ES3053130T3 - Extraction of aliphatic alcohols - Google Patents

Extraction of aliphatic alcohols

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ES3053130T3
ES3053130T3 ES20742143T ES20742143T ES3053130T3 ES 3053130 T3 ES3053130 T3 ES 3053130T3 ES 20742143 T ES20742143 T ES 20742143T ES 20742143 T ES20742143 T ES 20742143T ES 3053130 T3 ES3053130 T3 ES 3053130T3
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aliphatic alcohol
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carbon source
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Thomas Haas
Christian Richter
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Evonik Operations GmbH
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Evonik Operations GmbH
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Abstract

La presente invención se refiere a un método para extraer un alcohol alifático, que contiene preferiblemente de 5 a 16 átomos de carbono, de un medio acuoso, comprendiendo el método: (a) poner en contacto el alcohol alifático en el medio acuoso con al menos un medio de extracción durante un tiempo suficiente para extraer el alcohol alifático del medio acuoso al medio de extracción, (b) separar el medio de extracción con el alcohol alifático extraído del medio acuoso en donde el medio de extracción comprende: - al menos un óxido de trialquil-fosfina, preferiblemente óxido de trioctil-fosfina, y opcionalmente al menos un alcano, y en donde el alcohol alifático se produce a partir de una fuente de carbono poniendo en contacto la fuente de carbono con al menos un microorganismo capaz de convertir la fuente de carbono en el alcohol alifático. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN
[0002] Extracción de alcoholes alifáticos
[0003] Campo de la invención
[0004] La presente invención se refiere a un procedimiento de extracción de un alcohol alifático a partir de un medio acuoso. En particular, el procedimiento utiliza al menos un óxido de trialquilfosfina, y opcionalmente al menos un alcano. Antecedentes de la invención
[0005] Los alcoholes alifáticos desempeñan varias funciones en la técnica. Por ejemplo, se pueden usar en la producción de polímeros, productos farmacéuticos, disolventes y aditivos alimentarios.
[0006] El documento WO1985000805 divulga un procedimiento para producir alcohol que comprende extraer una solución acuosa de alcohol con un sistema disolvente orgánico que comprende un disolvente orgánico.
[0007] El documento US4714791 divulga un proceso para recuperar alcoholes alifáticos superiores normales primarios que comprende poner en contacto cañas de azúcar, o productos obtenidos a partir de las cañas de azúcar, como materia prima de extracción con un fluido en un estado subcrítico o supercrítico
[0008] En consecuencia, existe la necesidad en la técnica de un procedimiento de extracción más barato y más eficaz para extraer alcoholes alifáticos, especialmente alcoholes alifáticos producidos a escala industrial.
[0009] Además, existe la necesidad de un procedimiento de extracción de alcoholes alifáticos que pueda usarse conjuntamente con un procedimiento biotecnológico de producción de los alcoholes alifáticos.
[0010] Descripción de la invención
[0011] La presente invención intenta resolver los problemas anteriores proporcionando un medio de extracción de alcoholes alifáticos que es más eficaz y más barato que los procedimientos actuales disponibles en la técnica. La presente invención también proporciona un medio de extracción de alcoholes alifáticos que se pueden usar conjuntamente con un procedimiento biotecnológico de producción de alcoholes alifáticos.
[0012] Según un aspecto de la presente invención, se proporciona un procedimiento de extracción de un alcohol alifático que contiene de 5 a 16 átomos de carbono de un medio acuoso, comprendiendo el procedimiento:
[0013] (a) poner en contacto el alcohol alifático en el medio acuoso con al menos un medio de extracción durante un tiempo suficiente para extraer el alcohol alifático del medio acuoso en el medio de extracción,
[0014] (b) separar el medio de extracción con los alcoholes alifáticos extraídos del medio acuoso
[0015] en el que el medio de extracción comprende:
[0016] al menos un óxido de trialquilfosfina, preferentemente óxido de trioctilfosfina (TOPO), y opcionalmente al menos un alcano y en el que el alcohol alifático se produce a partir de una fuente de carbono poniendo en contacto la fuente de carbono con al menos un microorganismo para convertir la fuente de carbono en el alcohol alifático y en el que el microorganismo se recicla y en el que la fuente de carbono comprende CO y/o CO<2>.
[0017] El microorganismo puede ser
[0018] (i) una mezcla de un primer y un segundo microorganismo y
[0019] - el primer microorganismo es un microorganismo acetógeno para convertir la fuente de carbono en acetato y/o etanol; y
[0020] - el segundo microorganismo sirve para alargar la cadena de hidrocarburo y se selecciona del grupo que consiste enClostridium kluyveriyC. Carboxidivoransy convierte el acetato y/o el etanol para formar un ácido; y en el que el primer microorganismo convierte además el ácido en el alcohol alifático correspondiente, o
[0021] (ii)C. Carboxidivoransconvierte la fuente de carbono en el alcohol alifático.
[0022] Preferentemente, el medio de extracción comprende además al menos un alcano y el alcano comprende al menos 12 átomos de carbono.
[0023] En particular, el procedimiento de extracción según cualquier aspecto de la presente invención permite un aumento en el rendimiento con respecto a la cantidad de extractantes usados. Por ejemplo, se puede usar menos del 50% en peso de medio de extracción para extraer la misma cantidad de alcoholes alifáticos que si solo se usaran alcanos puros. Por lo tanto, con un volumen pequeño de medio de extracción se pueden extraer alcoholes alifáticos con un mayor rendimiento. El medio de extracción tampoco es perjudicial para los microorganismos. En consecuencia, el medio de extracción según cualquier aspecto de la presente invención puede estar presente cuando el alcohol alifático se produce biotecnológicamente. Además, los alcoholes alifáticos pueden separarse fácilmente del medio de extracción según cualquier aspecto de la presente invención mediante destilación. Después de la separación, por ejemplo, mediante destilación, el medio de extracción puede reciclarse fácilmente.
[0025] El procedimiento según cualquier aspecto de la presente invención puede ser un procedimiento de extracción de al menos un alcohol alifático, que contiene de 5 a 16 átomos de carbono, de un medio acuoso. Un alcohol alifático aislado puede referirse a al menos un alcohol alifático que puede separarse del medio en el que se ha producido el alcohol alifático. En un ejemplo, el alcohol alifático puede producirse en un medio acuoso (por ejemplo, un medio de fermentación en el que el alcohol alifático se produce mediante células específicas a partir de una fuente de carbono). El alcohol alifático aislado puede referirse al alcohol alifático del medio acuoso extraído del mismo. En particular, la etapa de extracción permite la separación del exceso de agua del medio acuoso, dando así como resultado la formación de una mezcla que contiene el alcohol alifático extraído.
[0027] El medio de extracción también puede denominarse "medio extractor". El medio extractor puede usarse para extraer/aislar el alcohol alifático producido según cualquier procedimiento de la presente invención del medio acuoso en el que el alcohol alifático se produjo originariamente.
[0029] Al final de la etapa de extracción, el exceso de agua del medio acuoso puede eliminarse, obteniéndose como resultado el medio de extracción que contiene el alcohol alifático extraído. El medio de extracción puede comprender una combinación de compuestos con la que puede obtenerse como resultado un medio de extracción del alcohol alifático del medio acuoso eficaz. En particular, el medio de extracción puede comprender: (i) al menos un alcano que comprende al menos 12 átomos de carbono, y (ii) al menos un óxido de trialquilfosfina. El medio de extracción según cualquier aspecto de la presente invención puede extraer eficazmente el alcohol alifático en el medio de extracción de alcano-óxido de trialquilfosfina. Este medio de extracción de una mezcla de óxido de trialquilfosfina y al menos un alcano puede considerarse adecuado en el procedimiento según cualquier aspecto de la presente invención puesto que la mezcla funciona eficazmente en la extracción del alcohol alifático deseado en presencia de un medio de fermentación. En particular, se puede considerar que la mezcla de óxido de trialquilfosfina-y al menos un alcano funciona mejor que cualquier procedimiento conocido actualmente en la técnica para la extracción de alcohol alifático puesto que no requiere ningún equipo especial para llevarse a cabo y es relativamente fácil de realizar con un alto rendimiento de producto.
