تخمر الأسيتون-البيوتانول-الإيثانول

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
اذهب إلى التنقل اذهب إلى البحث
This figure shows pathway of acetone–butanol–ethanol fermentation by clostridia.

تخمر الأسيتون-البيوتانول-الإيثانول،إن عملية تخمر الأسيتون والبيوتانول والايثانول (ABE) هي عملية تستخدم التخمر البكتيري لإنتاج الأسيتون ، البوتانول ، والايثانول من الكربوهيدرات مثل النشا والجلوكوز. تم تطويره من قبل الكيميائي حاييم وايزمان وكانت العملية الأساسية المستخدمة لصنع الأسيتون خلال الحرب العالمية الأولى ، مثل إنتاج الكوردايت ، وهو مادة أساسية في صناعات الحرب البريطانية [1] .

طريقة العمل[عدل]

يمكن تشبيه العملية بكيفية تخمر خميرة السكر لإنتاج الإيثانول في النبيذ ، أو البيرة ، أو الوقود ، ولكن الكائنات الحية التي تقوم بتخمر ABE تكون لا هوائية تمامًا (تلزم اللاهوائيات). ينتج تخمير ABE مذيبات في نسبة 3 أجزاء من الأسيتون ، و 6 أجزاء من البوتانول إلى 1 جزء من الإيثانول. وعادة ما يستخدم سلالة من البكتيريا من الطبقة كلوستريديا. الكلوستريديوم الأسيتوبوتيلي هو أكثر الأنواع دراسة على نطاق واسع [2] .

بالنسبة للغازات ، أكثر الغازات المستخدمة شيوعًا هي الغازات المنبعثة من عملية التخمير نفسها ، وهي خليط من ثاني أكسيد الكربون وغاز الهيدروجين.

التاريخ[عدل]

تم إنتاج البوتانول بالوسائل البيولوجية لأول مرة من قبل لويس باستور في عام 1861.

في عام 1905 ، وجد عالم الكيمياء الحيوية النمساوي فرانز شاردينغر أن الأسيتون يمكن أن يتم إنتاجه بالمثل.

في عام 1910 طور أوغست فيرنباخ (1860-1939) عملية تخمر بكتيري باستخدام نشا البطاطس كمواد وسيطة في إنتاج البيوتانول [3] .

بدأ الاستغلال الصناعي للتخمير ABE في عام 1916 ، خلال الحرب العالمية الأولى ، مع عزل كايم وايزمان لكلوستريديوم الأسيتوبوتيلي ، كما هو موضح في براءة الاختراع الأمريكية 1315585 [4] .

تم تشغيل عملية وايزمان بواسطة شركة المذيبات التجارية من حوالي 1920 إلى 1964 مع مصانع في الولايات المتحدة (تيري هوت ، إن ، بيوريا ، إلينوي) ، وليفربول ، إنجلترا. كان مصنع Peoria الأكبر من الثلاثة ؛ انها تستخدم دبس السكر كمادة وسيطة وكانت تخمر 96000 غالون [5] .

بعد الحرب العالمية الثانية ، أصبح تخمر ABE بشكل عام غير مربح ، مقارنة بإنتاج المذيبات الثلاثة نفسها (الأسيتون والبيوتانول والإيثانول) من البترول [1] .

خلال 1950s و 1960s ، تم استبدال التخمير ABE من قبل مصانع الكيماويات البترولية. بسبب تكاليف المواد الخام المختلفة ، كان التخمير ABE قابلاً للتطبيق في جنوب إفريقيا حتى أوائل الثمانينيات ، مع إغلاق آخر محطة في عام 1983.

يوجد حاليًا مصنع ABE واحد تديره شركة Green Biologics Ltd في ولاية مينيسوتا [6] .

محاولات التحسين[عدل]

من أجل جعل تخمير ABE مربحًا ، تم تطوير العديد من أنظمة استعادة المنتج في الموقع. وتشمل هذه المواد تجريد الغاز ، وتهوية ، واستخراج الأغشية ، والامتزاز ، والتناضح العكسي. نفذت شركة Green Biologics Ltd هذا على نطاق الصناعي[6] .

المنظورات الحالية[عدل]

تجذب عملية التخمير ABE الاهتمام المتجدد بالتركيز على البيوتانول كوقود حيوي متجدد [7] .

مراجع[عدل]

  1. أ ب Mark R. Wilkins and Hasan Atiye (2012). "Fermentation". In Nurhan Turgut Dunford. Food and Industrial Bioproducts and Bioprocessing. Wiley. صفحة 195. ISBN 9781119946052. 
  2. ^ Qureshi N, Blaschek, HP. 2001. Recent advances in ABE fermentation: hyper-butanol producing Clostridium beijerinckii BA101. J Ind Microbiol Biotechnol 27(5):287-291.
  3. ^ http://www.pasteur.fr/infosci/archives/frb0.html
  4. ^ GB application 191504845, Charles Weizmann, "Improvements in the Bacterial Fermentation of Carbohydrates and in Bacterial Cultures for the same", published 1919-03-06, assigned to Charles Weizmann 
  5. ^ Fred C. Kelly (1936). One Thing Leads to Another: The Growth of an Industry, Houghton Mifflin
  6. أ ب Bio-based Chemicals | Renewable Chemicals نسخة محفوظة 27 سبتمبر 2017 على موقع واي باك مشين.
  7. ^ Whisky a Go Go: Can Scotland’s Distillery Waste Boost Biofuels? نسخة محفوظة 02 سبتمبر 2017 على موقع واي باك مشين.