Спосіб виготовлення продукту з біомаси та установка з виробництва палива з біомаси

1. Спосіб виготовлення продукту з біомаси, де спосіб включає: надання біомаси, що містить геміцелюлозний або лінгоцелюлозний матеріал; об'єднання біомаси, що містить геміцелюлозний або лінгоцелюлозний матеріал, з клітинами Clostridium, що здатні гідролізувати і ферментувати біомасу, що містить геміцелюлозний або лінгоцелюлозний матеріал, в середовищі; і гідроліз і ферментацію біомаси, що містить геміцелюлозний або лінгоцелюлозний матеріал, з клітинами Clostridium, в умовах і протягом часу, достатніх для виготовлення продукту. 2. Спосіб за п. 1, в якому концентрація геміцелюлози або лінгоцелюлози в середовищі перевищує 20 мМ. 3. Спосіб за п. 1 або 2, в якому спосіб включає додаткову стадію, в якій біомасу, що містить геміцелюлозний або лінгоцелюлозний матеріал, піддають гідролізу за допомогою обробки кислотою або одним або сумішшю ферментів до об'єднання 2 (19) 1 3 клітини Clostridium, здатні гідролізувати і ферментувати біомасу, що містить геміцелюлозний або лігноцелюлозний матеріал, дисперговані у ферментері, в якому створені умови для гідролізу і ферментації біомаси, що містить геміцелюлозний або лігноцелюлозний матеріал, клітинами Clostridium, і яка необов'язково включає один або декілька видів мікробів, відмінних від Clostridium. 15. Установка з виробництва палива за п. 14, що містить один або декілька видів мікробів, які являють собою гриби і/або бактерії. 16. Установка з виробництва палива за п. 15, в якій один або декілька видів мікробів включають один або декілька видів грибів. 17. Установка з виробництва палива за п. 16, в якій один або декілька видів грибів включають один або декілька видів дріжджів. 18. Установка з виробництва палива за п. 15 і 16, у якій один або декілька видів мікробів включають Saccharomyces cerevisiae, Pichia stipitis, види Trichoderma або види Aspergillus. 19. Установка з виробництва палива за п. 15, в якій один або декілька видів мікробів включають один або декілька видів бактерій. 20. Установка з виробництва палива за п. 19, в якій один або декілька видів бактерій включають один або декілька штамів Zymomonas mobilis. 21. Спосіб виготовлення етанолу, де спосіб включає: об'єднання клітин Clostridium phytofermentans і біомаси, що містить геміцелюлозний або лігноцелюлозний матеріал, у середовищі; і гідроліз та ферментацію біомаси, що містить геміцелюлозний або лігноцелюлозний матеріал, клітинами Clostridium phytofermentans в умовах і протягом часу, достатніх для виробництва етанолу. 22. Спосіб за п. 21, в якому умови включають підтримання середовища при температурі нижче, приблизно, 45 °С або підтримання значення pH середовища нижче 9,5, або обидві умови разом. 23. Спосіб за п. 21 або 22, в якому умови включають підтримання концентрації етанолу нижче, приблизно, 1М. 24. Спосіб за будь-яким з пп. 21-23, в якому матеріал біомаси гідролізують за допомогою обробки кислотою з наступною обробкою ферментом. 25. Спосіб за будь-яким з пп. 21-24, в якому лігноцелюлозний матеріал вибирають з групи, що складається з деревини, деревної пульпи, відходів паперового виробництва, відходів паперової маси, деревностружкових плит, трави, рисового лушпиння, макухи, бавовни, джуту, коноплі, льону, бамбука, сизалю, абаки, соломи, кукурудзяної соломи, кукурудзяних качанів, зерна після спиртового бродіння, листя, пшеничної соломи, кокосових волокон, водоростей, проса, Miscanthus, бобових рослин, сорго, багатошарового паперу, крафт-паперу і їх сумішей. 26. Спосіб за будь-яким з пп. 21-25, в якому клітини Clostridium phytofermentans є генетично модифікованими. 27. Спосіб виготовлення продукту з біомаси, де спосіб включає: об'єднання клітин Clostridium phytofermentans і біомаси, що містить геміцелюлозний або лігноце 95795 4 люлозний матеріал, у середовищі; і гідроліз та ферментацію біомаси, що містить геміцелюлозний або лігноцелюлозний матеріал, клітинами Clostridium phytofermentans в умовах і протягом часу, достатніх для виробництва палива. 28. Спосіб за п. 27, в якому біомаса, що містить геміцелюлозний або лігноцелюлозний матеріал, додатково містить низькомолекулярний вуглеводень, що має молекулярну вагу меншу 1000 і, де низькомолекулярний вуглеводень, що має молекулярну вагу менше 1000, вибраний з групи, що складається з арабінози, целобіози, фруктози, галактози, глюкози, лактози, манози, рибози, ксилози і їхніх сумішей. 29. Спосіб за п. 27, в якому біомаса, що містить геміцелюлозний або лігноцелюлозний матеріал, додатково містить високомолекулярний вуглеводень, що має молекулярну вагу більше 1000 і, де високомолекулярний вуглеводень вибраний з групи, що складається з целюлози, мікрокристалічної целюлози, полігалактуронової кислоти, пектину, крохмалю, геміцелюлози і їх сумішей. 30.Спосіб за будь-яким з пп. 27-29, в якому біомасу, що містить геміцелюлозний або лігноцелюлозний матеріал, піддають подрібненню, так що вона має розмір частинок, приблизно, в межах від 5 до 50 мікрон. 31. Спосіб за будь-яким з пп. 27-30, в якому біомаса, що містить геміцелюлозний або лігноцелюлозний матеріал, додатково містить лігноцелюлозний матеріал. 32. Спосіб за будь-яким з пп. 27-30, в якому біомаса, що містить геміцелюлозний або лігноцелюлозний матеріал, додатково містить низькомолекулярний вуглеводень, утворений шляхом розщеплення високомолекулярного вуглеводню. 33. Спосіб за будь-яким з пп. 27-30, в якому біомасу, що містить геміцелюлозний або лігноцелюлозний матеріал, гідролізують за допомогою обробки кислотою з наступною обробкою ферментом. 34. Спосіб за будь-яким з пп. 27-30, в якому лігноцелюлозний матеріал вибирають з групи, що складається з деревини, деревної пульпи, відходів паперового виробництва, відходів паперової маси, деревностружкових плит, трави, рисового лушпиння, макухи, бавовни, джуту, коноплі, льону, бамбука, сизалю, абаки, соломи, кукурудзяної соломи, кукурудзяних качанів, зерна після спиртового бродіння, листя, пшеничної соломи, кокосових волокон, водоростей, проса, Miscanthus, бобових рослин, сорго, багатошарового паперу, крафт-паперу і їх сумішей. 35. Спосіб за будь-яким з пп. 27-34, в якому клітини Clostridium phytofermentans є генетично модифікованими. 36. Спосіб за будь-яким з пп. 27-35, в якому продукт включає органічну кислоту або органічну основу. 37. Спосіб за п. 36, в якому органічна кислота або органічна основа включає мурашину кислоту, молочну кислоту, оцтову кислоту, форміат, лактат або ацетат. 38. Спосіб за будь-яким з пп. 27-37, в якому продукт включає спирт або водень. 39. Спосіб за п. 38, в якому спирт включає етанол, 5 95795 6 пропанол, бутанол або їх суміші. 40. Спосіб за будь-яким з пп. 27-35, в якому продукт являє собою паливо. 41. Спосіб за п. 40, де паливо являє собою етанол. 42. Спосіб виготовлення продукту з біомаси, що включає: об'єднання клітин Clostridium phytofermentans і другого виду мікробів з біомасою, що містить геміцелюлозний або лігноцелюлозний матеріал, у середовищі; і гідроліз та ферментацію біомаси, що містить геміцелюлозний або лігноцелюлозний матеріал, з клітинами Clostridium phytofermentans. 43. Спосіб за п. 42, в якому другий вид мікробів включає гриби і/або бактерії, відмінні від Clostridium phytofermentans. 44. Спосіб за п. 43, в якому гриби являють собою дріжджі. 45. Композиція, що містить: біомасу, що містить геміцелюлозний або лігноцелюлозний матеріал; Clostridium phytofermentans; і другий вид мікробів. 46. Установка з виробництва палива, що включає: гідролізний модуль, призначений для гідролізу біомаси, що містить геміцелюлозний або лігноцелюлозний матеріал; і ферментер, призначений для поміщення в ньому середовища; клітини Clostridium phytofermentans, дисперговані у ферментері, в якому створені умови для гідролізу і ферментації біомаси, що містить геміцелюлозний або лігноцелюлозний матеріал, клітинами Clostridium phytofermentans, і що необов'язково включає один або декілька видів мікробів, відмінних від Clostridium phytofermentans. 47. Установка з виробництва палива за п. 46, що містить один або декілька видів мікробів, які являють собою гриби і/або бактерії. 48. Установка з виробництва палива за п. 47, в якій один або декілька видів мікробів включають один або декілька видів грибів. 49. Установка з виробництва палива за п. 48, в якій один або декілька видів грибів включають один або декілька видів дріжджів. 50. Установка з виробництва палива за п. 46 або 47, в якій один або декілька видів мікробів включають Saccharomyces cerevisiae, Pichia stipitis, види Trichoderma або види Aspergillus. 51. Установка з виробництва палива за п. 46, в якій один або декілька видів мікробів включають один або декілька видів бактерій. 