H.E.L 生物燃料和可持續(xù)航空燃料zui大化發(fā)酵量產(chǎn)的五大挑戰(zhàn)—BioXplorer

生物制造是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，需要平衡各種條件才能取得成功——從選擇合適的微生物到確定適當(dāng)?shù)拈_(kāi)發(fā)規(guī)模。每一步都為如何最大化產(chǎn)量、容積效率和經(jīng)濟(jì)效益奠定了基礎(chǔ)。

氣體發(fā)酵是能源領(lǐng)域的一項(xiàng)強(qiáng)大工具。隨著行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者和初創(chuàng)公司通過(guò)乙醇、生物柴油和可持續(xù)航空燃料（SAF）等綠色燃料來(lái)推動(dòng)地球脫碳，氣體發(fā)酵作為一種新興技術(shù)，有望徹底改變脫碳努力。

通過(guò)利用微生物，下一代生物燃料可以從更可持續(xù)且更具成本效益的原料中生產(chǎn)：

- 工業(yè)廢料

- 纖維素生物質(zhì)

- 合成氣（合成氣體）

- 藻類(lèi)資源

- 氣體——H?、CO?、CO

氣體發(fā)酵能夠?qū)U物和溫室氣體轉(zhuǎn)化為高價(jià)值燃料。然而，氣體在發(fā)酵介質(zhì)中難以溶解，導(dǎo)致以下問(wèn)題：

- 產(chǎn)量低

- 氣體轉(zhuǎn)移有限

- 重現(xiàn)性差

- 生產(chǎn)成本高

- 容積效率低以下五個(gè)關(guān)鍵的氣體發(fā)酵考慮因素將幫助您zui大化產(chǎn)量和容積效率，從而實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益。

1. 選擇合適的微生物

選擇合適的微生物來(lái)生產(chǎn)所需的生化物質(zhì)具有挑戰(zhàn)性。細(xì)菌、酵母或藻類(lèi)因其較短的表達(dá)時(shí)間、易于大規(guī)模生產(chǎn)和更一致的批次而優(yōu)于更復(fù)雜的細(xì)胞。如今，制造商面臨的一個(gè)主要挑戰(zhàn)是：“如何讓我們的微生物更高效地消耗氣體？”

通過(guò)基因改造微生物的代謝途徑，可以提高微生物的生產(chǎn)率和摩爾產(chǎn)量，將碳和其他元素導(dǎo)向所需的生物產(chǎn)品而非生物質(zhì)。這種方法還可以通過(guò)有針對(duì)性的基因改造，解決某些發(fā)酵副產(chǎn)物帶來(lái)的可行性風(fēng)險(xiǎn)。

2. 考慮原料來(lái)源

制造商必須權(quán)衡原料成本與其生物產(chǎn)品的市場(chǎng)價(jià)值。來(lái)自鋼鐵廠(chǎng)和水泥生產(chǎn)的二氧化碳對(duì)生物制造商來(lái)說(shuō)變得越來(lái)越經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。氫氣、合成氣和其他氣態(tài)碳原料正在或即將變得比傳統(tǒng)的培養(yǎng)原料（如果糖）更便宜。當(dāng)今的工藝設(shè)計(jì)應(yīng)考慮這些長(zhǎng)期前景，以利用未來(lái)更便宜的原料。

3. 設(shè)計(jì)可擴(kuò)展的工藝

在低體積的平行生物反應(yīng)器中進(jìn)行小規(guī)模實(shí)驗(yàn)有助于快速建立工藝特性，但這些條件并不總是直接適用于大規(guī)模生產(chǎn)，通常需要調(diào)整。詳盡的分析、模擬和建模對(duì)于防止工廠(chǎng)規(guī)模的問(wèn)題至關(guān)重要。操作模式是另一個(gè)關(guān)鍵考慮因素。分批補(bǔ)料處理可以延長(zhǎng)對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期，從而增加生物量和初級(jí)代謝產(chǎn)物的生產(chǎn)。雖然連續(xù)發(fā)酵運(yùn)行較慢，但它減少了頻繁設(shè)置和清潔的需求，最終優(yōu)化了摩爾產(chǎn)量和整體效率。

