄養細菌を含む前記少なくとも１つの処理リアクターにおいてナイトレートを生成させるステップと；
前記化学合成独立栄養細菌を含む前記少なくとも１つの処理リアクターからの前記ナイトレートを、前記アンモニア化細菌を含む前記少なくとも１つの追加の処理リアクターに供給するステップと；
前記アンモニア化細菌を含む前記少なくとも１つの追加の処理リアクターにおいてアンモニアまたはアンモニウムを生成させるステップと；
前記アンモニア化細菌を含む前記少なくとも１つの追加の処理リアクターからの前記アンモニアまたはアンモニウムを、前記複数の化学合成独立栄養細菌を有する前記少なくとも１つの処理リアクターに供給するステップと；
アセテート転換リアクターを提供するステップと；
前記アンモニア化細菌から生成されたアセテートを前記アセテート転換リアクターにフィードするステップと；
前記アセテート転換リアクターからバイオマスを生成させるステップと
前記二酸化炭素エミッターから排出される前記二酸化炭素の大気放出を生態学的に削減するステップと
を含む方法。
【請求項７５】
二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法であって、
二酸化炭素エミッターから少なくとも一部の二酸化炭素放出物を封じ込めるステップと；
前記二酸化炭素エミッターからの少なくとも一部の二酸化炭素放出物を少なくとも１つの処理リアクターに導入するステップと；
前記少なくとも１つの処理リアクター中で、前記少なくとも一部の二酸化炭素放出物の二酸化炭素を複数の化学合成独立栄養細菌で化学合成独立栄養的に消化させるステップと；
少なくとも１つの追加の処理リアクターにおいて複数の脱窒細菌を提供するステップと；
前記化学合成独立栄養細菌を含む前記少なくとも１つの処理リアクターにおいてナイトレートを生成させるステップと；
前記化学合成独立栄養細菌を含む前記少なくとも１つの処理リアクターからの前記ナイトレートを、前記脱窒細菌を含む前記少なくとも１つの追加の処理リアクターに供給するステップと；
前記脱窒細菌を含む前記少なくとも１つの追加の処理リアクターからの窒素を前記複数の化学合成独立栄養細菌を有する前記少なくとも１つの処理リアクターに供給するステップと；
アセテート転換リアクターを提供するステップと；
アセテートを前記アセテート転換リアクターにフィードするステップと；
前記アセテート転換リアクターからバイオマスを生成させるステップと；
前記二酸化炭素エミッターから排出される前記二酸化炭素の大気放出を生態学的に削減するステップと
を含む方法。
【請求項７６】
二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法であって、
二酸化炭素エミッターから少なくとも一部の二酸化炭素放出物を封じ込めるステップと；
前記二酸化炭素エミッターからの少なくとも一部の二酸化炭素放出物を少なくとも１つの処理リアクターに導入するステップと；
前記少なくとも１つの処理リアクター中で、前記少なくとも一部の二酸化炭素放出物の二酸化炭素を複数の化学合成独立栄養細菌で化学合成独立栄養的に消化させるステップと；
複数の硫酸還元細菌を提供するステップと；
複数の化学合成独立栄養性硫黄酸化硝酸還元細菌を提供するステップと；
前記複数の化学合成独立栄養細菌を含む前記少なくとも１つの処理リアクターにおいてナイトレートを生成させるステップと；
前記ナイトレートを前記複数の化学合成独立栄養性硫黄酸化硝酸還元細菌にフィードするステップと；
前記複数の化学合成独立栄養性硫黄酸化硝酸還元細菌からサルフェートを生成させるステップと；
前記複数の化学合成独立栄養性硫黄酸化硝酸還元細菌からの前記サルフェートを前記硫黄還元細菌にフィードするステップと；
アセテート転換リアクターを提供するステップと；
前記化学合成独立栄養性硫黄酸化硝酸還元細菌から生成されたアセテートを前記アセテート転換リアクターにフィードするステップと；
前記アセテート転換リアクターからバイオマスを生成させるステップと；
前記化学合成独立栄養細菌での前記二酸化炭素の前記化学合成独立栄養的消化により、少なくとも一部のバイオマスを生物学的に生成させるステップと；
前記工業的二酸化炭素エミッターから排出される前記二酸化炭素の大気放出を生態学的に削減するステップと
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
優先権主張
本出願は、２０１３年３月１４日に出願された米国仮特許出願第６１／７８２，７６２号（その全体が本明細書により参照によって本明細書に援用される）の優先権よび利益を請求する国際ＰＣＴ特許出願である。
【０００２】
政府許諾権
本出願は、米国ＤＯＥ協力協定ＤＥ−ＦＣ２６−０８ＮＴ４３２９３の下で行われた研究に関する。米国政府は、本発明の技術における特定の権利を有することができ、この権利には、米国ＤＯＥ協力協定ＤＥ−ＦＣ２６−０８ＮＴ４３２９３により規定されている「介入」権が含まれる。
【０００３】
本発明は、クリーン処理システム、特に、燃料消費源または他の工業的二酸化炭素エミッターからの二酸化炭素放出物を捕捉し転換するための方法および装置の技術的分野に関する。本発明は、おそらく、化学合成独立栄養細菌（chemoautotrophic bacteria）の使用によって、大気中への二酸化炭素放出物を捕捉し削減するために使用できる装置および方法を提供する。
【背景技術】
【０００４】
炭素隔離は、マスメディアにおいて、また政府系機関ならびに燃料の生産および使用に関与している産業の間で多大な注目を受けている話題である。米国において、化石燃料の燃焼は、温室効果ガス（greenhouse gas）放出物の約８３％に関与している。現在、米国は年に６．０×１０９トンの二酸化炭素を排出しており、この値は、今後２０年間で２７％増大すると予測されている。さらに、大気中二酸化炭素（ＣＯ２）などの温室効果ガス濃度の増大と、全球的な気候変化の間の報告されている関連性は、複数の国が、ＣＯ２放出物にキャップをかぶせ、進行中の放出物を削減しようとする環境基準を採用するように促進してきた。２００７年４月に、米国最高裁判所は、二酸化炭素が汚染物質であり、米国環境保護庁（U.S.EPA）は、二酸化炭素放出物を規制する権限と責任を有すると裁定した。米国環境保護庁は、二酸化炭素はヒトの健康および環境に脅威をもたらしており、クリーンエア法下で規制できる他の５つの温室効果ガスのリストを加えることとすることを決定した。連邦政府は、いずれは、炭素キャップ−アンド−トレード法を制定することになると予測される。これが制定された場合、ユーティリティー企業、石炭生産業者および他の工業的二酸化炭素エミッターは、大きな二酸化炭素フットプリントのため、連邦による二酸化炭素規制の影響を特に受ける立場にある。本発明の目的は、二酸化炭素を、高価な出費および負担ではなく、価値ある資源に変えることとすることができる。本発明の実施形態は、燃料転換源、石炭火力発電プラント、天然ガス火力発電プラント、またおそらくさらに、分散発電型燃料電池も含む工業的二酸化炭素エミッターのための二酸化炭素捕捉において用途を有する。
【０００５】
最も生物学的な炭素捕捉および再使用技術は、炭素捕捉のための光合成微生物に依存する。１９７０年代以来、生物学的手法が研究されてきており、現在、二酸化炭素の捕捉およびバイオマスへの転換のためにパイロット規模で実施されている。藻ベースの技術は、二酸化炭素捕捉に対する潜在性を示しているが、これらの技術は、開放池における最適の光合成および炭素取り込み速度のための十分な光透過に必要な大きな土地面積、または、光バイオリアクターのコストによって制限される可能性がある。しかし、これらの障害は、本発明の種々の実施形態での細菌リアクターシステムによって克服することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、バイオディーゼルおよび他のバイオベースの製品の生産のための化学合成独立栄養（「ＣＡＴ」）細菌ベースのＣＯ２消費プロセスを含むことができる。ＣＡＴプロセスは、販売可能な製品を生産し、おそらく、それによって環境的に有害で高価なもの（温室効果ガス「ＧＨＧ」など）を資源に変えることができる炭素の捕捉および再使用技術を、工業的二酸化炭素エミッターなどに提供することができる。すべての発電プラントのＣＯ２放出物が、バイオディーゼル、例えばおそらく約６４０億バレルのバイオディーゼルに転換された場合、国内輸送燃料市場を十分にまかなえる可能性がある。電力コストに対して最少の影響しか及ぼさないで、発電プラントの効率を改善することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、生物学的炭素捕捉および転換システム、ならびに放出物から二酸化炭素を除去するための方法を提供することができる。実施形態では、本発明は、炭素捕捉プロセスを、放出物から二酸化炭素を除去するための生物学的炭素捕捉および転換システムとして、これらに限定されないが、燃焼発電プラント、採鉱、セメント、石灰およびトロナならびに精製作業、都市ごみ埋立地および燃料電池プラントを含む既存の二酸化炭素供給源に組み込むことができる。
【０００８】
産出して得られたバイオマスは、バイオ燃料、肥料、原材料などとして再処理するか、または、燃焼設備（おそらく共燃焼用途など）に直接注入することもできる。生産を制限する廃棄物ではなく、付加価値のある産物として二酸化炭素を利用することが本発明の目的である。こうすれば、工業的二酸化炭素エミッターから最初に放出された炭素を、大気中へ放出する前に、捕捉し、少なくとも１回再使用することができる。
【０００９】
本発明の実施形態の影響は、工業的二酸化炭素エミッターなどに、経済的に存立できる炭素捕捉および再使用システムをもたらすことができる。本明細書で説明する技術は、相対的に迅速なＲ＆Ｄ期、長期負債に関する末端消費者に対する低リスク、ならびにバイオ燃料生産および／または共燃焼用途を通してプラント効率を改善する能力についての潜在性を有している。
【００１０】
実施形態では、本発明のもう１つの目的は、温室効果ガスのエネルギー関連の放出物を削減することができ、発電ユーティリティーのエネルギー効率を改善する可能性があり、おそらくさらには、米国がこの分野で技術的なリードを確実に維持できる技術の開発によって、米国の経済およびエネルギー安全保障を増進させることである。さらに、この概念は、次世代のエネルギー技術における投資、自国内でより多くのエネルギーを生産すること、エネルギー効率を促進すること（おそらく、生産されるバイオマスのためのバイオ燃料および共燃焼用途によって）、炭素の抜け穴を塞ぐこと、および米国の競争力を促進することを含む政府のエネルギーおよび環境アジェンダの多くの目標を支援することができる。
【００１１】
本発明の実施形態の影響は、ユーティリティー企業に、環境的に責任をもち、経済的に存立できる炭素捕捉システムを提供することができる。さらに、この技術の利用は、何年にもわたる試験およびモデル化ならびに高度なサイト特性評価および大きな資本コストをさらに必要とする可能性のある地質学的隔離などの炭素捕捉のための他の選択肢と比較して、相対的に迅速に行うことができ、注入活動を確実にするためのそれぞれの展開が、米国の末端消費者および将来世代のための潜在的責任の遺産をもたらすことはない。相対的に迅速なＲ＆Ｄ期、長期負債に関する末端消費者に対する低リスク、ならびにバイオ燃料生産および（または）共燃焼用途を通してプラント効率を改善する能力についての潜在性に加えて、生物学炭素捕捉システムは、国中の発電プラントでのこれらのシステムの設計、建設、保守および稼働に関連した新たなグリーンジョブを、ほぼ間違いなく創出することができ、また、生産可能な膨大な量のバイオマスの利用に焦点を当てたバイオ処理／バイオ燃料工業における活動および革新の増進に拍車をかけることができる。
【００１２】
様々な細菌を、ＣＯ２消費、およびそれからバイオオイルを抽出し最終製品を生産することができるバイオマス前駆体の品質のために開発し、評価することができる。２つのバイオリアクターシステムを、窒素還元細菌（「ＮＲＢ」）としても公知の脱窒細菌を使用して、酸化された窒素種の還元された窒素種への還元を容易にするために、向上させることができる。還元された窒素種は、ＣＡＴバイオリアクターにエネルギー源を供給することができる。ＣＡＴバイオリアクターにおいて生産されるＮＯ３のような酸化された窒素種を、再循環させて、第１のバイオリアクター中で追加的な還元された窒素種を生成させることができる。ＮＲＢリアクター、栄養素転換リアクターまたは上記リアクターの両方の中の細菌によって生成したアセテートを、第３のアセテート転換リアクター中の細菌にフィードすることができる。アセテート転換リアクターからのバイオマスを、バイオオイルまたは抽出可能な化学薬品のために処理することができる。抽出不可能なバイオマス画分を、栄養素に転換させて、細菌システムが栄養の必要性を低下させるのを推進することができる。ＣＡＴにおいて生成したバイオマス、ＮＲＢおよびアセテート消費バイオリアクターを処理して、バイオディーゼル、バイオ製品および他の材料に処理するための精製された脂質および他の物質を得ることができる。実験は、バイオリアクターのための操作パラメーター性能および制御値を設計し確立するのに必要なデータを解明することができる。バイオオイルは、バイオ製品および石油代替製品を合成するための前駆体として使用することができる。
【００１３】
実施形態では、アセテート利用を、異なるエネルギーシャトルを使用してではあるが、説明するプロセスに組み込むことができる。アセテート利用を、化学合成独立栄養細菌および硫酸還元細菌を使用することができ、かつ、エネルギーシャトルのためにサルフェートおよびスルフィドを循環させることができる硫黄シャトルを使用したプロセスに組み込むことができる。硫酸還元細菌、栄養素産生細菌、または硫酸還元細菌と栄養素産生細菌の両方によって生成されたアセテートを、バイオマスおよびバイオ製品の生成のためのアセテート消費リアクターにフィードするのに使用することができる。
【００１４】
モデル化およびシステム統合を、従来のバイオディーゼルプラントへの「ドロップイン（drop in）」プロセスとして、大規模発電プラント用途のため、おそらくさらには、セメントおよび肥料製造設備などの小規模稼働のために実施することができ、それはさらに、発電プラントの効率およびコストに対して、異なる量の炭素捕捉の影響を及ぼすことができる。展開の重要な側面は、ＣＡＴバイオディーゼルおよび他の最終製品のための市場への浸透の評価を必要とすると推定する。バイオオイルは、いくつかの国内産業（米国の国内産業および高速道路、空港の滑走路などのインフラストラクチャー資産を維持するのに必要ないくつかの輸送燃料ならびに他の化学薬品およびポリマー）に拍車をかけることができる。これは、そうした最終製品の国内生産のための石炭ガス化と比較して、劇的に異なったアプローチである可能性がある。提案される概念は、ＣＯ２をバイオディーゼルなどの石油代替製品に転換し、さらには、効率的で経済的なＣＯ２の捕捉方法を提供できる、変換の経路を示すことができる。
【００１５】
もちろん、本発明の他の目的、目標および実施形態を、本明細書および特許請求の範囲の他の領域を通して開示する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の一部の実施形態にしたがった二酸化炭素捕捉およびバイオマスへの転換のための細菌リアクターシステムの概念的モデルを示す図である。
【００１７】
【図２】図２は、本発明の一部の実施形態にしたがって、アセテート転換リアクターを選択した、二酸化炭素捕捉およびバイオマスへの転換のための細菌リアクターシステムの概念的モデルを示す図である。
【００１８】
【図３】図３は、やはりアセテートを消費する選択されたＣＡＴ細菌の成長曲線を示す図である。
【００１９】
【図４】図４は、本発明の一部の実施形態にしたがって、アセテート消費リアクターを選択した、硫黄シャトルを使用した二酸化炭素捕捉およびバイオマスへの転換のための細菌リアクターシステムの概念的モデルを示す図である。
【００２０】
【図５】図５は、トリグリセリドの触媒的エステル交換の例を示す図である。
【００２１】
【図６】図６は、本発明の一部の実施形態にしたがって、硝化およびアンモニア化微生物を使用した、二酸化炭素捕捉およびバイオマスへの転換のための細菌リアクターシステムの概念的モデルを示す図である。
【００２２】
【図７】図７は、本発明の一部の実施形態にしたがって、硝化および脱窒細菌を使用した、二酸化炭素捕捉およびバイオマスへの転換のための細菌リアクターシステムの概念的モデルを示す図である。
【００２３】
【図８】図８は、本発明の一部の実施形態にしたがって、無機シャトリング材料の再循環を伴わないで、硝化および脱窒細菌を使用した、二酸化炭素捕捉およびバイオマスへの転換のための細菌リアクターシステムの概念的モデルを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明は、異なった仕方で組み合わせることができる様々な態様を含む。以下の説明を、本発明の実施形態の要素を挙げ、本発明の実施形態の一部を説明するために提供する。これらの要素を最初の実施形態（複数）で挙げるが、それらを、任意の仕方で、かつ任意の数で組み合わせて、追加的な実施形態をもたらすことができることを理解すべきである。様々に説明される実施例および好ましい実施形態は、本発明を、明確に説明されたシステム、手法および用途だけに限定するものと解釈すべきではない。さらに、この説明は、任意の数の開示要素で、各要素単独で、また、本出願または任意の後続の出願におけるすべての要素の様々な置換および組合せで、あらゆる様々な実施形態、システム、手法、方法、デバイスおよび用途の説明および特許請求の範囲をサポートし包含するものと理解すべきである。
【００２５】
種々の実施形態では、本発明は、二酸化炭素汚染物質を削減する方法、おそらくさらには、二酸化炭素汚染物質を削減するための処理システムも提供することができる。例えば、方法は、これらに限定されないが、二酸化炭素排出源から少なくとも一部の二酸化炭素放出物を収集し、封じ込めるステップと；前記二酸化炭素排出源からの前記少なくとも一部の二酸化炭素放出物を少なくとも１つの処理リアクターに効率的に導入するステップと；前記少なくとも１つの処理リアクター中で、前記少なくとも一部の二酸化炭素放出物の二酸化炭素を複数の化学合成独立栄養細菌で化学合成独立栄養的に消化させるステップと；前記二酸化炭素の前記化学合成独立栄養細菌での前記化学合成独立栄養的消化により、少なくとも一部のバイオマスを生物学的に生成するステップと；おそらく、さらに、前記二酸化炭素排出源から排出される前記二酸化炭素の大気放出を生態学的に削減するステップとを含む。システムは、これらに限定されないが、二酸化炭素排出源からの少なくとも一部の二酸化炭素放出物の供給物；前記二酸化炭素排出源からの前記二酸化炭素放出物の少なくとも一部を封じ込めるように構成された放出物容器；前記二酸化炭素放出物の前記少なくとも一部を、前記二酸化炭素排出源から受け入れるように構成された少なくとも１つの処理リアクター；前記二酸化炭素の少なくとも一部を消化するように構成された前記少なくとも１つの処理リアクター中の複数の化学合成独立栄養細菌；前記少なくとも１つの処理リアクター中に位置する前記化学合成独立栄養細菌によって生物学的に生成されたある量のバイオマス、また、さらには、前記二酸化炭素排出源からの前記二酸化炭素放出物の大気放出の生態学的削減を含むことができる。
【００２６】
本発明の最初の理解は、おそらくさらには、二酸化炭素消費のためのバイオリアクター中で化学合成独立栄養細菌を使用する実施形態を、種々の技術、例えば、これらに限定されないが：燃料消費源、発電源、セメントおよびトロナの生産および処理プラント、石炭精製所、石油精製所、採掘作業、石灰生産プラント、都市ごみ設備、非発電源、石炭火力発電プラント、天然ガス火力発電プラント、燃料電池、燃焼発電プラント、蒸留酒製造所、バイオ燃料生産プラント、バイオ製品生産プラントなど様々な技術と組み合わせることができるという事実から始めることができる。燃料消費源は、燃料を消費するか、またはおそらくさらに、プロセスにおいて転換することができる任意のタイプのシステムまたは用途を含むことができる。例えば、石炭は、セメントおよびエネルギーの生産におけるセメントプラントおよび発電源において燃焼され、おそらくさらに、原油は、精製所などで、ガソリン、ディーゼル燃料、アスファルトなどに転換することができる。実施形態では、燃料転換源は、そこで二酸化炭素が生成され、大気中へ排出される任意のシステムまたは工業的システムを含むことができる。