52. Установка з виробництва палива за п. 51, в якій один або декілька видів бактерій включають один або декілька штамів Zymomonas mobilis. Дана заявка заявляє пріоритет попередньої заявки США на патент No. 60/762813, поданої 27 січня 2006, повний зміст якої включений тут за допомогою посилання. ЗАЯВА ВІДНОСНО ФЕДЕРАЛЬНОСПОНСОВАНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ Даний винахід здійснений з урядовою фінансовою підтримкою по Гранту No. DE-FG0202ER15330, наданому Міністерством Енергетики Сполучених Штатів. Таким чином, уряд має певні права на даний винахід. Даний винахід стосується композицій, а також систем і способів виробництва різних видів біопалива, таких як етанол, і подібних матеріалів. Існує інтерес до розробки способів виробництва придатної до вживання енергії від відновлюваних і екологічно раціональних ресурсів біомаси. Енергія у вигляді вуглеводнів може бути знайдена в біомасі відходів, а також в спеціальних енергетичних культурах, таких як зернові культури (наприклад, в кукурудзі або пшениці) або в травах (наприклад, в просо). Ряд заявок описує целюлозні і лігноцелюлозні матеріали, які виробляються, обробляються, і використовуються у великих масштабах в різних цілях. У цей час стоїть задача з розробки здійсненних і економічних стратегій перетворення вуглеводнів в енергетичні форми, придатні до вживання. Стратегії отримання корисної енергії з вуглеводнів включають виробництво етанолу ( "целюлозного етанолу") і інших спиртів (наприклад, бутанолу), перетворення вуглеводнів у водень, і пряме перетворення вуглеводнів в електричну енергію за до помогою паливних елементів. Наприклад, стратегії отримання етанолу з біомаси описані в роботах DiPardo, Journal of Outlook for Biomass Ethanol Production and Demand (EIA Forecasts), 2002; Sheehan, Biotechnology Progress, 15:8179, 1999; Martin, Enzyme Microbes Technology, 31: 274, 2002; Greer, BioCycle, 61-65, April 2005; Lynd, Microbiology and Molecular Biology Reviews, 66:3, 506-577, 2002; and Lynd et al. "in Consolidated Bioprocessing of Cellulosic Biomass: An Update, "Current Opinion in Biotechnology, 16:577-583, 2005. Даний винахід частково основується на відкритті нових особливостей анаеробних бактерій, Clostridium phytofermentans. Наприклад, виділений T штам Clostridium phytofermentans (ISDg , American Т Type Culture Collection 700394 ) був депонований на умовах, що оговорюють, що протягом терміну розгляду заявки на патент дані культури будуть доступні особі, визначеній Уповноваженим з Патентів і Торгових марок, відповідно до 37 C.F.R. 1.14 і 35 U.S.C.122. Депоновані культури доступні відповідно до іноземних патентних законів в країнах, в яких подаються відповідні заявки або похідні від неї. Однак потрібно розуміти, що доступність депонованої культури не дає ліцензії на використання відповідного винаходу з ущемленням патентних прав, наданих урядовим актом. Крім того, відповідні депоновані культури будуть зберігатися і надаватися громадськості відповідно до умов Будапештської Угоди з Депонування Мікроорганізмів, тобто вони будуть зберігатися з увагою, необхідною для збереження їх життєздатними і незабрудненими протягом щонайменше п'яти років після 7 останнього запиту про постачання зразка, і в будьякому випадку, протягом щонайменше 30 (тридцяти) років після дати депонування або протягом часу дії будь-якого патенту, для якого може бути потрібна культура, плюс п'ять років після останньої вимоги зразка з сховища. Депозитор зобов'язується замінювати депозити у випадку, якщо сховище нездатне поставити зразок на вимогу внаслідок стану депонованих зразків. Всі обмеження на доступність публіці відповідних депонованих культур будуть остаточно зняті після надання патенту, що розкриває їх. Авторами було виявлено, що клітини T Clostridium phytofermentans, такі як штам ISDg , сам по собі або в комбінації з одним або декількома іншими мікробами (наприклад, дріжджами або іншими бактеріями) можуть великомасштабно ферментувати матеріал, який є або включає в себе вуглеводень, або суміш вуглеводнів, в горюче паливо, наприклад, етанол, пропанол і/або водень. Наприклад, Clostridium phytofermentans можуть ферментувати біомасу відходів, таку як ошурки, деревна мука, деревна пульпа, паперова маса, стоки теплової обробки паперової маси, трави (наприклад, просо), біомаси рослин і зернових культур (наприклад, крамбе), морські водорості, рисове лушпиння, макуха, джут, листя, скошена трава, кукурудзяна солома, серцевини кукурудзяних качанів, кукурудзяне зерно (кукурудзяний помел), зерно після спиртового бродіння і розчини барди, в етанол, пропанол і водень. Крім того, також можуть вироблятися інші корисні органічні продукти, такі як органічні кислоти (наприклад, мурашина кислота, молочна кислотна і оцтова кислота), або їх кон'юговані сполуки з основами (наприклад, форміат, лактат або ацетат). В одному аспекті, винахід описує способи отримання палива або палив з одного або декількох матеріалів біомаси, шляхом надання матеріалу біомаси, який включає високомолекулярний вуглеводень; гідролізу матеріалу біомаси для забезпечення гідролізованого матеріалу біомаси; об'єднання гідролізованого матеріалу біомаси з клітинами Clostridium phytofermentans в середовищі; і ферментації гідролізованого матеріалу біомаси в умовах і протягом часу, достатніх для виробництва палива або суміші палив, наприклад, етанолу, пропанолу, і/або водню. У доповнення до палив, можуть вироблятися інші продукти і/або супутні продукти (наприклад, органічні кислоти і/або їх зв'язані основи). У деяких прикладах здійснення винаходу, концентрація вуглеводів в середовищі перевищує 20 мМ. В інших прикладах здійснення концентрація перевищує 1 мМ, тобто, наприклад, перевищує 2, 3, 4, 5, 6, 7,8, 9, 10, 12, 14, 16, або перевищує приблизно 18 мМ. В іншому аспекті, винахід описує установку з виробництва палива, яка включає гідролізний модуль, настроєний на гідроліз матеріалу біомаси, що містить високомолекулярний вуглеводень, і ферментер із завантаженим в нього середовищем, що містить клітини Clostridium phytofermentans, дисперговані в цьому середовищі. В іншому аспекті, винахід описує способи отримання палива або палив, які включають змі 95795 8 шування клітин Clostridium phytofermentans з лігноцелюлозним матеріалом (і/або іншого матеріалу біомаси) в середовищі, і ферментацію лігноцелюлозного матеріалу в умовах і протягом часу, достатніх для виробництва палива або суміші палив, наприклад, етанолу, пропанолу, і/або водню. В іншому аспекті, винахід описує способи отримання палива або палив, які включають змішування клітин Clostridium phytofermentans з матеріалом, що включає вуглеводень в середовищі, і ферментацію матеріалу, що включає вуглеводень в умовах і протягом часу, достатніх для виробництва палива. Концентрація вуглеводню в середовищі перевищує 20 мМ, тобто наприклад, перевищує 30 мМ, 40 мМ, 50 мМ, 75 мМ, або навіть 100 мМ або більше. У будь-якому з способів, тут описаних, клітини Clostridium phytofermentans можуть використовуватися одні або в комбінації з одним або декількома видами інших мікробів (наприклад, дріжджами або іншими бактеріями), для виробництва палива або іншого корисного продукту, такого як органічні кислоти або їх сполуки, кон'юговані з основами, які можуть бути виділені у вигляді солей (наприклад, солі натрію або калію). Прикладом інших бактерій є будь-який штам Zymomonas mobilis. У іншому аспекті, винахід описує способи отримання палива або палив з одного або декількох матеріалів біомаси з Clostridium phytofermentans нарізно або в культурі з одним або декількома іншими видами мікробів, такими як штам дріжджів або штам Zymomonas mobilis. У доповнення до отримання палива, спільне культивування може використовуватися для створення будь-якого супутнього продукту, описаного тут, такого як органічна кислота, або кон'югата з основою або її солі. У іншому аспекті, винахід описує способи використання Clostridium phytofermentans для виробництва органічної кислоти, або кон'югата з основою або її солі, з одного або декількох матеріалів біомаси, таких як будь-який з матеріалів, описаних тут. Наприклад, інші корисні продукти або супутні продукти можуть використовуватися як сировина для хімічних або фармацевтичних галузей промисловості. Приклади кислот (кон'югованих з основами), які можуть бути вироблені, включають молочну кислоту (лактат) і оцтову кислоту (ацетат). В іншому аспекті, винахід описує спільні культури бактерій, що включають Clostridium phytofermentans і один або декілька інших видів мікробів, наприклад, дріжджі або інші бактерії (наприклад, Zymomonas mobilis). У іншому аспекті, винахід описує композиції, які включають Clostridium phytofermentans і один або декілька інших видів мікробів, наприклад, дріжджі або інші бактерії (наприклад, Zymomonas mobilis). Композиції можуть знаходитися, наприклад, у вигляді твердої суміші (наприклад, ліофілізована суміш), або рідкої дисперсії мікробів, наприклад, спільної культури. В іншому аспекті, винахід описує способи отримання корисного продукту, такого як біопаливо, які включають вибір матеріалів біомаси або суміші біомаси; об'єднання біомаси із середови 9 щем, що включає Clostridium phytofermentans; ферментацію біомаси протягом першого проміжку часу для створення вторинного матеріалу біомаси; об'єднання вторинного матеріалу біомаси (в присутності або за відсутності Clostridium phytofermentans) з іншим видом мікробів або сумішшю мікробів, відмінних від Clostridium phytofermentans; і потім ферментацію вторинної біомаси протягом другого проміжку часу для отримання корисного матеріалу, такого як паливо або органічна кислота. В іншому аспекті, винахід описує ферментери, які включають середовище, що містить дисперговані в ньому Clostridium phytofermentans. Поряд з Clostridium phytofermentans, середовище може містити один або декілька будь-яких інших мікробів, описаних тут. В іншому аспекті, винахід описує ферментери, які включають Clostridium phytofermentans в спільній культурі з одним або декількома будь-якими іншими мікробами, описаними тут. В іншому аспекті, винахід описує ферментери, які включають середовище, що містить дисперговані в ньому Clostridium