[0031] El alcano puede comprender al menos 12 átomos de carbono. En particular, el alcano puede comprender 12-18 átomos de carbono. En un ejemplo, el alcano se puede seleccionar del grupo que consiste en dodecano, tridecano, tetradecano, pentadecano, hexadecano, heptadecano y octadecano. En un ejemplo adicional, el medio de extracción puede comprender una mezcla de alcanos. En otro ejemplo, el alcano puede ser un alcano ramificado.
[0033] Los óxidos de trialquilfosfina tienen una fórmula general de OPX<3>en la que X es un alquilo. Los óxidos de trialquilfosfina adecuados según cualquier aspecto de la presente invención incluyen un grupo alquilo compuesto por un hidrocarburo lineal, ramificado o cíclico, estando compuesto el hidrocarburo por 1 a aproximadamente 100 átomos de carbono y por 1 a aproximadamente 200 átomos de hidrógeno. En particular, "alquilo", tal como se usa en referencia al óxido de trialquilfosfina según cualquier aspecto de la presente invención, puede referirse a un grupo hidrocarburo que tiene de 1 a 20 átomos de carbono, frecuentemente entre 4 y 15 átomos de carbono, o entre 6 y 12 átomos de carbono, y que puede estar compuesto por cadenas lineales, cadenas cíclicas, cadenas ramificadas o mezclas las mismas. X puede ser el mismo radical alquilo o diferentes radicales alquilo dentro de una molécula. Si están presentes diferentes radicales alquilo en una molécula de óxido de trialquilfosfina, los radicales alquilo se seleccionan preferentemente de C8 y C10. Normalmente el óxido de trialquilfosfina se selecciona del grupo que consiste en óxido de tributilfosfina, óxido de trihexilfosfina, óxido de trioctilfosfina, óxido de tridecilfosfina y mezclas de los mismos.
[0035] Incluso más en particular, el óxido de trialquilfosfina puede ser óxido de trioctilfosfina (TOPO). El óxido de trioctilfosfina (TOPO) es un compuesto organofosforado con la fórmula OP(C<8>H<17>)<3>. El, al menos un, óxido de trialquilfosfina, preferentemente óxido de trioctilfosfina (TOPO), puede estar presente en el medio de extracción junto con al menos un alcano. En particular, la mezcla de al menos un óxido de trialquilfosfina, preferentemente óxido de trioctilfosfina (TOPO), y alcano que comprende al menos 12 átomos de carbono puede comprender una relación en peso de aproximadamente 1:100 a 1:10 de al menos un óxido de trialquilfosfina, preferentemente óxido de trioctilfosfina (TOPO), con respecto al alcano. Más en particular, la relación en peso de al menos un óxido de trialquilfosfina, preferentemente óxido de trioctilfosfina (TOPO), a alcano en el medio de extracción según cualquier aspecto de la presente invención puede ser de aproximadamente 1:100, 1:90, 1:80, 1:70, 1:60, 1:50, 1:40, 1:30, 1:25, 1:20, 1:15 o 1:10. Incluso más en particular, la relación en peso de al menos un óxido de trialquilfosfina, preferentemente óxido de trioctilfosfina (TOPO), a alcano se puede seleccionar dentro del intervalo de 1:90 a 1:10, 1:80 a 1:10, 1:70 a 1:10, 1:60 a 1:10, 1:50 a 1:10, 1:40 a 1:10, 1:30 a 1:10 o 1:20 a 1:10. La relación en peso de al menos un óxido de trialquilfosfina, preferentemente óxido de trioctilfosfina (TOPO), a alcano puede encontrarse entre 1:40 y 1:15 o 1:25 a 1:15. En un ejemplo, la relación en peso de al menos un óxido de trialquilfosfina, preferentemente óxido de trioctilfosfina (TOPO), a alcano puede ser de aproximadamente 1:15. En el ejemplo, el alcano puede ser hexadecano y, por lo tanto, la relación en peso de al menos un óxido de trialquilfosfina, preferentemente óxido de trioctilfosfina (TOPO), a hexadecano puede ser de aproximadamente 1:15.
[0036] El término ‘aproximadamente’, tal como se utiliza en el presente documento, se refiere a una variación dentro del 20 por ciento. En particular, el término "aproximadamente", tal como se utiliza en el presente documento, se refiere a /-20%, más en particular, /- 10%, incluso más en particular, /- 5% de una medición o valor dado.
[0037] En un procedimiento preferido según la presente invención, el medio de extracción contiene, aparte del óxido de fosfina, un segundo componente orgánico. El segundo componente orgánico contiene al menos 12 carbonos. El segundo componente orgánico es un alcano lineal o ramificado que puede seleccionarse del grupo que consiste en tetradecano, pentadecano, hexadecano, heptadecano, octadecano y escualeno o mezclas de alcanos tales como aceite mineral blanco (Fragotherm-Q-32-N). Además, el segundo componente orgánico puede comprender un hidrocarburo aromático que puede seleccionarse del grupo que consiste en diisopropilbifenilo, terfenilo parcialmente hidrogenado, dibenciltolueno y diisopropilnaftaleno o una mezcla de disolventes aromáticos tal como Solvesso 200. Otra posibilidad es usar un alcohol que se puede seleccionar del grupo que consiste en alcohol oleílico, 2-octildodecanol y 2-hexildodecanol como el segundo componente orgánico.
[0038] El medio de extracción según cualquier aspecto de la presente invención puede extraer eficazmente el alcohol alifático en el medio de extracción. Este medio de extracción de una mezcla de al menos un óxido de alquilfosfina que contiene al menos dos radicales alquilo diferentes por molécula de óxido de alquilfosfina y al menos un alcano puede considerarse adecuado en el procedimiento según cualquier aspecto de la presente invención puesto que la mezcla funciona eficazmente en la extracción del alcohol alifático deseado en presencia del medio de producción acuoso. El alcano puede ser un alcano lineal o ramificado. En un ejemplo, el alcano puede ser un alcano ramificado y el alcano ramificado puede ser escualeno.
[0039] En otro ejemplo, el medio de extracción de una mezcla de al menos un óxido de alquilfosfina que contiene al menos dos radicales alquilo diferentes por molécula de óxido de alquilfosfina y al menos un hidrocarburo aromático parcialmente hidrogenado puede considerarse adecuado en el procedimiento según cualquier aspecto de la presente invención puesto que la mezcla funciona eficazmente en la extracción del ácido y/o alcohol orgánico deseados en presencia del medio de producción acuoso. En particular, la mezcla de al menos un óxido de alquilfosfina que contiene al menos dos radicales alquilo diferentes por molécula de óxido de alquilfosfina y al menos un hidrocarburo aromático parcialmente hidrogenado puede considerarse que funciona mejor que cualquier procedimiento conocido actualmente en la técnica para la extracción del alcohol alifático puesto que no requiere ningún equipo especial para llevarse a cabo y es relativamente fácil de realizar con un alto rendimiento de producto. Además, el medio de extracción según cualquier aspecto de la presente invención en combinación con alcano o disolvente aromático parcialmente hidrogenado tampoco es tóxico para los microorganismos.
[0040] En la etapa (a) según cualquier aspecto de la presente invención, el alcohol alifático en el medio acuoso puede ponerse en contacto con el medio de extracción durante un tiempo suficiente para extraer el alcohol alifático del medio acuoso en el medio de extracción. Un experto puede ser capaz de determinar la cantidad de tiempo necesaria para alcanzar el equilibrio de distribución y la aglomeración de burbujas adecuada que puede ser necesaria para optimizar el proceso de extracción. En algunos ejemplos, el tiempo necesario puede depender de la cantidad de alcohol alifático que puede extraerse. En particular, el tiempo necesario para extraer el alcohol alifático del medio acuoso en el medio de extracción puede ser de solo unos pocos minutos. En los ejemplos en los que la extracción se lleva a cabo a medida que tiene lugar la fermentación, el tiempo para la extracción es equivalente al tiempo de fermentación.
