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Increased Biobutanol Production by Mediator‐Less Electro‐Fermentation
Biotechnology Journal ( IF 3.2 ) Pub Date : 2018-12-06 , DOI: 10.1002/biot.201800514 Mareike Engel 1 , Dirk Holtmann 2 , Roland Ulber 1 , Nils Tippkötter 3
Biotechnology Journal ( IF 3.2 ) Pub Date : 2018-12-06 , DOI: 10.1002/biot.201800514 Mareike Engel 1 , Dirk Holtmann 2 , Roland Ulber 1 , Nils Tippkötter 3
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A future bio‐economy should not only be based on renewable raw materials but also in the raise of carbon yields of existing production routes. Microbial electrochemical technologies are gaining increased attention for this purpose. In this study, the electro‐fermentative production of biobutanol with C. acetobutylicum without the use of exogenous mediators is investigated regarding the medium composition and the reactor design. It is shown that the use of an optimized synthetic culture medium allows higher product concentrations, increased biofilm formation, and higher conductivities compared to a synthetic medium supplemented with yeast extract. Moreover, the optimization of the reactor system results in a doubling of the maximum product concentrations for fermentation products. When a working electrode is polarized at −600 mV vs. Ag/AgCl, a shift from butyrate to acetone and butanol production is induced. This leads to an increased final solvent yield of YABE = 0.202 g g−1 (control 0.103 g g−1), which is also reflected in a higher carbon efficiency of 37.6% compared to 23.3% (control) as well as a fourfold decrease in simplified E‐factor to 0.43. The results are promising for further development of biobutanol production in bioelectrochemical systems in order to fulfil the principles of Green Chemistry.
中文翻译：
通过减少介体的电发酵提高生物丁醇的产量
未来的生物经济不仅应以可再生原料为基础，而且还应以增加现有生产路线的碳收率为基础。为此目的，微生物电化学技术越来越受到关注。在这项研究中，用丙酮丁醇梭菌电发酵生产生物丁醇在不使用外源介质的情况下，对介质组成和反应器设计进行了研究。结果表明，与添加酵母提取物的合成培养基相比，使用优化的合成培养基可以提高产品浓度，增加生物膜的形成和提高电导率。此外，反应器系统的优化导致发酵产物的最大产物浓度加倍。当工作电极在相对于Ag / AgCl的-600 mV下极化时，会引起从丁酸酯向丙酮和丁醇的转变。这导致Y ABE = 0.202 g g -1（对照0.103 g g -1的最终溶剂收率增加）），这也反映出比23.3％（对照）高37.6％的碳效率，以及简化的E系数降低了四倍至0.43。该结果有望在生物电化学系统中进一步发展生物丁醇生产，以实现绿色化学原理。
更新日期：2018-12-07
中文翻译：
通过减少介体的电发酵提高生物丁醇的产量
未来的生物经济不仅应以可再生原料为基础，而且还应以增加现有生产路线的碳收率为基础。为此目的，微生物电化学技术越来越受到关注。在这项研究中，用丙酮丁醇梭菌电发酵生产生物丁醇在不使用外源介质的情况下，对介质组成和反应器设计进行了研究。结果表明，与添加酵母提取物的合成培养基相比，使用优化的合成培养基可以提高产品浓度，增加生物膜的形成和提高电导率。此外，反应器系统的优化导致发酵产物的最大产物浓度加倍。当工作电极在相对于Ag / AgCl的-600 mV下极化时，会引起从丁酸酯向丙酮和丁醇的转变。这导致Y ABE = 0.202 g g -1（对照0.103 g g -1的最终溶剂收率增加）），这也反映出比23.3％（对照）高37.6％的碳效率，以及简化的E系数降低了四倍至0.43。该结果有望在生物电化学系统中进一步发展生物丁醇生产，以实现绿色化学原理。
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