二级乙酸盐发酵

本申请要求2019年7月25日提交的第62/878,528号美国临时申请和2020年3月9日提交的第62/986,940号美国临时申请的权益。所述临时申请的内容明确地以全文引用的方式并入本文中。

技术领域

本公开涉及将气体转化成乙酸盐的一级发酵与将乙酸盐转化成目标产物的二级发酵的组合。举例来说，所述气体可含有二氧化碳，使得本公開能够将二氧化碳固定到有用产物中。

背景技术

缓解即将到来的气候变化需要大幅度减少排放温室气体(GHG)，例如通过燃烧如煤和石油等化石燃料产生的那些温室气体。尽管化学物质和运输燃料的可持续来源目前不足以显著取代我们对化石碳的依赖，但气体发酵最近已作为将此类气体(例如二氧化碳(CO

发明内容

在一个实施例中，本公开是一种从CO和任选地H

其它实施例和操作选项是可能的。其中一些更详细地论述于下文。

附图说明

图1是本公开的一个实施例的图，其具有用于从CO和任选地H

图2是本公开的一个实施例的图，其具有用于从CO和任选地H

具体实施方式

本公开涉及将气体转化成乙酸盐的一级发酵(第一阶段发酵)与将乙酸盐转化成目标产物的二级发酵(第二阶段发酵)的组合。

一级发酵

一级发酵使用能够将气体转化成乙酸盐的微生物(“一级微生物”)。一级发酵可以是具有类似或互补生长要求的两种此类生物体的共培养。因此，一级发酵可涉及纯培养物或混合培养物。

