合成ガス発酵

合成ガス発酵は、合成ガス発酵とも呼ばれ、微生物プロセスです。このプロセスでは、合成ガスと呼ばれる水素、一酸化炭素、二酸化炭素の混合物が炭素源およびエネルギー源として使用され、その後微生物によって燃料や化学物質に変換されます。[ 1 ^]

合成ガス発酵の主な生成物には、エタノール、ブタノール、酢酸、酪酸、メタンなどがある。^[2] 石油精製、製鋼、カーボンブラック、コークス、アンモニア、メタノールの製造方法などの特定の工業プロセスでは、主にCOとHを含む大量の廃ガスが排出される。
₂直接または燃焼により大気中に放出されます。バイオ触媒は、これらの廃ガスを化学物質やエタノールなどの燃料に変換するために利用できます。^[3]さらに、ナノ粒子を組み込むと、合成ガス発酵中のガス-液体流体移動が改善されることが実証されています。^[4]

合成ガスを利用して燃料や化学物質を生産できる微生物はいくつかあります。これらの微生物は主に酢酸生成菌として知られており、Clostridium ljungdahlii ^[5] 、Clostridium autoethanogenum ^{[6] 、} Eubacterium limosum ^[7] 、Clostridium carboxidivorans P7 ^{[8] 、} Peptostreptococcus productus ^[9]、Butyribacterium methylotrophicum ^[10]などがあります。ほとんどがWood–Ljungdahl経路を利用しています。

合成ガス発酵プロセスは、低温・低圧で行われ、反応特異性が高く、硫黄化合物の量が多くても許容され、COとHの特定の比率を必要としないため、化学プロセスよりも有利である。
₂^[2]一方、合成ガス発酵には次のような限界がある。

• 気液物質移動限界^[10]
• 容積生産性が低い
• 生物の阻害^{[1] [2]}

合成ガス発酵に最も一般的に利用されている反応器タイプは撹拌タンク反応器であり、その物質移動は反応器の形状、インペラの構成、撹拌速度、ガス流量などのいくつかの要因によって左右される。さらに、トリクルベッド反応器、バブルカラム反応器、ガスリフト反応器などのあまり研究されていない反応器タイプには、上記の制限に関して特定の欠点と利点がある。^[11]