phytofermentans. Конструкція ферментерів передбачає безперервне видалення продукту ферментації, такого як етанол. У деяких прикладах здійснення винаходу, концентрація продукту залишається значною мірою постійною, або знаходиться в межах приблизно двадцяти п'яти процентів від середньої концентрації. У деяких прикладах здійснення, будь-яка біомаса, описана тут, безперервно надходить до ферментеру. В іншому аспекті, винахід описує продукти, виготовлені будь-яким з способів, описаних тут. В іншому аспекті, винахід описує набори, такі як наприклад, набори для завантаження в ферментер, які включають Clostridium phytofermentans. Набори можуть також включати будь-який один або декілька видів будь-яких інших мікробів, описаних тут. Наприклад, мікроби в наборах можуть бути об'єднані в один контейнер або знаходитися в декількох контейнерах. Мікроби в наборах можуть бути дисперговані в середовищі, або вони можуть бути ліофілізовані. Набори можуть також включати в себе стартовий матеріал, такий як поживні речовини. Clostridium phytofermentans (American Type Т Culture Collection 700394 ) визначають на основі фенотипічних і генотипічних особливостей штаму, T що культивується, ISDg (Warnick et al., International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, 52:1155-60, 2002). Даний винахід загалом стосується систем, і способів і композицій для виробництва палива і/або інших корисних орТ ганічних продуктів з використанням штаму ISDg , і/або будь-якого іншого штаму виду Clostridium phytofermentans, які можуть бути отримані з штаму Т ISDg або виділені окремо. Види визначають з використанням стандартних таксономічних прийомів (Stackebrandt and Goebel, International Journal of Systematic) Bacteriology, 44:846-9, 1994). Штами зі значеннями гомології послідовностей 16S rRNA T 97% і більше при порівнянні з штамом (ISDg ) вважають штамами Clostridium phytofermentans, у 95795 10 випадку, якщо вони не володіють значеннями реасоціації ДНК нижче 70%. Існує безліч свідоцтв того, що мікроби, які мають значення ре-асоціації 70% для ДНК або більше, також володіють щонайменше 96% ідентичності ДНК послідовності і схожим фенотипом, що визначають вид. Аналіз Т послідовності генома штаму ISDg Clostridium phytofermentans вказує на присутність великої кількості генів і генетичних ділянок, які, ймовірно, беруть участь в механізмах і шляхах ферментації рослинних полісахаридів, що визначають незвичайні ферментативні властивості цього мікроба. На основі вищезазначених таксономічних міркувань, всі штами виду Clostridium phytofermentans також володіли б всіма, або майже всіма, такими ферментаційними властивостями. Штами Clostridium phytofermentans можуть бути виділені в природному вигляді, або бути генетичномодифікованими штамами. Переваги нових систем і способів включають будь-який з наступного, або їх комбінації. Clostridium phytofermentans може ферментувати з високою ефективністю широкий спектр матеріалів в різні види палива. Використовуючи цю властивість, продукти відходів, наприклад, лактоза, паперові відходи, листя, скошена трава, і/або ошурки, можуть використовуватися для виробництва палива. Clostridium phytofermentans зберігає свою активність навіть при високих концентраціях вуглеводнів. Часто матеріали, які містять вуглеводні, можуть використовуватися в необробленому вигляді, без попередньої обробки. Наприклад, в деяких випадках, немає необхідності заздалегідь обробляти целюлозний матеріал кислотою, основою, або ферментом для видалення низькомолекулярних цукрів, які становлять частину целюлозного матеріалу до ферментації. Замість цього, Clostridium phytofermentans може безпосередньо ферментувати необроблений целюлозний матеріал з утворенням палива. У деяких випадках, лігноцелюлозні матеріали, наприклад, ошурки або просо, можуть використовуватися без видалення лігніну, і/або геміцелюлоз. Клітини Clostridium phytofermentans ростуть і здійснюють ферментацію в широкому діапазоні температур і значень рН. Отже, можливо, що не виникне необхідності доводити значення рН ферментованого середовища під час ферментації. У деяких випадках, клітини Clostridium phytofermentans можуть використовуватися в комбінації з одним або декількома іншими мікробами для збільшення виходу бажаного продукту, наприклад, етанолу. Крім того, Clostridium phytofermentans можуть ферментувати високі концентрації 5-вуглецевих цукрів, або полімерів, які включають в себе повторювані ланки з 5вуглецевих цукрів, в горючі види палива. П'ятьвуглецеві цукри, такі як ксилоза, або полімери, які включають повторювані ланки з 5-вуглецевих цукрів, такі як ксилан і інші компоненти фракції геміцелюлози оболонки рослинних клітин, гідролізуються і ферментуються клітинами Clostridium phytofermentans одночасно з іншими полімерними компонентами лігноцелюлозних матеріалів, утворюючи такі продукти, як етанол і водень. 5вуглецеві цукри, або полімери, що містять повто 11 рювані ланки з 5-вуглецевих цукрів, не перенаправляють метаболічні ресурси Clostridium phytofermentans. Крім того, у випадку, коли Clostridium phytofermentans ферментують більш високі концентрації целюлози, наприклад, що перевищують 40 мМ (глюкозних еквівалентів), збільшується вихід етанолу. Інші целюлозоферментуючі мікроби звичайно не ферментують високі концентрації целюлози, вище приблизно 20 мМ (глюкозних еквівалентів), а продукція етанолу знижується при збільшенні концентрації целюлози (Desvaux et al., Appl. Environ. Microbiology, 66, 2461-2470, 2000). Вуглеводні можуть бути полімерними, олігомерними, димерними, тримерними, або мономерними. Коли вуглеводні утворені з декількох окремих повторюваних ланок, кожна ланка, що повторюється може бути однаковою або різною. Приклади полімерних вуглеводнів включають целюлозу, ксилан, пектин, і крохмаль, в той час як целобіоза і лактоза є прикладом димерних вуглеводнів. Прикладами мономерних вуглеводнів є глюкоза і ксилоза. Термін "низькомолекулярний вуглеводень" при його використанні тут означає будь-який вуглеводень з вагою по формулі сполуки, або середньочисленою молекулярною вагою, менше 1000, при визначенні з використанням універсальної калібрувальної кривої. У широкому значенні, термін "високомолекулярний вуглеводень" стосується будь-якого вуглеводню, що має молекулярну вагу більше 1000, або, наприклад, більше 5000, більше 10000, більше 25000, більше 50000, більше 100000, більше 150000, або більше 250000. Для вуглеводнів, що мають єдину визначену структуру з визначеною вагою, що розраховується по формулі, наприклад, для мономерних, або димерних вуглеводнів (наприклад, для арабінози і целобіози, відповідно), концентрації розраховуються з використанням ваги по формулі вуглеводню. Для вуглеводнів, що не мають визначеної єдиної структури, наприклад, полімерних вуглеводнів (наприклад, целюлоза), концентрації розраховуються в припущенні, що вся маса полімерного вуглеводню може бути гідролізована до мономерної вуглеводневої одиниці, з якої утворений полімерний вуглеводень. Для розрахунку концентрації в мономерних еквівалентних одиницях потім використовується вага по формулі мономерної вуглеводневої одиниці. Наприклад, чиста целюлоза повністю складена із повторюваних ланок глюкози. 10 грамів целюлози дадуть 10 грамів глюкози в припущенні, що вся маса целюлози гідролізується в глюкозу. Глюкоза (С6Н12О6) має вагу по формулі сполуки 180,16 а.о.м. 10 грамів глюкози відповідає 0,056 молей глюкози. Якщо ця кількість глюкози знаходилася б в 1 літрі розчину, її концентрація становила б 0,056 M або 56 мМ. Якби полімер мав декілька повторюваних ланок, концентрація визначалася б як повна середня концентрація вуглеводню в припущенні, що вся маса полімерного вуглеводню може бути гідролізована до мономерних ланок вуглеводню, з яких утворений полімерний вуглеводень. Наприклад, якщо полімерний вуглеводень складений тільки з двох повторюваних ла 95795 12 нок, гідроліз X грамів полімерного вуглеводню дає X грамів мономерних вуглеводнів. Вага по складовій формулі є сумою продукту мольної фракції першого мономерного вуглеводню і його ваги по формулі сполуки і продукту мольної фракції другого мономерного вуглеводню і його ваги по формулі сполуки. Середнє значення молей вуглеводнів отримують тоді з X грамів, ділених вагою по складовій формулі. Середню концентрацію вуглеводню знаходять діленням середнього значення молей на об'єм розчину, в якому вони знаходяться. "Ферментованим матеріалом" є матеріал, який T Clostridium phytofermentans (наприклад, ISDg ) може, щонайменше частково, перетворити в паливо, наприклад, етанол, пропанол або водень і/або інший корисний продукт, наприклад, органічну кислоту. Біомасою є органічний, нефосилізований матеріал, що є або що походить з біологічних організмів (наприклад, рослин або тварин), мертвих або живих. У біомасу не входить маса, яка була трансформована геологічними процесами в такі речовини як вугілля або нафту, але вона включає матеріали, які походять з живих або мертвих організмів, наприклад, шляхом хімічної обробки таких організмів або залишків таких організмів. Приклади біомаси включають деревину, пов'язані з деревиною матеріали (наприклад, деревостружкові плити), папір, трави (наприклад, просо, Miscanthus), рисове лушпиння, макуха, бавовна, джут, коноплі, льон, бамбук, сизаль, абаку, солому, листя, скошену траву, кукурудзяну солому, кукурудзяні качани, зерно барди, бобові рослини, сорго, і біомасу зернових культур (наприклад, Крамбе). Якщо не визначено інакше, всі технічні і наукові терміни, що використовуються тут, мають звичайні значення, зрозумілі фахівцеві в галузі, до якої належить даний винахід. Незважаючи на те, що на практиці або при тестуванні даного винаходу можуть використовуватися способи і матеріали, подібні або еквівалентні тут описаним, нижче приводяться відповідні для цього способи і матеріали. Всі публікації, патентні заявки, патенти, і інші посилання, згадані тут, включені в даний текст за допомогою посилань. У разі конфліктної ситуації перевага залишається за даною специфікацією, включаючи визначення. Крім того, матеріали, способи, і приклади є тільки ілюстративними і не мають на меті обмежувати повноту винаходу. Інші особливості і переваги даного винаходу будуть видні з подальшого детального опису, а також з формули винаходу. Фіг.1 є схематичним поперечним виглядом резервуара для ферментації, що містить середовище з суспендованими в ньому клітинами Clostridium phytofermentans. Фіг.2 є схематичним поперечним виглядом обертового ножового різака, що використовується для подрібнення біомаси. Фіг.3А є фотографією целюлозного матеріалу подрібненого обертовим ножовим різаком, показаним на Фіг.2. Фіг.3В є значно збільшена фотомікрографія матеріалу, показаного на Фіг.