【００２７】
一般に、無機窒素化合物を酸化させる細菌などの化学合成独立栄養細菌は、種々のプロセスから排出される二酸化炭素を、有機分子およびバイオマス中に固定するための候補の種である可能性がある。化学合成独立栄養細菌は、還元された窒素種および窒素含有化合物をエネルギー源（例えば、電子供与体）として利用し、二酸化炭素を主要炭素源として利用することができる。化学合成独立栄養細菌は、窒素含有化合物を酸化することができ、窒素酸化物およびおそらく、還元された窒素種は二酸化炭素を固定することができ、さらには、最終製品としてバイオマスも生産することができる。化学合成独立栄養細菌は、そこで、その放出物を、二酸化炭素捕捉および再使用手法と考えることができる、燃料消費源の放出物から二酸化炭素をスクラビングするのに利用できる二酸化炭素放出物スクラバーであってよい。
【００２８】
本発明の種々の実施形態を表すフロープロセスの１例を図１に示す。ここで、少なくとも１つの処理リアクター（３）を、燃料消費源のスタック放出物からの生の燃焼排ガスなどの放出物を受け入れ、さらには処理するように構成することができる。燃料消費源は、二酸化炭素放出物（１）および他の放出物、例えば窒素、窒素酸化物、硫黄酸化物、酸素、その組合せまたは同様の放出物の供給部を含み得る放出物を放出することができる。一部の実施形態において、二酸化炭素放出物は、おそらくさらに、放出物の冷却のための熱交換器を通して、少なくとも１つの処理リアクター（３）へ送って、効率的に導入することができる。効率的な導入は、燃料消費源から、少なくとも１つの処理リアクターへの放出物の濾過、チャネリング、流動（flowing）、誘導（directing）、捕捉、移動、輸送、連結（直接かまたは間接に）などを含むことができる。複数の化学合成独立栄養細菌が放出物からの二酸化炭素を化学合成独立栄養的に消化するように構成され得る少なくとも１つの処理リアクター中に、複数の化学合成独立栄養細菌が含まれていてもよい。化学合成独立栄養細菌は、同じ種の複数の細菌を含むことができ、またさらには、２つ以上の種の細菌からの複数の細菌を含むことができ、それらは、炭素を固定する細菌および窒素化合物を酸化する細菌、例えば、これらに限定されないが、以下の属、Ｎｉｔｒｏｂａｃｔｅｒ、Ｎｉｔｒｏｃｏｃｃｕｓ、Ｎｉｔｒｏｓｏｃｏｃｃｕｓ、Ｎｉｔｒｏｓｏｍｏｎａｓ、Ｎｉｔｒｏｓｐｒｉａ、Ｎｉｔｒｏｓｐｉｎａ、Ｎｉｔｒｏｓｏｌｏｂｕｓ、Ｐｅｄｏｂａｃｔｅｒのメンバーおよびその組合せであってよい。放出物からの二酸化炭素は細菌によって酵素的に変換することができ、したがって、一部の炭素は細胞バイオマス中に貯蔵することができる。生物学的に生産された最終製品バイオマス（４）は、大部分、アミノ酸、炭水化物および水であってよい。化学合成独立栄養細菌は、処理リアクターを備えるか備えないで、種々の二酸化炭素捕捉技術において利用することができ、化学合成独立栄養細菌は、これらのシステムにおいて使用するために、任意のタイプの供給源から供給され得ることに留意すべきである。実施形態では、処理リアクターは、任意のタイプのベッセル、リアクター、容器、システム、空洞などを含むことができる。
【００２９】
ある量の生物学的に生産されたバイオマス（４）を、バイオマスコレクター（４）で、少なくとも１つの処理リアクターから収集することができる。実施形態では、バイオマスコレクター（４）は、これらに限定されないが、濃縮器、遠心分離機、浮遊デバイス、沈降デバイス、濾過などの少なくとも１つの処理リアクターから、バイオマスを除去するためのバイオマス除去エレメントを含むことができる。生産されたバイオマスは、容易に収集し、リアクターから取り出して、その媒体の再循環を可能にすることができる。バイオマス（４）を処理するか、またはさらに転換させて、これらに限定されないが、燃料、販売可能な化学品、メタン、水素、アルコール、肥料、原材料、バイオエネルギー、食品、バイオ燃料、バイオディーゼル、軍用燃料、エタノール、プラスチック、動物飼料、水生飼料、食品改良剤（food amendment）などを含む製品（１６、１８、２３）にすることができる。放出物源によって求められる炭素隔離のレベルに応じて、このプロセスによって、可変量のバイオマスを生産することができるが；適度の量の炭素捕捉および転換でも、相当な量のバイオマスの生産をもたらすことができる。
【００３０】
上述したように、本発明は、少なくとも１つの処理リアクター（３）中に位置していてよい複数の化学合成独立栄養細菌に、エネルギー供給物、おそらくさらには、化学合成独立栄養細菌エネルギー供給物を提供することができる。この種のリアクターにおいて、化学合成独立栄養細菌への生物学的炭素固定化を促進するのに必要なエネルギー供給物を、例えば、窒素含有化合物（６）の供給物として加えることができる。さらに、システム内の再循環された化学合成独立栄養細菌エネルギー供給物（６）で、おそらくさらには、化学合成独立栄養細菌エネルギー供給物を生成させることができる第２の処理リアクター（７）から、エネルギー供給物を化学合成独立栄養細菌に再循環することができる。一部の実施形態では、再循環された処理バイオマス残渣を、電子供与体供給物として、細菌へ再循環することができる。これは、再循環されたバイオマス残渣の直接的使用であっても間接的使用であってもよい。一部の実施形態では、再循環された化学合成独立栄養細菌エネルギー供給物を、同じ処理リアクター内から再循環することができる。処理リアクター、またはいくつかの場合、第２の処理リアクター（７）は、化学合成独立栄養細菌によって生成された窒素種を還元して、還元された窒素種にすることができ、次いでこれを、化学合成独立栄養細菌によって利用させ、さらには、それらのエネルギー供給物としてその化学合成独立栄養細菌へ再循環することができる、窒素化合物を還元する細菌を含むことができる。窒素還元細菌（「ＮＲＢ」）は、酸化された窒素種を還元するか、または脱窒に参画することができる任意の細菌であってよい。したがって、実施形態では、第２の処理リアクター（７）は、窒素化合物の供給物をもたらすことができ、さらには、脱窒処理リアクターであってよい。窒素化合物の供給物は、化学合成独立栄養細菌が消費することができる窒素元素、アンモニウム、アンモニア、亜酸化窒素、酸化窒素、亜硝酸塩、ヒドロキシルアミンなどを含むことができる。さらに、ＮＲＢは、本明細書で論じるようにして収集し処理できるバイオマス（４）も生成することができる。
【００３１】
したがって、実施形態では、エネルギー供給物、例えば窒素化合物の化学合成独立栄養細菌への再循環は、第２の処理リアクター（７）においてＮＲＢを提供するステップと、複数の化学合成独立栄養細菌を含む少なくとも１つの処理リアクター（３）を、おそらく連結（５）で、窒素化合物還元細菌を含む第２の処理リアクター（７）と連結するステップ（直接かまたは間接に）と、化学合成独立栄養細菌を含む少なくとも１つ（least one）の処理リアクター（３）中で、酸化された窒素種を生成させるステップと、化学合成独立栄養細菌を含む少なくとも１つのリアクター（３）からの酸化された窒素化合物（５）を、窒素還元細菌を含む第２の処理リアクター（７）に供給するステップと、窒素還元細菌を含む第２の処理リアクター（７）において窒素化合物を生成させるステップと；おそらく、さらには、図１から理解することができるように、窒素還元細菌を含む第２の処理リアクター（７）からの窒素化合物（６）を、複数の化学合成独立栄養細菌を有する少なくとも１つの処理リアクター（３）に供給するステップとを含むことができる。この実施形態では、少なくとも１つの処理リアクター（３）は、酸化された窒素種を生成する（おそらく、化学合成独立栄養細菌によって）ように構成することができ、第２の処理リアクター（７）は、還元された窒素化合物（おそらく、窒素還元細菌によって）を生成するように構成することができ、酸化された窒素種および還元された窒素種を適切なリアクターに供給できるように、２つのリアクターを連結することができる（５、６）（直接的かまたは間接的に）。２つのリアクターは、互いに物理的に分離されていても、また、透過性の膜などで、または、これらに限定されないが、管、フロー、パイプなどを含む任意のタイプの連結もしくは接続で、連結もしくは結合されていてもよい。他の実施形態では、２つのリアクターの内容物を、１つのリアクター中に一緒にすることができ、おそらくさらには、複数の処理リアクターを使用することができる。
【００３２】
あるいは、窒素還元細菌エネルギー供給物を、廃有機炭素、有機物（１９）、再循環有機物、例えば窒素還元細菌および化学合成独立栄養細菌（２０）のバイオマスまたは副生成物から収集し、窒素還元細菌（１１）に再循環させて戻すことができる細胞マスまたは他の残留材料その組合せなどを含むことができる、窒素還元細菌に提供することができる。窒素還元細菌エネルギー供給物は、システム内に再循環することができ、また、外部供給源から供給することもできる。この場合、窒素還元処理リアクターを駆動するためのエネルギーインプットは、これらに限定されないが、酪農廃棄産物、戻り乳汁（returned milk）、酪農廃棄副産物、乳清、麦わら、木くずなど（１９）を含む廃有機炭素源の形態であってよい。他の実施形態では、再循環されたプロセスバイオマス残渣の電子供与体供給物を、再循環されたプロセスバイオマス残渣が、窒素還元細菌によって電子供与体供給物（２０）として使用されるように、窒素還元細菌に供給することができる。
【００３３】
実施形態において、また、図１から理解されるように、二酸化炭素放出物（１）、およびおそらくさらには、本明細書で論じるような他の放出物を含む燃料消費源からの放出物は、それらが燃料消費源を出る際に、おそらく放出物容器中にも含まれる可能性がある。放出物容器は、二酸化炭素放出物、特に二酸化炭素放出物が大気中に入るのを最大で約１００％防止することができ、その放出物を少なくとも１つの処理リアクター（３）へ輸送することができる。放出物容器は、受器（receptacle）、フィルター、チャネル、パイプ、筺体（enclosure）などであってよい。実施形態では、放出物を、少なくとも１つの処理リアクターに受け入れる前に処理することができる。放出物前処理エレメントは、放出物を前処理することができ、おそらくさらに、少なくとも、他の放出物から二酸化炭素を分離することができる。この関連で、放出物前処理エレメントは、二酸化炭素放出物分離器であってよい。放出物を放出物前処理エレメントにおいて処理した後、二酸化炭素を、本明細書で論じるような炭素消化のために、少なくとも１つの処理リアクター（３）へ送ることができる（１）。
【００３４】
処理リアクター（３）は、これらに限定されないが、細菌、鉱物塩、微量のビタミン、酵素、ｐＨ制御用の市販の酵素などを含むことができる成長培地、ｐＨ制御を含むことができる。成長培地は、二酸化炭素のための十分な保持性をもつことができ、それによって、窒素などの他のガスを除く二酸化炭素リテイナーが、おそらく実質的には溶解しないで通過するようにすることができる。処理リアクター（３）中の化学合成独立栄養細菌などの細菌は、処理リアクター中への最大で二酸化炭素流入速度まで、またはそれに等しい消化速度で、二酸化炭素を消化することができる。これを、最適稼働のために提供することができる。
【００３５】
バイオマス（４）は、少なくとも１つの処理リアクター（３）から、おそらくさらには、第２の処理リアクター（７）から、バイオマスコレクター（１３）中へ取り出し、収集することができるので、これは、バイオマスと水の両方を含む可能性がある。水は処理リアクター（複数）へ戻すか、あるいはシステムに再循環することができる。これらは、分離器で分離し、さらには、バイオマス乾燥器中で乾燥し、バイオマスを、さらに処理して本明細書で論じるような種々の製品（１６、１８、２１、２３）にすることができる。実施形態では、そのバイオマスを、おそらく燃料消費源システムインジェクターで、おそらく消費源のための燃料として燃料消費源へ注入するか、さらにはそれに戻すことができる。
【００３６】
本発明の実施形態は、再生可能および非再生可能な燃料源、例えば石炭、バイオマスなどの供給を潜在的に拡大することもできる。処理リアクター（複数）中で生成されたバイオマスを、処理してバイオディーゼル（１６）などのバイオ燃料（１５）またはおそらくエタノールにするか、あるいは、発電プラントで共燃焼し、次いで燃焼によって最初に放出された二酸化炭素を、捕捉し再燃焼させることができる。このプロセスは、潜在的に、二酸化炭素を数回再循環させ、それによって、プラントのエネルギー生産目標に適合するように、必要な非再生可能燃料の量を削減することができる。さらに、化学合成独立栄養リアクター（３）中に残留する任意の未消化二酸化炭素、または窒素還元細菌リアクター（７）中の任意の生成二酸化炭素を再循環することができる。例えば、未消化二酸化炭素再循環エレメントは、未処理二酸化炭素を、システム中へ、おそらくさらには燃料放出物中へ、またはさらには放出物前処理エレメント中へ再循環することができる。処理リアクターは、窒素および酸素などの他のガスをリアクターから排出し、それらを大気中へ放出するか、あるいは、これらの副生成物を放出することができる。実施形態では、廃棄物、不純物、汚染物質などを、処理リアクターまたシステムから除去することもできる。
【００３７】
本発明の実施形態は、二酸化炭素を、コストのかかる工程（例えば、深部地下注入／隔離）を経て廃棄する必要がある生産制限型の廃棄物ではなく、石炭火力発電プラントならびに他の燃料ベースの消費システムの付加価値のある産物に変えることによって、「クリーン石炭（Clean Coal）」の考え方を実現することができる。上記考察から理解されるように、システムの１つの概念は、燃焼排ガスからのＣＯ２を、水性リアクター中へ提供できる燃焼排ガス注入を含むことができ、そこでは、炭素固定細菌などの化学合成独立栄養細菌は、溶液から炭素を引き出し、それをそれらの生物学的な組織および脂質中に取り込むことができ（例えば、炭素固定化）、おそらく、その二酸化炭素を効率的に捕捉し、処理リアクターから連続的に収穫し得るバイオマスに転換することができる。このバイオマスは、潜在的に、肥料、原材料、バイオ燃料として使用するために処理することができ、また、おそらくさらには、燃焼設備（例えば、共燃焼用途）に直接注入して、プラントのＢｔｕ目標を達成するのに必要な石炭の量を相殺することができ、したがって、おそらく、石炭燃焼に由来するＮＯｘおよびＳＯｘなどの燃焼排ガス中の他の不純物を希釈することができる。この仕方で、もともと石炭燃焼により放出された炭素を捕捉することができ、おそらく、全体的な正味の二酸化炭素生成および放出物を大幅に低下させ、おそらく、許容される二酸化炭素限度を超えることなく、プラントが電力生産を維持できるようにすることができる。本発明の実施形態は、図１に例示したような二部型細菌システムを含むことができる細菌システム中で、化学合成独立栄養細菌の炭素同化速度を最大化させる最適条件を明らかにすることができる。
【００３８】
実施形態において、また、図１から理解されるように、システムは、（１）ＣＯ２；（２）Ｏ２；（３）ＣＡＴバイオリアクター；（４）ＣＡＴバイオマス収穫ガス回収；（５）ＮＯ３−；（６）ＮＯ２−；（７）ＮＲＢバイオリアクター；（８）ＮＲＢバイオマス収穫栄養素回収；（９）細菌；（１０）細菌；（１１）栄養素；（１２）栄養素；（１３）脂質抽出；（１４）メタノール；（１５）バイオディーゼル生産；（１６）バイオディーゼル；（１７）脂質燃料生産；（１８）脂質燃料；（１９）代替の残留栄養素；（２０）栄養素生産；（２１）残留物使用、フィード／エネルギー（高タンパク質）、燃料フィード；（２２）アセテート；（２３）メタン生成菌、化学原材料、廃棄によるＣＨ４；（２４）Ｏ２；（２５）ＣＯ２；ならびにその任意の組合せおよび置換などを含むことができる。
【００３９】
実施形態において、また、図２から理解されるように、システムは、（１）ＣＯ２；（２）Ｏ２；（３）ＣＡＴバイオリアクター；（４）ＣＡＴバイオマス収穫ガス回収；（５）ＮＯ３−；（６）ＮＯ２−；（７）ＮＲＢバイオリアクター；（８）ＮＲＢバイオマス収穫栄養素回収；（９）細菌；（１０）細菌；（４０）アセテート；（１２）栄養素；（１３）脂質抽出；（１４）メタノール；（１５）バイオディーゼル生産；（１６）バイオディーゼル；（１７）脂質燃料生産；（１８）脂質燃料；（１９）代替の残留栄養素；（２０）栄養素生産；（２１）残留物使用、フィード／エネルギー（高タンパク質）、燃料フィード；（２２）アセテート；（４１）アセテート転換リアクター；（４２）脂質；（４３）細菌；（４４）バイオマス収穫；（４５）Ｏ２；（４６）ＣＯ２；（４７）ＣＯ２；ならびにその任意の組合せおよび置換などを含むことができる。
【００４０】
実施形態では、処理リアクターは、任意の天候のもとで最大で１日２４時間稼働することができ、さらに、密な個体群の化学合成独立栄養細菌も含むことができる。
【００４１】
実施形態では、最適条件（例えば、圧力、温度およびｐＨ）、栄養素濃度（存在する場合）、窒素種の濃度、無機炭素濃度（例えば、ｐＨに応じてＣＯ２、ＨＣＯ３−またはＣＯ３２−）、無機イオン濃度、細菌の細胞密度などを、炭素固定細菌の種々の種／菌株の最大炭素固定化速度について決定することができる。無機炭素を、予備試験のための純粋な二酸化炭素として導入し、次いで、効率的な細菌成長および続く炭素捕捉のための燃焼排ガス純度の最低レベル（すなわち、必要とされる前処理の最低量および最大のコスト削減）も決定することができる、より高度な試験のための模擬的な燃焼排ガス混合物中に導入することができる。上記で論じたように、リアクターは、バイオマスの連続取り出しのためのデバイスも備えることができ、次いで、バイオマスの品質およびバイオ燃料生産などの潜在的な用途、または石炭または他の燃料とブレンドするための共燃焼燃料としての使用を判定するために使用することができる、細菌ペーストを生成するために所定の細胞密度でリアクターからのバイオマスを脱水するためのデバイスも備えることができる。
【００４２】
本発明の実施形態は、有機化合物への、二酸化炭素および／または無機炭素の他の供給源の捕捉および転換のための、多段階の生物学的および化学プロセスを含むことができる。ここで、そのプロセスにおける１つまたは複数のステップは、絶対および／または任意化学合成独立栄養微生物および／または化学合成独立栄養微生物からの酵素を含む細胞抽出物を、二酸化炭素または無機炭素を有機化合物中に固定するために利用し、単独の二酸化炭素ガスか、あるいは、海水などの水溶液を含む、溶解した二酸化炭素、炭酸イオンまたは重炭酸イオンとしての混合物もしくは溶液中、または、これに限定されないが、炭酸塩鉱物を含む固相中の二酸化炭素ガスを、無機炭素を有機化合物中に固定する、化学合成独立栄養生物および／または化学合成独立栄養細胞抽出物を維持するのに適した環境に導入する。ここで、化学合成炭素固定反応は、化学的もしくは電気化学的に生成されるか、または化学合成反応ステップ（１つまたは複数）における化学合成独立栄養微生物へのプロセスを通してアクセス可能になる無機物源または廃棄物源からインプットされている電子供与体および電子受容体によって提供される、化学的および／または電気化学的エネルギーによって駆動される。
【００４３】
本発明の実施形態は、窒素酸化および硝化細菌（日光ではなく化学薬品の酸化によって無機炭素（ＣＯ２）を固定する細菌）などの化学合成独立栄養細菌の炭素同化速度を検討することができる。このプロセスは、これらの生物を、生物学的炭素捕捉および転換システムにおいて使用して、ユーティリティーおよび工業的設備放出物から二酸化炭素（ＣＯ２）を除去することができる。
【００４４】
提案されるアプローチは、窒素還元細菌と窒素酸化細菌の間の合成的共生が、指定された稼働レジームにおいて、おそらく予測可能なバイオマス生産速度で、制御された形で維持されるという概念を当てにすることができる。さらに、これは、窒素還元従属栄養生物と窒素酸化化学合成無機栄養生物の間の窒素種の化学的ルーピングによって遂行することができる。さらに、技術的アプローチは、おそらく、バイオ燃料および他の石油代替製品を生産するために生物学的脂質および脂肪酸を収穫するための運転条件の調整の役目を果たすことができる。また、収穫された材料は、細菌が、広範囲の高価なバイオ製品、例えばパラフィン部類の炭化水素ならびに、おそらくさらには、標準的なバイオディーゼル前駆体脂質をもたらすことができるという点で、独特の特性を示すことができる。抽出不可能なバイオマス残渣は、窒素還元細菌のための栄養素源として使用することができる。本明細書の概念は、ＣＯ２のバイオ燃料への転換のためのエネルギーのコントロール不良の供給源に依存せず、おそらくさらには、ＧＨＧ排出設備のための低コスト炭素捕捉技術を提供することができるシステムを作ることによって、従来技術の欠陥に対処することができる。
