Forbidden

You don't have permission to access /zzz_siteguard.php on this server.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЖИДКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ - Патент РФ 2027760
Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЖИДКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЖИДКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЖИДКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: получение жидких углеводородов. Сущность: штамм сульфат-редуцирующих бактерий выращивают в анаэробном режиме в присутствии H2 и CO2 на традиционной питательной среде, используя при этом в качестве органической добавки лактат кальция и дрожжевой экстракт. Соотношение двуокиси углерода и водорода поддерживают в соотношении 1 : 20. 1 з.п.ф-лы, 2 табл., 2 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2027760
Класс(ы) патента: C12P5/02
Номер заявки: 4920574/13
Дата подачи заявки: 01.02.1991
Дата публикации: 27.01.1995
Заявитель(и): Казанский институт биологии; Казанский государственный университет им.В.И.Ульянова-Ленина
Автор(ы): Беляева М.И.; Золотухина Л.М.; Багаева Т.В.
Патентообладатель(и): Казанский институт биологии
Описание изобретения: Изобретение относится к микробиологии, а именно к способам получения жидких углеводородов.
Наиболее распространенными являются способы получения жидких углеводородов из органических продуктов и с использованием СО2 и Н2химическими методами. Эти реакции протекают при высоких температурах, давлении, в присутствии дорогостоящих металлоксидных катализаторов (Патент N 4670472 и 1401814, кл. С 07 С 1/04).
Известны способы получения углеводородов с помощью микроорганизмов. Известен способа получения внеклеточных углеводородов микроорганизмами, например образование метаногенами газообразного углеводорода - метана из СО2 и Н2.
Известен способ получения биогаза из жидких удобрений анаэробной ферментацией органических веществ.
Известен способ получения метана анаэробной ферментацией органических материалов.
Кроме того, известен способ получения углеводородных смесей С25аэробным культивированием грибов дрожжей, бактерий и актиномицетов с использованием различных биомасс.
Прототипом предлагаемого изобретения является способ получения метана из СО2 и Н2 метанобразующими бактериями в процессе анаэробной деструкции органических соединений.
Однако в заявке не указана среда, на которой выращиваются бактерии. По-видимому, используется среда, принятая для культивирования метанобразующих бактерий, содержащая, например, минеральные соли, г/л: КН2РО4 1,0; NH4Cl 0,75; К2НРО4 2,0; MgCl2˙6Н2O) 0,02; СОCl2˙6H2O 0,01; NaHCO3 2,0; СаСО3 2,0, а также соли меди. В качестве источника углерода используется ацетат. Микроорганизмы культивируют в анаэробных условиях в присутствии водорода.
Данный способ выбран в качестве прототипа на основании того, что метаногены культивируются в анаэробных условиях на среде, содержащей органическую добавку и с использованием тех же газов (СО2 и Н2).
Недостатком данного способа является образование только одного газообразного углеводорода.
Целью изобретения является получение внеклеточных жидких углеводородов с большей длиной цепи.
Цель достигается тем, что выращивают бактерии в анаэробных условиях в присутствии водорода и двуокиси углерода на питательной среде, содержащей минеральные соли и органическую добавку. В качестве микроорганизмов используют штамм бактерий Desulfovibrio desulfuricans ВКМ В-1799, а в качестве органической добавки питательная среда содержит лактат кальция и дрожжевой экстракт. Газовая среда выращивания микроорганизмов содержит двуокись углерода и водород в соотношении 1:20.
На фиг.1 показана зависимость роста бактерий и накопления внеклеточных жидких углеводородов, где I - рост и накопление биомассы бактериями Desulfovibrio desulfuricans штамм ВКМ В-1799; II - то же, штамм ВМК В-1388; III - внеклеточные углеводороды D. desulfuricans штамм ВКМ В-1799; IУ - то же, штамм ВКМ В-1388. На фиг.2 показан спектр получаемых внеклеточных углеводородов.
В табл.1 показаны данные накопления внеклеточных жидких углеводородов в культуральной жидкости в зависимости от времени культивирования бактерий.
В табл. 2 - биосинтез углеводородов сульфатредуцирующими бактериями в зависимости от соотношения молекулярного водорода и двуокиси углерода в газовой фазе.
Доказательством критерия существенности отличия может служить следующее: отсутствие сведений в научной и патентной литературе о получении жидких углеводородов анаэробными микроорганизмами, отсутствие в литературе и производственной практике сведений о данном направлении развития науки, в литературе и производственной практике высказывались мнения в потребности такого изобретения.
Способ осуществляется следующим образом.
В качестве инокулята используют двухсуточную культуру бактерий, разведенную в 10-4 - 10-5. Ее засевают в пенициллиновые флаконы с 5 мл питательной среды традиционного состава, принятой для культивирования сульфатредуцирующих бактерий в отсутствии ионов SO4-2 как акцептора электронов, например, г/л: КН2РО4 0,5; NH4Cl 1,0; СаСl2 ˙2H2O 0,1; MgCl2˙7H2O 1,6; лактат кальция 3,5; дрожжевой экстракт в виде 1-ного раствора HCl 0,5; вода водопроводная 1000 мл. Отсутствие в питательной среде значительных количеств сульфатов способствует увеличению (в 5 раз) образования внеклеточных жидких углеводородов сульфатредуцирующими бактериями. Использование органического субстрата в виде лактата кальция обеспечивает активное окисление данного соединения, способствуя росту бактерий. В нашем варианте данные получения экспериментальным путем и соответствуют оптимальным значениям компонентов питательной среды. Однако допустимые количественные изменения состава среды составляют, г/л: КН2РО4 0,4-0,6; NH4Cl 0,9-1,1; СаCl2˙2H2O 0,1-0,2; MgCl2 ˙7H2О 1,5-1,7; лактат кальция 3,4-3,6; дрожжевой экстракт в виде 1-ного водного раствора 0,9-1,1; FeSO4 ˙7H2O в виде 5%-ного раствора в 1%-ном растворе HCl 0,4-0,6; водопроводная вода 1000 мл. При этом эти пределы обеспечивают нормальные условия жизнедеятельности сульфатредуцирующих бактерий.