ЗА. 13 Фіг.4 є блоком-діаграмою, що показує процес виробництва етанолу і водню з біомаси з використанням попередньої кислотної гідролізної обробки. Фіг.5А є блоком-діаграмою, що показує процес виробництва етанолу і водню з біомаси з використанням попередньої ферментативної гідролізної обробки. Фіг.5В є блоком-діаграмою, що показує процес виробництва етанолу і водню з біомаси, яка не зазнавала попередньої ферментативної обробки. Фіг.5С є блоком-діаграмою, що показує процес виробництва етанолу і водню з біомаси, з використанням біомаси, яка не була заздалегідь хімічно або ферментативно оброблена, але була піддана необов'язковій обробці парою. Фіг.6 є гістограмою, яка показує основні продукти і концентрації продуктів, що отримуються внаслідок ферментації різних початкових концентрацій целюлози (в глюкозних еквівалентах) разом з Clostridium phytofermentans. На фіг.1 показаний резервуар для ферментації 10, який заповнений середовищем 12, що містить матеріал, який піддається ферментації, розчинений або диспергований в ньому. Матеріал, що піддається ферментації являє собою або містить вуглеводень, тобто наприклад, глюкозу, целобіозу, або целюлозу. Середовище 12 також містить множину клітин Clostridium phytofermentans, диспергоТ ваних в ньому, таких як клітини ISDg . Клітини Clostridium phytofermentans 14 ферментують матеріал, що піддається ферментації з утворенням горючого палива, наприклад, етанолу і/або водню. Можуть також вироблятися інші корисні основні і супутні продукти. Інші продукти можуть включати органічні кислоти (наприклад, мурашину кислоту, молочну кислоту і оцтову кислоту), або їх кон'югата з основами (наприклад, іони формату, лактату або ацетату). Клітини Clostridium phytofermentans 14 Т (American Type Culture Collection 700394 ) були виділені з вологого мула в руслі струмка, що перемежається в лісистій місцевості поблизу Quabbin Reservoir в штаті Массачусетс (США). У Т загальних рисах, клітини ISDg 14 являють собою довгі, тонкі, прямі, рухливі палички (0,5-0,8 на 3,015,0 мкм), які утворюють круглі обмежені спори (0,9-1,5 мкм в діаметрі). Додаткові особливості клітин Clostridium phytofermentans описані в Warnick і et al., Int. J. Systematic and Evol. Microbiology, 52, 1155-1160 (2002). Клітини Clostridium phytofermentans 14 культивують в анаеробному середовищі, яке отримують і/або підтримують за допомогою барботування спеціального безкисневого газу через барботер 16, який містить газові виходи 18, навантажені нижче за поверхню 19 середовища 12. Зайвий газ і газ від реакцій в середовищі 12 заповнюють вільний простір над продуктом 22, і згодом випускаються через газовий вихідний вентиль 21, передбачений в стінці резервуара 30. Гази, які можуть використовуватися для підтримки анаеробних умов, включають N2, N2/CO2 (80:20), N2/CO2/H2 (83:10:7), і інертні гази, наприклад, гелій і аргон. У деяких варіантах винаходу для отримання і/або підтримки однорідності середовище 12 перемішу 95795 14 ється (як указано стрілкою 40). Однорідність може також підтримуватися за допомогою струшування і вібрації резервуара 10. У деяких випадках, концентрація клітин Clostridium phytofermentans 14, суспендованих в середовищі 12, знаходиться в межах приблизно 6 9 від 10 до 10 клітин/мл, тобто наприклад, прибли7 8 зно від 10 до 10 клітин/мл. У деяких варіантах винаходу, концентрація на початку ферментації 7 становить приблизно 10 клітин/мл. Авторами було виявлено, що клітини Clostridium phytofermentans 14 можуть піддавати ферментації як низькі концентрації, наприклад, приблизно від 0,01 мМ до 5 мМ, так і високі концентрації вуглеводнів, і як правило не інгібують свою дію при порівняно високих концентраціях вуглеводнів, які несприятливо впливали б на інші організми. Наприклад, концентрація вуглеводнів в середовищі може перевищувати 20 мМ, тобто наприклад, бути більше 25 мМ, 30 мМ, 40 мМ, 50 мМ, 60 мМ, 75 мМ, 100 мМ, 150 мМ, 200 мМ, 250 мМ, 300 мМ, або навіть більше 500 мМ або більше. У будь-якому з цих прикладів здійснення винаходу концентрація вуглеводнів звичайно не перевищує 2000 мМ. Матеріал, що піддається ферментації може являє собою, або може включати в себе, один або декілька низькомолекулярних вуглеводнів. Низькомолекулярний вуглеводень може бути, наприклад, моносахаридом, дисахаридом, олігосахаридом, або їх сумішшю. Моносахарид може бути, наприклад, триозою, тетрозою, пентозою, гексозою, гептозою, нонозою, або їх сумішшю. Моносахарид може, наприклад, бути арабінозою, гліцеральдегідом, дигідроксіацетоном, еритрозою, рибозою, рибулозою, ксилозою, глюкозою, галактозою, манозою, фукозою, фруктозою, седогептулозою, нейраміновою кислотою, або їх сумішшю. Дисахарид може, наприклад, бути сахарозою, лактозою, мальтозою, амігдалозою, або їх сумішшю. У деяких прикладах здійснення винаходу низькомолекулярний вуглеводень отримують за допомогою розщеплення високомолекулярного полісахариду (наприклад, целюлози, ксилану або інших компонентів геміцелюлози, пектину і/або крохмалю). Ця технологія може бути безпосередньо і з користю застосована до відходів, що скидаються, наприклад, до відходів паперу (наприклад, відходів газетного паперу і відходів картону). У деяких випадках, розщеплення здійснюється як окремий процес, і потім використовується низькомолекулярний вуглеводень. В інших випадках, високомолекулярний вуглеводень додається безпосередньо до середовища, і розщеплюється in situ в низькомолекулярний вуглеводень. У ряді варіантів винаходу це здійснюється хімічним способом, наприклад, окисленням, лужним гідролізом, і/або кислотним гідролізом. Хімічний гідроліз описаний в Bjerre, Biotechnol. Bioeng., 49:568,1996, and Kim et al., Biotechnol. Prog., 18:489, 2002. У деяких здійсненнях низькомолекулярний вуглеводень отримують розщепленням полісахариду з використанням ферменту або ферментів, наприклад, ендоглюканаз, екзоглюканаз або целобіогідролаз (ЦБГ). Ці ферменти можуть додаватися до 15 джерела полісахариду як ферментативні препарати, або вони можуть бути отримані in situ організмом, як наприклад, Aspergillus niger BKMF 1305, і Trichoderma reesei RUT С30. Обговорення ферментативного розщеплення наведене в Т. Juhasz, Food Tech. Biotechnol. (2003), 41, 49. У деяких здійсненнях як вуглеводень використовується лактоза. Лактоза виготовляється у великих кількостях в сирному виробництві. Наприклад, за оцінками, наведеними в Elliott, Proceedings of the 38th Annual Marschall Cheese Seminar (2001), близько 470 мільйонів фунтів лактози виробляється щорічно в сирному виробництві США, і ще 726 мільйонів фунтів виготовляється в Європі. Лактоза може використовуватися як ферментер, наприклад, затравковий ферментер, який живить основний ферментер, як окремий субстрат зростання для клітин Clostridium phytofermentans або разом з іншими субстратами зростання. Лактоза може додаватися в резервуар ферментації для ферментації низькомолекулярних вуглеводнів і/або прискорення декомпозиції і ферментації целюлози, або інших високомолекулярних вуглеводнів. Матеріал, що піддається ферментації може також являти собою, або включати один або декілька високомолекулярних вуглеводнів. Високомолекулярні вуглеводні включають в себе, наприклад, полігалактуронову кислоту, целюлозу, мікрокристалічну целюлозу, пектин, крохмаль, ксилан, інші геміцелюлозні полімери, або їх суміші. Мікрокристалічна целюлоза і модифікована мікрокристалічна целюлоза комерційно доступні з FMC Biopolymer під торговою маркою AVICEL®. Матеріал, що піддається ферментації може також являти собою, або може включати, один або декілька матеріалів біомаси, наприклад, целюлозні або лігноцелюлозні матеріали. Целюлозні матеріали - це ті матеріали, які включають целюлозу, але по суті не містять лігнін, тобто наприклад, його вміст складає менше 0,5 вагових процентів. Целюлозні матеріали можуть бути натуральними, напівсинтетичними, або повністю синтетичними. Наприклад, бавовна - це природний целюлозний матеріал. Напівсинтетичні целюлозні матеріали включають в себе, наприклад, штучний шовк (відновлену целюлозу) і текстиль, що включає бавовняні волокна, наприклад, отриманий з відходів необроблених тканинних матеріалів (наприклад, залишків), або