Aceton-butylfermentering är en kemisk process för nedbrytning av kolhydrater av acetonobutylbakterier och passerar anaerobt (utan syretillgång) med bildning av aceton, butylalkohol, såväl som ättiksyra, smörsyror och fermenteringsgaser - väte och koldioxid. Utvecklad av kemisten Chaim Weizmann före första världskriget , det var den huvudsakliga metoden för att erhålla aceton för sprängämnen.
Fermenteringsprocessen orsakas av bakterien Clostridium acetobutylicum och relaterade mikroorganismer [1] .
Detta var huvudprocessen för att göra aceton under första världskriget och användes för att göra cordit. ABE-processen är anaerob (förekommer i frånvaro av syre), liknande hur jäst jäser socker för att bilda etanol i vin eller öl. I processen erhålls en lösning i förhållandet 3-6-1, eller 3 delar aceton, 6 delar butanol och 1 del etanol. Vanligt använda arter av bakterier från klassen Clostridia (familjen Clostridium). Clostridium acetobutylicum är den mest kända arten. Clostridium beijerinckii ger också bra resultat.
Den biologiska produktionen av butanol utfördes av Louis Pasteur 1861. Den österrikiske biokemisten Franz Shardinger upptäckte 1905 att aceton kunde erhållas på liknande sätt. Nästa steg i utvecklingen togs 1919 av Chaim Weizmann (som senare blev Israels första president). Han var den förste att isolera Clostridium acetobutylicum och patenterade både bakterien och processen för att framställa aceton och butanol med hjälp av denna bakterie. Med den nya metoden kunde ett högre utbyte uppnås och stärkelsehaltiga substrat användas. Efter kriget ökade efterfrågan på butanol för färgtillverkning på grund av den begynnande bilindustrin, så att produktionen utökades i stor skala, först i USA och Kanada och sedan i många andra länder. Efter andra världskriget tog den enzymatiska produktionen av butanol gradvis tillbaka plats eftersom en billigare petrokemisk syntes av butanol upptäcktes på 1950-talet. Under de följande två decennierna fasades industriell Abb-jäsning helt ut i Europa och USA. Endast i ett fåtal länder (t.ex. Kina) fortsatte denna teknik att användas fram till slutet av 1900-talet. på grund av stigande oljepriser och planer på att använda biobutanol som ett förnybart bränsle har tekniken återupplivats på många håll i världen.
Beroende på vilket substrat som används och bakteriestammen bildas n-butanol, aceton och etanol under reaktionen i förhållandet 6:3:1. Många biprodukter bildas också, inklusive koldioxid, väte, smörsyra och ättiksyra.
I en klassisk industriell process används utspädd melass eller majsmassa som substrat för Clostridium acetobutylicum i en statisk satsprocess. Förhållandet mellan butanolprodukter och aceton och etanol i denna process är 6:3:1, och produktkoncentrationen är 12-22 g/l. Effekten av lösningen är 25-33 viktprocent av det använda substratet. Produktblandningen separeras sedan genom destillation. Dessutom kan väte- och koldioxidbiprodukter användas, samt cellmassa som kan användas som djurfoder.
Denna process nådde sin topp före andra världskriget och används inte längre idag.
Processen kan nu även fungera som en matad-batch-process eller som en kontinuerlig process med optimal processkontroll beroende på anläggningens storlek. För att upprätthålla en låg koncentration av butanol i reaktorn används olika behandlingsmetoder på plats, såsom gasstrippning och vätske-vätskeextraktion . [2] .