一级微生物可例如选自：醋酸杆菌属(Acetobacterium)、厌氧醋菌属(Acetoanaerobium)、碱杆菌属(Alkalibaculum)、布劳特氏菌属(Blautia)、丁酸杆菌属(Butyribacterium)、梭菌属(Clostridium)、脱硫杆菌属(Desulfobacterium)、真杆菌属(Eubacterium)、甲烷八叠球菌属(Methanosarcina)、穆尔氏菌属(Moorella)、产醋杆菌属(Oxobacter)、消化链球菌属(Peptostreptococcus)、火球菌属(Pyrococcus)、瘤胃球菌属(Ruminococcus)、鼠孢菌属(Sporomusa)和嗜热厌氧杆菌属(Thermoanaerobacter)。确切地说，一级微生物可衍生自亲本细菌，所述亲本细菌选自：伍氏醋酸杆菌(Acetobacteriumwoodii)、巴氏嗜碱菌(Alkalibaculum bacchii)、产生布劳特氏菌(Blautia producta)、甲基营养丁酸杆菌(Butyribacterium methylotrophicum)、羧基嗜热菌产醋菌属(Carboxydothermus acetogenium)、醋酸梭菌(Clostridium aceticum)、自产乙醇梭菌(Clostridium autoethanogenum)、嗜一氧化碳梭菌(Clostridium carboxidivorans)、科斯卡塔梭菌(Clostridium coskatii)、德氏梭菌(Clostridium drakei)、甲酸乙酸梭菌(Clostridium formicoaceticum)、扬氏梭菌(Clostridium ljungdahlii)、大梭菌(Clostridium magnum)、拉氏梭菌(Clostridium ragsdalei)、粪味梭菌(Clostridiumscatologenes)、粘液真杆菌(Eubacterium limosum)、热自养穆尔氏菌(Moorellathermautotrophica)、热醋穆尔氏菌(Moorella thermoacetica)、普氏产醋杆菌(Oxobacter pfennigii)、卵形鼠孢菌(Sporomusa ovata)、森林土壤醋酸鼠孢菌(Sporomusa silvacetica)、球形鼠孢菌(Sporomusa sphaeroides)和凯伍热厌氧杆菌(Thermoanaerobacter kiuvi)。一级微生物还可选自：聚乙酸菌属(Acetitomaculumruminis)、潮湿厌氧醋菌(Acetoanaerobium noterae)、巴氏醋酸杆菌属(Acetobacteriumbakii)、甲醇醋酸杆菌属(Acetobacterium carbinolicum)、粪醋酸杆菌属(Acetobacterium fimetarium)、苹果醋酸杆菌属(Acetobacterium malicum)、沼泽醋酸杆菌属(Acetobacterium paludosum)、苔原醋酸杆菌属(Acetobacterium tundrae)、威氏醋酸杆菌属(Acetobacterium wieringae)、伍氏醋酸杆菌属(Acetobacterium woodii)、阿拉伯胶醋酸杆菌属(Acetohalobium arabicum)、长醋线菌(Acetonema longum)、球形布劳特氏菌(Blautia coccoides)、嗜氢菌布劳特氏菌(Blautia hydrogenotrophica)、产生布劳特氏菌(Blautia producta)、施林克布劳特氏菌(Blautia schinkii)、甲基营养丁酸杆菌(Butyribacterium methylotrophicum)、醋酸梭菌(Clostridium aceticum)、自产乙醇梭菌(Clostridium autoethanogenum)、食一氧化碳梭菌(Clostridium carboxidivorans)、德氏梭菌(Clostridium drakei)、甲酸乙酸梭菌(Clostridium formicoaceticum)、乙二醇梭菌(Clostridium glycolicum)、扬氏梭菌(Clostridium ljungdahlii)、大梭菌(Clostridium magnum)、马犹姆贝梭菌(Clostridium mayombei)、食气梭菌(Clostridiummethoxybenzovorans)、拉氏梭菌(Clostridium ragsdalei)、粪味梭菌(Clostridiumscatologenes)、聚集真杆菌属(Eubacterium aggregans)、粘液真杆菌(Eubacteriumlimosum)、穆尔德穆尔氏菌属(Moorella mulderi)、热醋穆尔氏菌(Moorellathermoacetica)、热自养穆尔氏菌(Moorella thermoautotrophica)、普氏产醋杆菌(Oxobacter pfennigii)、食酸香蕉孢菌(Sporomusa acidovorans)、噬气香蕉胞菌(Sporomusa aerivorans)、卵形香蕉胞菌(Sporomusa ovata)、少食香蕉孢菌(Sporomusapaucivorans)、根系香蕉孢菌(Sporomusa rhizae)、森林乙酸香蕉孢菌(Sporomusasilvacetica)、类球香蕉孢菌(Sporomusa spaeroides)、白蚁香蕉孢菌(Sporomusatermitida)、天竺葵和甲烷杆菌属(Thermoacetogenium phaeum)、凯伍嗜热厌氧杆菌属(Thermoanaerobacter kivui)、醋酸杆菌属(Acetobacterium)、穆尔氏菌属(Moorella)、穆尔氏菌属sp HUC22-1(Moorella sp HUC22-1)、热醋穆尔氏菌(Moorella thermoacetica)、梭菌属(Clostridium)、食一氧化碳梭菌(Clostridium carboxidivorans)、德氏梭菌(Clostridium drakei)、尿酸发酵梭状芽胞杆菌(CIostridium acidiurici)、火球菌属(Pyrococcus)、激烈火球菌(Pyrococcus furiosus)、真杆菌属(Eubacterium)、粘液真杆菌(Eubacterium limosum)、脱硫化小杆菌属(Desulfobacterium)、氧化碳嗜热菌属(Cabroxydothermus)、产醋菌(Acetogenium)、酪酸杆菌属(Butyribaceterium)、甲基营养丁酸杆菌(Butyribacterium methylotrophicum)、消化链球菌(Peptostreptococcus)、瘤胃球菌属(Ruminococcus)、产醋杆菌属(Oxobacter)、普氏产醋杆菌(Oxobacterpfennigii)、甲烷八叠球菌属(Methanosarcina)、羧基嗜热菌(Carboxydothermus)、粘液真杆菌(Eubacterium limosum)、东方脱硫肠状菌(Desulfotomaculum orientis)、嗜甘氨酸消化球菌(Peptococcus glycinophilus)、大消化球菌(Peptococcus magnus)、硫黄还元古细菌(Ignicoccus hospitalis)、凯伍嗜热厌氧杆菌属(Thermoanaerobacter kivui)和天竺葵热产醋菌属(Thermoacetogenium phaeum)。微生物还可以选自Schiel-Bengelsdorf，《FEBS快报(FEBS Letters)》586：2191到2198，2012的表1中列出的那些。

在一个实施例中，一级微生物是伍氏醋酸杆菌(Acetobacterium woodii)、自产乙醇梭菌(Clostridium autoethanogenum)、扬氏梭菌(Clostridium ljungdahlii)或拉氏梭菌(Clostridium ragsdalei)。