з відходів, що залишаються після споживачів (наприклад, обрізків). Інші напівсинтетичні целюлозні матеріали включають зерна дистиляторів (наприклад, з виробництва зернового етанолу), паперу і таких продуктів як багатошаровий папір і крафт-папір. Папір або паперові продукти можуть бути необробленими матеріалами, або вони можуть бути відходами після споживача. Лігноцелюлозні матеріали включають в себе целюлозу і деякий процент лігніну, наприклад, щонайменше, від приблизно 0,5 вагових процента до приблизно 60 вагових процентів або більше. Лігнін можна розглядати як поліфенольний матеріал. Деякі лігніни можуть бути представлені нижченаведеною структурною формулою (І): 95795 16 Лігніни можуть бути високорозгалуженими, а також бути частково «зшитими». Лігніни можуть мати значні структурні варіації, які залежать, щонайменше частково, від свого джерела, наприклад, чи отримані вони з м'якої деревини, або твердої деревини. Лігноцелюлозні матеріали включають в себе, наприклад, відходи від паперового виробництва; деревину і матеріали, що належать до деревини, такі як, наприклад, ошурки, деревостружкові плити або листя; і натуральні джерела волокон, наприклад, дерева, такі як тополя, трави, такі як просо, листя, скошені трави, рисове лушпиння, макуха, джут, коноплі, льон, бамбук, сизаль, абака, солома, кукурудзяні качани, кукурудзяна солома, пшенична солома, рисове лушпиння, і кокосові волокна. В окремих варіантах винаходу, лігноцелюлозний матеріал отримують з дерев, таких як хвойні дерева, наприклад, можуть використовуватися східний боліголов (Tsuga canadensis), дерево гінкго (Ginkgo biloba), кедр олівцевий (Juniperus virgineana), сосна гірська (Pinus mugo), кедр гімалайський (Cedrus deodara), західний червоний кедр (Thuja plicata), тис ягідний (Taxus baccata), колорадська ялина (Picea pungens); або листяні дерева, наприклад, горобина (Sorbus), евкаліпт (Eucalyptus gunnii), береза (Betula platyphylla), або клен норвезький (Acer platanoides). Також можуть використовуватися тополя, бук, цукровий клен і дуб. У деяких випадках, клітини Clostridium phytofermentans можуть ферментувати лігноцелюлозні матеріали безпосередньо без необхідності видалення лігніну. Однак, в деяких прикладах здійснення винаходу, перед ферментацією з лігноцелюлозних матеріалів корисно видалити, щонайменше, частину лігніну. Наприклад, видалення лігніну з лігноцелюлозних матеріалів може зробити целюлозний матеріал, що залишився, більш пористим і збільшити площу поверхні, що може, наприклад, збільшити швидкість ферментації і вихід етанолу. Лігнін може бути видалений з лігноцелюлозних матеріалів, наприклад, за допомогою сульфітних процесів, лужних процесів, або процесів Крафта. Такі і інші процеси описані в Meister, Патент США No 5138007, і Knauf et al., International Sugar Journal, 106:1263, 147-150 (2004). Вміст лігніну в просо становить приблизно 17,6% (процент від сухої ваги), який приблизно співпадає з вмістом в кукурудзяній соломі. Вміст лігніну в писальному папері варіюється приблизно від нуля до 12 процентів. Деякі офісні папери містять лігнін в діапазоні приблизно 11-12 процентів. У роботі Mosier et al., Bioresource Technology 96:673, 2005, обговорюється вміст лігніну в деяких матеріалах, а також ряд 17 способів попередньої обробки для його видалення. Після того як лігнін видалений, він може використовуватися як джерело енергії в процесах, що використовуються, наприклад, для нагрівання бойлера спаленням лігніну. Целюлозні матеріали можуть бути отримані з лігноцелюлозних матеріалів хімічною обробкою лігноцелюлозного матеріалу, солюбілізуючи лігнін до міри, яка дозволяє целюлозному матеріалу, наприклад, у вигляді волокон, бути відділеним від лігніну. Коли лігноцелюлозний матеріал походить з дерев, розчинений лігнін звичайно складає приблизно від 25 до 45 % матеріалу. Матеріали можуть бути зменшені в розмірі, наприклад, за допомогою подрібнення обертовим ножовим різаком, або розтиранням матеріалу в кульовому млині. При використанні обертового ножового різака для зменшення розміру матеріалу, наприклад, целюлозного або лігноцелюлозного матеріалу, що утворюється, матеріал, як правило, є волокнистої природи, що має значне відношення довжини до діаметра, наприклад, більше ніж 5/1, більше ніж 10/1, більше ніж 15/1, більше ніж 20/1, або навіть більше ніж 25/1. У випадку, коли використовується кульовий млин, матеріал, як правило, утворюється у вигляді муки, що має, як правило, значною мірою сферичні частинки, наприклад, що мають діаметр менше 5 мікрон, або наприклад, менше 4, менше 2,5, менше 1 мікрону. На фіг.2 показаний обертовий ножовий різак 100, який включає контейнер 101, в який може бути завантажений целюлозний або лігноцелюлозний матеріал 102, наприклад, у вигляді стружок. Целюлозний або лігноцелюлозний матеріал вводиться в зону різання 103, і розрізається стаціонарними лезами 104 і обертовими лезами 106. Екран 105 не дозволяє целюлозному або лігноцелюлозному матеріалу йти із зони розрізання 103, доти, поки розмір матеріалу стає досить дрібним для проходження через отвори, визначені екраном. Після того як целюлозний або лігноцелюлозний матеріал проходить через отвори в екрані, він збирається в кошику 110. Для допомоги збору подрібненого волокнистого целюлозного або лігноцелюлозного матеріалу, кошик 110 може підтримуватися при тиску нижче номінального атмосферного тиску. Волокнистий целюлозний або лігноцелюлозний матеріал, зібраний в кошику, має відносно низьку об'ємну щільність, наприклад, менше 0,5 грама на кубічний сантиметр, або наприклад, менше 0,3 грама на кубічний сантиметр, або навіть менше 0,2 грама на кубічний сантиметр, і має ворсистий зовнішній вигляд, як показано на фіг. 3А і 3В. У деяких здійсненнях винаходу може бути бажане використання волокнистого матеріалу, що має порівняно високу поверхневу площу і/або відносно високу пористість. Наприклад, відповідний волокнистий матеріал може мати поверхневу 2 площу, що перевищує 0,5 м /г, або наприклад, 2 2 2 2 перевищуючу 1,0 м /г, 1,5 м /г, 1,75 м /г, 5 м /г, або 2 навіть перевищуючу 10 м /г, при вимірюванні з використанням пристрою для вимірювання площі поверхні BET (Brunauer Emmett Teller); і/або пористість, що перевищує 70 процентів, або напри 95795 18 клад, перевищуючу 80 процентів, 87,5 процентів, 90 процентів, або навіть перевищуючу 95 процентів, при вимірюванні з допомогою ртутної порометрії. Висока площа поверхні і/або висока пористість можуть збільшувати швидкість гідролізу і/або швидкість ферментації. Можуть використовуватися суміші будь-яких з вищезазначених матеріалів, наприклад, суміші матеріалів, отриманих з паперових джерел, і матеріалів, отриманих з бавовни. У деяких прикладах здійснення винаходу, ферментери, які включають середовище, що містить Clostridium phytofermentans, виготовляють так, щоб безперервно видаляти продукт ферментації, такий як етанол. У деяких прикладах здійснення винаходу концентрація продукту, що отримується, наприклад, виміряна після 2, 3, 4, 5, 6, або 10 годин ферментації при початковій концентрації приблизно від 10 мМ до 25 мМ, залишається значною мірою постійною, або коливається приблизно в межах двадцяти п'яти процентів від середньої концентрації. У деяких прикладах здійснення винаходу, в ферментери безперервно завантажується будьякий матеріал біомаси, описаний тут, або їх суміш. Середовище для Clostridium phytofermentans може включати додаткові елементи, такі як буфери, наприклад, NaHCO3, NH4CI, NaH2PO4xH2O, К2НРО4, і KH2PO4; електроліти, наприклад, KCl і NaCl; фактори росту; сурфактанти; і хелатуючі агенти. Фактори росту включають в себе, наприклад, біотин, фолієву кислоту, піридоксин, рибофлавін, сечовину, дріжджовий екстракт, тимін, триптон, аденін, цитозин, гуанозин, урацил, нікотинову кислоту, пантотенову кислоту, В12 (ціанкобаламін), амінобензойну кислоту і ліпоєву кислоту. Неорганічні речовини включають в себе, наприклад, MgSO4, MnSO4H2O, FeSO47H2O5 СаСl22Н2O, СоСl26Н2O, ZnCl2, CuSO45H2O, A1K(SO4)212H2O, Н3ВО3, Na2MoO4, NiCl26H2O, і NaWO4H2O. Хелатуючі агенти включають в себе, наприклад, нітрилтриоцтову кислоту. Сурфактанти включають в себе, наприклад, поліетиленглiколь (ПЕГ), поліпропіленгліколь (ППГ), співполімери ПЕГ і ППГ, і полівініловий спирт. У деяких здійсненнях винаходи, умови ферментації включають в себе підтримку середовища при температурі менше ніж 45°С, або наприклад, менше ніж 42°C (наприклад, приблизно від 34°C до 38°С, або біля 37°С). У будь-якому з цих здійснень, як правило, середовище підтримується при температурі вище 5°C, наприклад, вище 15°С. У деяких здійсненнях умови ферментації включають підтримку середовища при значеннях рН нижче приблизно 9,5, наприклад, приблизно від 6,0 до 9,0, або приблизно від 8 до 8,5. Як правило, протягом процесу ферментації, значення рН середовища не змінюється більш ніж на 1,5. Наприклад, якщо ферментація починається при значенні рН близько 7,5, воно звичайно не опускається нижче 6,0 в кінці ферментації, що знаходиться в межах зростання клітин. Клітини Clostridium phytofermentans пристосовують до порівняно високих концентрацій етанолу, наприклад, 7 вагових процентів або вище, напри 19 клад, 12,5 вагових процентів. Клітини Clostridium phytofermentans можна вирощувати в середовищі багатому етанолом до ферментації, наприклад, в 7-процентному етанолі, пристосовуючи клітини до ще більш високих концентрацій етанолу, наприклад, до 20 процентів. У деяких прикладах