【００４５】
アセテート消費リアクターを、ＮＲＢリアクター、栄養素生産リアクターまたは両方のリアクター中で生成されたアセテートの消化のためのシステムに導入することができる（図２）。アセテートでの細菌成長は、より速い成長速度をもたらすことができ、したがって、二酸化炭素などの他の炭素源での成長より高い細菌生産性をもたらすことができる（図３）。廃アセテートは、プロセスの他のステップにおいて、おそらくＮＲＢリアクター、栄養素生産リアクターまたは両方のリアクターにおいて産出され得るので、プロセスによって消費される二酸化炭素の量当たりのシステムにおいて産出されるバイオマスおよび使用可能な脂質の量を増大させるための前記廃アセテートの使用は、プロセスの全体的効率を増大させる。
【００４６】
この実施形態を表す一般的プロセスダイアグラムを図２に示す。ここで、少なくとも１つの処理リアクター（３）は、燃料消費源から、スタック放出物からの生の燃焼排ガスなどの放出物を受け入れ、さらには処理するように構成することができる。燃料消費源は、二酸化炭素放出物（１）および他の放出物、例えば窒素、窒素酸化物、硫黄酸化物、酸素、その組合せまたは同様の放出物の供給物を含み得る放出物を放出することができる。一部の実施形態では、二酸化炭素放出物を、放出物を冷却するための熱交換器を通して、少なくとも１つの処理リアクター（３）へ効率的に導入し、おそらくさらに、通過させることができる。効率的な導入は、少なくとも１つの処理リアクターへの燃料消費源からの放出物の濾過、チャネリング、流動、誘導、捕捉、移動、輸送、連結（直接かまたは間接に）などを含むことができる。複数の化学合成独立栄養細菌が放出物からの二酸化炭素を化学合成独立栄養的に消化するように構成され得る少なくとも１つの処理リアクター中に、複数の化学合成独立栄養細菌が含まれていてもよい。化学合成独立栄養細菌は、同じ種の複数の細菌を含むことができ、また、さらには、２つ以上の種の細菌からの複数の細菌を含むことができ、それらは、炭素を固定する細菌、および窒素化合物を酸化する細菌、例えば、これらに限定されないが、Ｎｉｔｒｏｂａｃｔｅｒ、Ｎｉｔｒｏｃｏｃｃｕｓ、ＮｉｔｒｏｓｏｃｏｃｃｕｓおよびＮｉｔｒｏｓｏｍｏｎａｓならびにその組合せであってよい。これらの生物学的ベースの二酸化炭素捕捉技術は、化学合成独立栄養細菌のような生きた生物体内での二酸化炭素の天然由来の反応を利用することができる。放出物からの二酸化炭素を酵素的に変換し、細菌中に組み込むことができ、したがって、炭素を細胞バイオマス中に貯蔵することができる。生物学的に生産された最終製品のバイオマス（４）は、アミノ酸、炭水化物および水が支配的であってよい。化学合成独立栄養細菌は、処理リアクターを備えるか備えないで、種々の二酸化炭素捕捉技術において利用することができ、化学合成独立栄養細菌は、これらのシステムにおいて使用するための任意の種類の供給源から供給物を受けることができることに留意すべきである。実施形態では、処理リアクターは、任意のタイプのベッセル、リアクター、容器、システムなどを含むことができる。
【００４７】
ある量の生物学的に生産されたバイオマス（４）を、バイオマスコレクター（４）で、少なくとも１つの処理リアクターから収集することができる。実施形態では、バイオマスコレクター（４）は、バイオマスを少なくとも１つの処理リアクターから連続的に取り出すための連続バイオマス除去エレメント、例えばこれらに限定されないが、濃縮器、遠心分離機、濾過、セットライン（setline）、浮遊などを含むことができる。生産されたバイオマスは、容易に収集し、リアクターから取り出して、その媒体を再循環することができる。バイオマス（４）を処理するか、またはさらに転換させて、これらに限定されないが、メタン、水素、アルコール、肥料、原材料、バイオエネルギー、食品、バイオ燃料、バイオディーゼル、軍用燃料、エタノール、プラスチック、動物飼料および水生飼料、食品改良剤などを含み得る製品（１６、１８、２３）にすることができ；したがって、おそらく、運転費用を相殺することができ、また、さらに余剰利益を生み出すことができる販売可能な最終製品にすることができる。このプロセスは、バイオマス最終製品からの副次的な利益は言うまでもなく、放出物からの二酸化炭素の捕捉において費用効率が高い可能性がある。おそらく、スケールアップされた運転において使用される場合、この技術の市場価値は、限りないものである可能性がある。
【００４８】
このプロセスによって、可変量のバイオマスを、放出物源によって求められる炭素隔離のレベルに応じて生産することができるが；適度の量の炭素捕捉および転換でも、大量のバイオマスの生産をもたらすことができる。国が、持続可能なエネルギー技術で自給自足できるようになることは、エネルギー安全保障、ひいては経済的な安全保障および繁栄を達成するための必須の側面である。バイオマスを燃料としてプラントへ戻してフィードすることによって、国内燃料の消費速度を低下させることができる。これは、国内石炭を使用してエネルギー安全保障を達成できるその期間を延長させることができる。輸送燃料を生産するためのバイオマスの利用は、国外の供給源からの外国石油の輸入を削減することができる。
【００４９】
上述したように、本発明は、エネルギー供給物、おそらくさらには、化学合成独立栄養細菌エネルギー供給物を、少なくとも１つの処理リアクター（３）に位置していてよい複数の化学合成独立栄養細菌に提供することができる。この種のリアクターにおいて生物学的炭素固定化を化学合成独立栄養細菌の方へ駆動するために必要なエネルギー供給物を、例えば、窒素含有化合物（６）の供給物として加えることができる。さらに、システム内の再循環された化学合成独立栄養細菌エネルギー供給物（６）で、おそらくさらには、化学合成独立栄養細菌エネルギー供給物を生成させることができる第２の処理リアクター（７）から、化学合成独立栄養細菌にエネルギー供給物を再循環することができる。一部の実施形態では、再循環された化学合成独立栄養細菌エネルギー供給物を、同じ処理リアクター内から再循環することができる。処理リアクター、またはいくつかの場合、第２の処理リアクター（７）は、化学合成独立栄養細菌によって、生成された窒素種を還元することができる窒素化合物を還元し、次いで利用する、さらには、それらのエネルギー供給物として化学合成独立栄養細菌に再循環できる還元された窒素種にすることができる、細菌を含むことができる。窒素還元細菌（「ＮＲＢ」）は、酸化された窒素種を還元することができる任意の細菌であってよい。したがって、実施形態では、第２の処理リアクター（７）は、窒素化合物の供給物をもたらすことができ、さらには、脱窒処理リアクターであってよい。窒素化合物の供給物は、化学合成独立栄養細菌によって消費され得る窒素元素、アンモニア、亜酸化窒素、酸化窒素、亜硝酸塩、ヒドロキシルアミンなどを含むことができる。さらに、ＮＲＢは、本明細書で論じるようにして収集し処理できるバイオマス（４）も生成することができる。生物学的に生産された化学合成独立栄養バイオマスは、成長を増進させるために、アセテート転換リアクター（２３）へ輸送することができる（２５）。前記成長の増進のために使用されるこの炭素源は、窒素還元細菌リアクター（７）、栄養素生産リアクター（２０）または窒素還元細菌リアクター（７）と栄養素生産リアクター（２０）の両方などのプロセス中の他のリアクターにおいて生成されるアセテートであってよい。アセテート転換リアクター（２３）中に存在する細菌は、ＣＡＴリアクター（３）中に存在する細菌と同種のものであってもそうでなくてもよい。アセテート転換リアクター（２３）において生成されるバイオマスは、上述したものと同様の方法を使用して収穫することができ、収穫されたバイオマスは、燃料、フィード、システム中の他の細菌のための栄養素に転換するため、および他の目的のために使用することができる。
【００５０】
したがって、実施形態では、エネルギー供給物、例えば窒素化合物の化学合成独立栄養細菌への再循環は、第２の処理リアクター（７）においてＮＲＢを提供するステップと、複数の化学合成独立栄養細菌を含む少なくとも１つの処理リアクター（３）を、おそらく連結（５）で、窒素化合物還元細菌を含む第２の処理リアクター（７）と連結するステップ（直接かまたは間接に）と、化学合成独立栄養細菌を含む少なくとも１つの処理リアクター（３）中で、酸化された窒素種を生成させるステップと、化学合成独立栄養細菌を含む少なくとも１つのリアクター（３）からの酸化された窒素化合物（５）を、窒素還元細菌を含む第２の処理リアクター（７）に供給するステップと、窒素還元細菌を含む第２の処理リアクター（７）において窒素化合物を生成させるステップと；おそらく、さらには、図１から理解することができるように、窒素還元細菌を含む第２の処理リアクター（７）からの窒素化合物（６）を、複数の化学合成独立栄養細菌を有する少なくとも１つの処理リアクター（３）に供給するステップとを含むことができる。この実施形態では、少なくとも１つの処理リアクター（３）は、酸化された窒素種を生成する（おそらく、化学合成独立栄養細菌によって）ように構成することができ、第２の処理リアクター（７）は、還元された窒素化合物（おそらく、窒素還元細菌によって）を生成するように構成することができ、酸化された窒素種および還元された窒素種を適切なリアクターに供給できるように、２つのリアクターを連結することができる（５、６）（直接的かまたは間接的に）。２つのリアクターは、互いに物理的に分離されていても、また、透過性の膜などで、または、これらに限定されないが、管、フロー、パイプなどを含む任意のタイプの連結もしくは接続で、連結もしくは結合されていてもよい。他の実施形態では、２つのリアクターの内容物を、１つのリアクター中に一緒にすることができ、おそらくさらには、複数の処理リアクターを使用することができる。
【００５１】
あるいは、窒素還元細菌エネルギー供給物を、廃有機炭素、有機物（１９）、再循環有機物、例えば窒素還元細菌および化学合成独立栄養細菌（２０）のバイオマスまたは副生成物から収集し、窒素還元細菌（１１）に再循環させて戻すことができる細胞マスまたは他の残留材料その組合せなどを含むことができる、窒素還元細菌に提供することができる。窒素還元細菌エネルギー供給物は、システム内に再循環することができ、また、外部供給源から供給することもできる。この場合、窒素還元処理リアクターを駆動するためのエネルギーインプットは、これらに限定されないが、酪農廃棄産物、戻り乳汁、酪農廃棄副産物、乳清、麦わら、木くずなど（１９）を含む廃有機炭素源の形態であってよい。他の実施形態では、再循環されたプロセスバイオマス残渣の電子供与体供給物を、再循環されたプロセスバイオマス残渣が、窒素還元細菌によって電子供与体供給物（２０）として使用されるように、窒素還元細菌に供給することができる。
【００５２】
一部の実施形態では、ＳＲＢリアクター（７）、栄養素生産リアクター（２０）またはＳＲＢリアクター（７）と栄養素生産リアクター（２０）の両方で生成したアセテートを、おそらく、高い細菌成長のために、アセテート転換リアクター（１１、２２）に注入することができる。２つのリアクターは、互いに物理的に分離されていても、また、図２で理解されるように、透過性の膜などで、あるいは、これらに限定されないが、管、フロー、パイプなどを含む任意のタイプの連結または接続で、連結または結合されていてよい。アセテート転換リアクター（２３）において生成したバイオマスを、バイオマスおよびバイオ製品の処理のために収穫（２６）することができる。脂質は、バイオディーゼル（１６）、脂質燃料（１８）またはバイオディーゼル（１６）と脂質燃料（１８）の両方のためのバイオマスのために抽出することができる。バイオマス残渣を処理して（２０）、栄養素をＳＲＢ（１２）に提供することができる。一部の実施形態では、バイオマス残渣を、動物および水生飼料、燃料の生産および他の目的のために使用することもできる。一部の実施形態では、アセテート、バイオマス残渣またはアセテートおよびバイオマス残渣を、メタン（２１）の生産のために細菌にフィードすることもできる。
【００５３】
実施形態において、また、図１から理解されるように、二酸化炭素放出物（１）、およびおそらくさらには、本明細書で論じるような他の放出物を含む燃料消費源からの放出物は、それらが燃料消費源を出る際に、おそらく放出物容器中にも含まれる可能性がある。放出物容器は、二酸化炭素放出物、特に二酸化炭素放出物が大気中に入るのを最大で約１００％防止することができ、その放出物を少なくとも１つの処理リアクター（３）へ輸送することができる。放出物容器は、受器、フィルター、チャネル、パイプ、筺体などであってよい。実施形態では、放出物を、少なくとも１つの処理リアクターに受け入れる前に処理することができる。放出物前処理エレメントは、放出物を前処理することができ、おそらくさらに、少なくとも、他の放出物から二酸化炭素を分離することができる。この関連で、放出物前処理エレメントは、二酸化炭素放出物分離器であってよい。放出物を放出物前処理エレメントにおいて処理した後、二酸化炭素を、本明細書で論じるような炭素消化のために、少なくとも１つの処理リアクター（３）へ送ることができる（１）。
【００５４】
処理リアクター（３）は、これらに限定されないが、細菌、鉱物塩、微量のビタミン、酵素、ｐＨ制御用の市販の酵素などを含むことができる成長培地、ｐＨ制御を含むことができる。成長培地は、二酸化炭素のための十分な保持性をもつことができ、それによって、窒素などの他のガスを除く二酸化炭素リテイナーが、おそらく実質的には溶解しないで通過するようにすることができる。処理リアクター（３）中の化学合成独立栄養細菌などの細菌は、処理リアクター中への最大で二酸化炭素流入速度まで、またはそれに等しい消化速度で、二酸化炭素を消化することができる。これを、最適稼働のために提供することができる。
【００５５】
バイオマス（４）は、少なくとも１つの処理リアクター（３）から、おそらくさらには、第２の処理リアクター（７）から、バイオマスコレクター（１３）中へ取り出し、収集することができるので、これは、バイオマスと水の両方を含む可能性がある。水は処理リアクター（複数）へ戻すか、あるいはシステムに再循環することができる。これらは、分離器で分離し、さらには、バイオマス乾燥器中で乾燥し、バイオマスを、さらに処理して本明細書で論じるような種々の製品（１６、１８、２１、２３）にすることができる。実施形態では、そのバイオマスを、おそらく燃料消費源システムインジェクターで、おそらく消費源のための燃料として燃料消費源へ注入するか、さらにはそれに戻すことができる。
【００５６】
本発明の実施形態は、再生可能および非再生可能な燃料源、例えば石炭、バイオマスなどの供給を潜在的に拡大することもできる。処理リアクター（複数）中で生成されたバイオマスを、処理してバイオディーゼル（１６）などのバイオ燃料（１５）またはおそらくエタノールにするか、あるいは、発電プラントで共燃焼し、次いで燃焼によって最初に放出された二酸化炭素を、捕捉し再燃焼させることができる。このプロセスは、潜在的に、二酸化炭素を数回再循環させ、それによって、プラントのエネルギー生産目標に適合するように、必要な非再生可能燃料の量を削減することができる。さらに、化学合成独立栄養処理リアクター（３）中に残留する任意の未消化二酸化炭素、または窒素還元細菌リアクター（７）中の任意の生成二酸化炭素を再循環することができる。例えば、未消化二酸化炭素再循環エレメントは、未処理二酸化炭素を、システム中へ、おそらくさらには燃料放出物中へ、またはさらには放出物前処理エレメント中へ再循環することができる。処理リアクターは、窒素および酸素などの他のガスをリアクターから排出し、それらを大気中へ放出するか、あるいは、これらの副生成物を放出することができる。実施形態では、廃棄物、不純物、汚染物質などを、処理リアクターまたシステムから除去することもできる。
【００５７】
代替の実施形態では、硫黄シャトルを、説明するプロセスにおいて使用することができる。硫黄エネルギーシャトルを使用する場合、化学合成独立栄養硫黄酸化細菌を、スルフィドのような還元された硫黄種を酸化してサルフェートを生成させながら、二酸化炭素を消費するために使用することができる。サルフェートを、硫酸還元細菌（ＳＲＢ）を含むリアクターに輸送して注入し、そこでサルフェートを還元してＨ２Ｓを形成させることができる。生成したＨ２Ｓは、ＣＡＴ細菌による酸化のためにＣＡＴリアクターへ循環させて戻すことができる。
【００５８】
一般に、硫黄−酸化細菌などの化学合成独立栄養細菌は、種々のプロセスから排出された二酸化炭素を固定するための候補の種であり得る。化学合成独立栄養細菌は、硫黄元素、種々のスルフィド鉱物、硫黄含有化合物、またはエネルギー源としての他の生成物（例えば、電子供与体）およびそれらの主要炭素源としての二酸化炭素を利用することができる。化学合成独立栄養細菌は、硫黄含有化合物、硫黄およびおそらくさらにはスルフィドを効率的に酸化することができ、二酸化炭素を固定することができ、さらには、バイオマス、またはおそらくさらには、最終製品として多量の（high）細胞バイオマスを生成することができる。化学合成独立栄養細菌は、キャップ−アンド−トレード法などによって課せられた放出物値に適合させるための二酸化炭素捕捉手法と考えることができる、燃料消費源の放出物からの二酸化炭をスクラビングするのに利用できる二酸化炭素放出物スクラバーであってよい。
【００５９】
本発明の種々の実施形態を表すフロープロセスの一例を、図４に示す。ここで、少なくとも１つの処理リアクター（３）を、燃料消費源からのスタック放出物からの生の燃焼排ガスなどの放出物（１）を受け入れ、さらには処理するように構成することができる。燃料消費源は、二酸化炭素放出物（１）および他の放出物（２）、例えば窒素、窒素酸化物、硫黄酸化物、酸素、その組合せまたは同様の放出物の供給物を含む放出物を放出することができる。一部の実施形態において、二酸化炭素放出物は、おそらくさらに、放出物の冷却のための熱交換器を通して、少なくとも１つの処理リアクター（３）へ送って、効率的に導入することができる。効率的な導入は、燃料消費源から、少なくとも１つの処理リアクターへの放出物の濾過、チャネリング、流動、誘導、捕捉、移動、輸送、連結（直接かまたは間接に）などを含むことができる。複数の化学合成独立栄養細菌が放出物からの二酸化炭素を化学合成独立栄養的に消化するように構成され得る少なくとも１つの処理リアクター（３）中に、複数の化学合成独立栄養細菌が含まれていてもよい。化学合成独立栄養細菌は、同じ種の複数の細菌を含むことができ、またさらには、２つ以上の種の細菌からの複数の細菌を含むことができ、それらは、炭素固定細菌および硫黄酸化細菌、例えば、これらに限定されないが、ＰａｒａｃｏｃｃｕｓおよびＴｈｉｏｂａｃｉｌｌｕｓの属メンバーならびにその組合せであってよい。これらの生物学的なベースの二酸化炭素捕捉技術は、化学合成独立栄養細菌のような生きた生物体内での二酸化炭素の天然由来の反応を利用することができる。放出物からの二酸化炭素を酵素的に変換し、細菌中に組み込むことができ、したがって、炭素を細胞バイオマス中に貯蔵することができる。生物学的に生産された最終製品バイオマス（２５）は、成長を増進させるために、アセテート転換リアクターに輸送することができる。前記成長を増進させるのに使用されるこの炭素源は、硫酸還元細菌リアクター（７）、栄養素生産リアクター（２０）、または硫酸還元細菌リアクター（７）と栄養素生産リアクター（２０）の両方などのプロセスにおける他のリアクターにおいて生成されるアセテートであってよい。アセテート転換リアクター（２３）中に存在する細菌は、ＣＡＴリアクター（３）中に存在する細菌と同種のものであってもそうでなくてもよい。生物学的に生産されたバイオマスは、アミノ酸、炭水化物および水が支配的であってよい。化学合成独立栄養細菌は、処理リアクターを備えるか備えないで、種々の二酸化炭素捕捉技術において利用することができ、化学合成独立栄養細菌は、これらのシステムにおいて使用するために、任意のタイプの供給源から供給され得ることに留意すべきである。実施形態では、処理リアクターは、任意のタイプのベッセル、リアクター、容器、システムなどを含むことができる。