[0041] La relación del medio de extracción utilizado a la cantidad de alcohol alifático que se va a extraer puede variar dependiendo de la rapidez con que se lleve a cabo la extracción. En un ejemplo, la cantidad de medio de extracción es igual a la cantidad de medio acuoso que comprende el alcohol alifático. Después de la etapa de puesta en contacto del medio de extracción con el medio acuoso, las dos fases (acuosa y orgánica) se separan usando cualquier medio conocido en la técnica. En un ejemplo, las dos fases se pueden separar utilizando un embudo de separación. Las dos fases también pueden separarse utilizando mezcladores-sedimentadores, columnas pulsadas y similares. En un ejemplo en el que el alcohol alifático es hexanol, la separación del medio de extracción del hexanol puede llevarse a cabo usando destilación en vista del hecho de que el hexanol destila a un punto de ebullición significativamente más bajo que el medio de extracción. Un experto puede seleccionar el mejor procedimiento de separación del medio de extracción del alcohol alifático deseado en la etapa (b) dependiendo de las características del alcohol alifático que se desea extraer. En particular, la etapa (b) según cualquier aspecto de la presente invención implica la recuperación del alcohol alifático de la etapa (a).
[0042] La etapa (b) termina preferentemente poniendo a disposición el absorbente orgánico para su reciclado o su reutilización, preferentemente en la etapa (0) (véase a continuación).
[0043] El alcohol alifático se selecciona preferentemente del grupo que consiste en alcohol alifático que contiene de 2 a 16, preferentemente de 5 a 12, átomos de carbono. Más en particular, el alcohol alifático puede seleccionarse del grupo que consiste en alcohol alifático con 4 a 16, 4 a 14, 4 a 12, 4 a 10, 5 a 16, 5 a 14, 5 a 12, 5 a 10, 6 a 16, 6 a 14, 6 a 12, o 6 a 10 átomos de carbono. En particular, el alcohol alifático puede seleccionarse del grupo que consiste en pentanol, hexanol, heptanol y octanol. Incluso más en particular, el alcohol alifático puede seleccionarse del grupo que consiste en butanol y hexanol. En particular, el alcohol alifático es un hexanol.
[0044] En algunos ejemplos, los microorganismos capaces de producir el alcohol alifático pueden cultivarse con cualquier medio de cultivo, sustrato, condiciones y procesos conocidos en general en la técnica para el cultivo de bacterias. Esto permite que el alcohol alifático se produzca usando un procedimiento biotecnológico. Dependiendo del microorganismo que se usa para la producción de alcohol alifático, se varían el medio de crecimiento, el pH, la temperatura, la velocidad de agitación, el nivel de inóculo y/o las condiciones aerobias, microaerobicas o anaerobias apropiados. Un experto entendería las otras condiciones necesarias para llevar a cabo el procedimiento según cualquier aspecto de la presente invención. En particular, las condiciones en el recipiente (por ejemplo, fermentador) pueden variarse dependiendo de los microorganismos utilizados. La variación de las condiciones para que sean adecuadas para el funcionamiento óptimo de los microorganismos se encuentra dentro del conocimiento de un experto.
[0045] En un ejemplo, el procedimiento según cualquier aspecto de la presente invención se puede llevar a cabo en un medio acuoso con un pH de entre 5 y 8, o entre 5,5 y 7. La presión puede encontrarse entre 1 y 10 bares. Los microorganismos se pueden cultivar a una temperatura que varía entre aproximadamente 20 °C y aproximadamente 80 °C. En un ejemplo, el microorganismo se puede cultivar a 37 °C.
[0046] En algunos ejemplos, para el crecimiento del microorganismo y para la producción de alcohol alifático por el mismo, el medio acuoso puede comprender cualesquiera nutrientes, ingredientes y/o suplementos adecuados para el crecimiento del microorganismo o para promover la producción del alcohol alifático. En particular, el medio acuoso puede comprender al menos uno de los siguientes: fuentes de carbono, fuentes de nitrógeno, tales como una sal de amonio, extracto de levadura, o peptona; minerales; sales; cofactores; agentes tampón; vitaminas; y cualesquiera otros componentes y/o extractos que puedan fomentar el crecimiento de las bacterias. El medio de cultivo que se va a utilizar debe ser adecuado con respecto a los requerimientos de las cepas particulares. Las descripciones de los medios de cultivo para diversos microorganismos se proporcionan en el "Manual of Methods for General Bacteriology". En consecuencia, el procedimiento de extracción de un alcohol alifático según cualquier aspecto de la presente invención puede usarse junto con cualquier procedimiento biotecnológico de producción del alcohol alifático. Esto es especialmente ventajoso, dado que normalmente durante el proceso de fermentación para producir alcohol alifático usando procedimientos biológicos se dejaría que el alcohol alifático se acumule en el medio acuoso, por lo que, después de alcanzar unas determinadas concentraciones en el medio de fermentación, el propio producto diana (alcoholes alifáticos) podría inhibir la actividad y la productividad del microorganismo. Esto limita, por lo tanto, el rendimiento general del proceso de fermentación. Con el uso de este procedimiento de extracción, los alcoholes alifáticos se extraen a medida que se producen, reduciendo así drásticamente la inhibición del producto final.
[0047] El procedimiento según cualquier aspecto de la presente invención también es más eficaz y rentable que los procedimientos tradicionales de extracción de alcoholes alifáticos, en particular de un procedimiento de fermentación a medida que se producen, puesto que no hay ninguna dependencia primaria de una destilación y/o una precipitación para la recuperación de alcoholes alifáticos. El proceso de destilación o precipitación puede generar mayores costes de fabricación, un menor rendimiento y una mayor cantidad de productos de desecho, lo que reduce la eficacia general del proceso. El procedimiento según cualquier aspecto de la presente invención intenta superar estos inconvenientes. En un ejemplo, el alcohol alifático es hexanol. En este ejemplo, el hexanol se puede producir a partir de al menos una fuente de carbono, por ejemplo, gas de síntesis.
[0048] El gas de síntesis puede convertirse en hexanol en presencia de al menos una bacteria acetógena y/o bacterias oxidantes de hidrógeno. En particular, puede usarse cualquier procedimiento conocido en la técnica. El hexanol puede producirse a partir de gas de síntesis por al menos un procariota. En particular, el procariota puede seleccionarse del grupo que consiste en el géneroEscherichiatal comoEscherichia coli; del géneroClostridiatal comoClostridium Ijungdahlii, Clostridium autoethanogenum, Clostridium carboxidivoransoClostridium kluyveri; del géneroCorynebacteriatal comoCorynebacterium glutamicum; del géneroCupriavidustal comoCupriavidus necatoroCupriavidus metallidurans; del géneroPseudomonastal comoPseudomonas fluorescens,Pseudomonas putidaoPseudomonas oleavorans; del géneroDelftiatal comoDelftia acidovorans; del géneroBacillustal comoBacillus subtillis; del géneroLactobacillustal comoLactobacillus delbrueckii; o del géneroLactococcustal comoLactococcus lactis.
[0049] En otro ejemplo, el hexanol puede producirse a partir de una fuente de carbono, por ejemplo gas de síntesis, por al menos un eucariota. El eucariota utilizado en el procedimiento de la presente invención puede seleccionarse del géneroAspergillustal comoAspergillus niger; del géneroSaccharomycestal comoSaccharomyces cerevisiae; del géneroPichiatal comoPichia pastoris; del géneroYarrowiatal comoYarrowia lipolytica; del géneroIssatchenkiatal comoIssathenkia orientalis; del géneroDebaryomycestal comoDebaryomyces hansenii; del géneroArxulatal comoArxula adenoinivorans; o del géneroKluyveromycestal comoKluyveromyces lactis.