在一个实施例中，一级微生物是伍德-永达尔微生物。“伍德-永达尔”是指如例如Ragsdale，《生化与生物物理学报(Biochim Biophys Acta)》,1784:1873-1898,2008所述的碳固定的伍德-永达尔路径。“伍德-永达尔微生物”是指含有伍德-永达尔路径的微生物，所述微生物表达路径中的酶。一级微生物通常含有原生伍德-永达尔路径。

在一个实施例中，一级微生物是产乙酸菌。通常，“产乙酸菌”是绝对厌氧细菌，其使用伍德-永达尔路径作为其能量守恒和合成乙酰辅酶A与乙酰辅酶A衍生产物(如乙酸盐)的主要机制(Ragsdale,《生物化学与生物物理学学报(Biochim Biophys Acta)》,1784:1873-1898,2008)。具体来说，产乙酸菌使用伍德-永达尔路径作为(1)用于从CO

一级微生物能够消耗底物(“一级底物”)，提供碳和/或能量。通常，一级底物是气态的并且包含C1碳源，例如CO、CO

在一个实施例中，一级底物包含CO

一级底物可以是以工业过程的副产物形式获得或从一些其它来源(如从机动车废气或生物质气化)获得的废气。在某些实施例中，工业过程选自：含铁金属产品制造，例如钢厂制造；非铁产品制造、石油精炼、煤炭气化、电力生产、碳黑生产、氨生产、甲醇生产以及焦炭制造。在这些实施例中，可以使用任何便利的方法从工业过程中捕获底物和/或C1碳源，然后将这些排放到大气中。

一级底物还可以是合成气，例如通过煤炭或精炼残余物的气化、生物质或木质纤维素材料的气化或天然气的重整获得的合成气。在另一个实施例中，合成气可以通过城市固体废弃物或工业固体废弃物的气化获得。

底物的组成可能对反应的效率和/或成本有重大影响。举例来说，氧气(O

在某些实施例中，CO

在某些实施例中，一级发酵在不存在碳水化合物底物(如糖、淀粉、木质素、纤维素或半纤维素)的情况下执行。

一级发酵产生至少一种产物(“一级产物”)。通常，此产物将是乙酸盐，但一级发酵还可产生其它产物，如乙醇、乳酸盐和2,3-丁二醇。微生物生物质，如单个细胞蛋白质，也可以被视为产物，因为其在动物饲料和肥料中具有潜在应用。重要的是，术语“乙酸盐”和“乙酸”可在本文中可互换地使用。

在一些实施例中，一级发酵可产生以下中的一种或多种：乙醇(WO 2007/117157)、乙酸盐(WO 2007/117157)、1-丁醇(WO 2008/115080、WO 2012/053905和WO 2017/066498)、丁酸盐(WO 2008/115080)、2,3-丁二醇(WO 2009/151342和WO 2016/094334)、乳酸盐(WO2011/112103)、丁烯(WO 2012/024522)、丁二烯(WO 2012/024522)、甲基乙基酮(2-丁酮)(WO 2012/024522和WO 2013/185123)、乙烯(WO 2012/026833)、丙酮(WO 2012/115527)、异丙醇(WO 2012/115527)、脂质(WO 2013/036147)、3-羟基丙酸盐(3-HP)(WO 2013/180581)、萜类，包括异戊二烯(WO 2013/180584)、脂肪酸(WO 2013/191567)、2-丁醇(WO 2013/185123)、1,2-丙二醇(WO 2014/036152)、1-丙醇(WO 2017/066498)、1-己醇(WO 2017/066498)、1-辛醇(WO 2017/066498)、分支酸来源的产物(WO 2016/191625)、3-羟基丁酸盐(WO 2017/066498)、1,3-丁二醇(WO 2017/066498)、2-羟基异丁酸盐或2-羟基异丁酸(WO2017/066498)、异丁烯(WO 2017/066498)、己二酸(WO 2017/066498)、1,3-己二醇(WO2017/066498)、3-甲基-2-丁醇(WO 2017/066498)、2-丁-1-醇(WO 2017/066498)、异戊酸盐(WO 2017/066498)、异戊醇(WO 2017/066498)和单乙二醇(WO 2019/126400)。