【００６０】
実施形態において、また、図４から理解されるように、システムは、ＣＯ２（１）；Ｏ２（２）；ＣＡＴバイオリアクター（３）；ＣＡＴバイオマス収穫ガス回収（４）；Ｓ２−（５０）；ＳＯ４２−；（５１）；ＳＲＢバイオリアクター（５２）；ＳＲＢバイオマス収穫栄養素回収（５３）；細菌（９）；細菌（１０）；アセテート（５４）；栄養素（１２）；脂質抽出（１３）；メタノール（１４）；バイオディーゼル生産（１５）；バイオディーゼル（１６）；脂質燃料生産（１７）；脂質燃料（１８）；代替の残留栄養素（１９）；栄養素生産（２０）；残留物使用（２０）、フィード／エネルギー（高タンパク質）、燃料フィード（２１）；アセテート（２２）；アセテート転換リアクター（５５）；脂質（５６）；細菌（５７）；バイオマス収穫（５６）；ＣＯ２（５９）；ならびにその任意の組合せおよび置換などを含むことができる。
【００６１】
代替の実施形態では、バイオマスを、バイオマスおよびバイオ製品の処理のためにＣＡＴリアクター（３）から収穫することができる。代替の実施形態では、アセテート転換リアクターにおけるアセテートについての細菌成長の増進は、ＣＡＴ細菌で結実させることはできない。おそらく、アセテート転換細菌は、ＣＡＴリアクターとアセテート転換リアクターの両方からのバイオマスおよびバイオ製品処理のためにバイオマス収穫を必要とする、ＣＡＴ細菌とは別個の種または菌株であってよい。
【００６２】
ある量の生物学的に生産されたバイオマス（８、２６）を、バイオマスコレクターで、少なくとも１つの処理リアクターから収集することができる。実施形態では、バイオマスコレクターは、バイオマスを少なくとも１つの処理リアクターから連続的に取り出すための連続バイオマス除去エレメント、例えば、これらに限定されないが、濃縮器、遠心分離機、ディスクスタック型遠心分離機などを含むことができる。生産されたバイオマスは、容易に収集し、リアクターから取り出して、その媒体の再循環を可能にすることができる。バイオマス（９、１０）を処理するかまたはさらに転換させて、これらに限定されないが、メタン、水素、アルコール、肥料、原材料、バイオエネルギー、食品、バイオ燃料、バイオディーゼル、軍用燃料、エタノール、プラスチック、動物飼料、食品改良剤などを含むことができる製品（１６、１８、２１）にすることができ；したがって、おそらく、運転費用を相殺することができ、また、さらに余剰利益を生み出せる販売可能な最終製品にすることができる。このプロセスは、バイオマス最終製品からの副次的な利益は言うまでもなく、放出物からの二酸化炭素の捕捉において費用効率が高い可能性がある。おそらく、スケールアップされた稼働で使用される場合、この技術の市場価値は、限りないものである可能性がある。このプロセスによって、可変量のバイオマスを、放出物源によって求められる炭素隔離のレベルに応じて生産することができるが；適度の量の炭素捕捉および転換でも、相当な量のバイオマスの生産をもたらすことができる。
【００６３】
上述したように、本発明は、少なくとも１つの処理リアクター（３）中に位置することができる複数の化学合成独立栄養細菌に、エネルギー供給物（２）、おそらく、さらには、化学合成独立栄養細菌エネルギー供給物を提供することができる。この種のリアクターにおいて、化学合成独立栄養細菌への、生物学的炭素固定化を駆動するのに必要なエネルギー供給物（２）を、例えば、硫黄含有化合物、例えば金属硫化物、硫化水素（Ｈ２Ｓ）、またはおそらくさらには、これが石油精製プロセスの廃棄物であるため、世界的に大量の貯蔵量がある可能性がある硫黄元素の供給物として加えることができる。さらに、システム中の再循環された化学合成独立栄養細菌エネルギー供給物（５）で、おそらくさらには、化学合成独立栄養細菌エネルギー供給物を生成することができる第２の処理リアクター（７）から、エネルギー供給物を化学合成独立栄養細菌に再循環することができる。一部の実施形態では、再循環された化学合成独立栄養細菌エネルギー供給物を、同じ処理リアクター内から再循環することができる。処理リアクター、またはいくつかの場合、第２の処理リアクター（７）は、化学合成独立栄養細菌によって生成されたサルフェートを還元してスルフィドにし、次いでこのスルフィドを、化学合成独立栄養細菌によって利用させることができ、さらには、それらのエネルギー供給物としてその化学合成独立栄養細菌に再循環することができる、硫酸還元細菌を含むことができる。硫酸還元細菌（「ＳＲＢ」）は、硫黄であっても、さらには硫酸還元細菌であってもよく、さらには、酸化された硫黄種を還元できる任意の細菌を含むことができる。したがって、実施形態では、第２の処理リアクター（７）は、硫黄含有化合物（５）の供給物をもたらすことができ、さらには、それは硫酸還元処理リアクターであってよい。硫黄含有化合物（５）の供給物は、化学合成独立栄養細菌が消費することができる、硫黄元素、スルフィド、金属硫化物、硫化水素などを含むことができる。さらに、硫酸還元細菌は、本明細書で論じるようにして収集し処理できるバイオマス（８）も生成することができる。
【００６４】
したがって、実施形態では、エネルギー供給物、例えば硫黄含有化合物の化学合成独立栄養細菌の再循環は、第２の処理リアクター（７）に硫酸還元細菌を提供するステップと、複数の化学合成独立栄養細菌を含む少なくとも１つの処理リアクター（３）を、おそらく連結（６）で、硫酸還元細菌を含む第２の処理リアクター（７）と連結するステップ（直接かまたは間接に）と、化学合成独立栄養細菌を含む少なくとも１つの処理リアクター（３）中でサルフェートまたは他の酸化された硫黄種を生成させるステップと、化学合成独立栄養細菌を含む少なくとも１つのリアクター（３）から、サルフェートまたは酸化された硫黄（６）を、硫酸還元細菌を含む第２の処理リアクター（７）に供給するステップと、硫酸還元細菌を含む第２の処理リアクター（７）において硫黄含有化合物（５）を生成させるステップと、おそらく、さらには、図４から理解することができるように、硫酸還元細菌を含む第２の処理リアクター（７）から、硫黄含有化合物（５）を、複数の化学合成独立栄養細菌を有する少なくとも１つの処理リアクター（３）に供給するステップとを含むことができる。この実施形態では、少なくとも１つの処理リアクター（３）は、サルフェートまたは酸化された硫黄（６）を生成する（おそらく、化学合成独立栄養細菌によって）ように構成することができ、第２の処理リアクター（７）は、硫黄含有化合物または還元された硫黄（５）（おそらく、硫酸還元細菌によって）を生成するように構成することができ、サルフェートおよび硫黄、またはさらには、酸化され還元された硫黄を互いに供給できるように、２つのリアクターを連結することができる（５、６）（直接かまたは間接に）。２つのリアクターは、互いに物理的に分離されていても、また、図４で理解されるように、透過性の膜などで、または、これらに限定されないが、管、フロー、パイプなどを含む任意のタイプの連結もしくは接続で、連結もしくは結合されていてよい。他の実施形態では、２つのリアクターの内容物を、１つのリアクター中に一緒にすることができ、おそらく、さらには、複数の処理リアクターを使用することができる。
【００６５】
あるいは、硫酸還元細菌エネルギー供給物（１９）を、廃有機炭素、有機物、再循環された有機物、例えば細胞マス、あるいは、硫酸還元細菌のバイオマスまたは副生成物から収集し、硫酸還元細菌に戻して再循環させた他の残留材料、その組合せなどを含むことができる硫酸還元細菌に提供することができる。硫酸還元細菌エネルギー供給物（１９、２０）は、システム内に再循環することができ、また外部供給源から供給することもできる。この場合、硫酸還元処理リアクターを駆動するためのエネルギーインプットは、これらに限定されないが、酪農廃棄産物、戻り乳汁、酪農廃棄副産物、乳清、麦わら、木くずなどを含む廃有機炭素源の形態であってよい。他の実施形態では、再循環されたプロセスバイオマス残渣の電子供与体供給物（２０）を、再循環されたプロセスバイオマス残渣が硫酸還元細菌によって電子供与体供給物として使用されるように、硫酸還元細菌に供給することができる。
【００６６】
ＳＲＢリアクター（７）、栄養素生産リアクター（２０）またはＳＲＢリアクター（７）と栄養素生産リアクター（２０）の両方で生成したアセテートを、おそらく、細菌成長の増進のために、アセテート転換リアクター（１１、２２）に注入することができる。２つのリアクターは、互いに物理的に分離されていても、また、図４で理解されるように、透過性の膜などで、あるいはさらに、これらに限定されないが、管、フロー、パイプなどを含む任意のタイプの連結または接続で、連結またはさらには結合されていてよい。アセテート転換リアクター（２３）において生成したバイオマスを、バイオマスおよびバイオ製品の処理のために収穫（２６）することができる。脂質は、バイオディーゼル（１６）、脂質燃料（１８）またはバイオディーゼル（１６）と脂質燃料（１８）の両方のためのバイオマスのために抽出することができる。バイオマス残渣を処理して（２０）、栄養素をＳＲＢ（１２）に提供することができる。一部の実施形態では、バイオマス残渣を、動物飼料および水生飼料、燃料の生産および他の目的のために使用することもできる。一部の実施形態では、アセテート、バイオマス残渣またはアセテートおよびバイオマス残渣を、メタン（２１）の生産のために細菌にフィードすることもできる。
【００６７】
種々の実施形態において、また、図６から理解されるように、少なくとも１つの処理リアクター（１００）は、硝化、例えば好気性硝化を提供することができる。ＣＯ２（１０６）、さらにはＯ２（１０７）を、リアクター（１００）に導入することができる。ＣＯ２を、このリアクター中でバイオマスに転換することができる。ＣＡＴ細菌は、おそらくフィード供給物によって少なくとも１つの追加の処理リアクター（１０１）にフィードできるＮＯ３（１０５）を生成することができる。リアクター（１０１）は、アンモニア化細菌を含むことができるアンモニア化リアクターであってよく、リアクター（１０１）は、さらに、収穫し、使用する、または再使用できるバイオマスを生成することができる。リアクター（１００）からのＮＯ３は、ＮＨ３に転換することができる。エレメントを、リアクター（１０１）、例えばこれらに限定されないが、フマレート（fumerate）、栄養素などに加えることができる。リアクター（１０１）からのＮＨ３を、おそらくフィード供給物によって、リアクター（１００）にフィードすることができる。リアクター（１００）はＮＨ３を利用してＮＯ２を生成させることができ、次いでこれはＮＯ３を生成することができる。任意の供給物、フィードなどは、エレメントの細菌またはリアクターなどへのフィード供給物として理解されることに留意されたい。
【００６８】
種々の実施形態において、また、図７から理解されるように、少なくとも１つの処理リアクター（１１０）は、硝化、おそらく好気性硝化を提供することができる。ＣＯ２（１１２）、さらにはＯ２（１１３）をリアクター（１００）に導入することができる。ＣＯ２を、このリアクター中でバイオマスに転換することができる。ＣＡＴ細菌は、おそらく、少なくとも１つの追加の処理リアクター（１１１）へのフィード供給物によってフィードできるＮＯ３（１１８）を生成することができる。リアクター（１１１）は、脱窒細菌を含むことができる脱窒リアクター、おそらく脱窒嫌気性リアクターであってよい。リアクター（１１１）は、収穫し、使用する、または再使用できるバイオマスを生成することができる。リアクター（１１０）からのＮＯ３は、Ｎ２に転換することができる。Ｎ２（１１５）を、おそらくハーバー（Haber）プロセスで処理して（１１９）、ＮＨ３（１１４）を生成し、これをリアクター（１１０）にフィードすることができる。これらに限定されないが、エタノール、栄養素などのエレメントをリアクター（１１１）に加えることができる。リアクター（１１０）はＮＨ３を利用してＮＯ２を生成させ、次いでこれは、ＮＯ３を生成させることができる。ＣＯ２および他のエレメント（１１７）を生成させ、リアクター（１１１）から取り出すことができる。
【００６９】
種々の実施形態において、また、図８から理解されるように、少なくとも２つの無機プロセスを利用することができる。少なくとも１つの処理リアクター（１３０）はＣＡＴ細菌を含むことができ、さらには硝化、おそらく好気性硝化を提供することができる。リアクター（１３０）は硫黄酸化硝酸還元細菌を含むことができる。ＣＯ２（１４３）、さらにはＯ２（１４２）を、リアクター（１３０）に導入することができる。ＣＯ２を、このリアクター中でバイオマスに転換することができる。ＣＡＴ細菌は、おそらくフィード供給物によって少なくとも１つの追加の処理リアクター（１３１）にフィードできるＮＯ３（１３３）を生成することができる。リアクター（１３１）は、これらに限定されないが、Ｔｈｉｏｂａｃｉｌｌｕｓ  ｄｅｎｉｔｒｉｆｉｃａｎｓなどの脱窒細菌を含むことができる脱窒リアクター、おそらく脱窒嫌気性リアクターであってよい。リアクター（１３１）は、収穫し、使用する、または再使用できるバイオマスを生成することができる。リアクター（１３０）からのＮＯ３はＮ２に転換することができる。ＣＯ２（１３９）をリアクター（１３１）に導入することができる。おそらくハーバープロセスによってＮ２（１４４）を処理して（１４１）、リアクター（１３０）にフィードできるＮＨ３（１４０）を生成させることができる。一部の実施形態では、ＮＨ４またはＮＨ３を、異なる供給源からリアクター（１３０）に供給することができ、それは、再循環されていなくてよい。リアクター（１３１）は、おそらくフィード供給物によって少なくとも１つの追加のリアクター（１３２）にフィードできるＳＯ４（１３５）を生成することができる。リアクター（１３２）は、ＳＲＢリアクター、さらにはスルフィド還元細菌を含むことができる嫌気性リアクターであってよい。ＳＯ４を利用してスルフィドを生成させることができる。ラクテート（１３６）またはこれらに限定されないが、栄養素などの他のエレメントをリアクター（１３２）に導入することができる。ラクテートを、ＣＯ２およびバイオマスに転換することができる。バイオマスは、収穫し、使用する、または再使用できるリアクター（１３２）中で生成させることができる。リアクター（１３２）は、他の用途のためにリアクターから取り出すことができるアセテート（１３８）、さらにはＣＯ２（１３７）を生成することができる。スルフィド（１３４）は、おそらくフィード供給物によって、リアクター（１３１）中にフィードすることができる。もちろん、図のそれぞれにおいて、エレメントをリアクターに導入することができ、それをリアクターから取り出し、再循環することができる、あるいは、さらに、収集することができ、種々の実施形態では再循環されない。
【００７０】
本発明の実施形態は、（１）唯一の炭素源としてＣＯ２からエネルギー密度の高い、インフラストラクチャー適合性の液体燃料を生産し、それによって石油輸入を削減することができる技術の開発によって米国の経済的およびエネルギー安全保障を増進させることができ、（２）温室効果ガス（ＧＨＧ）のエネルギー関連の放出物の固定供給源を効率的に捕捉することができ、（３）発電ユーティリティーおよび工業設備および製造設備などのＧＨＧ排出設備のエネルギー効率を改善することができ、おそらく、さらには、（４）この分野において米国が技術的優位を保つのを確実にすることができるという点で、特定の社会的目標に対処することができる。さらに、この概念は、国内でより多くのエネルギーを生産し、エネルギー効率を促進し（炭素を貯蔵するバイオ燃料およびバイオ製品を生産することによって）、おそらくさらには、米国の競争力を促進する、次世代のエネルギー技術における投資を含む米国政府の目標の多くを支援することができる。したがって、この技術は産業の転換をもたらし、ＧＨＧ放出物制御用のユーティリティーおよび工業的ＧＨＧ設備を改良するために、バイオ燃料および炭素捕捉の開発を現在制約しているいくつかの障害を克服するための飛躍的進歩を提供することができる。
【００７１】
本発明の代替の実施形態は、燃焼排ガスから取り出されたＣＯ２、および水性リアクター中への注入を含むことができ、そこで、炭素固定細菌は炭素を使用し、それらの生物学的な組織および脂質中に取り込むことができる。
【００７２】
このプロセスは、おそらく窒素還元細菌（「ＳＲＢ」）によって占められたおそらく別個のバイオリアクターによって供給される還元された窒素種により燃焼できる好気性バイオリアクターにおいて、化学合成独立栄養細菌を使用してＣＯ２を捕捉することができる。ＣＡＴバイオリアクターにおける還元された窒素種の酸化の産物として生成されたナイトレートまたは酸化された窒素種を、嫌気性システムにおける還元された窒素種（電子供与体）を作製するための電子受容体の供給源として使用することができる。バイオマスをバイオリアクターから収穫し、処理してバイオ燃料および／または石油代替製品にすることができる。オイル抽出からの残留バイオマスは、そのプロセスのための栄養素源として使用することができる。オイル収率は、プロセスの栄養素ニーズに適合する残留バイオマスを提供するのに十分であると推定される。
【００７３】
バイオ燃料は、現在、続いているオイルへの依存に対する非常に少ない商業的代替の１つである。２００７年のエネルギー自給−安全保障法（The Energy Independence and Security Act）（ＥＩＳＡ）は、我々の自動車、トラック、ジェット機、船舶、採鉱設備、機関車およびトラクターに動力を供給するために、２０２２年までに３６０億ガロンのバイオ燃料という目標を樹立した。２０１０年には、年に１２０億ガロンのバイオ燃料しか生産されていない。２０１０年の年間見通し（Annual Outlook）についてのＥＩＡの参考事例は、液体燃料供給における成長の大部分はバイオ燃料によって達成されると推定している（しかし、この産業は２０２２年目標を達成しそうにないとも推定している）。既存のバイオ燃料産業は、それら自体で、変革的（transformational）であり市場破壊的であった三世代の燃料を代表するものである。
【００７４】
第一世代農業ベースのエタノールバイオ燃料産業は、米国燃料供給の１％から、２００８年には７％まで成長してきた。しかし、ＥＩＳＡの再生可能燃料標準（Renewable Fuel Standard）は、２０２２年の新たな３６０億ガロンという目標の一部として、トウモロコシからのエタノール生産に対して１５０億ガロンのキャップを事実上かぶせた。目標の残りは、セルロース系エタノール、バイオブタノール、バイオベースのディーゼルおよび石油ベースの燃料を直接置き換える他のバイオ燃料を含む第二および第三世代の先端的なバイオ燃料によって達成されなければならない。
【００７５】
トウモロコシエタノールは、米国バイオ燃料産業の確立において重要な役割を果たしてきたが、バイオ燃料のためのトウモロコシの使用は、一部、そうでない場合にヒトのために使用されることになる農作物を駆逐し、多量の水の使用を必要とし、広大な用地を必要とするという事実のため、まだ議論の余地が残っている。最近の推定は、トウモロコシベースのエタノールは、エタノール生産のために、米国におけるトウモロコシ収穫の３２％を置き換えているというものである。
【００７６】
セルロース系エタノールは依然として有望であるが、稼働中の商業規模の設備の不足は、セルロース系エタノールの生産に必要な真の経費に関してある程度の不確実性を生み出している。セルロース系エタノールはトウモロコシベースのエタノールより変革的であるが、改良されていないエンジンは、相当な損害を伴わないで、１０％超でのエタノールの容積ブレンドを処理することは不可能である。フレックス燃料車（Flex Fuel Vehicle）（ＦＦＶ）は、運転手が、最大で８５％（Ｅ８５）までの間のガソリンまたはエタノールブレンドの使用を選択できるようにしているが、米国ガソリンスタンドの１％しかＥ８５エタノールポンプを提供できないので、米国における市場での受け入れは非常に低い。
【００７７】