здійснення, Clostridium phytofermentans пристосовують в концентраціях етанолу, що послідовно збільшуються, наприклад, починаючи з 2-процентного етанолу, потім 5-процентного етанолу, і закінчуючи 10-процентним етанолом. Крім того, крім етанолу, можуть вироблятися інші або додаткові продукти. У широкому значенні, продукти ферментації включають в себе палива, такі як спирти (наприклад, етанол, пропанол, ізопропанол, бутанол, або їх суміші) і водень. Інші продукти включають в себе органічні кислоти (наприклад, мурашину кислоту, молочну кислоту, оцтову кислоту або їх суміші) або їх кон'югата з основами (наприклад, іони формату, лактату або ацетату) або їх солі. Клітини Clostridium phytofermentans, такі як кліT тини штаму ISDg , можуть використовуватися окремо або в комбінації з одним або декількома іншими мікробами, такими як дріжджі або гриби (наприклад, Saccharomyces cerevisiae, Pichia stipitis, різновиду Trichoderma, різновиду Aspergillus) або інші бактерії (наприклад, Zymomonas mobilis, Klebsiella oxytoca, Escherichia coli, Clostridium acetobutylicum, Clostridium beijerinckii, Clostridium papyrosolvens, Clostridium cellulolyticum, Clostridium josui, Clostridium termitidis, Clostridium cellulosi, Clostridium celerecrescens, Clostridium populeti, Clostridium cellulovorans). Наприклад, коли целюлозолітичні клостридії (Clostridium, штам C7) вирощувалися в культурі з Zymomonas mobilis в середовищі, що містить целюлозу як рослинний субстрат, вихід етанолу в 2,5 рази перевищував вихід в культурах з одним Clostridium (Leschine і Canale-Parola, Current Microbiology, 11:129-136, 1984). Суміші мікробів можуть постачатися у вигляді твердих сумішей (наприклад, висушених сублімацією сумішей), або у вигляді рідких дисперсій мікробів, і вирощуватися в культурі разом з Clostridium phytofermentans, або ж мікроби можуть додаватися до рослинного середовища послідовно, наприклад, додаючи інші мікроби до або після додання Clostridium phytofermentans. Крім того, будь-який з матеріалів біомаси, описаних тут або суміші будь-якого з матеріалів біомаси, описаних тут, можна обробляти одним або декількома мікробами, описаними тут, послідовно або одночасно. Наприклад, біомаса (або суміш біомаси) може бути оброблена одночасно сумішшю мікробів, наприклад, спільним культивуванням; або ж біомаса (або суміш біомаси) може бути спочатку оброблена першим видом мікробів або першою сумішшю мікробів (наприклад, одним або декількома дріжджами, грибами або іншими бактеріями), а потім отримана біомаса може бути оброблена одним або декількома штамами Clostridium phytofermentans. В інших прикладах здійснення винаходу матеріал біомаси (або суміш біомаси) спочатку обробляють одним або декіль 95795 20 кома штамами Clostridium phytofermentans, а потім отриману біомасу обробляють одним або декількома іншими мікробами (будь-яким з описаних тут видів мікробів або їх сумішшю). ВЕЛИКОМАСШТАБНЕ ВИРОБНИЦТВО ЕТАНОЛУ З БІОМАСИ Як правило, існує два основних підходи до великомасштабного виробництва паливного етанолу з біомаси з використанням клітин Clostridium phytofermentans. У першому способі спочатку гідролізують матеріал біомаси, який містить високомолекулярні вуглеводні до низькомолекулярних вуглеводнів, а потім ферментують низькомолекулярні вуглеводні, використовуючи клітини Clostridium phytofermentans для виробництва етанолу. У другому способі, матеріал біомаси ферментують безпосередньо без хімічної і/або ферментативної попередньої обробки. У першому способі гідроліз може здійснюватися з використанням кислот, наприклад, кислот Бренстеда (наприклад, сірчаної або соляної кислоти), основ, наприклад, гідроксиду натрію, гідротермальних процесів, процесів вибуху волокон аміаку ("EFEX"), вапнякових процесів, ферментів, або їх комбінацій. Водень, а також інші продукти ферментації можуть бути, за необхідності, зібрані і очищені, або знищені, наприклад, за допомогою спалення. Наприклад, водневий газ може бути спалений, або може використовуватися як джерело енергії в процесі, наприклад, для приведення в дію парового бойлера, наприклад, за допомогою горіння. Гідроліз і/або парова обробка біомаси можуть, наприклад, збільшувати пористість і/або площу поверхні біомаси, часто роблячи целюлозні матеріали, більш доступними для клітин Clostridium phytofermentans, що може збільшувати швидкість ферментації і вихід продукту. Видалення лігніну може, наприклад, забезпечувати бойлер горючим паливом, і в той же час може, наприклад, збільшувати пористість і/або площу поверхні біомаси, часто збільшуючи швидкість ферментації і вихід. Як правило, в будьякому з описаних нижче прикладів здійснення винаходу, початкова концентрація вуглеводнів в середовищі перевищує 20 мМ, або наприклад, перевищує 30 мМ, 50 мМ, 75 мМ, 100 мМ, 150 мМ, 200 мМ, або навіть перевищує 500 мМ. Виробництво етанолу з біомаси з використанням попередньої обробки кислотним гідролізом На фіг.4 показаний спосіб 158 виробництва етанолу з біомаси за допомогою первинної обробки біомаси (наприклад, приблизно від 10 до 60 вагових процентів), суспендованої у воді з кислотою в кислотному модулі 160. Біомаса може являти собою, наприклад, деревні тріски, ошурки, залишки сільськогосподарського помелу, або біомасу зернових культур (наприклад, кукурудзяну солому або просо), залишок від очищення кукурудзи, подрібнені паперові продукти, такі як продукти, показані на фіг. 3А і 3В, або суміші цих і інших целюлозних і/або лігноцелюлозних матеріалів. Біомаса може бути оброблена кислотою за допомогою барботування газоподібного діоксиду сірки через біомасу, суспендовану у воді, або за допомогою додання сильної кислоти, наприклад, сірчаної, соляної, або азотної кислоти. Під час кислот 21 ної обробки значення рН підтримується приблизно нижче 3, наприклад, приблизно нижче 2,5 або приблизно нижче 1,5. У доповнення до кислоти вже в кислотному модулі може бути необов'язково додана сіль металу, така як сульфат заліза, залізний купорос, хлорид заліза, сульфат алюмінію, хлорид алюмінію, сульфат магнію, або їх суміш, для поліпшення гідролізу біомаси. Біомаса знаходиться в кислотному модулі 160, наприклад, приблизно від 1 до 6 годин, при температурі, наприклад, приблизно від 40°C до 80°С. Після окислення в кислотному модулі 160, біомаса зневоднюється в зневоднювальному модулі 164, наприклад, за допомогою пресування або центрифугування, для видалення більшої частини закисленої води. При бажанні, закислена вода може бути знов використана в кислотному модулі 160. Біомаса, що просочилася кислотою, подається в гідролізний модуль 166, наприклад, гравітаційним способом або ротаційним механізмом подачі, які, в деяких випадках, трохи ущільняють біомасу. У гідролізний модуль 166 вводиться пара для безпосереднього контакту і нагрівання біомаси до бажаної температури. Температура пари знаходиться, наприклад, в інтервалі від приблизно 130°C до приблизно 220°С, і введення пари продовжується, наприклад, від приблизно 10 до приблизно 120 хвилин. Гідролізат потім випускається в температурний резервуар 170, що функціонує при температурі, наприклад, від приблизно 100°C до приблизно 190°С, і знаходиться в резервуарі 170, наприклад, від приблизно 1 до приблизно 6 годин, для подальшого гідролізу біомаси, наприклад, на розчинні олігосахариди і мономерні цукри. Гідролізат потім подається в екстрактор 172, наприклад, екстрактор з протитоком, екстрактор гвинтового конвейєра, або вакуумний екстрактор з транспортером. В екстракторі 172, гідролізат промивається гарячою водою при температурі, наприклад, від приблизно 40°C до приблизно 90°С. Наприклад, гідролізат промивається кількістю води, що перевищує його власну вагу, наприклад, більше ніж в два рази, або наприклад, в три рази, в чотири рази, у вісім разів, або навіть перевищуюча вага гідролізату більш ніж в 10 раз. У модулі доведення значення рН і фільтрації 180 до екстракту додається луг, наприклад, у вигляді вапна або аміаку, для доведення значення рН екстракту в інтервал від приблизно 7 до приблизно 8. Весь осад, що утворюється при доданні лугу, видаляється, і фільтрат направляють в ферментер 182, який містить середовище з клітинами Clostridium phytofermentans. Початкова концентрація вуглеводнів в середовищі складає від приблизно 20 мМ до приблизно 100 мМ. Концентрація клітин Clostridium phytofermentans, суспендованих в середовищі, наприклад, складає від приблизно 7 9 10 до приблизно 10 клітин/мл. В одному здійсненні винаходу середовище (що позначається як GS-2) містить (всі значення в тіл), дріжджовій екстракт, 6,0; сечовину, 2,1; K2HPO4, 2,9; КН2РО4, 1,5; MOPS, 10,0; дигідрат цитрату натрію, 3,0; гідрохлорид цистеїну, 2,0. В іншому здійсненні винаходу компоненти, які можуть бути додані, або на які 95795 22 можуть бути замінені компоненти середовища GS2, включають в себе: триптон, 2,0; аденін, 0,02; цитозин, 0,05; гуанозин, 0,02; тимін, 0,05; урацил, 0,04; і деяку кількість розчину вітаміну, наприклад, 10 г/мл, приготованих як описано в Wolin et al., Bacteriology, 57:993, 1964. Значення рН екстракту з модуля доведення значення рН і фільтрації 180 доводиться так, що при первинній концентрації вуглеводнів в середовищі значення рН складають, наприклад, від приблизно 7,0 до приблизно 7,5. При бажанні, на початку ферментації, до гідролізату також може бути доданий низькомолекулярний вуглеводень, наприклад, лактоза, в початковій концентрації, наприклад, від приблизно 1,0 г/л до приблизно 5 г/л. Це може сприяти