项目名称: 合成气混菌发酵的机理研究和过程调控

项目编号: No.51478447

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 其他

项目作者: 曾建雄

作者单位: 中国科学技术大学

项目金额: 86万元

中文摘要: 利用生物质的生物能源是一种可持续的能源。对于难生物降解的生物质(如木质纤维素),先转化为合成气后再发酵产液体燃料或化学品是个不错的解决方法。合成气是木质纤维素等生物质部分氧化和高温分解所产生的混合气体,它的主要成分为CO和H2。本项目以合成气混菌发酵过程为研究对象,以中空纤维膜反应器为研究载体,首先进行膜材料的选择和膜污染的控制来加快目标菌群在中空纤维膜上的富集,接着通过工艺条件和环境因子的调控,实现长期有效产甲烷古菌的抑制并定向产酸或醇;然后结合稳定同位素和基因组学分析来探索合成气形成中长链脂肪酸的路径和机理;最后建立基于中空纤维膜生物反应器的数学模型,模拟和优化合成气混菌发酵过程。研究成果将为合成气的利用提供了新的方法和技术,具有重要的科学意义和实用价值,同时也拓展了混菌发酵的实际应用。

中文关键词: 合成气利用;混菌发酵;液体有用化学品;中空纤维膜生物反应器;过程调控

英文摘要: Bioenergy from biomass is sustainable. But some biomasses containing lignocellulose are hard to be biodegraded. It is a good solution to convert them to syngas and then ferment syngas to liquid fuel or value chemicals. Syngas is formed by the partial oxidation and pyrolysis of carbonaceous materials. Its main content is CO and H2. In this project, we aim to study syngas mixed culture fermentation (MCF) in hollow fibre membrane bioreactor (HFMB). Firstly, to assistant a fast enrichment of targeting microbes in HFMB through membrane material selection and membrane fouling control, then to realize long term and effective methanogens inhibition in HFMBR and selectively produce acid or alcohol from syngas by manipulating environmental factors and process conditions; Thirdly, to investigate the pathway and mechanism of medium-chain fatty acid synthesis using stable isotopic probing and metagenomic techniques; Finally, to stimulate and optimize the syngas MCF process via establishing a mathematical model based on HFMB. The research outcomes will provide new insight and technology to utilize syngas, which have important scientific value and practical benefit for society and science. Meanwhile, it will also expand the practical application of MCF.

英文关键词: Syngas utilization;Mixed culture fermentation;Liquid value chemicals;Hollow fiber membrane bioreactor;Process control

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