藻をもとにした第三世代のバイオ燃料は「ドロップイン燃料」の生産を可能にするが、既存の石油インフラストラクチャーの使用も可能にする。したがって、藻は、石油ベースの炭化水素と類似した化学組成を有する脂質を分泌することができる。藻ベースの燃料は、他のどのアルコールまたはオイル生産バイオマスとは質的に異なった成長パターンおよび収穫プロセスを有することができる。それらの高いオイル収率（他の主要原材料と比較して最大で約５０×の量のバイオ燃料）、ＣＯ２の取り込みおよび循環、およびおそらくさらには、汽水性および／または塩性水における限界用地での成長能力のため、藻は、その開発に拍車がかけられてきた。藻は、開放池において、年にエーカー当たり約２，０００ガロンを産出することができ、使用される遺伝子組み換え生物（「ＧＭＯ」）菌株、および、おそらくさらには、光バイオリアクター（ＰＢＲ）の利用に応じて、年にエーカー当たり最大で約１０，０００ガロンに増大させることができる。しかし高い収率をもたらすこれらの菌株はまた、より遅い成長速度を有しており、したがって、より広大な生産用地をもたらす傾向もある。
【００７８】
提案される化学合成独立栄養ベースの技術は、第三世代の藻ベースのバイオ燃料産業が、第一および第二世代のエタノールバイオ燃料を凌駕して有しているのと、おそらく、同等の変革的および市場破壊的な特性を有する第四世代のバイオ燃料である可能性がある。第三世代のバイオ燃料と同様に、細菌ベースの技術は、単なる添加物としてではなく、石油ベースの燃料を置き換え、それに適合する「ドロップイン」燃料を可能にする。ＣＡＴベースのシステムは、非常に高い脂質含量をもたらすわけではないが、それらは、細菌で、藻と本質的に同等の脂質収量などの他の非常に価値のある他の製品を可能にする、独特の組成を有することができる。
【００７９】
ＣＡＴベースのシステムは成長のために日光を必要としないという事実のため、ＣＡＴ細菌成長に必要な土地面積は、オープン藻ベースの生産に必要なサイズの約１／５０であってよく、高価なエネルギー消費型の人工照明を必要とする光バイオリアクターにおける藻のためのサイズの約１／１０であってよい。第四世代のバイオ燃料は、フットプリントがより小さいため、発電プラントなどの小さい地域的でかつ大きなＣＯ２供給源と同一場所に配置されるのに、より受け入れられ易い可能性がある。
【００８０】
バイオ燃料生産は、細菌ベースのシステムの利益だけではない可能性がある。新たに現れてくる細菌ベースのバイオ燃料の生産プロセスも、炭素捕捉技術である可能性がある。ＥＩＡによれば、米国のエネルギー産業は、２００６年に５９億メートルトン超のＣＯ２を排出しており、２０３０年までに、放出物が８％増大し、６４億メートルトン／年超を排出すると予測されている。最も放出物の多い燃料は石炭およびオイルであり、それぞれ２５および２６億メートルトン／年である。気候変化の議論の結果として、米国は、クレジットの資格を得るために（qualify for credits）、段階的に、５年毎に５％の追加的なＣＯ２削減で、ＣＯ２を強制的に削減することを考慮している。
【００８１】
寄生性電力をそれほど増大させない可能性のある、細菌ベースの捕捉など代替の炭素捕捉および貯蔵技術の二酸化炭素排出源に対する価値は、これらのＣＯＥの増加から計算することができる。例えば、ゼロ％捕捉と約９０％捕捉の間で内挿されたＤＯＥのデータをもとにして、約５５０ＭＷｅプラントについて、約６５％の炭素捕捉の有用性に対する全価値は、約１０．４セント／ｋＷｈという結果となる可能性がある。年に約８０００時間のプラント稼働と約５５０ＭＷｅの正味電気出力の値を想定すると、約６５％のＣＣＳに見合うように負担する追加的な全コストは年に約＄１７６百万と推定される。提案されたＣＡＴ細菌バイオ燃料プロセスを実施すると、ユーティリティーおよび公共料金納付者だけでなく、生産されるバイオ燃料の経済性に対しても炭素捕捉の経済的負担を大幅に削減することができ、エネルギーおよび環境安全保障を増進させることができることは明白である。
【００８２】
細菌ベースのバイオ燃料の領域において、進行中の開発が存在する可能性がある。大部分の細菌は、特定の化学的生産について複雑な脂質を生成するが、一部の細菌は、ある特殊な条件下でオイルを蓄積することができることが報告されている。細菌ベースのバイオ燃料の開発および他のエネルギー関連技術は、工業用途において、勢いを増し始めている。一部の用途は、非ピーク日光条件の間の藻システムを補って、おそらく生産を増大させることを含むことができる。この分野における他の動向は、サトウキビに細菌をフィードし、次いで「微生物を絞って」合成ディーゼルを分泌させることによって、微小精製（micro-refinery）として細菌を利用するエイメリー（Amery）のフォーカスが含まれる。微生物（例えば、藻、細菌など）は、燃料中に直接入るバイオマス原材料のミニプロセッサーであってよい。他の企業は、ガスタンクに直接入れるか、またはおそらく、さらには処理のために精製所に送り出すのではなく、酵母菌とＥ．ｃｏｌｉ（大腸菌）の両方を操作して、これまで発見されていない代謝経路を使用して、糖を炭化水素製品に転換させているようである。これは、ほぼ炭素中性であり、エタノール発酵より約６５％低いエネルギー集約性である可能性がある。Ｃｈｅｎは、リバース微生物燃料電池からメタン生産が可能であることを実証している。この用途において、栄養素源は一般にアセテートであってよく、電池に電圧を印加して、栄養素源の酸化を増進および／またはおそらく刺激させることができる。本発明の実施形態は、窒素ベースのシャトルを使用するため、これらの技術とは全く異なっている可能性がある。二元の細菌種を使用することができ、必要とされる栄養素の供給のための残渣の転換（栄養素源としての外部廃棄ストリームの使用とは対照的に）、システム内で生成した廃アセテートの栄養素としての使用の可能性、ならびにバイオディーゼルおよび他のバイオ製品の生産が、このプロセスの差の例である。
【００８３】
本発明の実施形態は、窒素種の再循環を用いることによりエネルギーシャトルを生み出すことによって、細菌の合成的共生をベースとするＣＡＴ細菌バイオ燃料プロセスを含むことができる。これは、バイオ燃料産業に対する変革的ステップと表現することができる。バイオ燃料は、以下の属、Ｎｉｔｒｏｓｏｍｏｎａｓ、Ｎｉｔｒｏｓｏｃｏｃｃｕｓ、Ｎｉｔｒｏｂａｃｔｅｒ、Ｎｉｔｒｏｃｏｃｃｕｓのものなどの化学合成独立栄養（ＣＡＴ）細菌、およびＰａｒａｃｏｃｃｕｓ  ｄｅｎｉｔｒｉｆｉｃａｎｓ、Ｔｈｉｏｂａｃｉｌｌｕｓ  ｄｅｎｉｔｒｉｆｉｃａｎｓなどの窒素還元細菌（ＮＲＢ）を使用して、バイオ燃料に転換できるバイオマスを生成させて、ＣＯ２供給源から生産することができる。
【００８４】
ＮＲＢ−ＣＡＴ細菌バイオマスから抽出された生成物は、バイオ燃料を処理するのに利点をもたらすことができる。バイオマスから抽出された材料は、脂質を含み、パラフィンを含むことができる。パラフィンは、ゴムにおけるオゾン抑制剤および高温気候用アスファルト添加剤の合成を含む工業的目的で使用される価値のある成分であり得る。首尾よくいけば、この概念は、おそらく、炭素捕捉クレジットでの好都合な経済性、および地域的な分散した小規模供給源への栄養素の非依存性のため、その立地柔軟性ならびに大量のＣＯ２供給源を収容できることに起因して、今日のエタノールおよび藻アプローチを凌駕することができる。
【００８５】
本発明の実施形態は、おそらく、年に約６４０億バレルの原油相当物まで、国内オイルと国外オイルの両方に対する国の依存性を低下させることができ、かつ迅速に展開することができる、バイオ燃料の生産選択肢のための新しい非常に効率的な経路を提供できるという点で変革的であるという潜在性をもつことができる。ＣＡＴ細菌ベースのシステムは、輸送部門に、バイオディーゼル、航空燃料およびガソリンなどの「ドロップイン」燃料を提供することができ、おそらく、藻に対して、商業的展開において飛躍的な前進を提供することができる。ＣＡＴ細菌プロセスの独特さは、３つの領域、すなわちプロセス、生成物およびＣＯ２供給源との一体化において現れることができる。
【００８６】
本発明の実施形態は、豊富にある窒素種をもとにした独特のシャトリングシステムを使用できるＣＡＴ細菌プロセスを提供することができる。これは、高価な希土類元素、またはおそらくさらには、任意の有機レドックスシャトルを使用しなくてよい。金属含有固体を使用する可能性のある他の細菌ベースのシステムとは異なって、ＣＡＴ細菌システムは液相であってよく、おそらく、リアクター中（およびリアクター間）での微細固体の輸送という複雑さを回避することができ、これは、優れた混合および細菌成長を可能にすることができる。固体粒子ベースの電子シャトリングシステムを可溶性ガスで置き換えることによって、シャトル基材上での生物膜の傾向を排除することができる。
【００８７】
実施形態では、ＣＡＴ細菌概念の特徴は、おそらく、異なる細菌および異なる条件で二元リアクターシステムを使用し、それによってそれぞれの細菌成長の最適化を可能にすることである。システムは、バイオマスの最適生産をもたらすために、ＣＯ２条件を、制御された形での還元された窒素種の生産に適合するように改変することができる。
【００８８】
光合成ベースのバイオ燃料生産プロセスとは異なって、ＣＡＴベースのプロセスは、光合成によって駆動される可能性はない。低い光条件の間、ＣＯ２をほとんどまたは全く捕捉できず、したがっておそらく、たとえ人工照明を使用しても、様々なＣＯ２供給源とのそれらの一体化を複雑にする、光合成ベースの藻プロセスとは異なって、ＣＡＴ細菌プロセスは、照明条件と無関係に、制御された、おそらくさらには一定したＣＯ２の捕捉を提供し、したがって収率を最大化することができる。
【００８９】
細菌は、工業的仕様に適合することができ、パラフィンなどの高値な成分の回収率を最大化できるバイオ燃料を生産するために、別個に、あるいは、脂質収率およびバイオ燃料生産のために一緒に、収穫することができる。ＣＡＴ細菌が生成した脂質の収率は藻と匹敵しており、石油代替製品ならびにバイオディーゼルなどのバイオ燃料において使用することができる。ＮＲＢ細菌は、その抽出可能なマスの４分の１を、耐オゾン性ゴムおよび高温気候用アスファルト添加剤において高い使用価値を有するパラフィンとして生産することができる。従属栄養生物細菌は、藻と同じような成長速度を有することができ、おそらく妥当な脂質収率を提供することができる。
【００９０】
ＣＡＴ細菌ベースのシステムのフットプリントは、エタノールまたはオープン藻生産システム（バイオマスのエーカー／トン）より、おそらく、開放池藻生産システムと比較して約５０分の１の少なさ、また、相当な稼働コストで外部照明を必要とする藻光バイオリアクターと比較して約１０分の１の少なさであり、おそらく、ＣＡＴ立地に対する制約がより少ない結果となることが予想される。
【００９１】
ＣＡＴ細菌ベースの概念は、様々なサイズのＣＯ２供給源に適合する妥当なサイズのモジュールでもたらされ、商業的に得られる脂質抽出およびバイオディーゼル生産プロセスに適合しており、それによって迅速な展開が可能になる。
【００９２】
本発明の実施形態は、バイオマスの非オイル部分を、そのプロセスで必要な栄養素に転換することによって、栄養素に関して自給自足的であり得る。外部栄養素源を必要とする他の微生物プロセスは、おそらく展開する用地の可能性を制限する、地域で入手できる栄養素の量、およびそれをＣＯ２供給源に送出するためのインフラストラクチャーコストに起因して、その規模が限定される可能性がある。
【００９３】
ＣＡＴ細菌ベースのプロセスでは、ＣＯ２を、燃焼排ガスおよび残留する任意の燃焼排ガスから選択的に取り出すことができ、ＣＯ２および他の燃焼排ガス種は、既存のプラントスタックおよびプラントインフラストラクチャー（ファン類）によって取り扱うことができ、これは改造を容易にすることができる。
【００９４】
高い蒸発による水損失を伴うオープン藻システムとは異なり、本発明の実施形態は、本質的に閉じたループ内での再循環を用いることができる。補給水は、低品位石炭のグレードアッププロセスによって、またはさらに、炭層メタンおよびオイルならびにガス生産からもたらされた生成水で供給することもできる。
【００９５】
細菌ベースの概念は独特のものであり、迅速な開発、および広範で迅速な市場展開の選択で、変革的で市場破壊的な技術にする多くの特性を提供することができる。
【００９６】
バイオリアクターの媒体およびガスの条件は、選択された化学合成独立栄養の炭素同化速度に影響を及ぼすことができ、これらの化学合成独立栄養は、バイオ燃料および石油代替製品に関連する製品組成に影響を及ぼすことができる。必要な他のプロセスデータには、細菌／菌株成長速度、抽出可能な製品特性、水品質処理の必要性、およびおそらくさらにはバイオリアクターの稼働のためのベースラインデータが含まれる。
【００９７】
窒素還元バイオリアクターおよび化学合成独立栄養ＣＯ２捕捉バイオリアクターにおいて使用するための細菌の種／菌株は、必要な同化を行うことが公知の細菌種のプロセス効率にもとづいて、実験的に決定することができる。窒素種の還元のために評価される細菌には、Ｐａｒａｃｏｃｃｕｓ  ｄｅｎｉｔｒｉｆｉｃａｎｓ、ならびに以下の属の種、Ｐａｒａｃｏｃｃｕｓ、Ｔｈｉｏｂａｃｉｌｌｕｓ、Ｍｉｃｒｏｃｏｃｃｕｓ、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ、Ａｌｋａｌｉｇｅｎｅｓ、Ｂａｃｉｌｌｕｓ、Ｓｕｌｆｕｒｉｍｏｎａｓ、Ｔｈｉｏｍｉｃｒｏｓｐｉｒａ、Ａｌｉｃｙｃｌｉｐｈｉｌｕｓなどが含まれる。ＣＯ２捕捉バイオリアクターでの使用のために評価される化学合成独立栄養細菌には、以下の属の種、Ｎｉｔｒｏｓｏｍｏｎａｓ、Ｎｉｔｒｏｓｏｃｏｃｃｕｓ、Ｎｉｔｒｏｂａｃｔｅｒ、Ｎｉｔｒｏｃｏｃｃｕｓ、Ｎｉｔｒｏｓｐｉｒａ、Ｎｉｔｒｏｓｏｌｏｂｕｓ、Ｎｉｔｒｏｓｐｉｎａ、Ｎｉｔｒｏｃｏｃｃｕｓ、Ｎｉｔｒｏｓｏｓｐｈａｅｒａ、Ｎｉｔｒｏｓｏｐｕｍｉｌｕｓなどが含まれる。使用できるいくつかの種は、効果的であると予想される。プロセスにおいて使用される細菌は、プロセスの特定の特性を向上させるために、遺伝子的に修飾されていてもいなくてもよい。
【００９８】
異なる細菌を、本発明の種々の実施形態において利用することができる。非限定的な例として、おそらくさらにはアンモニア化細菌（例えば、ＮＨ３→ＮＯ２、ＮＯ２→ＮＯ３、次いでＮＯ３→ＮＨ３）で、おそらく窒素含有化合物エネルギー供給物で、おそらく、化学合成独立栄養（chemoautotraphic）細菌を使用する場合、ＣＡＴ細菌には、これらに限定されないが、Ｎｉｔｒｏｓｏｍｏｎａｓ、Ｎｉｔｒｏｓｏｃｏｃｃｕｓ、Ｎｉｔｒｏｓｏｓｐｉｒａ、Ｎｉｔｒｏｓｏｌｏｂｕｓ、ＰｅｄｏｂａｃｔｅｒまたはＮＨ３をＮＯ２に硝化する任意の微生物の少なくとも１つもしくはその任意の組合せ、あるいはさらに、Ｎｉｔｒｏｂａｃｔｅｒ、Ｎｉｔｒｏｃｏｃｃｕｓ、Ｎｉｔｒｏｓｐｉｎａ、Ｎｉｔｒｏｓｐｉｒａの少なくとも１つもしくはＮＯ２をＮＯ３に硝化する任意の微生物の少なくとも１つまたはその任意の組合せが含まれる。ＮＲＢ細菌には、これらに限定されないが、Ｂａｃｉｌｌａ、Ｃａｍｐｙｌｏｂａｃｔｅｒ、Ｃｉｔｒｏｂａｃｔｅｒ、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ、Ｄｅｓｕｌｆｏｖｉｂｒｉｏ、Ｅｎｔｅｒｏｂａｃｔｅｒ、Ｅｒｗｉｎｉａ、Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ、Ｋｌｅｂｓｉｅｌｌａ、Ｎｅｉｓｓｅｒｉａ、Ｐｈｏｔｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ｐｒｏｔｅｕｓ、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ、Ｓａｌｍｏｎｅｌｌａ、Ｓｅｌｅｎｏｍｏｎａｓ、Ｓｅｒｒａｔｉａ、Ｓｔｒｅｐｔｏｍｙｃｅｓ、Ｖｅｉｌｌｏｎｅｌｌａ、Ｖｉｂｒｉｏ、Ｗｏｌｉｎｅｌｌａまたはアンモニア化する任意の微生物あるいはその任意の組合せなどが含まれる。
【００９９】
おそらく脱窒細菌（例えば、ＮＨ３→ＮＯ２、ＮＯ２→ＮＯ３、次いでＮＯ３→Ｎ２。Ｎ２→ＮＨ３から触媒的に進める選択）でのＮＣＡＴシステムで、ＣＡＴ細菌には、これらに限定されないが、Ｎｉｔｒｏｓｏｍｏｎａｓ、Ｎｉｔｒｏｓｏｃｏｃｃｕｓ、Ｎｉｔｒｏｓｏｓｐｉｒａ、Ｎｉｔｒｏｓｏｌｏｂｕｓ、Ｐｅｄｏｂａｃｔｅｒの少なくとも１つもしくはＮＨ３をＮＯ２に硝化する任意の微生物またはその組合せ；あるいはさらに、Ｎｉｔｒｏｂａｃｔｅｒ、Ｎｉｔｒｏｃｏｃｃｕｓ、Ｎｉｔｒｏｓｐｉｎａ、Ｎｉｔｒｏｓｐｉｒａの少なくとも１つもしくはＮＯ２をＮＯ３に硝化する任意の微生物またはその組合せが含まれる。ＮＲＢ細菌には、これらに限定されないが、Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓ、Ａｇｒｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ａｑｕａｓｐｉｒｉｌｌｕｍ、Ａｚｏｓｐｉｒｉｌｌｕｍ、Ｂａｃｉｓｓｕｓ、Ｂｌａｓｔｏｂａｃｔｅｒ、Ｂｒａｄｙｒｈｉｚｏｂｉｕｍ、Ｂｒａｎｈａｍｅｌｌａ、Ｃｈｒｏｍｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ｃｙｔｏｐｈａｇａ、Ｆｌａｖｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ｆｌｅｘｉｂａｃｔｅｒ、Ｈａｌｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ｈｙｐｈｏｍｉｃｒｏｂｉｕｍ、Ｋｉｎｇｅｌｌａ、Ｎｅｉｓｓｅｒｉａ、Ｐａｒａｃｏｃｃｕｓ、Ｐｒｏｐｉｏｎｉｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ、Ｒｈｉｚｏｂｉｕｍ、Ｗｏｌｉｎｅｌｌａ、Ｒｈｏｄｏｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ、Ｔｈｉｏｂａｃｉｌｌｕｓ、Ｔｈｉｏｍｉｃｒｏｓｐｉｒａ、Ｔｈｉｏｓｐｈａｅｒａ、Ａｌｉｃｙｃｌｉｐｈｉｌｕｓ、Ｋｉｎｇｅｌｌａ、Ａｃｈｒｏｍｏｂａｃｔｅｒ、Ｍｉｃｒｏｃｏｃｃｕｓ、Ｊｏｎｅｓｉａ、Ｒｏｓｅｏｂａｃｔｅｒ、Ｓｈｅｗａｎｅｌｌａ、Ｓｔｅｒｏｌｉｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ｃａｓｔｅｌｌａｎｉｅｌｌａ、Ｃｏｍｏｍｏｎａｓ、Ｐａｒａｃｏｃｃｕｓ、Ｔｈｉｏｂａｃｉｌｌｕｓ、Ｔｈｉｏｍｉｃｒｏｓｐｉｒａ、Ｔｈｉｏｓｐｈａｅｒａまたは脱窒する他の微生物またはその組合せなどが含まれる。
【０１００】
おそらく２つの無機物を利用するＣＡＴシステムで、ＣＡＴ細菌（例えば、ＮＨ３およびＮＯ２（ＮＨ３→ＮＯ２、ＮＯ２→ＮＯ３）を使用する）には、これらに限定されないが、Ｎｉｔｒｏｓｏｍｏｎａｓ、Ｎｉｔｒｏｓｏｃｏｃｃｕｓ、Ｎｉｔｒｏｓｏｓｐｉｒａ、Ｎｉｔｒｏｓｏｌｏｂｕｓ、ＰｅｄｏｂａｃｔｅｒまたはＮＨ３をＮＯ２に硝化する任意の微生物の少なくとも１つもしくはその組合せ；またはおそらくさらには、Ｎｉｔｒｏｂａｃｔｅｒ、Ｎｉｔｒｏｃｏｃｃｕｓ、Ｎｉｔｒｏｓｐｉｎａ、ＮｉｔｒｏｓｐｉｒａもしくはＮＯ２をＮＯ３に硝化する任意の微生物の少なくとも１つまたはその組合せが含まれる。ナイトレートを酸化し、おそらく、同時に硫黄を還元する（例えば、ＮＯ３→Ｎ２、Ｓ−２→ＳＯ４）するＣＡＴ細菌には、これらに限定されないが、Ｐａｒａｃｏｃｃｕｓ、Ｔｈｉｏｂａｃｉｌｌｕｓ、Ｔｈｉｏｍｉｃｒｏｓｐｉｒａ、Ｔｈｉｏｓｐｈａｅｒａ、またはＮＯ３を還元し、同時に無機硫黄化合物を酸化する他の微生物もしくはその組合せなどが含まれる。ＳＲＢ細菌には、これらに限定されないが、Ａｒｃｈｅａｏｇｌｏｂｕｓ、Ｃａｌｄｉｖｉｒｇａ、Ｄｅｓｕｌｆａｒｃｕｌｕｓ、Ｄｅｓｕｌｆｏｂａｃｔｅｒａｃｅａｅ、Ｄｅｓｕｌｆｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ｄｅｓｕｌｆｏｂｏｔｕｌｕｓ、Ｄｅｓｕｌｆｏｂｕｌｂａｃｅａｅ、Ｄｅｓｕｌｆｏｂｕｌｂｕｓ、Ｄｅｓｕｌｆｏｃａｌｄｕｓ、Ｄｅｓｕｌｆｏｆｕｓｔｉｓ、Ｄｅｓｕｌｆｏｈａｌｏｂｉｕｍ、Ｄｅｓｕｌｆｏｍｉｃｒｏｂｉｕｍ、Ｄｅｓｕｌｆｏｍｏｎｉｌｅ、Ｄｅｓｕｌｆｏｎａｔｒｏｎｕｍ、Ｄｅｓｕｌｆｏｎｏｔｒｏｎｏｖｉｂｒｉｏ、Ｄｅｓｕｌｆｏｒｈｏｐａｌｕｓ、Ｄｅｓｕｌｆｏｓｐｏｒａｍｕｓａ、Ｄｅｓｕｌｆｏｓｐｏｒｏｓｉｎｕｓ、Ｄｅｓｕｌｆｏｔｏｍａｃｕｌｕｍ、Ｄｅｓｕｌｆｏｖａｃｕｌａ、Ｄｅｓｕｌｆｏｖｉｂｒｉｏ、Ｔｈｅｒｍｏｃｌａｄｉｕｍ、Ｔｈｅｒｍｏｄｅｓｕｌｆａｔａｔｏｒ、Ｔｈｅｒｍｏｄｅｓｕｌｆｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ｔｈｅｒｍｏｄｅｓｕｌｆｏｂｉｕｍ、Ｔｈｅｒｍｏｄｅｓｕｌｆｏｖｉｂｒｉｏ、もしくはサルフェートを還元する他の微生物またはその組合せなどが含まれる。