швидкому збільшенню кількості клітин Clostridium phytofermentans і утворенню ферментів всередині ферментера. Ферментацію продовжують, з одночасним барботуванням азоту через середовище, наприклад, протягом від приблизно 8 до приблизно 72 годин, підтримуючи температуру, наприклад, від приблизно 15°C до приблизно 40°С. Водень, вироблений під час ферментації, йде з ферментера 182 разом з азотом і або збирається, або спалюється. Екстрагована з екстрактора 172 тверда речовина зневоднюється, а потім подається у другий кислотний модуль 190. Тверда речовина з екстрактора насичується у водному розчині кислоти, і необов'язково, солі металу. Під час кислотної обробки значення рН підтримується приблизно нижче 3, наприклад, приблизно нижче 2,5 або приблизно нижче 1,5. Біомаса знаходиться у другому кислотному модулі 190, наприклад, від приблизно 1 до приблизно 6 годин, при температурі, наприклад, від приблизно 40°C до приблизно 80°C. Після обробки кислотою в кислотному модулі 190, біомаса зневоднюється в зневоднюючому модулі 200, наприклад, за допомогою пресування або центрифугування, для видалення більшої частини закисленої води. За бажанням, закислена вода може бути знов використана в кислотному модулі 160 і/або кислотному модулі 190. Біомаса, що просочилася кислотою, подається у другий гідролізний модуль 202. У другий гідролізний модуль 202 вводиться пара для безпосереднього контакту і нагрівання біомаси до бажаної температури. Температура пари і час обробки звичайно є такими ж, як і в першому гідролізному модулі 166. Після цього гідролізат випускається в температурний резервуар 204, що функціонує при температурі, наприклад, від приблизно 140°C до приблизно 190°С, і знаходиться в резервуарі 204, наприклад, від приблизно 0,5 до приблизно 12 годин, для подальшого гідролізу біомаси. У модулі доведення рН і фільтрації 210 до екстракту додається луг для доведення значення рН екстракту до інтервалу від приблизно 7 до приблизно 8. Весь осад, що утворюється при доданні лугу, видаляють і фільтрат об'єднують з ферментера 182, що міститься, а потім направляють в ферментер 212. Ферментацію продовжують, одночасно проводячи барботування азоту через середу, наприклад, протягом від приблизно 15 до приблизно 100 годин, і підтримуючи температуру, наприклад, 23 від приблизно 25°С до приблизно 35°С. Водень, зроблений під час ферментації, віддаляється з ферментера 212 разом з азотом, і або збирається, або спалюється. Після ферментації весь вміст ферментера 212 надходить в модуль дистиляції 220, і розчин 96процентного етанолу/4-процентної води (по об'єму) дистилюється і збирається. Паливний етанол (99-100-процентний етанол) може бути отриманий азеотропною дистиляцією 96-процентного етанолу, наприклад, за допомогою додання бензолу і потім новою дистиляцією суміші, або пропускаючи 96-процентний етанол через молекулярне сито для видалення води. Виробництво етанолу з біомаси з використанням попередньої обробки ферментативним гідролізом На фіг. 5А показаний процес 228 виробництва етанолу з біомаси за допомогою початкової обробки біомаси (від 10 до 60 вагових процентів), наприклад, диспергованим у воді, ферментом або сумішшю ферментів, таким як, наприклад, ендоглюканази, екзоглюканази, целобіогідролази (ЦБГ), бета-глікозидази, глікозид гідролази, глікозилтрансферази, ліази, і естерази, активні відносно компонентів геміцелюлози, пектину і крохмалю, в гідролізному модулі 230. Під час гідролізу значення рН підтримується в інтервалі від приблизно 6,0 до приблизно 7,5, за допомогою додавання гідроксиду натрію. Біомаса знаходиться в гідролізному модулі 230, наприклад, від приблизно 6 до приблизно 120 годин, при температурі, наприклад, від приблизно 25°С до приблизно 40°C, і під азотом. Після гідролізу до вмісту гідролізного модуля 230 через модуль доведення рН 234 додається луг, наприклад, у вигляді вапна або аміаку, і/або кислота, наприклад, у вигляді водного розчину сірчаної кислоти для доведення значення рН вмісту до інтервалу від приблизно 7 до приблизно 8. Після доведення значення рН, весь вміст гідролізного модуля 230 переноситься в ферментер 240, в якому знаходиться середовище, що містить клітини Clostridium phytofermentans. Початкова концентрація вуглеводнів в середовищі складає від 20 мМ до приблизно 100 мМ. Концентрація клітин Clostridium phytofermentans, суспендованих в середовищі, знаходиться наприклад в межах від 7 9 приблизно 10 до приблизно 10 клітин/мл. В одному прикладі здійснення винаходу середовище містить (всі значення - в г/л), дріжджовий екстракт, 6,0; сечовину, 2,1; K2HPO4, 2.9; KH2PO4, 1,5; MOPS; 10,0; дигідрат цитрату натрію, 3,0; гідрохлорид цистеїну. Продукт, що виходить з гідролізного модуля 230, відрегульований з розрахунку початкової концентрації вуглеводнів в середовищі, наприклад, від приблизно 50 до приблизно 200 мМ. За бажанням, на початку бродіння, може додаватися целобіоза в початковій концентрації, наприклад, від приблизно 1,0 г/л до приблизно 5 г/л, або лактоза для прискорення швидкості ферментації або гідролізу. Ферментацію продовжують, одночасно проводячибарботування азоту через середовище, наприклад, протягом від приблизно 8 до приблизно 72 годин, і підтримуючи температуру, наприклад, від приблизно 15°C до приблизно 95795 24 40°С. Водень, вироблений під час ферментації, відводиться з ферментера 240 азотом, і або збирається, або спалюється. Після ферментації весь вміст ферментера 240 переноситься в модуль дистиляції 242, і паливний етанол може бути отриманий так, як описано вище. Виробництво етанолу з біомаси без попередньої кислотної або ферментативної обробки На фіг. 5В показаний процес 250 виробництва етанолу з біомаси з початковим завантаженням біомаси, наприклад, від 10 до 60 вагових процентів, суспендованої у воді, в резервуар 252. Біомасу залишають для набухання, протягом наприклад, від приблизно 1 до приблизно 36 годин при температурі, наприклад, від приблизно 25°C до приблизно 90°C у разі нормального атмосферного тиску, або від приблизно 100°C до приблизно 175°С у разі тиску вище, ніж нормальний атмосферний тиск, наприклад, від приблизно 1,5 атм до приблизно 10 атм. До вмісту резервуара 260 після набухання додається луг, наприклад, у вигляді вапна або аміаку, і/або кислота, наприклад, у вигляді водного розчину сірчаної кислоти для доведення значення рН вмісту в інтервал від приблизно 7 до приблизно 8. Після доведення значення рН, весь вміст резервуара 252 переноситься в ферментер 262, в якому знаходиться середовище, що містить клітини Clostridium phytofermentans. Початкова концентрація вуглеводнів в середовищі складає від 20 мМ до приблизно 100 мМ. Ферментація в ферментаційному модулі 262 відбувається в умовах, описаних вище. Паливний етанол дистилюється в модулі дистиляції 270, так, як описано вище. На фіг. 5С показаний процес 300 виробництва етанолу з біомаси. Біомасу (з видаленням лігніну або без видалення), і, необов'язково, пару вводять в ферментер 302. Якщо лігнін видалений, він може використовуватися в будь-якому енергоємному процесі, наприклад як енергія, що живить модуль дистиляції. Пара може бути корисна для стерилізації біомаси, і також для розпушення біомаси, щоб зробити її більше реакційноспроможною. Біомаса завантажується в ферментер 302, і туди ж додається вода (у разі необхідності) так, щоб суспендована біомаса складала, наприклад, від приблизно 10 до приблизно 60 процентів від повної ваги. Біомасу залишають для набухання, протягом наприклад, від приблизно 1 до приблизно 36 годин при температурі, наприклад, від приблизно 25°C до приблизно 90°C у разі нормального атмосферного тиску, або від приблизно 100°C до приблизно 175°C у разі тиску вище, ніж нормальний атмосферний тиск, наприклад, від приблизно 1,5 атм до приблизно 10 атм. До вмісту ферментера 302 через модуль доведення рН 306 після набухання додається луг, наприклад, у вигляді вапна або аміаку, і/або кислота, наприклад, у вигляді водного розчину сірчаної кислоти для доведення значення рН вмісту в інтервал від приблизно 7 до приблизно 8. Посівний ферментер 304, в якому знаходиться середовище, що містить клітини Clostridium phytofermentans, використовується для зростання 25 клітин Clostridium phytofermentans. Концентрація клітин Clostridium phytofermentans, суспендованих в середовищі, становить, наприклад, приблизно 7 8 10 на початку зростання, і близько 10 клітин/мл, коли суміш як інокуляційна затравка готова до вживання для ферментації вуглеводнів. Початкова концентрація вуглеводів в середовищі складає від 20 мМ до приблизно 100 мМ. В одному прикладі здійснення винаходу середовище містить (всі значення - в г/л), дріжджовий екстракт, 6,0, сечовину, 2,1, K2HPO4, 2,9; KH2PO4, 1,5; MOPS; 10,0; дигідрат цитрату натрію, 3,0; і гідрохлорид цистеїну. Весь зміст посівного ферментера 304 переноситься в ферментер 302, що знаходиться при кімнатній температурі, і ферментація продовжується в умовах, описаних вище. Паливний етанол дистилюється в модулі дистиляції 270, так, як описано вище. Виробництво етанолу з біомаси з використанням комбінації попередніх обробок кислотного гідролізу і ферментативного гідролізу Етанол з біомаси може також бути отриманий з використанням комбінації попередніх обробок кислотного гідролізу і ферментативного гідролізу. Наприклад, первинний гідроліз може здійснюватися кислотою, наприклад, за допомогою обробки біомаси в кислотному модулі, з подальшою подачею пари (як показано на фіг. 4), і