二级发酵

二级发酵使用能够将乙酸盐转化成产物的微生物(“二级微生物”)。二级发酵可以是具有类似或互补生长要求的两种此类生物体的共培养。因此，一级发酵可涉及纯培养物或混合培养物。二级发酵可作为厌氧或好氧过程进行。

二级微生物可以是任何能够消耗乙酸盐的微生物。二级微生物可以是酵母或细菌物种。二级微生物可以选自下表中列出的那些：

二级微生物能够消耗底物(“二级底物”)，提供碳和/或能量。通常，二级底物包含通过一级发酵产生的乙酸盐。然而，二级底物还可含有其它来源的碳和/或能量，如糖或淀粉。在具体实施例中，乙酸盐提供二级微生物的碳和/或能量需求的至少50％、至少60％、至少70％、至少80％、至少90％、至少95％或至少99％。然而，在一些实施例中，可去除乙酸盐用于另一用途，并且另一底物可驱动二级发酵。

第二发酵产生至少一种产物，其可在本文中被称作“目标产物”。目标产物可为酶，如α乙酰乳酸脱羧酶、α淀粉酶、过氧化氢酶、凝乳酶、环糊精葡聚糖转移酶、β葡聚糖酶、葡萄糖异构酶、葡萄糖氧化酶、半纤维素酶、脂肪酶、麦芽糖原淀粉酶、蛋白酶、支链淀粉酶、木聚糖酶或纤维素酶。目标产物可以是营养物或添加剂，如微生物生物质，例如单细胞蛋白质、氨基酸(谷氨酸、赖氨酸、苏氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、半胱氨酸、缬氨酸、脯氨酸、精氨酸、组氨酸)、脂质或维生素(B12、B2、生物素)。目标产物可以是例如丁酸盐、己酸盐、辛酸盐、异丁醇、异戊二烯或萜类等化学物质。目标产物还可以是例如甲烷、聚羟基丁酸酯、聚羟基烷酸盐、3-羟基丙酸盐、C

二级或目标产物还可以是例如Lee,《自然催化(Nature Catalysis)》,2:18-33,2019中所描述和描绘的任一种产物。目标产物可为以下中的一种或多种：乙醇(WO 2007/117157)、1-丁醇(WO 2008/115080、WO 2012/053905和WO 2017/066498)、丁酸盐(WO 2008/115080)、2,3-丁二醇(WO 2009/151342和WO 2016/094334)、乳酸盐(WO 2011/112103)、丁烯(WO 2012/024522)、丁二烯(WO 2012/024522)、甲基乙基酮(2-丁酮)(WO 2012/024522和WO 2013/185123)、乙烯(WO 2012/026833)、丙酮(WO 2012/115527)、异丙醇(WO 2012/115527)、脂质(WO 2013/036147)、3-羟基丙酸盐(3-HP)(WO 2013/180581)、萜类(包括异戊二烯)(WO 2013/180584)、脂肪酸(WO 2013/191567)、2-丁醇(WO 2013/185123)、1,2-丙二醇(WO 2014/036152)、1-丙醇(WO 2017/066498)、1-己醇(WO 2017/066498)、1-辛醇(WO2017/066498)、分支酸盐衍生的产物(WO 2016/191625)、3-羟基丁酸盐(WO 2017/066498)、1,3-丁二醇(WO 2017/066498)、2-羟基异丁酸盐或2-羟基异丁酸(WO 2017/066498)、异丁烯(WO 2017/066498)、己二酸(WO 2017/066498)、1,3-己二醇(WO 2017/066498)、3-甲基-2-丁醇(WO 2017/066498)、2-丁-1-醇(WO 2017/066498)、异戊酸盐(WO 2017/066498)、异戊醇(WO 2017/066498)和单乙二醇(WO 2019/126400)。

整合的设计

一级发酵和二级发酵可以某一方式彼此整合和/或与上游或下游过程和或技术整合。

一种此类整合将电解与O

如果第二阶段不需要氧气或存在过量氧气，那么氧气可用于在各种精炼或炼钢工艺中增强燃烧。氧气也可用于气化。O

另一整合涉及在一级发酵与二级发酵之间整合营养物。过量维生素，例如B维生素，可从阶段1转移到阶段2。B族维生素有助于诱导丝状真菌产生广泛范围的水解酶。如果第二阶段发酵使用酵母作为微生物，那么酵母提取物可提供碳源和营养以供生长。酵母提取物也是氮源(8到12重量％氮气)并且可以是pH为中性的氮源。