4. 創(chuàng)造理想條件

忽視生物反應(yīng)器設(shè)計(jì)通常會(huì)導(dǎo)致成本增加和錯(cuò)失改進(jìn)工藝參數(shù)的機(jī)會(huì)。關(guān)鍵參數(shù)包括溫度、pH值和溶解氧。隨著生物燃料/SAF行業(yè)開(kāi)始利用氣體發(fā)酵，氣體轉(zhuǎn)移——?dú)怏w進(jìn)入液體的運(yùn)動(dòng)——已成為限制底物可用性和容積效率的關(guān)鍵瓶頸。

加壓反應(yīng)器條件可以解決這一挑戰(zhàn)，正如亨利定律所描述的那樣。生物反應(yīng)器容器中的較高壓力增強(qiáng)了從氣相到液相的質(zhì)量轉(zhuǎn)移，進(jìn)一步促進(jìn)微生物生長(zhǎng)，并通過(guò)增加底物可用性來(lái)提高容積效率。高壓、自動(dòng)化、平行生物反應(yīng)器是一項(xiàng)新興技術(shù)，使制造商能夠在發(fā)酵開(kāi)發(fā)中實(shí)現(xiàn)更高的氣體轉(zhuǎn)移率。

5. 自動(dòng)化過(guò)程控制

在整個(gè)過(guò)程中保持適當(dāng)?shù)难鯕夂驮蠚怏w水平至關(guān)重要。自動(dòng)化和嚴(yán)格控制并保持理想生物燃料/SAF發(fā)酵的條件，從而確保更高的產(chǎn)量和生產(chǎn)率，同時(shí)避免昂貴的人為錯(cuò)誤。

具有定制化的實(shí)驗(yàn)步驟設(shè)計(jì)、廣泛參數(shù)控制和內(nèi)置安全關(guān)閉功能的強(qiáng)大軟件使科學(xué)家能夠自動(dòng)化并運(yùn)行短期到長(zhǎng)期的發(fā)酵過(guò)程，同時(shí)保持生物反應(yīng)的精細(xì)平衡。

通過(guò)實(shí)施這些策略，研究人員和生產(chǎn)廠(chǎng)家可以克服發(fā)酵的挑戰(zhàn)，實(shí)現(xiàn)具有成本效益的生產(chǎn)，從合成氣和CO?等來(lái)源生產(chǎn)高價(jià)值產(chǎn)品。

關(guān)于HEL：

H.E.L——Hazard Evaluation Laboratories 成立于1987年，總部設(shè)在倫敦，在中國(guó)、美國(guó)、德國(guó)、意大利、印度擁有分公司。全資的赫伊爾商貿(mào)（北京）有限公司于 2020年在北京設(shè)立。

關(guān)于綠綿科技

　　2001年成立的北京綠綿科技有限公司(簡(jiǎn)稱(chēng)：綠綿科技)以體現(xiàn)客戶(hù)服務(wù)價(jià)值為宗旨，以專(zhuān)業(yè)精神和技能為廣大實(shí)驗(yàn)室分析工作者提供樣品前處理、樣品制備及分析、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)精確分析和管理的全面解決方案，致力于協(xié)助客戶(hù)提高分析檢測(cè)的效率和水平。

　　主要代理產(chǎn)品：GC/MS/MS,LC/MS/MS新機(jī)租賃業(yè)務(wù)/LUMTECH循環(huán)制備液相/靜音型雙頻超聲清洗/Knauer研發(fā)，中試和生產(chǎn)脂質(zhì)納米顆粒（LNP)碰撞噴射混合器系統(tǒng)/冰點(diǎn)滲透壓儀、液相/超高壓液相色譜儀、在線(xiàn)SPE液相色譜儀/法國(guó)F-DGSi氮?dú)猓呒儦錃鈿怏w發(fā)生器，液氮發(fā)生器/Cytiva生命科學(xué)設(shè)備/LabOS實(shí)驗(yàn)室運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)/MassWorks準(zhǔn)確質(zhì)量數(shù)測(cè)定及分子式識(shí)別系統(tǒng)/MsMetrix氣質(zhì)香精香料分析軟件/Sin-QuEChERS農(nóng)殘凈化柱/制藥企業(yè)質(zhì)量回顧性報(bào)告系統(tǒng)（QRS)/英國(guó)赫伊爾生物反應(yīng)器，電池絕熱量熱、催化劑合成。

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