заключного гідролізу спочатку гідролізованої біомаси з використанням ферментативного гідролізу (як показано на фіг. 5А). Може використовуватися будь-яка комбінація способів виробництва етанолу і/або їх окремих особливостей для отримання гібридного способу виробництва. У будь-якому з способів, описаних тут, лігнін може бути видалений до ферментації. Крім того, додаткові або інші продукти крім етанолу можуть бути вироблені будь-яким з способів, описаних тут. Більш широко, продукти ферментації включають палива, такі як спирти і водень, і інші продукти, такі як органічні кислоти. Клітини Clostridium phytofermentans, такі як клітини штаму Т ISDg , можуть використовуватися нарізно, або синергічно в комбінації з одним або декількома будь-якими іншими мікробами (наприклад, дріжджами або іншими бактеріями), описаними тут. ПРИКЛАДИ Розкриття винаходу далі описується на наступних прикладах, які не обмежують винахід, описаний в формулі винаходу. В одному експерименті клітини Clostridium phytofermentans вирощувалися в культуральних пробірках в целюлозному середовищі GS-2 при початковому значенні рН 7,5 під атмосферою азоту. Початкова концентрація клітин Clostridium 7 phytofermentans становила приблизно 0,8-1,110 клітин/мл, а температура інкубації становила 30°С. На фіг. 6 показана концентрація етанолу (E), ацетату (А), форміату (F), і лактату (L) після завершення декомпозиції целюлози як функція від початкової концентрації целюлози (в глюкозних еквівалентах). При початковій концентрації целюлози 37 мМ, концентраціях лактату (L), ацетату (А), і етанолу (E), становили 4 мМ, 20 мМ, і 59 мМ, відповідно. Форміат (F) при цій початковій концентра 95795 26 ції був відсутній. При початковій концентрації целюлози 74 мМ, концентрації лактату (L), форміату (F), ацетату (А), і етанолу (E), становили 7 мМ, 10 мМ, 20 мМ, і 123 мМ, відповідно; а при концентрації 148 мМ, концентрації лактату (L), форміату (F), ацетату (А), і етанолу (E), становили 10 мМ, 17 мМ, 20 мМ, і 160 мМ, відповідно. Фіг. 6 показує, що високі концентрації целюлози не інгібують дію клітин Clostridium phytofermentans, оскільки концентрація етанолу (E) збільшується із збільшенням початкової концентрації целюлози. Цей результат знаходиться в контрасті з результатами, отриманими з використанням інших ферментуючих целюлозу мікробів, які не ферментують високі концентрації целюлози, наприклад, вище, чим приблизно 40 мМ (в глюкозних еквівалентах), і виробляють меншу кількість етанолу при більш високих концентраціях целюлози (див. Desvaux et al., Appl. Environ. Microbiology, 66, 24612470, 2000). Також потрібно зазначити, що при використанні Clostridium phytofermentans рівень ацетату збільшується трохи із збільшенням початкової концентрації целюлози, що може бути корисним, тому що більша кількість целюлози йде на створення економічно більш цінного етанолу. Як правило, інші целюлолітичні бактерії виробляють менше етанолу, ніж ацетату (в молярному вираженні) і відношення етанолу до ацетату меншає із збільшенням початкових концентрацій целюлози (наприклад, див. вище за Desvaux et al). У другому експерименті клітини Clostridium phytofermentans вирощувалися в культуральних пробірках в середовищі GS-2, що містить целюлозу при концентрації 25 або 50 мМ (в глюкозних еквівалентах), або ксилан при 25 або 50 мМ (в ксилозних еквівалентах), або целюлозу з ксиланом, кожний компонент в концентрації 25 або 50 мМ, до сумарної концентрації вуглеводнів 50 або 100 мМ (в моносахаридних еквівалентах). Початкове значення рН середовища становило 7,5, а початкова концентрація клітин Clostridium phytofermentans знаходилася в межах 0,8-1,1x10 клітин/мл. Клітини вирощувалися під атмосферою азоту при 30°С. Розщеплення вуглеводнів спостерігалося візуально. У культурах, що містять обидва вуглеводні, целюлоза і ксилан зазнавали розщеплення одночасно. Швидкості декомпозиції целюлози або ксилану в культурах, що містять обидва вуглеводні, були такими ж або вище, ніж швидкість декомпозиції в культурах, що містять один вуглеводень. Цей експеримент демонструє, що ферментація целюлози культурами клітин Clostridium phytofermentans не інгібується ксиланом, що є полімером п'ятивуглецевого цукру, і важливим компонентом геміцелюлози. Крім того, цей експеримент показує, що целюлоза і ксилан ферментуються одночасно культурами клітин Clostridium phytofermentans, що може бути корисним в зв'язку з тим, що більшість натуральних джерел біомаси містять суміші вуглеводнів з целюлозою, як самого поширеного компонента, і з геміцелюлозами, такими як ксилан, другими по поширеності, що поступаються тільки целюлозі. Навпаки, швидше усього, інші мікроби не можуть 27 ферментувати 5-вуглецеві цукри, або полімери, які включають повторювані ланки 5-вуглецевих цукрів. Крім того, у разі інших видів мікробів, 5вуглецеві цукри, або їх полімери, можуть заважати метаболічним процесам мікробів, зменшуючи швидкість ферментації і вихід етанолу. У третьому експерименті клітини Clostridium phytofermentans вирощувалися в культуральних пробірках в середовищі GS-2, що містить крохмаль (розчинний крохмаль Difco) в концентраціях 10, 20, або 40 г/л. Початкове значення рН середовища було 7,5, і початкова концентрація клітин Clostridium phytofermentans становила 0,8-1,1x10 клітин/мл. Клітини вирощувалися під атмосферою азоту при 30°C. Індикатором ферментації крохмалю було утворення газу і збільшення каламутності культури. Після закінчення ферментації визначалися концентрації продуктів ферментації. При початковій концентрації крохмалю 10 г/л, концентрації лактату, форміату, ацетату, і етанолу, становили 1 мМ, 2 мМ, 4 мМ, і 69 мМ, відповідно. При початковій концентрації крохмалю 20 г/л, концентрації лактату, форміату, ацетату, і етанолу, становили 3 мМ, 4 мМ, 5 мМ, і 127 мМ, відповідно. При початковій концентрації крохмалю 40 г/л, концентрації лактату, ацетату, і етанолу, становили 11 мМ, 4 мМ, і 132 мМ, відповідно. Форміат в цьому останньому експерименті був відсутній. Ці експерименти показують, що високі концентрації крохмалю не інгібують активність клітин Clostridium phytofermentans, оскільки концентрація етанолу збільшується із збільшенням початкової концентрації крохмалю, що аналогічно описаному вище випадку, коли клітини культивувалися з концентрацією целюлози, що збільшується. У четвертому експерименті клітини Clostridium phytofermentans вирощувалися в культуральних пробірках в середовищі GS-2, що містить мелене зерно в концентрації 27 г/л, або вологі зерна після отримання спиртовмісних продуктів в концентрації 10,5 г/л, або роздроблене кукурудзяне лушпиння в концентрації 20 г/л, або роздроблене просо в концентрації 20 г/л. Початкове значення рН середовища було 7,5, а початкова концентрація клітин 7 Clostridium phytofermentans становила 0,8-1,110 клітин/мл. Клітини інкубувалися під атмосферою азоту при 30°С. Всі речовини зазнавали ферментації, про що свідчило утворення газу, і первинним продуктом ферментації у всіх культурах був ета 95795 28 нол. Цей експеримент показує, що клітини Clostridium phytofermentans ферментують цю целюлозну сировину, переводячи її в етанол без попередньої хімічної обробки целюлозної сировини і без додання целюлаз або інших ферментів. У заключному прикладі аналіз геномної послідовності Clostridium phytofermentans підтверджує висновок про те, що цей вид мікробів володіє незвичайними властивостями ферментації, і особливо добре підходить для декомпозиції множинних компонентів рослинної біомаси і ферментації цих компонентів, переводячи їх в етанол. Сиквенс геному Clostridium phytofermentans був зроблений інститутом Joint Genome Institute Департаменту енергетики США. Попередня сукупність послідовностей, уперше доступна 8 листопада 2005, була відкрита для публічного доступу 20 травня 2006 (http://genome.ornl.gov/microbial/cphy/). Ця сукупність містила 4,5 мільйонів основ нуклеотидних послідовностей, розділених на 169 безперервних областей, що дають 3671 передбачуваних білків. У грудні 2006, всі розриви в послідовностях були закриті, і передбачається, що повністю завершений сиквенс з'явиться на початку 2007. Авторами була досліджена геномна послідовність на предмет механізму переробки вуглеводнів як ознаки незвичайних ферментативних властивостей Clostridium phytofermentans і їх здатності декомпозиції множинних компонентів рослинної біомаси. Геном Clostridium phylofermentans містить більше 100 транспортних систем типу ABC, а 52 з них, мабуть, призначені для транспорту вуглеводнів в клітини. У той час як деякі з цих транспортних систем є специфічними для моносахаридів, таких як глюкоза, фукоза, або ксилоза, інші транспортні системи безсумнівно залучені до транспорту дисахаридів (наприклад, целобіози), трисахаридів, і тетрасахаридів. Така виключно широка різноманітність транспортних систем вуглеводнів є безпрецедентною серед мікробів, і вказує, що клітини Clostridium phytofermentans особливо добре підходять для декомпозиції целюлозних біомас. ІНШІ ПРИКЛАДИ ВТІЛЕННЯ ВИНАХОДУ Потрібно розуміти, що, в той час як винахід описувався разом з його детальним описом, даний опис призначений тільки для ілюстрації і не обмежує винаходу, який визначений формулою винаходу. Інші аспекти, переваги, і модифікації знаходяться в рамках наступної формули. 29 95795 30 31 95795 32 33 95795 34 35 95795 36 37 95795 38 39 Комп’ютерна верстка А. Крулевський 95795 Підписне 40 Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601