[0050] El término "bacterias acetógenas", tal como se utiliza en el presente documento, se refiere a un microorganismo que es capaz de realizar la ruta de Wood-Ljungdahl y, por lo tanto, es capaz de convertir CO, CO<2>y/o hidrógeno en acetato. Estos microorganismos incluyen microorganismos que en su forma de tipo silvestre no presentan una ruta de Wood-Ljungdahl, pero han adquirido este rasgo como resultado de una modificación genética. Dichos microorganismos incluyen, pero sin limitación, células de E. coli. Estos microorganismos también pueden denominarse bacterias carboxidotróficas. Actualmente se conocen en la técnica 21 géneros diferentes de bacterias acetógenas (Drake et al., 2006), y estos también pueden incluir algunos clostridios (Drake y Kusel, 2005). Estas bacterias son capaces de utilizar dióxido de carbono o monóxido de carbono como fuente de carbono con hidrógeno como fuente de energía (Wood, 1991). Además, como fuente de carbono también se pueden utilizar alcoholes, aldehídos, ácidos carboxílicos y numerosas hexosas (Drake et al., 2004). La ruta reductora que da lugar a la formación de acetato se conoce como ruta acetil-CoA o de Wood-Ljungdahl. En particular, las bacterias acetógenas pueden seleccionarse del grupo que consiste enAcetoanaerobium notera (ATCC 35199), Acetonema longum (DSM 6540), Acetobacterium carbinolicum (DSM 2925), Acetobacterium malicum (DSM 4132), Acetobacterium especie Nº 446 (Morinaga et al., 1990, J. Biotechnol., Vol. 14, páginas 187-194),Acetobacterium wieringae (DSM 1911), Acetobacterium woodii (DSM 1030), Alkalibaculum bacchi (DSM 22112), Archaeoglobus fulgidus (DSM 4304), Blautia producta (DSM 2950, anteriormente Ruminococcus productus, anteriormente Peptostreptococcus productus), Butyribacterium methylotrophicum (DSM 3468), Clostridium aceticum (DSM 1496), Clostridium autoethanogenum (DSM 10061, DSM 19630 y DSM 23693), Clostridium carboxidivorans (DSM 15243), Clostridium coskatii (ATCC no. PTA-10522), Clostridium drakei (ATCC BA-623), Clostridium formicoaceticum (DSM 92), Clostridium glycolicum (DSM 1288), Clostridium Ijungdahlii (DSM 13528), Clostridium Ijungdahlii C-01 (ATCC 55988), Clostridium Ijungdahlii ERI-2 (ATCC 55380), Clostridium Ijungdahlii O-52 (ATCC 55989), Clostridium mayombei (DSM 6539), Clostridium methoxybenzovorans (DSM 12182), Clostridium ragsdalei (DSM 15248), Clostridium scatologenes (DSM 757), Clostridium especie ATCC 29797 (Schmidt et al., 1986, Chem. Eng. Commun., Vol. 45, páginas 61-73), Desulfotomaculum kuznetsovii (DSM 6115), Desulfotomaculum thermobezoicum subesp. thermosyntrophicum (DSM 14055), Eubacterium limosum (DSM 20543), Methanosarcina acetivorans C2A (DSM 2834), Moorella esp. HUC22-1 (Sakai et al., 2004, Biotechnol. Let., Vol. 29, páginas 1607-1612), Moorella thermoacetica (DSM 521, anteriormente Clostridium thermoaceticum), Moorella thermoautotrophica (DSM 1974), Oxobacter pfennigii (DSM 322), Sporomusa aerivorans (DSM 13326), Sporomusa ovata (DSM 2662), Sporomusa silvacetica (DSM 10669), Sporomusa sphaeroides (DSM 2875), Sporomusa termitida (DSM 4440) y Thermoanaerobacter kivui (DSM 2030, anteriormente Acetogenium kivui).
[0052] Más en particular, puede usarse la cepa ATCC BAA-624 deClostridium carboxidivorans. Incluso más en particular, puede usarse la cepa bacteriana etiquetada "P7" y "P11" deClostridium carboxidivoranstal como se describe, por ejemplo, en los documentos U.S. 2007/0275447 y U.S. 2008/0057554. La producción de hexanol enClostridium carboxidivoransa partir de gas de síntesis que contienen CO<2>se enseña especialmente en Naveira et al., Journal of Chemical Technology & Biotechnology 92(4), Abril de 2017.
[0054] Otra bacteria particularmente adecuada puede serClostridium ljungdahlii.En particular, pueden usarse cepas seleccionadas del grupo que consiste enClostridium IjungdahliiPETC,Clostridium IjungdahliiERI2,Clostridium ljungdahliiCOL yClostridium IjungdahliiO-52 en la conversión de gas de síntesis en hexanol. Estas cepas se describen, por ejemplo, en los documentos WO 98/00558, WO 00/68407, ATCC 49587, ATCC 55988 y ATCC 55989.
[0055] Las bacterias acetógenas pueden usarse junto con una bacteria oxidante de hidrógeno. En un ejemplo, pueden usarse tanto una bacteria acetógena como una bacteria oxidante de hidrógeno para producir hexanol a partir de una fuente de carbono, por ejemplo gas de síntesis. En otro ejemplo, solo se pueden usar bacterias acetógenas para metabolizar gas de síntesis para producir hexanol a partir de una fuente de carbono, por ejemplo, gas de síntesis. En otro ejemplo más, solo se puede usar una bacteria oxidante de hidrógeno en esta reacción.
[0057] Las bacterias oxidantes de hidrógeno pueden seleccionarse del grupo que consiste enAchromobacter,Acidithiobacillus, Acidovorax, Alcaligenes, Anabena, Aquifex, Arthrobacter, Azospirillum, Bacillus, Bradyrhizobium, Cupriavidus, Derxia, Helicobacter, Herbaspirillum, Hydrogenobacter, Hydrogenobaculum, Hydrogenophaga,,Hydrogenophilus, Hydrogenothermus, Hydrogenovibrio, Ideonella esp.O1,Kyrpidia,Metallosphaera,Methanobrevibacter,Myobacterium,Nocardia,Oligotropha, Paracoccus, Pelomonas, Polaromonas, Pseudomonas, Pseudonocardia, Rhizobium, Rhodococcus, Rhodopseudomonas, Rhodospirillum, Streptomyces, Thiocapsa, Treponema,Variovorax,XanthobacteryWautersia.
[0059] En la producción de hexanol a partir de una fuente de carbono, por ejemplo, gas de síntesis, se puede usar una combinación de bacterias. Puede haber presente más de una bacteria acetógena en combinación con una o más bacterias oxidantes de hidrógeno. En otro ejemplo, puede haber presente más de un tipo de bacterias acetógenas solamente. En otro ejemplo más, puede haber presente más de una bacteria oxidante de hidrógeno solamente. El ácido hexanoico, también conocido como ácido caproico, tiene la fórmula general C<5>H<11>COOH.
[0061] En particular, el procedimiento de producción de hexanoico puede comprender la etapa de:
[0063] - poner en contacto una fuente de carbono, por ejemplo gas de síntesis, con al menos una bacteria capaz de realizar la ruta de Wood-Ljungdahl y un alargamiento de cadena para producir hexanol.
[0064] En particular, el microorganismo puede ser
[0065] (i) una mezcla de un primer y un segundo microorganismo y
[0066] - el primer microorganismo es un microorganismo acetógeno capaz de convertir la fuente de carbono en acetato y/o etanol; y
[0067] - el segundo microorganismo sirve para alargar la cadena de carbono y se selecciona del grupo que consiste enClostridium kluyveriyC. Carboxidivoransy es capaz de convertir el acetato y/o el etanol para formar un ácido; y en el que el primer microorganismo es además capaz de convertir el ácido en el alcohol alifático correspondiente, o (ii)C. Carboxidivoranscapaz de convertir la fuente de carbono en el alcohol alifático.