【０１０１】
バイオリアクターは、細菌を培養して、ＣＯ２の捕捉のためのおそらく最も多産性の種およびリアクターの大きさを決定するために使用することができる。バイオリアクター内での最適条件は、いくつかの環境変数を使用してそれぞれの細菌／菌株について決定することができる。プロセスパラメーターは、一定条件を維持するように、またおそらくバイオマス生産における小さな変化を特定するために備えられたコンピューターシステムを使用して制御することができる。細菌個体群および同化に対する栄養素の組合せおよび供給源の影響も決定することができる。
【０１０２】
バイオマスは、細菌の成長期におけるピーク近傍の間隔で化学合成独立栄養バイオリアクターから収穫することができる。細菌の成長速度に対するバイオマス取り出しの影響は、ＣＯ２同化の持続的なペースを損なわないような最適取り出しポイントを確立することを目的として決定することができる。ＣＯ２は、注入法を用いて化学合成独立栄養バイオリアクター中に取り込むことができる。ＣＯ２同化の速度は、評価される各注入法について決定することができる。ＣＯ２の最大溶液濃度は、対応するＣＯ２同化の速度と一緒に決定することができる。
【０１０３】
バイオリアクターから細菌を収穫する従来の方法は、濾過ステップ、続く乾燥ステップ、オイル抽出ステップ、おそらくさらには、バイオディーゼルの生産によるものである。任意のコアの化学合成独立栄養細菌炭素捕捉およびバイオ燃料プロセスへのそれらの適用性に関して、他者によって開発されている最新技術を評価することが望ましい。本発明の実施形態のプロセスに有望である可能性がある、他のバイオ燃料および他の産業のために開発されているいくつかの進歩した収穫手法がある可能性がある。微生物プロセスに利用できる収穫方法の大部分は、もともと、動物組織および植物性材料のために開発されている。収穫プロセスの開発は、培養培地の状態、細菌細胞の性質、またはおそらくさらに、所望抽出物の種類に依存する可能性がある。以下のプロセスステップを試験することができる：（１）加熱、冷却、発泡、化学薬剤、例えば酸、塩基、次亜塩素酸ナトリウム、酵素または抗生物質の添加を含むいくつかのアプローチによって遂行することができる細菌の死滅または強制的休眠；（２）バルク培養培地から細菌を分離するのに利用できる技術は、遠心分離、回転真空濾過、加圧濾過、液体サイクロン、浮遊、スキミングおよびおそらくさらには篩別を含むことができる。これらの技術は、凝集剤または凝固剤の添加などの他の手法と一緒に適用することができる。決定することになる関連パラメーターは、細菌の大きさ、密度、および合体してより大きな塊になる傾向を含むことができる；（３）脂肪分解またはおそらくさらに、細菌細胞内でのグリセリドの遊離脂肪酸への代謝的分解の発生を防止するために、収穫された細菌から水を除去することが必要である。おそらく、直接的、さらには間接的な方法などの種々の技術を、乾燥ステップのために使用することができ；おそらくさらには（４）脱水した後、脂質および脂肪酸を、細菌マスから分離するかまたはさらには抽出することができる。抽出の間、酸化的分解を防止し、おそらくさらには、人為産物の存在を最少化して高いグリセリド収率を確実にすることが重要である。利用可能なアプローチは、これらに限定されないが、遠心分離、高圧ホモジナイズ法、濾過ならびに溶媒、例えばメタノールまたはエタノール抽出を含むことができる。溶媒抽出は、機械的細胞溶解と化学的細胞溶解の組合せ、または細胞破壊であってよい。溶解の機械的方法ならびに化学的方法および酵素を使用することもできる。
【０１０４】
バイオディーゼル生産ならびに他のバイオ製品、例えば植物性プラスチックのための高度な技術の適用を評価することが望ましい。化学的観点から、バイオディーゼルは、主に脂肪酸モノアルキルエステルから構成され得る。図５の例で示すように、短鎖アルコールを用いて、トリグリセリド（オイルおよび油脂の主要化合物）から、おそらく触媒的エステル交換によって生産することができる。採用される触媒の種類に応じて、バイオディーゼル生産のための方法は、従来型か、またはおそらくさらには酵素ベースの方法に分類することができる。前者については、ＫＯＨおよびＮａＯＨなどのアルカリ触媒を、リン酸などの酸性触媒と組み合わせて使用することができる。後者については、リパーゼなどの酵素を触媒として使用することができる。これらの手法を、本発明の種々の実施形態に適用することができる。抽出された微生物オイルは、植物性プラスチックの生産に使用することもできる。残留物の主要成分は、オイルおよび脂肪酸の抽出からの残りの細胞残屑であってよい。藻と同様に、細菌の細胞残屑は、セルロースおよびおそらくさらには様々な糖タンパク質を含むことができる。これらの成分を、最終用途のために分析し評価することができる。
【０１０５】
パラフィンおよびグリセリドを含む様々なタイプの脂質材料を、細菌により生産することができる。細菌収穫において、これらのプロセスから、グリセリド、パラフィン系および他の脂質材料を生産することができる。グリセリドは、メタノールとエステル交換することができる（おそらくバイオディーゼルへ）。輸送燃料として使用するために生産されたバイオディーゼルはＡＳＴＭ法Ｄ６７５１に従う必要がある。
【０１０６】
連続稼働下での二元リアクターおよびおそらくさらには得られる生成物の制御が重要である。これらは、商業的な展開のための重要な項目を代表するものである。さらに、付着およびおそらくさらにはスケーリングなどの稼働上の問題は、商業的な展開の前に、知っておいて解決する必要があることである。
【０１０７】
本発明の実施形態は、プラントの設計、開発を含むことができ、おそらくさらには、検証は、２つの細菌バイオリアクターの一体化および稼働パラメーターの確認からなってよい。システムは、おそらく、炭素捕捉を一定で予測可能な速度に維持するための基本的な硫黄ルーピングを提供する、２つの独立した細菌システムをもとにすることができる。おそらく、稼働体制の中でのシステムの効果的な連結を確実にするために、稼働条件のサイズを決め、決定し最適化することが望ましい。細菌種の選択は、おそらく、個別的でコンソーシアムの細菌種の高度に特異的なニーズのため、この取り組みにおいて重要である。設計パラメーターは、栄養素添加、ｐＨ、還元された窒素種の回収および送出システム、サブシステムリアクターのための稼働温度およびおそらくさらにはサブシステムのそれぞれについての所望出力パラメーターのための作業体積（working volume）の制御のために、流体ストリームの流量および化学組成を指定することができる。また、システム設計は、従来のガススパージングと比べた、最新技術の膜ガス注入手法の比較を考慮することもできる。さらに、微細藻を収穫するために開発された手法を、細菌について評価することができ、また、それに応じて改変する必要がある可能性もある。
【０１０８】
本発明の実施形態は、これらに限定されないが、ベッセルサイズ決め、ラインサイズ決め、入力／出力特定、システムパラメーターモニタリング仕様、およびおそらくさらにはバイオマス密度計算を含むことができる。これは、一次窒素還元リアクターにおける還元された窒素種レベルを制御するための還元された窒素種回収ユニットの設計を含むことができ、さらには、還元された窒素種を二次炭素固定リアクターに注入するための送出ユニットを含むことができる。また、オンラインでかつ制御システムに組み込まれた、ｐＨによるＣＯ２種の制御およびこれらの種のモニタリングも設計することができる。これは、ＣＯ２取り込み、リアクターにおける炭素循環、ＣＯ２取り込みへの還元された窒素種と、おそらくさらには、炭素の転換を最大化しながら、これらの反応を、制御した形で、遂行するための最良の供給源の低減または増大との間の関係を開発するプロセス制御ステップを割り当てることを含むことができる。反応ベッセルへのガスフィードは、多重ガススパージング、およびおそらくさらには膜ベースのガス注入技術を評価する柔軟性を備えて設計することができる。これは、細菌からのオイルの抽出、およびおそらくさらにはその用途に最も適した選択の決定のための既存の技術の比較、またはその抽出手法を細菌用途に調整するための新規技術の開発を含むことができる。
【０１０９】
この技術は、微生物学的代謝経路を改変し、おそらくさらにはＣＯ２の液体燃料への転換のための還元相当物の供給源として電子および還元イオンを直接利用できる新規な生物学的システムを開発するために合成生物学および代謝工学の進歩を利用することができる。さらに、ＣＡＴプロセスは、具体的には細菌を培養するエコシステム環境を提供するための操作されたシステムおよび一連のバイオリアクターであってよく、二酸化炭素排出設備との商業的規模での一体化に十分適した強固な生物操作エコシステムをもたらす自立したものであってよい。
【０１１０】
項目
【０１１１】
（項目１）
二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法であって、
二酸化炭素エミッターから少なくとも一部の二酸化炭素放出物を封じ込めるステップと；
前記二酸化炭素エミッターからの少なくとも一部の二酸化炭素放出物を少なくとも１つの処理リアクターに導入するステップと；
前記少なくとも１つの処理リアクター中で、前記少なくとも一部の二酸化炭素放出物の二酸化炭素を複数の化学合成独立栄養細菌で化学合成独立栄養的に消化させるステップと；
別個の処理リアクター中で、硫酸還元細菌から、還元された硫黄含有化合物を生成させるステップと；
前記硫黄含有化合物をエネルギー供給物として、前記少なくとも１つの処理リアクター中の前記複数の化学合成独立栄養細菌に供給するステップと；
前記化学合成独立栄養細菌での前記二酸化炭素の前記化学合成独立栄養的消化により、少なくとも一部のバイオマスを生物学的に生成させるステップと；
前記二酸化炭素エミッターから排出される前記二酸化炭素の大気放出を生態学的に削減するステップと；
アセテート転換リアクターを提供するステップと；
前記硫酸還元細菌から生成されたアセテートを前記アセテート転換リアクター中にフィードするステップと；
前記アセテート転換リアクターからバイオマスを生成させるステップと
を含む方法。
【０１１２】
（項目２）
二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法であって、
二酸化炭素エミッターから少なくとも一部の二酸化炭素放出物を封じ込めるステップと；
前記二酸化炭素エミッターからの少なくとも一部の二酸化炭素放出物を少なくとも１つの処理リアクターに導入するステップと；
前記少なくとも１つの処理リアクター中で、前記少なくとも一部の二酸化炭素放出物の二酸化炭素を複数の化学合成独立栄養細菌で化学合成独立栄養的に消化させるステップと；
窒素化合物エネルギー供給物を、前記少なくとも１つの処理リアクター中の前記複数の化学合成独立栄養細菌に提供するステップと；
前記化学合成独立栄養細菌での前記二酸化炭素の前記化学合成独立栄養的消化により、少なくとも一部のバイオマスを生物学的に生成させるステップと；
前記二酸化炭素エミッターから排出される前記二酸化炭素の大気放出を生態学的に削減するステップと
を含む方法。
【０１１３】
（項目３）
前記二酸化炭素エミッターから前記少なくとも一部の二酸化炭素放出物を封じ込める前記ステップが、前記二酸化炭素エミッターから前記少なくとも一部の二酸化炭素放出物の最大で約１００％を封じ込めるステップを含む、項目１または２あるいはいずれかの他の項目に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【０１１４】
（項目４）
前記工業的二酸化炭素エミッターが、発電源、採掘作業、都市ごみ埋立地、セメント生産プラント、石灰生産プラント、石炭精製所、石油精製所、精製所、トロナ処理プラント、フィッシャー−トロプシュ合成プラント、石炭液化プラント、天然ガス液化プラント、バイオマス液化プラント、ガス化施設、非発電源、石炭火力発電プラント、天然ガス火力発電プラント、燃料電池および燃焼発電プラントからなる群から選択される、項目１または２あるいはいずれかの他の項目に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【０１１５】
（項目５）
前記化学合成独立栄養細菌が、以下の属、Ｎｉｔｒｏｓｏｍｏｎａｓ、Ｎｉｔｒｏｓｏｃｏｃｃｕｓ、Ｎｉｔｒｏｓｏｓｐｉｒａ、Ｎｉｔｒｏｓｏｌｏｂｕｓ、Ｐｅｄｏｂａｃｔｅｒ、Ｎｉｔｒｏｂａｃｔｅｒ、Ｎｉｔｒｏｃｏｃｃｕｓ、Ｎｉｔｒｏｓｐｉｎａ、自然に硝化する任意の細菌およびその組合せからなる群から選択される、項目２あるいはいずれかの他の項目に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【０１１６】
（項目６）
前記化学合成独立栄養細菌が、硝化のために遺伝子操作されている化学合成独立栄養細菌を含む、項目１または２あるいはいずれかの他の項目に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【０１１７】
（項目７）
前記窒素化合物エネルギー供給物が、前記複数の化学合成独立栄養細菌への還元された窒素化合物エネルギー供給物を含む、項目２あるいはいずれかの他の項目に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【０１１８】
（項目８）
前記還元された窒素化合物エネルギー供給物がアンモニアおよびアンモニウムからなる群から選択される、項目７あるいはいずれかの他の項目に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【０１１９】
（項目９）
前記還元された窒素化合物エネルギー供給物がナイトライトを含む、項目７あるいはいずれかの他の項目に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【０１２０】
（項目１０）
前記窒素化合物エネルギー供給物を前記複数の化学合成独立栄養細菌に提供する前記ステップが、前記少なくとも１つの処理リアクターにおいて、前記窒素化合物エネルギー供給物を前記複数の化学合成独立栄養細菌に再循環するステップを含む、項目２あるいはいずれかの他の項目に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【０１２１】
（項目１１）
前記少なくとも１つの処理リアクターにおいて、前記窒素化合物エネルギー供給物を前記化学合成独立栄養細菌に再循環する前記ステップが、少なくとも１つの追加の処理リアクターから前記窒素化合物エネルギー供給物を再循環するステップを含む、項目１０あるいはいずれかの他の項目に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【０１２２】
（項目１２）
前記少なくとも１つの追加の処理リアクターにおいて前記窒素化合物エネルギー供給物を生成させるステップと、前記窒素化合物エネルギー供給物を、前記複数の化学合成独立栄養細菌を含む前記少なくとも１つの処理リアクターに供給するステップをさらに含む、項目１１あるいはいずれかの他の項目に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【０１２３】
（項目１３）
前記少なくとも１つの追加の処理リアクターにおいて複数のアンモニア化細菌を提供するステップと；
前記複数の化学合成独立栄養細菌を含む前記少なくとも１つの処理リアクターを、前記アンモニア化細菌を含む前記少なくとも１つの追加の処理リアクターと連結させるステップと；
前記化学合成独立栄養細菌を含む前記少なくとも１つの処理リアクターにおいてナイトレートを生成させるステップと；
前記化学合成独立栄養細菌を含む前記少なくとも１つの処理リアクターからの前記ナイトレートを、前記アンモニア化細菌を含む前記少なくとも１つの追加の処理リアクターに供給するステップと；
前記アンモニア化細菌を含む前記少なくとも１つの追加の処理リアクターにおいてアンモニアまたはアンモニウムを生成させるステップと；
前記アンモニア化細菌を含む前記少なくとも１つの追加の処理リアクターからの前記アンモニアまたはアンモニウムを、前記複数の化学合成独立栄養細菌を有する前記少なくとも１つの処理リアクターに供給するステップと
をさらに含む、項目１０または１２あるいはいずれかの他の項目に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【０１２４】
（項目１４）
前記少なくとも１つの処理リアクターにおいてアンモニア化細菌を提供するステップをさらに含む、項目２あるいはいずれかの他の項目に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【０１２５】
（項目１５）
前記少なくとも１つの処理リアクターにおいてエネルギー供給物を前記アンモニア化細菌に提供するステップをさらに含む、項目１４あるいはいずれかの他の項目に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【０１２６】
（項目１６）
前記エネルギー供給物を前記アンモニア化細菌に提供する前記ステップが、有機炭素を前記アンモニア化細菌に提供するステップを含む、項目１５あるいはいずれかの他の項目に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【０１２７】
（項目１７）
前記アンモニア化細菌が、Ｂａｃｉｌｌｕｓ、Ｃａｍｐｙｌｏｂａｃｔｅｒ、Ｃｉｔｒｏｂａｃｔｅｒ、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ、Ｄｅｓｕｌｆｏｖｉｂｒｉｏ、Ｅｎｔｅｒｏｂａｃｔｅｒ、Ｅｒｗｉｎｉａ、Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ、Ｋｌｅｂｓｉｅｌｌａ、Ｎｅｉｓｓｅｒｉａ、Ｐｈｏｔｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ｐｒｏｔｅｕｓ、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ、Ｓａｌｍｏｎｅｌｌａ、Ｓｅｌｅｎｏｍｏｎａｓ、Ｓｅｒｒａｔｉａ、Ｓｔｒｅｐｔｏｍｙｃｅｓ、Ｖｅｉｌｌｏｎｅｌｌａ、Ｖｉｂｒｉｏ、Ｗｏｌｉｎｅｌｌａ、アンモニア化する任意の細菌およびその任意の組合せからなる群から選択される、項目１３あるいはいずれかの他の項目または１４に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【０１２８】
（項目１８）
前記複数の化学合成独立栄養細菌が、Ｎｉｔｒｏｓｏｍｏｎａｓ、Ｎｉｔｒｏｓｏｃｏｃｃｕｓ、Ｎｉｔｒｏｓｏｓｐｉｒａ、Ｎｉｔｒｏｓｏｌｏｂｕｓ、Ｐｅｄｏｂａｃｔｅｒ、Ｎｉｔｒｏｂａｃｔｅｒ、Ｎｉｔｒｏｃｏｃｃｕｓ、Ｎｉｔｒｏｓｐｉｎａ、Ｎｉｔｒｏｓｐｉｒａおよびその任意の組合せからなる群から選択される、項目３あるいはいずれかの他の項目に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【０１２９】
（項目１９）
前記複数の化学合成独立栄養細菌が、Ｎｉｔｒｏｓｏｍｏｎａｓ、Ｎｉｔｒｏｓｏｃｏｃｃｕｓ、Ｎｉｔｒｏｓｏｓｐｉｒａ、Ｎｉｔｒｏｓｏｌｏｂｕｓ、Ｐｅｄｏｂａｃｔｅｒからなる群から選択される少なくとも１つの細菌、ならびにＮｉｔｒｏｂａｃｔｅｒ、Ｎｉｔｒｏｃｏｃｃｕｓ、Ｎｉｔｒｏｓｐｉｎａ、Ｎｉｔｒｏｓｐｉｒａからなる群から選択される少なくとも１つの追加の細菌を含む、項目１８あるいはいずれかの他の項目に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【０１３０】
（項目２０）
再循環されたプロセスバイオマス残渣を電子供与体供給物として前記アンモニア化細菌に提供するステップをさらに含む、項目１３または１４あるいはいずれかの他の項目に記載の二酸化炭素汚染物質を削減する方法。
【０１３１】
（項目２１）
前記少なくとも１つの追加の処理リアクターにおいて複数の脱窒細菌を提供するステップと；