Перед посевом бактерий проводят стерилизацию среды. Основную среду стерилизуют при 1 атм в течение 20 мин. После стерилизации к основной среде добавляют дрожжевой экстракт, простерилизованный при 0,5 атм 20 мин и FeSO4 ˙7Н2О, простерилизованный при 1 атм 20 мин. рН среды доводят стерильным 20% -ным раствором NaOH до оптимального значения для роста сульфатредуцирующих бактерий 7,2-7,4.
Анаэробные условия достигаются кипячением и быстрым охлаждением питательной среды, а также добавлением восстановителей до начальной Eh среды = - 230 мВ. В качестве восстановителя чаще используют сульфид натрия, который стерилизуют при 0,5 атм 20 мин и добавляют по каплям перед посевом бактерий до слабого посерения среды.
После посева бактерий воздух из флаконов откачивают с помощью вакуумного насоса типа МPW-5, многократно через бактериальный фильтр промывают газовой смесью, состоящей из двуокиси углерода и молекулярного водорода (отношение 1:20 лучшее по выходу жидких углеводородов, см. табл.2).
В работе используют углекислоту из баллонов. Молекулярный водород получают с помощью генератора водорода типа СТС-2. Контроль состава и чистоты газовых смесей осуществляют хроматографически на газохроме-3101.
Заполненные газовой смесью флаконы помещают в термостат при 30-32оС, оптимальной температуре для данного вида сульфатредуцирующих бактерий.
Об интенсивности динамики накопления биомассы судят по приросту белка, который определяют по модифицированному методу Лоури, и увеличению количества сероводорода (см. фиг.1).
Углеводороды из культуральной жидкости извлекают традиционным растворителем углеводородов - очищенным хлороформом, после отделения клеток бактерий при 7000 g и проверки супернатанта на отсутствие белка (для доказательства наличия влеклеточных углеводородов). Для этого к 5 мл культуральной жидкости добавляют 0,5 мл хлороформа, встряхивают в течение 10 мин и оставляют на 1 сут при комнатной температуре для более полного извлечения углеводородов. Состав и количество синтезированных бактериями углеводородов определяют методом газожидкостной хроматографии на Chrom = 5.
Следует отметить, что исходное количество углеводородов в питательной среде после внесения дрожжевого экстракта и культуры сульфатредуцирующих бактерий составляло 1,5-2,0 мг/л. Увеличение внеклеточных углеводородов при росте сульфатредуцирующих бактерий в атмосфере двуокиси углерода и молекулярного водорода происходит параллельно с нарастанием биомассы, т.е. в период максимальной физиологической активности сульфатредуцирующих бактерий, а не является следствием разрушения клеток. Количество внеклеточных углеводородов достигает максимума в начале стационарной фазы роста бактерий и с прекращением накопления биомассы не увеличивается (см. табл.1).
Полученные углеводороды представляют собой смесь алифатических углеводородов как нормального, так и изостроения с длиной цепи С1425(см. фиг. 2). Количество синтезируемых углеводородов достигает ≈30 мг/л.
Выход углеводородов при изменении соотношения СО2 и Н2 в газовой фазе (см. табл. 2) соответствует тому, что максимальный выход углеводородов 31,5±0,1 мг/л достигается при соотношении Н2:СО2 = 20:1. Данный способ получения жидких углеводородов осуществлялся с использованием штаммов ВКМ В-1799, ВКМ В-1388 вида Desulfovibrio desulfuricans. Не вызывает сомнения, что все бактерии вида Desulfovibrio desulfuricans способны образовывать внеклеточные жидкие углеводороды на питательной среде, содержащей минеральные соли и лактат кальция, в атмосфере двуокиси углерода (СО2) и молекулярного водорода (Н2) в виду того, что они имеют общий генотип и обладают ярко выраженным фенотипическим сходством, лишь с разницей по времени культивирования бактерий.
Обнаруженная способность сульфатредуцирующих бактерий Desulfovibrio desulfuricans продуцировать внеклеточные углеводороды при росте в гетеротрофных условиях в атмосфере двуокиси углерода и молекулярного водорода, свидетельствует о потенциальной возможности расширения практического использования биосинтетических особенностей этих бактерий. При этом особого внимания заслуживает образование внеклеточных углеводородов сульфатредуцирующими бактериями в связи с вопросом биогенного происхождения нефти.
Формула изобретения: 1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЖИДКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ, предусматривающий выращивание бактерий в анаэробных условиях в присутствии водорода и двуокиси углерода на питательной среде, содержащей минеральные соли и органическую добавку, отличающийся тем, что в качестве бактерий используют штамм микроорганизмов Desulfovibrio desulfuricans ВКМ В-1799, а в качестве органической добавки питательная среда содержит лактат кальция и дрожжевой экстракт.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что газовая среда выращивания микроорганизмов содержит двуокись углерода и водород в соотношении 1 : 20.