[0068] El término "poner en contacto", tal como se utiliza en el presente documento, significa llevar a cabo un contacto directo entre el alcohol alifático en el medio con el medio de extracción en la etapa (a) y/o el contacto directo entre el microorganismo y una fuente de carbono, por ejemplo gas de síntesis. Por ejemplo, la célula y el medio que comprende la fuente de carbono pueden estar en diferentes compartimentos. En particular, la fuente de carbono puede estar en un estado gaseoso y añadirse al medio que comprende las células según cualquier aspecto de la presente invención. En un ejemplo, la producción de hexanol a partir de una fuente de carbono, por ejemplo, gas de síntesis, puede implicar el uso de bacterias acetógenas junto con una bacteria capaz de producir el hexanol usando bacterias capaces de alargar la cadena. En un ejemplo, pueden usarse tanto una bacteria acetógena como una bacteria capaz de alargar la cadena para producir hexanol a partir de una fuente de carbono, por ejemplo gas de síntesis. Por ejemplo, se puede utilizarClostridium ljungdahliisimultáneamente conClostridium kluyveri.En otro ejemplo, solo se pueden usar bacterias acetógenas para metabolizar una fuente de carbono, por ejemplo gas de síntesis, para producir hexanol a partir de una fuente de carbono, por ejemplo gas de síntesis. En este ejemplo, las bacterias acetógenas pueden ser capaces de llevar a cabo tanto el alargamiento de la cadena como la ruta de Wood-Ljungdahl. En un ejemplo, las bacterias acetógenas pueden serC. carboxidivorans, que puede ser capaz de llevar a cabo tanto la ruta de Wood-Ljungdahl como el alargamiento de la cadena.
[0069] El organismo que es capaz de llevar a cabo el alargamiento de la cadena puede seleccionarse del grupo que consiste enClostridium kluyveri, C. Carboxidivoransy similares. Estos microorganismos incluyen microorganismos que en su forma de tipo silvestre no tienen la capacidad de llevar a cabo el alargamiento de la cadena, pero han adquirido este rasgo como resultado de una modificación genética. En particular, el microorganismo puede serClostridium kluyveri.En un ejemplo, las bacterias usadas según cualquier aspecto de la presente invención se seleccionan del grupo que consiste enClostridium kluyveriyC. Carboxidivorans.
[0070] En particular, las células se ponen en contacto con una fuente de carbono que incluye monosacáridos (tales como glucosa, galactosa, fructosa, xilosa, arabinosa o xilulosa), disacáridos (tales como lactosa o sacarosa), oligosacáridos y polisacáridos (tales como almidón o celulosa), sustratos de un solo carbono y/o mezclas de los mismos. Más en particular, las células se ponen en contacto con una fuente de carbono que comprende CO y/o CO<2>para producir un alcohol alifático.
[0071] Con respecto a la fuente de sustratos que comprenden dióxido de carbono y/o monóxido de carbono, un experto entenderá que existen muchas fuentes posibles para el suministro de CO y/o CO<2>como fuente de carbono. Se puede observar que, en la práctica, como fuente de carbono de la presente invención, se puede usar cualquier gas o cualquier mezcla de gases que sea capaz de suministrar a los microorganismos cantidades suficientes de carbono, de modo que se pueda formar acetato y/o etanol a partir de la fuente de CO y/o CO<2>.
[0072] Generalmente, para la célula de la presente invención, la fuente de carbono comprende al menos el 50% en peso, al menos el 70% en peso, particularmente al menos el 90% en peso de CO<2>y/o CO, en los que los porcentajes en peso se refieren a todas las fuentes de carbono que están disponibles para la célula según cualquier aspecto de la presente invención. Puede proporcionarse la fuente de material de carbono.
[0073] Ejemplos de fuentes de carbono en forma de gas incluyen gases de escape tales como gas de síntesis, gases de combustión y gases de refinería de petróleo producidos por fermentación de levadura o fermentación clostridial. Estos gases de escape se forman a partir de la gasificación de materiales que contienen celulosa o de la gasificación del carbón. En un ejemplo, no necesariamente pueden producirse estos gases de escape como subproductos de otros procesos, sino que pueden producirse específicamente para su uso con el cultivo mixto de la presente invención. Según cualquier aspecto de la presente invención, la fuente de carbono, también para la producción de acetato y/o etanol, usada en la etapa (a) (véase más adelante) según cualquier aspecto de la presente invención puede ser gas de síntesis. El gas de síntesis se puede producir, por ejemplo, como subproducto de la gasificación del carbón. Por consiguiente, el microorganismo según cualquier aspecto de la presente invención puede ser capaz de convertir una sustancia que es un producto de desecho en un recurso valioso.
[0074] En otro ejemplo, el gas de síntesis puede ser un subproducto de la gasificación de materias primas agrícolas de bajo coste y ampliamente disponibles para su uso con el cultivo mixto de la presente invención para producir compuestos orgánicos sustituidos y no sustituidos.
[0075] Existen numerosos ejemplos de materias primas que se pueden convertir en gas de síntesis, puesto que para este fin se pueden utilizar casi todas las formas de vegetación. En particular, las materias primas se seleccionan del grupo que consiste en hierbas perennes tales como miscanto, residuos de maíz, desechos de procesamiento tales como serrín y similares.
[0076] En general, el gas de síntesis se puede obtener en un aparato de gasificación de biomasa seca, principalmente mediante pirólisis, oxidación parcial y reformado con vapor, en el que los productos primarios del gas de síntesis son CO, H<2>y CO<2>. El gas de síntesis también puede ser un producto de la electrolisis del CO<2>. Un experto entenderá las condiciones adecuadas para llevar a cabo la electrolisis de CO<2>para producir gas de síntesis que comprende CO en una cantidad deseada.
[0077] Habitualmente, una parte del gas de síntesis obtenido a partir del proceso de gasificación se procesa en primer lugar con el fin de optimizar los rendimientos del producto y evitar la formación de alquitrán. El craqueo del alquitrán y del CO no deseados en el gas de síntesis se puede llevar a cabo utilizando cal y/o dolomita. Estos procesos se describen con detalle, por ejemplo por Reed, 1981.
[0078] La eficacia general, la productividad de alcohol alifático y/o la captura de carbono general del procedimiento de la presente invención pueden depender de la estequiometría del CO<2>, CO y H<2>en el flujo continuo de gas. Los flujos continuos de gas aplicados pueden tener una composición de CO<2>y H<2>. En particular, en el flujo continuo de gas, el intervalo de concentraciones de CO<2>puede ser de aproximadamente el 10-50%, en particular el 3% en peso y H<2>se encontrará entre el 44% y el 84%, en particular entre el 64 y el 66,04% en peso. En otro ejemplo, el flujo continuo de gas también puede comprender gases inertes tales como N<2>, hasta una concentración de N<2>del 50% en peso. Se pueden usar mezclas de fuentes como fuente de carbono.
[0079] Según cualquier aspecto de la presente invención, se puede suministrar un agente reductor, por ejemplo hidrógeno, junto con la fuente de carbono. En particular, este hidrógeno puede suministrarse cuando se suministra y/o se usa el C y/o el CO<2>. En un ejemplo, el gas hidrógeno es parte del gas de síntesis presente según cualquier aspecto de la presente invención. En otro ejemplo, en los casos en los que el gas hidrógeno en el gas de síntesis es insuficiente para el procedimiento de la presente invención, se puede suministrar gas hidrógeno adicional. En un ejemplo, el hidrógeno puede ser un producto de electrólisis del agua.
[0080] En un ejemplo, el alcohol alifático es hexanol. Más en particular, la fuente de carbono que comprende CO y/o CO<2>entra en contacto con las células en un flujo de gas continuo. Incluso más en particular, el flujo continuo de gas comprende gas de síntesis. Estos gases pueden suministrarse, por ejemplo, utilizando boquillas que desembocan en el medio acuoso, fritas, membranas dentro de la tubería que suministra el gas al medio acuoso y similares.