当第一和第二微生物进行第一发酵和第二发酵所需的特定营养以足以用于两种发酵的量添加到第一营养培养基中时，出现另一形式的营养整合。因此，当来自第一生物反应器的发酵培养液转移到第二生物反应器时，不需要将所述特定营养添加到第二生物反应器中，或不需要添加过多特定营养。或者，特定营养可以不是第一微生物必需的或利用的，并且仅存在于第一发酵中而不被利用或消耗。在一个实施例中，将第一发酵培养液转移并且供第二发酵的微生物利用而不需要扩增或改变其组成。营养整合的另一方面涉及将第二发酵培养液再循环回到第一发酵罐，使得第二发酵剩余的营养或产物能够在第一发酵中得到利用。此方面可用于连续培养或分批进料培养实施例中。

营养整合的另一个方面采用第一发酵中的营养诱导或增加第一发酵中的产物产生，所述产物适用于第二发酵中的微生物的生长和/或第二发酵生物反应器中的微生物的转化。因此，在将第一发酵培养液转移到第二生物反应器之后，其中的产物刺激第二生物反应器中的生物质产生或在第二生物反应器中发酵以形成第一或第二目标产物。

在本公开的一些实施例中，需要在将第一发酵培养液转移到第二生物反应器之前从第一发酵培养液去除第一微生物。可能需要将第一微生物的全部或一部分再循环回到第一生物反应器。在其它实施例中，所去除的第一微生物可用作生物质。类似地，可能需要在将第二发酵培养液转移回到第一生物反应器之前从第二发酵培养液去除第二微生物。可能需要使用所去除的第二微生物作为生物质或将第二微生物再循环回到第二生物反应器。

在一个实施例中，如果来自二级发酵的培养液再循环回到一级发酵，那么一级发酵可以在低pH下运行，这可以抑制来自二级发酵的物种的生长。这也将降低酸补偿成本。二级发酵可在比一级发酵高的pH下运行，理想地大于1个完整pH单位。当第一生物反应器中的酸消耗时，pH升高，并且因此将较高pH的第二反应器发酵培养液转移到第一生物反应器使得为了调节第一生物反应器的pH而需供应的碱(如氨气)的量减少。酵母、大肠杆菌和各种微生物在pH 7左右操作并且可在第二生物反应器中使用。

在另一实施例中，整合可以是尾气的再循环，例如从二级发酵到一级发酵的再循环。来自一次发酵的尾气可含有CO

在另一实施例中，二级发酵可以分批模式运行，以允许批次之间的清洁/除菌，而一级发酵可以连续地运行。无论以连续或分批模式操作，来自第二发酵罐的发酵培养液都可以再循环回到一级发酵。此再循环可以有益于利用存在于二级发酵中的未消耗的营养，从而降低总体操作和营养成本。

发酵和分离

术语“发酵”应解释为在底物中产生化学变化的代谢过程。例如，发酵工艺接收一种或多种底物并且通过利用一种或多种微生物产生一种或多种产物。术语“发酵”应解释为接收一种或多种底物并且通过利用一种或多种微生物产生一种或多种产物的工艺。优选地，发酵工艺包括使用一种或多种生物反应器。发酵过程可以描述为“分批”或“连续”。“分批发酵”用于描述一种发酵工艺，其中向生物反应器中填充原料(例如碳源)以及微生物，其中产物保持在生物反应器中直到完成发酵。在“分批”工艺中，在完成发酵之后，提取产物并且在启动下一个“分批”之前清洁生物反应器。“连续发酵”用于描述一种发酵工艺，其中发酵过程延长较长时间段并且在发酵期间提取产物和/或代谢物。优选连续发酵工艺。

通常，培养在生物反应器中进行。术语“生物反应器”包括由一个或多个容器、塔或管路布置组成的培养/发酵装置，如连续搅拌槽反应器(CSTR)、固定化细胞反应器(ICR)、滴流床反应器(TBR)、气泡色谱柱、气升式发酵罐、静态混合器或适合气-液接触的其它容器或其它装置。在一些实施例中，生物反应器可包含第一生长反应器和第二培养/发酵反应器。可以向这些反应器中的一个或两个提供底物。如本文所用的，术语“培养”和“发酵”可互换使用。这些术语涵盖培养/发酵工艺的生长阶段和产物生物合成阶段。