前記複数の化学合成独立栄養細菌を含む前記少なくとも１つの処理リアクターを、前記脱窒細菌を含む前記少なくとも１つの追加の処理リアクターと連結させるステップと；
前記化学合成独立栄養細菌を含む前記少なくとも１つの処理リアクターにおいて、ナイトレート、ナイトライトおよびその組合せからなる群から選択されるエレメントを生成させるステップと；
前記化学合成独立栄養細菌を含む前記少なくとも１つの処理リアクターからの前記エレメントを、前記脱窒細菌を含む前記少なくとも１つの追加の処理リアクターに供給するステップと；
前記脱窒細菌を含む前記少なくとも１つの追加の処理リアクターにおいて窒素を生成させるステップと；
前記脱窒リアクター中で生成された前記窒素を化学プロセスで反応させてアンモニアを生成させるステップと；
前記化学プロセスからの前記アンモニアを、前記複数の化学合成独立栄養細菌を含む前記少なくとも１つの処理リアクターに供給するステップと
をさらに含む、項目１１あるいはいずれかの他の項目に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【０１３２】
（項目２２）
前記窒素化合物エネルギー供給物を前記複数の化学合成独立栄養細菌に提供する前記ステップが、触媒プロセス反応からの前記窒素化合物エネルギー供給物を提供するステップを含む、項目２あるいはいずれかの他の項目に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【０１３３】
（項目２３）
前記触媒プロセスがハーバープロセスである、項目２２あるいはいずれかの他の項目に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【０１３４】
（項目２４）
前記少なくとも１つの処理リアクターにおいて脱窒細菌を提供するステップをさらに含む、項目２あるいはいずれかの他の項目に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【０１３５】
（項目２５）
前記少なくとも１つの処理リアクターにおいてエネルギー供給物を前記脱窒細菌に提供するステップをさらに含む、項目２４あるいはいずれかの他の項目に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【０１３６】
（項目２６）
前記エネルギー供給物を前記脱窒細菌に提供する前記ステップが、有機炭素を前記脱窒細菌に提供するステップを含む、項目２５あるいはいずれかの他の項目に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【０１３７】
（項目２７）
前記脱窒細菌が、Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓ、Ａｇｒｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ａｑｕａｓｐｉｒｉｌｌｕｍ、Ａｚｏｓｐｉｒｉｌｌｕｍ、Ｂａｃｉｌｌｕｓ、Ｂｌａｓｔｏｂａｃｔｅｒ、Ｂｒａｄｙｒｈｉｚｏｂｉｕｍ、Ｂｒａｎｈａｍｅｌｌａ、Ｃｈｒｏｍｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ｃｙｔｏｐｈａｇａ、Ｆｌａｖｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ｆｌｅｘｉｂａｃｔｅｒ、Ｈａｌｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ｈｙｐｈｏｍｉｃｒｏｂｉｕｍ、Ｋｉｎｇｅｌｌａ、Ｎｅｉｓｓｅｒｉａ、Ｐａｒａｃｏｃｃｕｓ、Ｐｒｏｐｉｏｎｉｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ、Ｒｈｉｚｏｂｉｕｍ、Ｗｏｌｉｎｅｌｌａ、Ｒｈｏｄｏｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ、Ｔｈｉｏｂａｃｉｌｌｕｓ、Ｔｈｉｏｍｉｃｒｏｓｐｉｒａ、Ｔｈｉｏｓｐｈａｅｒａ、Ａｌｉｃｙｃｌｉｐｈｉｌｕｓ、Ｋｉｎｇｅｌｌａ、Ａｃｈｒｏｍｏｂａｃｔｅｒ、Ｍｉｃｒｏｃｏｃｃｕｓ、Ｊｏｎｅｓｉａ、Ｒｏｓｅｏｂａｃｔｅｒ、Ｓｈｅｗａｎｅｌｌａ、Ｓｔｅｒｏｌｉｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ｃａｓｔｅｌｌａｎｉｅｌｌａ、Ｃｏｍｏｍｏｎａｓ、Ｐａｒａｃｏｃｃｕｓ、Ｔｈｉｏｂａｃｉｌｌｕｓ、Ｔｈｉｏｍｉｃｒｏｓｐｉｒａ、Ｔｈｉｏｓｐｈａｅｒａ、およびその任意の組合せからなる群から選択される、項目２１または２２あるいはいずれかの他の項目に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【０１３８】
（項目２８）
再循環されたプロセスバイオマス残渣を電子供与体供給物として前記脱窒細菌に提供するステップをさらに含む、項目２１または２２あるいはいずれかの他の項目に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【０１３９】
（項目２９）
アンモニア、アンモニウム、硝酸アンモニアおよびその任意の組合せからなる群から選択されるアンモニアエレメントを、前記少なくとも１つの処理リアクターに供給するステップと；
前記複数の化学合成独立栄養細菌を含む前記少なくとも１つの処理リアクターを、複数の脱窒細菌を含む第２の処理リアクターと連結させるステップと；
前記複数の化学合成独立栄養細菌を含む前記少なくとも１つの処理リアクターにおいてナイトレート、ナイトライトまたはその組合せからなる群から選択されるエレメントを生成させるステップと；
前記複数の化学合成独立栄養細菌を含む前記少なくとも１つの処理リアクターからの前記エレメントを、前記複数の脱窒細菌を含む前記第２の処理リアクターに供給するステップと；
窒素を、前記複数の脱窒細菌を含む前記第２の処理リアクターにおいて生成させるステップと；
前記生成した窒素を放出するステップと
をさらに含む、項目２あるいはいずれかの他の項目に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【０１４０】
（項目３０）
前記少なくとも１つの処理リアクターにおいてエネルギー供給物を前記脱窒細菌に提供するステップをさらに含む、項目２９あるいはいずれかの他の項目に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【０１４１】
（項目３１）
前記脱窒細菌に前記エネルギー供給物を提供する前記ステップが、有機炭素を前記脱窒細菌に提供するステップを含む、項目３０あるいはいずれかの他の項目に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【０１４２】
（項目３２）
前記脱窒細菌が、Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓ、Ａｇｒｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ａｑｕａｓｐｉｒｉｌｌｕｍ、Ａｚｏｓｐｉｒｉｌｌｕｍ、Ｂａｃｉｌｌｕｓ、Ｂｌａｓｔｏｂａｃｔｅｒ、Ｂｒａｄｙｒｈｉｚｏｂｉｕｍ、Ｂｒａｎｈａｍｅｌｌａ、Ｃｈｒｏｍｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ｃｙｔｏｐｈａｇａ、Ｆｌａｖｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ｆｌｅｘｉｂａｃｔｅｒ、Ｈａｌｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ｈｙｐｈｏｍｉｃｒｏｂｉｕｍ、Ｋｉｎｇｅｌｌａ、Ｎｅｉｓｓｅｒｉａ、Ｐａｒａｃｏｃｃｕｓ、Ｐｒｏｐｉｏｎｉｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ、Ｒｈｉｚｏｂｉｕｍ、Ｗｏｌｉｎｅｌｌａ、Ｒｈｏｄｏｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ、Ｔｈｉｏｂａｃｉｌｌｕｓ、Ｔｈｉｏｍｉｃｒｏｓｐｉｒａ、Ｔｈｉｏｓｐｈａｅｒａ、Ａｌｉｃｙｃｌｉｐｈｉｌｕｓ、Ｋｉｎｇｅｌｌａ、Ａｃｈｒｏｍｏｂａｃｔｅｒ、Ｍｉｃｒｏｃｏｃｃｕｓ、Ｊｏｎｅｓｉａ、Ｒｏｓｅｏｂａｃｔｅｒ、Ｓｈｅｗａｎｅｌｌａ、Ｓｔｅｒｏｌｉｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ｃａｓｔｅｌｌａｎｉｅｌｌａ、Ｃｏｍｏｍｏｎａｓ、Ｐａｒａｃｏｃｃｕｓ、Ｔｈｉｏｂａｃｉｌｌｕｓ、Ｔｈｉｏｍｉｃｒｏｓｐｉｒａ、Ｔｈｉｏｓｐｈａｅｒａおよびその任意の組合せからなる群から選択される、項目２９あるいはいずれかの他の項目に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【０１４３】
（項目３３）
再循環されたプロセスバイオマス残渣を電子供与体供給物として前記脱窒細菌に提供するステップをさらに含む、項目２９あるいはいずれかの他の項目に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【０１４４】
（項目３４）
前記少なくとも１つの追加の処理リアクターにおいて複数の硝酸還元細菌を提供するステップと；
前記複数の化学合成独立栄養細菌を含む前記少なくとも１つの処理リアクターを、前記複数の硝酸還元細菌を含む前記少なくとも１つの追加の処理リアクターと連結させるステップと；
前記化学合成独立栄養細菌を含む前記少なくとも１つの処理リアクターにおいてナイトレートを生成させるステップと；
前記複数の化学合成独立栄養細菌を含む前記少なくとも１つの処理リアクターからの前記ナイトレートを、前記複数の硝酸還元細菌を含む前記少なくとも１つの追加の処理リアクターに供給するステップと；
前記複数の硝酸還元細菌を含む前記少なくとも１つの追加の処理リアクターにおいてナイトライトを生成させるステップと；
前記複数の硝酸還元細菌を含む前記少なくとも１つの追加の処理リアクターからの前記ナイトライトを、前記複数の化学合成独立栄養細菌を有する前記少なくとも１つの処理リアクターに供給するステップと
をさらに含む、項目１１あるいはいずれかの他の項目に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【０１４５】
（項目３５）
前記エネルギー供給物を前記複数の化学合成独立栄養細菌に提供する前記ステップが、亜硝酸イオンまたはナイトライト含有化合物を前記複数の化学合成独立栄養細菌に提供するステップを含む、項目２あるいはいずれかの他の項目に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【０１４６】
（項目３６）
前記亜硝酸イオンまたはナイトライト含有化合物を前記複数の化学合成独立栄養細菌に提供する前記ステップが、前記亜硝酸イオンまたはナイトライト含有化合物を、硝酸還元細菌を含む少なくとも１つの追加の処理リアクターから供給するステップを含む、項目３５あるいはいずれかの他の項目に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【０１４７】
（項目３７）
前記少なくとも１つの処理リアクターにおいて複数の硝酸還元細菌を提供するステップをさらに含む、項目２あるいはいずれかの他の項目に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【０１４８】
（項目３８）
前記少なくとも１つの処理リアクターにおいてエネルギー供給物を前記硝酸還元細菌に提供するステップをさらに含む、項目３７あるいはいずれかの他の項目に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【０１４９】
（項目３９）
前記エネルギー供給物を前記硝酸還元細菌に提供する前記ステップが、有機炭素を前記硝酸還元細菌に提供するステップを含む、項目３８あるいはいずれかの他の項目に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【０１５０】
（項目４０）
前記硝酸還元細菌が、Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓ、Ａｇｒｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ａｑｕａｓｐｉｒｉｌｌｕｍ、Ａｚｏｓｐｉｒｉｌｌｕｍ、Ｂａｃｉｓｓｕｌ、Ｂｌａｓｔｏｂａｃｔｅｒ、Ｂｒａｄｙｒｈｉｚｏｂｉｕｍ、Ｂｒａｎｈａｍｅｌｌａ、Ｃｈｒｏｍｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ｃｙｔｏｐｈａｇａ、Ｆｌａｖｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ｆｌｅｘｉｂａｃｔｅｒ、Ｈａｌｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ｈｙｐｈｏｍｉｃｒｏｂｉｕｍ、Ｋｉｎｇｅｌｌａ、Ｎｅｉｓｓｅｒｉａ、Ｐａｒａｃｏｃｃｕｓ、Ｐｒｏｐｉｏｎｉｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ、Ｒｈｉｚｏｂｉｕｍ、Ｗｏｌｉｎｅｌｌａ、Ｒｈｏｄｏｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ、Ｔｈｉｏｂａｃｉｌｌｕｓ、Ｔｈｉｏｍｉｃｒｏｓｐｉｒａ、Ｔｈｉｏｓｐｈａｅｒａ、Ａｌｉｃｙｃｌｉｐｈｉｌｕｓ、Ｋｉｎｇｅｌｌａ、Ａｃｈｒｏｍｏｂａｃｔｅｒ、Ｍｉｃｒｏｃｏｃｃｕｓ、Ｊｏｎｅｓｉａ、Ｒｏｓｅｏｂａｃｔｅｒ、Ｓｈｅｗａｎｅｌｌａ、Ｓｔｅｒｏｌｉｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ｃａｓｔｅｌｌａｎｉｅｌｌａ、Ｃｏｍｏｍｏｎａｓ、Ｐａｒａｃｏｃｃｕｓ、Ｔｈｉｏｂａｃｉｌｌｕｓ、Ｔｈｉｏｍｉｃｒｏｓｐｉｒａ、Ｔｈｉｏｓｐｈａｅｒａ、およびその任意の組合せからなる群から選択される、項目３４または３７あるいはいずれかの他の項目に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【０１５１】
（項目４１）
再循環されたプロセスバイオマス残渣を電子供与体供給物として前記硝酸還元細菌に提供するステップをさらに含む、項目３４または３７あるいはいずれかの他の項目に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【０１５２】
（項目４２）
前記少なくとも１つの追加の処理リアクターにおいて複数の脱窒細菌を提供するステップと；
前記複数の化学合成独立栄養細菌を含む前記少なくとも１つの処理リアクターを、前記脱窒細菌を含む前記少なくとも１つの追加の処理リアクターと連結させるステップと；
前記複数の化学合成独立栄養細菌を含む前記少なくとも１つの処理リアクターにおいてナイトレート、ナイトライトまたはその組合せからなる群から選択されるエレメントを生成させるステップと；
前記複数の化学合成独立栄養細菌を含む前記少なくとも１つの処理リアクターからの前記エレメントを、前記脱窒細菌を含む前記少なくとも１つの追加の処理リアクターに供給するステップと；
前記複数の脱窒細菌を含む前記少なくとも１つの追加の処理リアクターにおいて窒素を生成させるステップと；
前記生成した窒素を放出するステップと
をさらに含む、項目１１あるいはいずれかの他の項目に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【０１５３】
（項目４３）
肥料を、前記化学合成独立栄養細菌を含む前記少なくとも１つの追加の処理リアクターにフィードするステップをさらに含む、項目４２あるいはいずれかの他の項目に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【０１５４】
（項目４４）
前記少なくとも１つの追加の処理リアクターにおいて複数の硝酸還元細菌を提供するステップと；
前記複数の硝酸還元細菌を含む前記少なくとも１つの追加の処理リアクターにおいてナイトライトを生成させるステップと；
前記複数の硝酸還元細菌を含む前記少なくとも１つの追加の処理リアクターからの前記ナイトライトを、前記複数の化学合成独立栄養細菌を有する前記少なくとも１つの処理リアクターに供給するステップと；
アセテート転換リアクターを提供するステップと；
前記硝酸還元細菌から生成されたアセテートを前記アセテート転換リアクターにフィードするステップと；
前記アセテート転換リアクターからバイオマスを生成させるステップと
をさらに含む、項目１１あるいはいずれかの他の項目に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【０１５５】
（項目４５）
栄養素生産により生成したアセテートを前記アセテート転換リアクターにフィードするステップをさらに含む、項目４４あるいはいずれかの他の項目に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【０１５６】
（項目４６）
二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法であって、
二酸化炭素エミッターから少なくとも一部の二酸化炭素放出物を封じ込めるステップと；
前記二酸化炭素エミッターからの少なくとも一部の二酸化炭素放出物を少なくとも１つの処理リアクターに導入するステップと；
前記少なくとも１つの処理リアクター中で、前記少なくとも一部の二酸化炭素放出物の二酸化炭素を複数の化学合成独立栄養細菌で化学合成独立栄養的に消化させるステップと；
複数の硫黄還元細菌を提供するステップと；
複数の硫黄酸化硝酸還元細菌を提供するステップと；
前記化学合成独立栄養細菌での前記二酸化炭素の前記化学合成独立栄養的消化により、少なくとも一部のバイオマスを生物学的に生成させるステップと；
前記工業的二酸化炭素エミッターから排出された前記二酸化炭素の大気放出を生態学的に削減するステップと
を含む方法。
【０１５７】
（項目４７）
前記複数の化学合成独立栄養細菌を含む前記少なくとも１つの処理リアクターにおいてナイトレートを生成させるステップと；
前記ナイトレートを、前記複数の硫黄酸化硝酸還元細菌にフィードするステップと；
前記複数の硫黄酸化硝酸還元細菌からサルフェートを生成させるステップと；
前記複数の硫黄酸化硝酸還元細菌から前記サルフェートを前記硫黄還元細菌にフィードするステップと；
前記複数の硫黄還元細菌からスルフィドを生成させるステップと；
前記スルフィドを前記硫黄酸化硝酸還元細菌にフィードするステップと
をさらに含む、項目４６あるいはいずれかの他の項目に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【０１５８】
（項目４８）
前記複数の硫黄酸化硝酸還元細菌から窒素を生成させるステップ
をさらに含む、項目４７あるいはいずれかの他の項目に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【０１５９】
（項目４９）
前記窒素を反応させてアンモニアを生成するステップと；
前記少なくとも１つの処理リアクターにおいて前記アンモニアを前記複数の化学合成独立栄養細菌にフィードするステップと
をさらに含む、項目４７あるいはいずれかの他の項目に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【０１６０】
（項目５０）
少なくとも１つの追加の処理リアクターを提供するステップをさらに含む、項目４６あるいはいずれかの他の項目に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【０１６１】
（項目５１）
前記少なくとも１つの追加の処理リアクターが、前記複数の硫黄還元細菌、前記複数の窒素還元細菌およびその組合せからなる群から選択される細菌を含む、項目５０に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【０１６２】
（項目５２）