[0081] Un experto entenderá que puede ser necesario controlar la composición y los caudales de las corrientes a intervalos relevantes. El control de la composición de la corriente se puede lograr variando las proporciones de las corrientes constituyentes para lograr una composición objetivo o deseable. La composición y el caudal de la corriente mezclada se pueden supervisar mediante cualquier medio conocido en la técnica. En un ejemplo, el sistema está adaptado para supervisar de forma continua los caudales y las composiciones de al menos dos corrientes y combinarlas para producir una única corriente de sustrato mezclada en un flujo continuo de gas de composición óptima y medios para hacer pasar la corriente de sustrato optimizada al fermentador.
[0082] La expresión "una solución acuosa" o el término "medio" comprende cualquier solución que comprende agua, principalmente agua como disolvente, que puede utilizarse para mantener la célula según cualquier aspecto de la presente invención, al menos temporalmente, en un estado metabólicamente activo y/o estado viable y comprende, si es necesario, cualesquiera sustratos adicionales. El experto está familiarizado con la preparación de numerosas soluciones acuosas, normalmente denominadas medios que pueden usarse para mantener y/o cultivar las células, por ejemplo, puede usarse medio LB en el caso deE. colio medio ATCC1754 en el caso deC.ljungdahlii.Es ventajoso utilizar como solución acuosa un medio mínimo, es decir, un medio de composición razonablemente sencilla que comprende solo el conjunto mínimo de sales y nutrientes indispensable para mantener la célula en un estado metabólicamente activo y/o viable, a diferencia de los medios complejos, para evitar una contaminación innecesaria de los productos con subproductos no deseados. Por ejemplo, se puede utilizar medio M9 como medio mínimo. Las células se incuban con la fuente de carbono el tiempo suficiente para producir el producto deseado. Por ejemplo, durante al menos 1, 2, 4, 5, 10 o 20 horas. La temperatura elegida debe ser tal que las células según cualquier aspecto de la presente invención permanezcan catalíticamente competentes y/o metabólicamente activas, por ejemplo, de 10 a 42 °C, preferentemente de 30 a 40 °C, en particular, de 32 a 38 °C en caso de que la célula sea una célula deC.
[0083] ljungdahlii. El medio acuoso según cualquier aspecto de la presente invención también incluye el medio en el que se produce el alcohol alifático. Se refiere principalmente a un medio en el que la solución comprende sustancialmente agua. En un ejemplo, el medio acuoso en el que se usan las células para producir el alcohol alifático es el mismo medio que entra en contacto con el medio de extracción para la extracción del alcohol alifático.
[0084] En particular, la mezcla del microorganismo y la fuente de carbono según cualquier aspecto de la presente invención se puede emplear en cualquier biorreactor o fermentador conocido para llevar a cabo cualquier aspecto de la presente invención. En un ejemplo, el procedimiento completo según cualquier aspecto de la presente invención que comienza con la producción del alcohol alifático y termina con la extracción del alcohol alifático tiene lugar en un único recipiente. Por lo tanto, puede no haber una etapa de separación entre la etapa de producción de alcohol alifático y la etapa de extracción del alcohol alifático. Esto ahorra tiempo y costes. En particular, durante el proceso de fermentación, el microorganismo puede cultivarse en el medio acuoso y en presencia del medio de extracción. El procedimiento según cualquier aspecto de la presente invención proporciona, por lo tanto, un medio de un solo recipiente para producir alcoholes alifáticos. Además, dado que la extracción del alcohol alifático se realiza a medida que este se produce, no tiene lugar ninguna inhibición del producto final, asegurándose que se mantiene el rendimiento de alcohol alifático. Se puede llevar a cabo una etapa adicional de separación para retirar el alcohol alifático. Se puede utilizar cualquier procedimiento de separación conocido en la técnica tal como utilizando un embudo, una columna, destilación y similares. El medio de extracción remanente y/o las células pueden reciclarse a continuación.
[0085] En otro ejemplo, el proceso de extracción puede tener lugar como una etapa separada y/o en otro recipiente. Después de que haya tenido lugar la fermentación, en la que ya se ha producido el alcohol alifático deseado que se va a extraer, se puede añadir el medio de extracción según cualquier aspecto de la presente invención al medio de fermentación o el medio de fermentación se puede añadir a un recipiente que comprende el medio de extracción. El alcohol alifático deseado puede extraerse después mediante cualquier procedimiento de separación conocido en la técnica tal como mediante el uso de un embudo, columna, destilación y similares. El medio de extracción remanente puede reciclarse a continuación.
[0086] Otra ventaja del procedimiento es que el medio de extracción puede reciclarse. Por lo tanto, una vez que el alcohol alifático se ha separado del medio de extracción, el medio de extracción puede reciclarse y reutilizarse, reduciendo así los desechos.
[0087] Según otro aspecto de la presente invención, se proporciona el uso de al menos un óxido de trialquilfosfina, preferentemente óxido de trioctilfosfina (TOPO), y opcionalmente al menos un alcano para extraer un alcohol alifático de un medio acuoso, en el que el alcano comprende preferentemente al menos 12 átomos de carbono. En particular, el alcano puede comprender de 12 a 18 átomos de carbono. Más en particular, el alcano puede ser hexadecano. Incluso más en particular, el alcohol alifático se selecciona del grupo que consiste en alcoholes alifáticos con 5 a 16 átomos de carbono. En un ejemplo, el alcohol alifático puede ser hexanol. En un procedimiento preferido según la presente invención, se usa etanol y/o acetato como material de partida.
[0088] Este procedimiento preferido según la presente invención que extrae el alcohol alifático producido a partir de etanol y/o acetato comprende la etapa (0) antes de la etapa (a):
[0089] (0) poner en contacto el etanol y/o el acetato con al menos un microorganismo que lleve a cabo el alargamiento de la cadena de hidrocarburo seleccionado del grupo que consiste enClostridium carboxidivorans yClostridium kluyverien el medio acuoso para producir el alcohol alifático a partir del etanol y/o del acetato
[0090] en la que el medio acuoso se recicla de nuevo en la etapa (0), permitiendo el reciclado de los microorganismos. Según un procedimiento preferido según la presente invención, el medio acuoso después de la etapa (b) de separación del alcohol alifático, puede reciclarse de nuevo a la etapa (0). Esta etapa de reciclado permite reciclar y reutilizar los microorganismos dado que el medio de extracción según la presente invención no es tóxico para los microorganismos. Esta etapa de reciclado del medio acuoso en el procedimiento según la presente invención tiene la ventaja adicional de permitir que el residuo del alcohol alifático, que no se extrajo en primer lugar de las etapas (a) y (b) en el primer ciclo, tenga la oportunidad de extraerse una vez más o tantas veces como se recicle el medio acuoso.
[0091] El microorganismo en (0) capaz de llevar a cabo el alargamiento de la cadena de carbono para producir el alcohol alifático puede ser cualquier organismo que pueda ser capaz de alargar la cadena de carbono (compárese con Jeon et al. Biotechnol Biofuels (2016) 9:129). La ruta de alargamiento de la cadena de carbono también se describe en Seedorf, H., et al., 2008. Los microorganismos según cualquier aspecto de la presente invención también pueden incluir microorganismos que en su forma de tipo silvestre no son capaces de alargar la cadena de carbono, pero han adquirido este rasgo como resultado de una modificación genética. En particular, el microorganismo en (0) puede seleccionarse del grupo que consiste enClostridium carboxidivorans, Clostridium kluyveriyC. pharus. En particular, el microorganismo según cualquier aspecto de la presente invención puede serClostridium kluyveri. En la etapa (0) según cualquier aspecto de la presente invención, el etanol y/o el acetato se ponen en contacto con al menos un microorganismo capaz de llevar a cabo el alargamiento de la cadena de carbono para producir el alcohol alifático a partir del etanol y/o el acetato. En un ejemplo, la fuente de carbono puede ser etanol en combinación con al menos otra fuente de carbono seleccionada del grupo que consiste en acetato, propionato, butirato, isobutirato, valerato y hexanoato. En particular, la fuente de carbono puede ser etanol y acetato. En otro ejemplo, la fuente de carbono puede ser una combinación de ácido propiónico y etanol, acetato y etanol, ácido isobutírico y etanol o ácido butírico y etanol. En un ejemplo, el sustrato de carbono puede ser etanol solo. En otro ejemplo, el sustrato de carbono puede ser acetato solo.