培养通常在含有足以允许微生物生长的营养素、维生素和/或矿物质的水性培养基中维持。优选地，水性培养基是适合的微生物生长培养基，如最小微生物生长培养基。合适的培养基是本领域众所周知的。

培养/发酵应该可期望地在产生目标产物的适当条件下执行。通常，培养/发酵在厌氧条件下执行。要考虑的反应条件包括压力(或分压)、温度、气体流速、液体流速、培养基pH值、培养基氧化还原电势、搅拌速率(如果使用连续搅拌槽反应器)、接种物水平、确保处于液相的气体不会变成限制的最大气体底物浓度以及避免产物抑制的最大产物浓度。具体来说，可以控制底物的引入速率来确保处于液相的气体的浓度不会变成限制，因为在气体限制的条件下培养可能会消耗产物。

可使用任何方法或技术领域中已知的方法的组合从发酵培养液中分离或纯化产物，所述方法包括例如分馏、蒸发、渗透蒸发、气体剥离、相分离和提取发酵(包括例如液-液提取)。在某些实施例中，目标产物通过以下从发酵培养液中回收：从生物反应器中不断去除培养液的一部分、从培养液分离微生物细胞(宜通过过滤)以及从培养液中回收一种或多种目标产物。醇和/或丙酮可以例如通过蒸馏回收。酸可以例如通过吸附于活性炭来回收。优选使分离的微生物细胞再循环回到生物反应器中。移出目标产物之后残留的无细胞透过液也优选地返回到生物反应器中。其它营养可添加到无细胞透过液中以补给培养基，然后使其返回到生物反应器中。

在本公开的实施例中，在将第一发酵培养液转移到第二生物反应器之前，从第一发酵培养液中移出第一发酵的产物。所移出的产物可以是乙酸盐中的一些或全部。所移出的产物可以是发酵工艺的二级产物。或者，可仅在第二发酵之后移出并且回收(或舍弃)第一发酵工艺的二级产物。只要二级产物不会被第二微生物进一步转化并且不会对第二发酵产生负面影响，则直到第二发酵之后才需要将其移出。

本文中参考图式描述本公开的方法和系统。图1展现了从包含CO和H

在使用时，一级生物反应器101可含有发酵培养液，所述发酵培养液包含一种或多种产乙酸细菌于液体营养培养基中的培养物。培养基以连续或半连续方式通过培养基入口102添加到生物反应器101中。气态底物经由进气口103供应到生物反应器101。分离装置适于经由第一输出管道104从生物反应器101接收至少一部分培养液并且使其穿过分离器105，所述分离器经配置以使微生物细胞(滞留物)与发酵培养液的其余部分(透过液)基本上分离。至少一部分滞留物经由第一返回管道106返回到第一生物反应器，这确保培养液培养密度维持在最优水平。分离器105适于使至少一部分透过液经由透过液输送管道107从生物反应器101送出。透过液递送管道107将无细胞透过液送到二级生物反应器201。在本公开的某些实施例中，移出至少一部分无细胞透过液进行产物提取和/或将至少一部分无细胞透过液再循环到一级生物反应器，其中无细胞透过液流的剩余部分送到二级生物反应器201。提供培养液排出口108以将培养液从一级生物反应器101直接送到二级生物反应器202。在某些实施例中，将培养液排出液和透过液合并后送到二级生物反应器中。