前記窒素還元細菌が脱窒細菌を含む、項目４６あるいはいずれかの他の項目に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【０１６３】
（項目５３）
前記少なくとも１つの処理リアクターにおいてアンモニアまたはアンモニウムを前記複数の化学合成独立栄養細菌に供給するステップをさらに含む、項目４６あるいはいずれかの他の項目に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【０１６４】
（項目５４）
前記化学合成独立栄養細菌が、以下の属、Ｔｈｉｏｂａｃｉｌｌｕｓ、Ｐａｒａｃｏｃｃｕｓ、Ｔｈｉｏｖｕｌｕｍ、Ｔｈｉｏｍｉｃｒｏｓｐｉｒａ、化学合成独立栄養成長の間に無機硫黄を酸化する任意の細菌ならびにその組合せからなる群から選択される、項目１あるいはいずれかの他の項目に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【０１６５】
（項目５５）
前記細菌のそれぞれのための処理リアクターをさらに含む、項目４６あるいはいずれかの他の項目に記載の二酸化炭素汚染物質を生物学的に削減する方法。
【０１６６】
（項目５６）
前記少なくとも一部の二酸化炭素放出物を工業的二酸化炭素エミッターから受け入れるように構成された少なくとも１つの処理リアクター；
前記二酸化炭素の少なくとも一部を消化するように構成された前記少なくとも１つの処理リアクター中の複数の化学合成独立栄養細菌；
前記少なくとも１つの処理リアクター中に位置する前記化学合成独立栄養細菌による、ある量の生物学的に生産されたバイオマス；
前記二酸化炭素放出物の大気放出の生態学的削減；
硫酸還元細菌によって生成した硫黄含有化合物；
前記少なくとも１つの処理リアクター中に位置する前記化学合成独立栄養細菌への前記硫黄含有化合物の供給物；
アセテート転換リアクター；
前記硫酸還元細菌から生成されたアセテート；
前記硫酸還元細菌から前記アセテート転換リアクターへの前記アセテートのフィード供給物；および
前記アセテート転換リアクターから生成されたバイオマス
を含む、二酸化炭素汚染物質の生物学的削減のための処理システム。
【０１６７】
（項目５７）
前記少なくとも一部の二酸化炭素放出物を工業的二酸化炭素エミッターから受け入れるように構成された少なくとも１つの処理リアクター；
前記二酸化炭素の少なくとも一部を消化するように構成された前記少なくとも１つの処理リアクター中の複数の化学合成独立栄養細菌；
前記少なくとも１つの処理リアクター中に位置する前記化学合成独立栄養細菌による、ある量の生物学的に生産されたバイオマス；
前記二酸化炭素放出物の大気放出の生態学的削減；
細菌によって生成された窒素含有化合物；
前記少なくとも１つの処理リアクター中に位置する前記化学合成独立栄養細菌への前記窒素含有化合物のフィード供給物
を含む、二酸化炭素汚染物質の生物学的削減のための処理システム。
【０１６８】
（項目５８）
アセテート転換リアクター；
前記硫酸還元細菌から生成されたアセテート；
前記窒素還元細菌からの前記アセテート転換リアクターへの前記アセテートのフィード供給物；および
前記アセテート転換リアクターから生成されたバイオマス
をさらに含む、項目５７あるいはいずれかの他の項目に記載の二酸化炭素汚染物質の生物学的削減のための処理システム。
【０１６９】
（項目５９）
栄養素生産エレメント；
前記栄養素生産エレメントから生成されたアセテート；および
前記栄養素生産エレメントからの前記アセテート転換リアクターへの前記アセテートのフィード供給物
をさらに含む、項目５７あるいはいずれかの他の項目に記載の二酸化炭素汚染物質の生物学的削減のための処理システム。
【０１７０】
（項目６０）
前記細菌がアンモニア化細菌を含む、項目５７あるいはいずれかの他の項目に記載の二酸化炭素汚染物質の生物学的削減のための処理システム。
【０１７１】
（項目６１）
前記細菌が脱窒細菌を含む、項目５７あるいはいずれかの他の項目に記載の二酸化炭素汚染物質の生物学的削減のための処理システム。
【０１７２】
（項目６２）
前記細菌が少なくとも１つの追加の処理リアクター中に位置している、項目５７あるいはいずれかの他の項目に記載の二酸化炭素汚染物質の生物学的削減のための処理システム。
【０１７３】
（項目６３）
前記少なくとも１つの処理リアクターにおいて前記複数の化学合成独立栄養細菌によって生成されたナイトレート、および
前記ナイトレートの前記細菌へのフィード供給物をさらに含む、項目５７あるいはいずれかの他の項目に記載の二酸化炭素汚染物質の生物学的削減のための処理システム。
【０１７４】
（項目６４）
前記少なくとも一部の二酸化炭素放出物を工業的二酸化炭素エミッターから受け入れるように構成された少なくとも１つの処理リアクター；
前記二酸化炭素の少なくとも一部を消化するように構成された前記少なくとも１つの処理リアクター中の複数の化学合成独立栄養細菌；
少なくとも１つの追加の処理リアクター中の複数の硫黄還元細菌；
前記少なくとも１つの追加の処理リアクター中の複数の窒素還元細菌；
前記少なくとも１つの処理リアクター中に位置する前記化学合成独立栄養細菌による、ある量の生物学的に生成されたバイオマス；
前記二酸化炭素放出物の大気放出の生態学的削減；および
細菌によって生成された窒素含有化合物
を含む、二酸化炭素汚染物質の生物学的削減のための処理システム。
【０１７５】
（項目６５）
前記複数の化学合成独立栄養細菌によって生成されたナイトレート；
前記複数の硝酸還元細菌への前記ナイトレートのフィード供給物；
前記複数の硝酸還元細菌から生成されたサルフェート；
前記複数の硝酸還元細菌からの前記硫黄還元細菌への前記サルフェートのフィード供給物；
前記複数の硫黄還元細菌から生成されたサルファイト；および
前記サルファイトの前記硝酸還元細菌へのフィード供給物
をさらに含む、項目６４あるいはいずれかの他の項目に記載の二酸化炭素汚染物質の生物学的削減のための処理システム。
【０１７６】
（項目６６）
前記複数の硝酸還元細菌から生成された窒素をさらに含む、項目６５あるいはいずれかの他の項目に記載の二酸化炭素汚染物質の生物学的削減のための処理システム。
【０１７７】
（項目６７）
アンモニア転換エレメントへの窒素；および
前記少なくとも１つの処理リアクターにおける前記複数の化学合成独立栄養細菌への前記アンモニアのフィード供給物
をさらに含む、項目６６あるいはいずれかの他の項目に記載の二酸化炭素汚染物質の生物学的削減のための処理システム。
【０１７８】
（項目６８）
少なくとも１つの追加の処理リアクターを提供するステップをさらに含む、項目６５あるいはいずれかの他の項目に記載の二酸化炭素汚染物質の生物学的削減のための処理システム。
【０１７９】
（項目６９）
前記少なくとも１つの追加の処理リアクターが、前記複数の硫黄還元細菌、前記複数の窒素還元細菌およびその組合せからなる群から選択される細菌を含む、項目６８あるいはいずれかの他の項目に記載の二酸化炭素汚染物質の生物学的削減のための処理システム。
【０１８０】
（項目７０）
前記窒素還元細菌が脱窒細菌を含む、項目６５あるいはいずれかの他の項目に記載の二酸化炭素汚染物質の生物学的削減のための処理システム。
【０１８１】
（項目７１）
前記少なくとも１つの処理リアクターにおいて、前記複数の化学合成独立栄養細菌へのアンモニアまたはアンモニウムのフィード供給物をさらに含む、項目６２あるいはいずれかの他の項目に記載の二酸化炭素汚染物質の生物学的削減のための処理システム。
上記から容易に理解できるように、本発明の基本的概念は、様々な仕方で具現化することができる。それは、生物学的転換手法と、適切な生物学的コンバーターを遂行するためのデバイスの両方を含む。本出願において、生物学的転換手法は、説明される種々のデバイスによって達成されることが示された結果の一部として、かつ、利用に固有のステップとして開示される。それらは、目的とされかつ説明されるようなデバイスを利用することの単なる自然な結果である。さらに、いくつかのデバイスが開示されるが、これらは、特定の方法を遂行するだけではなく、様々な形で変えることもできることを理解すべきである。重要なことには、上記のすべてに関して、これらの面（facet）のすべてが、本開示によって包含されることを理解すべきである。
【０１８２】
本出願に含まれる議論は、基本的説明として役立てようとするものである。読者は、特定の議論は、可能なすべての実施形態を明示的に説明するものではなく；多くの代替案が潜在していることを認識しておくべきである。また、本発明の包括的性質も完全に説明されているわけではなく、それぞれの特性または要素が、いかに、より広い機能または多種多様の代替要素もしくは同等要素を実際に代表できるかを明らかに示すものでもない。やはり、これらは、本開示に潜在的に含まれる。本発明が、デバイス指向の専門用語で記述されている場合、そのデバイスの各要素は潜在的にある機能を果たす。装置クレームが、記載されているデバイスについて含まれるだけでなく、方法またはプロセスクレームも本発明および各要素が果たす機能に対処するために含まれている。その説明も専門用語も、後続する任意の特許出願に含まれることになる特許請求の範囲を限定しようとするものではない。
【０１８３】
本発明の本質を逸脱することなく、様々な変更を加えることができることも理解すべきである。そうした変更も、潜在的にその説明に含まれる。それらも本発明の範囲に含まれる。示されている明示的実施形態、多種多様の潜在的な代替の実施形態と、広範な方法またはプロセスなどの両方を包含する広範な開示は、本開示によって包含され、後続の任意の特許出願のための特許請求の範囲を起草する際に当てにすることができる。そうした言語の変更およびより広いまたはより詳細な特許請求は、後日（例えば必要な任意の最終期限により）、または出願人がその後本出願にもとづいて特許出願を求める際に遂行することができることを理解すべきである。これを了解の上で、読者は、本開示が、出願人の権利内で、考えられるできるだけ広いクレームのベースの審査を求めることができ、独立にかつシステム全体として、本発明の多くの態様をカバーする特許が得られるように設計することができる、後続して出願される任意の特許出願をサポートすると理解されることを認識しておくべきである。
【０１８４】
さらに、本発明および特許請求の範囲の様々な要素のそれぞれは、様々な仕方で達成することもできる。さらに、使用されているまたは暗に示されている場合、要素は、個別構造、ならびに物理的に連結されていてもいなくてもよい複数構造を包含するものと理解すべきである。本開示は、それが、任意の装置実施形態、方法もしくはプロセス実施形態の変形体、またはさらに、単にこれらの任意の要素の実施形態の変形体であったとしても、そうしたそれぞれの変形体を包含するものと理解すべきである。特に、本開示が本発明の要素に関する場合、たとえ、その機能または結果だけしか同じでなくても、各要素についての言葉を同等の装置用語または方法用語で表すことができることを理解すべきである。そうした同等で、より広い、さらにはより一般的な用語は、それぞれの要素または作用の説明に包含されるものと考えるべきである。望む場合、そうした用語を、本発明がそれに対して権利を有する潜在的に広い範囲を明示するために、置き換えることができる。一例ではあるが、すべての作用は、その作用を起こす手段として、または、その作用を引き起こす要素として表すことができることを理解すべきである。同様に、開示される各物理的要素は、その物理的要素が容易にする作用の開示を包含するものと理解すべきである。この最後の態様に関して、一例ではあるが、「リアクター」の開示は、「反応すること（reacting）」の作用の開示を包含する（明示的に論じられていてもいなくても）ものと理解すべきであり、逆に、「反応すること」の作用の開示が効果的であったとしても、そうした開示は、「リアクター」、さらには「反応する手段（means for reacting）」の開示を包含すると理解すべきである。そうした変更および代替の用語は、説明の中に明らかに含まれると理解すべきである。
【０１８５】
特許のために本出願において挙げられている任意の特許、刊行物または他の文献を、参照により本明細書に組み込む。本出願によって特許請求される任意の優先ケースを、本明細書に添付し、参照により本明細書に組み込む。さらに、使用される各用語について、本出願におけるその使用が、広く支持されている解釈と矛盾していない限り、一般的な辞書の定義は、各用語ならびにすべての定義、代替用語および同義語、例えばランダムハウスウェブスター大辞典（Random House Webster's Unabridged Dictionary）の第２版（これを参照により本明細書に組み込む）に含まれているものについて、組み込まれているものとして理解すべきである。最後に、以下に挙げるすべての文献、本出願と合わせて提出される他の情報記述を、本明細書に添付し、それらを参照により本明細書に組み込むが、上記のそれぞれについて、参照により組み込まれているそうした情報または記述が本発明のパテンティングと矛盾すると考えられる範囲で、そうした記述は、明らかに、出願人によってなされると考えるべきではない。
【表１】
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【表２】
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【表３】
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【表４−１】
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【表４−２】
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【表４−３】
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【０１８６】
したがって、出願人（ら）は、少なくとも：ｉ）本明細書で開示され説明されるような生物学的転換デバイスのそれぞれ、ｉｉ）開示され説明される関連した方法、ｉｉｉ）これらのデバイスおよび方法のそれぞれの類似した同等な、さらには潜在的な変形体、ｉｖ）開示し説明して示されるような機能のそれぞれを遂行するそれらの代替の設計、ｖ）開示され説明されるものを遂行すると潜在的に示されているような機能のそれぞれを遂行するそれらの代替の設計および方法、ｖｉ）別個の独立した発明として示されているそれぞれの特性、成分およびステップ、ｖｉｉ）開示されている様々なシステムまたは成分によって拡大される用途、ｖｉｉｉ）そうしたシステムまたは成分によって作製される得られた製品、ｉｘ）挙げられている特定の任意の分野またはデバイスにここで適用されるように説明または記述されているそれぞれのシステム、方法および要素、ｘ）実質的に、上記および添付の実施例のいずれかを参照して記載されているような方法および装置、ｘｉ）開示の要素のそれぞれの様々な組合せおよび置換、ｘｉｉ）提示されている独立クレームまたは概念のあらゆるものへの従属項としての、それぞれの潜在的に従属したクレームまたは概念、およびｘｉｉｉ）本明細書に記載するすべての発明に対して、クレームをサポートし、発明の記述を行うものと理解されるべきである。
【０１８７】
クレームに関して、審査のためにここで提示されても、また後で提示されても、実際的な理由のため、また審査負荷の大幅な拡大を回避するため、出願人は、常に、最初のクレームだけ、または最初の従属項だけを有するおそらく最初のクレームだけを提示できることを理解すべきである。本出願または後続の出願の潜在的な範囲に関心のある事務所および任意の第三者は、任意の予備補正、他の補正、クレームの用語または提示されている意見書にかかわらず、本ケース、本ケースの利益を特許請求するケース、または任意の継続において、より範囲の広いクレームを後日提示することができ、したがって、任意のケースの係属を通して、任意の潜在的対象を部分放棄または放棄する意図がないことを理解すべきである。より範囲の広いクレームが提示されている場合、それが、本出願または任意の後続の出願において提示される任意の補正、クレーム用語または意見書がそうした従来技術を回避するようになされていると考えられる範囲で可能であり、そうした理由が後で提示されるクレームなどによって排除され得るので、そうしたものは、それに先立つ任意の時点で考慮され得る、関連する任意の先行技術を再び取り上げることが求められる可能性があると理解すべきである。審査官と、既存のもしくは後での潜在的な適用範囲（coverage）に関心がある、または常に、潜在的な適用範囲のディスクレーマ−もしくは放棄の表示の何らかの可能性があるかを考慮している他の任意の個人の両方は、そうした放棄もしくはディスクレーマ−は全く意図されておらず、また、本出願または任意の後続の出願において決して存在しないことを認識すべきである。Ｈａｋｉｍ  ｖ．Ｃａｎｎｏｎ  Ａｖｅｎｔ  Ｇｒｏｕｐ、ＰＬＣ、４７９  Ｆ．３ｄ  １３１３（Ｆｅｄ．Ｃｉｒ  ２００７年）などに提起されているような限定は、本関連事項または続く任意の関連事項において、明らかに意図されていない。さらに、サポートは、新規事項の法律（これらに限定されないが、欧州特許条約１２３（２）条および米国特許法３５ＵＳＣ１３２または他のそうした法を含む）のもとで要求される程度まで存在し、他の任意の独立クレームまたは概念のもとでの従属項または要素として１つの独立クレームまたは概念のもとで提示されている、種々の従属項または他の要素のいずれかの追加を許容することを理解すべきである。本出願かまたは任意の後続の出願において任意のクレームを起案する場合、常に、出願人は、法的に可能である限りできるだけ完全かつ広範な適用の範囲を獲得しようとするものであることも理解すべきである。出願人は単に、起こり得るすべての事態を予想することができていない可能性があるので、不十分な置換しかなされていない限りにおいて、出願人が、特定の任意の実施形態を文字通り包含するように任意のクレームを実際に起案していない限りにおいて、かつ、他に適用できる限りにおいて、出願人は、そうした適用範囲を何らかの形で意図している、またはそれを実際には放棄していると理解されるべきではなく；当業者は、そうした代替の実施形態を文字通り包含するクレームを起案していると合理的に期待されるべきではない。
【０１８８】
さらに、使用される場合、移行句「含むこと（comprising）」の使用は、本明細書では、従来からのクレームの解釈にしたがって「オープンエンド（open-end）」クレームを維持するために使用される。したがって、文脈による別段の必要のない限り、「含む（comprise）」という用語または「含む（comprises）」もしくは「含むこと（comprising）」などの変形体は、言及された要素もしくはステップまたは要素もしくはステップの群の包含を意味するものとするが、他の任意の要素もしくはステップまたは要素もしくはステップの群の排除を意味するものではないことを理解すべきである。そうした用語は、出願人に、最も広い適用範囲が法律的に許容されるように、それらの最も広い形で解釈されるべきである。
【０１８９】
最後に、提示される任意のクレームを、常に、本発明のこの説明の一部として参照により本明細書に組み込むが、出願人は、クレームまたはその任意の要素もしくは成分のいずれかもしくはすべてをサポートするための追加的な説明として、そうしたクレームの組み込まれた内容のすべてまたは一部を使用する権利を明らかに留保しており、かつ、出願人は、そのために本出願によって、または続くその任意の継続出願、分割出願もしくは一部継続出願によって保護が求められる事項を定義するか、あるいは、任意の国または条約の特許法、規則もしくは規制の任意の利益、それによる手数料の削減を得るため、またはそれに適合させるために、必要に応じて、説明からのそうしたクレームまたはその任意の要素もしくはその成分の組み込まれた内容のいずれかの部分またはすべてを、クレームへ移動させる、またはその逆を行う権利を明らかにさらに留保しており、そうした、参照により組み込まれる内容は、続くその任意の継続出願、分割出願もしくは一部継続出願を含む本出願、またはそれに対する任意の再発行もしくは延長の全係属期間において、存続するものとする。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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