[0092] La fuente de acetato y/o etanol puede variar dependiendo de la disponibilidad. En un ejemplo, el etanol y/o el acetato pueden ser el producto de fermentación de gas de síntesis o cualquier carbohidrato conocido en la técnica. En particular, la fuente de carbono para la producción de acetato y/o etanol se puede seleccionar del grupo que consiste en alcoholes, aldehídos, glucosa, sacarosa, fructosa, dextrosa, lactosa, xilosa, pentosa, poliol, hexosa, etanol y gas de síntesis. Se pueden utilizar mezclas de fuentes como fuente de carbono.
[0093] Incluso más en particular, la fuente de carbono puede ser gas de síntesis. El gas de síntesis puede convertirse en etanol y/o acetato en presencia de al menos una bacteria acetógena.
[0094] En un ejemplo, la producción del alcohol alifático se realiza a partir de acetato y/o etanol que proceden de gas de síntesis, y puede implicar el uso de bacterias acetógenas junto con un microorganismo capaz de alargar la cadena de carbono. Por ejemplo, puede utilizarse simultáneamenteClostridium IjungdahliiconClostridium kluyveri. En otro ejemplo, una sola célula acetógena puede ser capaz de realizar la actividad de ambos organismos. Por ejemplo, las bacterias acetógenas pueden serC. carboxidivorans, que puede ser capaz de llevar a cabo tanto la ruta de Wood-Ljungdahl como la ruta de alargamiento de la cadena de carbono.
[0095] El etanol y/o el acetato usados en la etapa (a) según cualquier aspecto de la presente invención pueden ser un producto de fermentación de una fuente de carbono, por ejemplo gas de síntesis, o pueden obtenerse a través de otros medios. Después, el etanol y/o el acetato se pueden poner en contacto con el microorganismo en la etapa (a). El término "poner en contacto", tal como se utiliza en el presente documento, significa llevar a cabo un contacto directo entre el microorganismo y el etanol y/o acetato. En un ejemplo, el etanol es la fuente de carbono y la puesta en contacto de la etapa (a) implica poner en contacto el etanol con el microorganismo de la etapa (a). El contacto puede ser un contacto directo o uno indirecto que puede incluir una membrana o similar que separa las células del etanol o en el que las células y el etanol se pueden mantener en dos compartimentos diferentes, etc. Por ejemplo, en la etapa (a) el alcohol alifático y el medio de extracción pueden estar en diferentes compartimentos.
[0096] Según cualquier aspecto de la presente invención, cuando la extracción se lleva a cabo en la etapa (a) a medida que la fermentación tiene lugar en la etapa (0), el tiempo para la extracción puede ser equivalente al tiempo de fermentación.
[0097] Ejemplos
[0098] Lo anterior describe formas de realización preferidas que, como entenderán los expertos en la técnica, pueden estar sujetas a variaciones o modificaciones en su diseño, construcción u operación sin apartarse del alcance de las reivindicaciones. Estas variaciones, por ejemplo, se pretende que estén cubiertas por el alcance de las reivindicaciones.
[0099] Ejemplo 1
[0100] Descripción general de la extracción de hexanol:
[0101] Se preparó una solución de hexanol (4 g/kg) en agua destilada. Se añadió un tampón de acetato de amonio (acetato de amonio 0,6 g/kg ajustado a pH 5,8 mediante la adición de ácido acético) a la solución para mantener el pH cercano a 5,8 durante la extracción. La solución acuosa se dispuso en un embudo de separación y se mezcló vigorosamente con una mezcla orgánica de una trialquilfosfina (TAPO) en alcano o trialquilfosfina pura. La relación en masa de fase acuosa a fase orgánica fue de 9 a 1. Después de mezclar intensamente, se dejaron separar las fases y se analizaron individualmente por HPLC o RMN de<1>H para determinar la concentración de hexanol en cada fase. La distribución de hexanol se indica mediante la constante de distribución Kd, en la que Kd es la relación de la concentración en la fase orgánica dividida por la concentración en la fase acuosa.
[0102] Resultados de la extracción de hexanol con tampón en fase acuosa:
[0103] Entrada Tipo de TAPO pH de Hexanol conc. ac. [g/kg] Hexanol org. Kd** añadido* equilibrio (antes/después) conc. [g/kg] hexanol1 ninguno(100% de5,77 4,15 / 2,75 12,44 4,5tetradecano)
[0104] 2 C8 / C10(6% en5,77 4,15 / 1,40 24,42 17Entrada Tipo de TAPO pH de Hexanol conc. ac. [g/kg] Hexanol org. Kd** añadido* equilibrio (antes/después) conc. [g/kg] hexanoltetradecano)
[0106] 3 C8 / C10 5,77 4,15 / 0,19 36,33 190
[0107] * El número de carbonos indica la longitud de la cadena de alquilo. Si se muestran dos números de carbonos, la trialquilfosfina correspondiente muestra ambas longitudes de cadena en una distribución estadística.
[0108] ** Kd es la relación de la concentración en la fase orgánica dividida por la concentración en la fase acuosa.
[0109] Resultados de la extracción de hexanol sin tampón en fase acuosa:
[0111] Entrada Tipo de TAPO pH de Ácido hexanoico conc. [g/kg] Hexanol org. Kd** añadido* equilibrio (antes/después) conc. [g/kg] hexanol1 ninguno(100% de7,01 3,70 / 2,40 11,65 4,9tetradecano)
[0112] 2 C8 / C10(6% en6,83 3,70 / 1,25 22,47 18tetradecano)
[0114] 3 C8 / C10 8,23 3,70 / 0,17 30,48 180
[0115] * El número de carbonos indica la longitud de la cadena de alquilo. Si se muestran dos números de carbonos, la trialquilfosfina correspondiente muestra ambas longitudes de cadena en una distribución estadística.
[0116] ** Kd es la relación de la concentración en la fase orgánica dividida por la concentración en la fase acuosa.
[0117] Como se puede observar en las tablas anteriores, la trialquilfosfina se puede aplicar en un amplio intervalo de pH.

Claims (11)

1. REIVINDICACIONES
1. Un procedimiento de extracción de un alcohol alifático que contiene de 5 a 16 átomos de carbono de un medio acuoso, comprendiendo el procedimiento:
(a) poner en contacto el alcohol alifático en el medio acuoso con al menos un medio de extracción durante un tiempo suficiente para extraer el alcohol alifático del medio acuoso en el medio de extracción,
(b) separar el medio de extracción con los alcoholes alifáticos extraídos del medio acuoso
en el que el medio de extracción comprende:
- al menos un óxido de trialquilfosfina, y
en el que el alcohol alifático se produce a partir de una fuente de carbono poniendo en contacto la fuente de carbono con al menos un microorganismo para convertir la fuente de carbono en el alcohol alifático y en el que el microorganismo se recicla y en el que la fuente de carbono comprende CO y/o CO<2>.
2. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que el microorganismo es:
(i) una mezcla de un primer y un segundo microorganismo y
- el primer microorganismo es un microorganismo acetógeno para convertir la fuente de carbono en acetato y/o etanol; y
- el segundo microorganismo sirve para alargar la cadena de hidrocarburo y se selecciona del grupo que consiste enClostridium kluyveriyC. Carboxidivoransy convierte el acetato y/o el etanol para formar un ácido; y en el que el primer microorganismo convierte además el ácido en el alcohol alifático correspondiente, o
(ii)C. Carboxidivoransconvierte la fuente de carbono en el alcohol alifático.
3. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el medio de extracción comprende además al menos un alcano y el alcano comprende de 12 a 18 átomos de carbono.
4. El procedimiento según la reivindicación 3, en el que el alcano es hexadecano.
5. El procedimiento según la reivindicación 3 o 4, en el que el alcano es un alcano ramificado.
6. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el alcohol alifático es un hexanol.
7. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la relación en peso de al menos un óxido de trialquilfosfina a alcano se encuentra entre 1:100 y 1:10.
8. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el pH del medio acuoso se mantiene entre 5,5 y 7.
9. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el óxido de trialquilfosfina es un óxido de trioctilfosfina.
10. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el medio de extracción se recicla.
11. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el procedimiento comprende la etapa (0) antes de la etapa (a):
(0) poner en contacto etanol y/o acetato con al menos un microorganismo que lleva a cabo el alargamiento de la cadena de hidrocarburo seleccionado del grupo que consiste enClostridium kluyveriyC. Carboxidivoransen el medio acuoso para producir el alcohol alifático a partir del etanol y/o del acetato;
en el que el medio acuoso se recicla de nuevo a la etapa (0) para permitir el reciclado de los microorganismos.
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Family Cites Families (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS53121713A (en) * 1977-03-30 1978-10-24 Japan Synthetic Rubber Co Ltd Separation of butanediol
US4153809A (en) 1977-08-11 1979-05-08 Chevron Research Company Extractive separation of glycolic acid from diglycolic acid
WO1984004923A1 (en) 1983-06-13 1984-12-20 Fmc Corp Liquefied mixtures of trialkylphosphine oxides
WO1985000805A1 (en) 1983-08-15 1985-02-28 Daniel William Tedder Process for producing absolute alcohol by solvent extraction and vacuum distillation
US4705894A (en) 1984-02-29 1987-11-10 Yuanfu Su Process for recovery of organic acids from aqueous solutions
US4544779A (en) 1984-04-02 1985-10-01 American Cyanamid Company Extraction of alcohols with phosphine oxides
JPS6289637A (ja) 1985-05-31 1987-04-24 Seitetsu Kagaku Co Ltd 直鎖第１級脂肪族高級アルコ−ルの抽出法
GB2191490B (en) 1986-06-10 1990-06-27 East China Inst Of Chemical Te Process for the recovery of carboxylic acids from fermentation broth
DE3626968A1 (de) * 1986-08-08 1988-02-11 Hoechst Ag Kontinuierliches verfahren zur extraktion von carbonsaeuren, aldehyden, ketonen, alkoholen und phenolen aus verduennten waessrigen loesungen
US5175357A (en) 1990-03-20 1992-12-29 The University Of South Carolina Process for recovering acetic acid from aqueous acetic acid solutions
US5807722A (en) 1992-10-30 1998-09-15 Bioengineering Resources, Inc. Biological production of acetic acid from waste gases with Clostridium ljungdahlii
RU2038840C1 (ru) 1993-05-12 1995-07-09 Институт неорганической химии СО РАН Способ извлечения низших карбоновых и фосфорной кислот из водных растворов
ES2166389T3 (es) 1995-03-17 2002-04-16 Glitsch Procedimiento para recuperar acidos carboxilicos de soluciones acuosas.
US6180827B1 (en) 1998-02-03 2001-01-30 Hfm International, Inc. Recovery of acrylic acid from process or waste water streams
WO2000068407A1 (en) 1999-05-07 2000-11-16 Bioengineering Resources, Inc. Clostridium strains which produce ethanol from substrate-containing gases
US6852296B2 (en) 2001-06-22 2005-02-08 Pg Research Foundation Production of ultrapure bismuth-213 for use in therapeutic nuclear medicine
DE10242923A1 (de) 2002-09-16 2004-03-18 Oxeno Olefinchemie Gmbh Verfahren zur Trennung von Butenen und Butanen durch extraktive Destillation mit einem polaren Extraktionsmittel
US7122709B2 (en) * 2003-03-13 2006-10-17 3M Innovative Properties Company Method for obtaining ethanol
DE102004044639A1 (de) 2004-09-13 2006-05-24 Stockhausen Gmbh Verfahren zur extraktiven Aufreinigung von (Meth)Acrylsäure unter Einsatz eines Trennmittels
JP2007082490A (ja) 2005-09-22 2007-04-05 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 有機酸の抽出発酵による生産方法及び該生産方法に用いる有機酸生産酵母
US20070275447A1 (en) 2006-05-25 2007-11-29 Lewis Randy S Indirect or direct fermentation of biomass to fuel alcohol
US7704723B2 (en) 2006-08-31 2010-04-27 The Board Of Regents For Oklahoma State University Isolation and characterization of novel clostridial species
US8785688B2 (en) 2007-10-31 2014-07-22 University Of Maine System Board Of Trustees Recovery of acetic acid from wood extracts
WO2010030868A1 (en) 2008-09-11 2010-03-18 Surmodics Pharmaceuticals, Inc. Solvent extraction microencapsulation with tunable extraction rates
DE102009001008A1 (de) 2009-02-19 2010-08-26 Evonik Degussa Gmbh Reaktivextraktion von freien organischen Säuren aus deren Ammoniumsalzen
EP2607490A1 (de) 2011-12-22 2013-06-26 Evonik Industries AG Verfahren zur verbesserten Abtrennung einer hydrophoben organischen Lösung von einem wässrigen Kulturmedium
TWI494433B (zh) * 2012-10-15 2015-08-01 Green Cellulosity Corp 製造羧酸及／或醇的方法
CN102875384B (zh) 2012-10-16 2014-04-16 江苏扬农化工集团有限公司 一种萃取精馏分离3，4-二氯硝基苯结晶母液的方法
US9156760B2 (en) * 2013-03-15 2015-10-13 Butamax Advanced Biofuels Llc Method for production of butanol using extractive fermentation
FR3024044B1 (fr) 2014-07-25 2018-03-23 Afyren Procede d'extraction de molecules produites par fermentation anaerobie a partir de biomasse fermentescible
EP3050967A1 (en) * 2015-01-28 2016-08-03 Evonik Degussa GmbH A method of producing higher alcohols
ES2670473T3 (es) 2015-12-04 2018-05-30 Evonik Degussa Gmbh Procedimiento mejorado para la extracción de sustancias aromatizantes a partir de fases líquidas grasas y/o acuosas
EP3390622B1 (en) 2015-12-17 2020-05-13 Evonik Operations GmbH A genetically modified acetogenic cell
JP2019523271A (ja) 2016-07-27 2019-08-22 エボニック デグサ ゲーエムベーハーＥｖｏｎｉｋ Ｄｅｇｕｓｓａ ＧｍｂＨ Ｎ−アセチルホモセリン
US20190169654A1 (en) 2016-07-27 2019-06-06 Evonik Degussa Gmbh Process for producing alcohols under aerobic conditions and product extraction using oleyl alcohol
US10053411B2 (en) 2016-12-20 2018-08-21 Evonik Degussa Gmbh 3-hydroxypropionaldehyde detection and extraction
WO2019002240A1 (en) 2017-06-29 2019-01-03 Akzo Nobel Chemicals International B.V. METHOD FOR RECOVERING ACETIC ACID FROM AN AQUEOUS FLOW COMPRISING THE SAME
BR112020016051A2 (pt) 2018-02-15 2020-12-08 Evonik Operations Gmbh Método para extrair um ácido alcanóico e/ou éster do mesmo a partir de um meio aquoso e uso de uma mistura de pelo menos um óxido de alquil-fosfina
WO2020104411A1 (en) 2018-11-20 2020-05-28 Evonik Operations Gmbh Production and extraction of alkanoic acids
CA3145753A1 (en) 2019-07-29 2021-02-04 Thomas Haas A method of extracting carbonic acid, aliphatic acids, esters and alcohols from an aqueous medium
JP2021041274A (ja) * 2020-12-18 2021-03-18 株式会社三洋物産 遊技機

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