二级生物反应器201含有一种或多种微生物于液体营养培养基中的培养物。好氧型微生物(如酵母或大肠杆菌)用作特定实例，但二级生物反应器201中可采用任何适合的微生物。二级生物反应器201通过培养液排出口108和透过液输送管道107以连续或半连续方式从一级生物反应器101接收培养液和/或透过液。分离器205适于经由第一输出管道204从二级生物反应器201接收至少一部分培养液。分离器205经配置以将微生物细胞(滞留物)与其余发酵培养液(透过液)基本上分离。至少一部分滞留物经由第二返回管道206返回到二级生物反应器201，这确保二级生物反应器201中的培养液培养密度维持在最优水平。分离器205适于经由透过液移出管道207将至少一部分透过液传递到二级生物反应器201之外。直接提供培养液排出口208以从二级生物反应器201移出培养液。可使用已知方法处理培养液排出口208以移出生物质用于提取目标产物。可将基本上无生物质的排出液流和透过液流合并以产生合并的流。在本公开的某些实施例中，合并的流可以返回到一级反应器以补充正连续添加的液体营养培养基。在某些实施例中，可能需要进一步处理再循环流以去除二级发酵的非所需或所需副产物。在某些实施例中，可调节再循环流的pH，并且添加另外的维生素和/或金属以补充所述流。

来自二级生物反应器201的尾气流210传送到除氧单元212以产生基本上无氧的CO

图2展现了从包含CO和H

在使用时，一级生物反应器301含有发酵培养液，所述发酵培养液包含一种或多种产乙酸细菌于液体营养培养基中的培养物。通过培养基入口302将培养基添加到一级生物反应器301中。包含CO和任选地H

二级生物反应器305中产生的尾气通过尾气管线310移出并且输送到氧分离单元312。氧分离单元可以是例如一个或多个PSA单元、膜分离单元、洗涤器、使用溶剂的吸收或其任何组合。氧气分离单元从尾气中至少移出氧气。接着，将基本上不含O

本文引用的所有参考文献(包括出版物、专利申请和专利)均通过引用的方式并入本文，其程度如同每篇参考文献被单独并且具体地指出通过引用的方式并入并且在本文中被整体阐述。本说明书中对任何现有技术的提及不是承认并且不应被视为承认现有技术形成了任何国家的研究领域中的公知常识中的一部分。

在描述本公开的上下文中(尤其在随附权利要求书的上下文中)，使用术语“一个/种(a/an)”和“所述”以及类似的提及物应解释为涵盖单数和复数，除非本文中另外指明或与上下文明显相矛盾。除非另有指出，否则术语“包含”、“具有”、“包括”和“含有”应理解为开放式术语(即，意指“包括但不限于”)。术语“基本上由……组成”将组合物、过程或方法的范围限制在特定的材料或步骤，或者限制在那些对组合物、过程或方法的基本和新颖特性没有实质性影响的材料或步骤。替代方案(例如“或”)的使用应理解为意指替代方案中的任一个、两个或其任何组合。如本文中所用，除非另外指明，否则术语“约”意指所指示范围、值或结构的±20％。

“一部分”可指组合物的体积或重量部分，如发酵过程中产生的发酵培养液或尾气。术语还可指组合物的组分子集，例如当发酵培养液或尾气经过纯化处理以去除组分时(无论是需要的还是不需要的)。因此，如果组合物包含各组分的混合物，那么所述部分可包含组分的相同混合物、组分的更改比率或组分的更改集合。“至少一部分”可包括组合物的全部或所有。

除非在此另外指示，否则在此叙述的值范围仅仅旨在充当单独地提及每个落入所述范围内的单独的值的简写方法，并且将每个单独值并入本说明书中，就如同单独在本文中对其进行叙述一样。例如，除非另外指明，否则任何浓度范围、百分比范围、比率范围、整数范围、尺寸范围或厚度范围应被理解为包括所陈述范围内的任何整数的值并且在适当的情况下包括其分数(如整数的十分之一和百分之一)。

除非本文中另外指明或明显与上下文相矛盾，否则本文所描述的所有方法均可以以任何合适的顺序执行。除非另有说明，否则本文中提供的任何和所有实例或示范性语言(例如“如”)的使用仅旨在更好地说明本公开而非对本发明的范围构成限制。说明书中的任何语言都不应被解释为表示任何未要求的要素是实施本公开所必需的。

本文中描述了本公开的特定实施例。在阅读前述说明后，那些实施例的变化对于所属领域的技术人员而言可变得显而易见。本发明人期望熟练的技术人员在适当时采用这些变化形式，并且本发明人希望本公开可以除本文具体描述之外的方式来实施。因此，本公开包括适用法律所允许的随附权利要求书中所述标的的所有修改和等效物。此外，除非本文中另外指示或另外明显与内容相矛盾，否则本公开涵盖上文所描述的要素以其所有可能变化形式的任何组合。