Ацетоно-бутиловое брожение — химический процесс разложения углеводов ацетонобутиловыми бактериями и проходящий анаэробно (без доступа кислорода) с образованием ацетона, бутилового спирта, а также уксусной, масляной кислот и газов брожения — водорода и углекислоты. Разработан химиком Хаимом Вейцманом перед Первой Мировой войной и был основным способом получения ацетона для взрывчатки.

Процесс брожения вызывается бактериями Clostridium acetobutylicum и родственными микроорганизмами .

Это был основной процесс получения ацетона во время Первой мировой войны, который использовался для производства кордита. Процесс ABE является анаэробным (происходит в отсутствие кислорода), подобно тому, как дрожжи ферментируют сахар с образованием этанола в вине или пиве. В процессе получают раствор в соотношении 3-6-1, или 3 части ацетона, 6 частей бутанола и 1 часть этанола. Обычно используются виды бактерий из класса Clostridia (семейство Clostridium). Clostridium acetobutylicum является наиболее известным видом. также дает хорошие результаты.

Производство бутанола биологическим путем было осуществлено Луи Пастером в 1861 году. Австрийский биохимик в 1905 году, обнаружил, что ацетон можно получить аналогичным способом. Следующий шаг в развитии сделал в 1919 году Хаим Вейцман (впоследствии ставший первым президентом Израиля). Он был первым, кто выделил Clostridium acetobutylicum и запатентовал как бактерию, так и процесс производства ацетона и бутанола с использованием этой бактерии. С помощью нового метода можно было бы достичь более высокого выхода продукта и использовать крахмалистые субстраты. После войны спрос на бутанол для производства красок увеличился из-за зарождающейся автомобильной промышленности, так что производство было расширено в больших масштабах, сначала в США и Канаде, а затем во многих других странах. После Второй мировой войны ферментативное производство бутанола постепенно отошло на задний план, потому что в 1950-х годах был открыт более дешевый нефтехимический синтез бутанола. В течение следующих двух десятилетий промышленная ферментация Aбб была полностью прекращена в Европе и США. Только в нескольких странах (например, в Китае) этa технология продолжала ислопьзоваться до конца 20- го века. из-за роста цен на нефть и планов по использованию биобутанола в качестве возобновляемого топлива технология была возрождена во многих частях мира.

Процесс

В зависимости от используемого субстрата и штамма бактерий в ходе реакции образуются вещества н -бутанол, ацетон и этанол в соотношении 6:3:1. Также образуются многочисленные побочные продукты, включая двуокись углерода, водород, масляную кислоту, и уксусную кислоту.

Классическая процедура

В классическом промышленном процессе разбавленная патока или кукурузная пульпа используются в качестве субстратов для Clostridium acetobutylicum в статическом периодическом процессе. Соотношение продуктов бутанола к ацетону и этанолу в этом процессе составляет 6:3:1, а концентрация продукта составляет 12-22 г/л. Выход раствора составляет 25-33 % от массы используемого субстрата. Затем смесь продуктов разделяют перегонкой . Кроме того, можно использовать побочные продукты -водород и углекислый газ, а также клеточную массу, которую можно использовать в качестве корма для животных .

Этот процесс достиг своего пика перед Второй мировой войной и сегодня больше не используется.

Более современные процессы

Теперь этот процесс может также работать как процесс с периодической подпиткой или как непрерывный процесс с оптимальным управлением процессом в зависимости от размера завода. Для поддержания низкой концентрации бутанола в реакторе, применяются различные методы обработки растворов на месте, такие как отгонка газа и . .

См. также

• Биобутанол

Примечания