Az aceton-butil fermentáció a szénhidrátok acetonobutil baktériumok általi lebontásának kémiai folyamata, amely anaerob módon (oxigén hozzáférés nélkül) aceton, butil-alkohol, valamint ecetsav, vajsav és fermentációs gázok - hidrogén és szén-dioxid - képződésével halad át. Chaim Weizmann vegyész fejlesztette ki az első világháború előtt , és ez volt a fő módszer a robbanóanyagokhoz használt aceton előállítására.
A fermentációs folyamatot a Clostridium acetobutylicum baktérium és rokon mikroorganizmusok okozzák [1] .
Ez volt az aceton előállításának fő eljárása az első világháborúban, és kordit előállításához használták. Az ABE folyamat anaerob (oxigén hiányában megy végbe), hasonlóan ahhoz, ahogy az élesztő cukrot erjeszt, és így etanolt képez a borban vagy a sörben. Az eljárás során 3-6-1 vagy 3 rész aceton, 6 rész butanol és 1 rész etanol arányban kapunk oldatot. A Clostridia osztály (Clostridium család) általánosan használt baktériumfajai . A Clostridium acetobutylicum a legismertebb faj. A Clostridium beijerinckii is jó eredményeket ad.
A butanol biológiai előállítását Louis Pasteur végezte 1861-ben. Franz Shardinger osztrák biokémikus 1905-ben fedezte fel, hogy az acetont hasonló módon lehet előállítani. A fejlesztés következő lépését 1919-ben Chaim Weizmann (aki később Izrael első elnöke lett) tette meg. Ő volt az első, aki izolálta a Clostridium acetobutylicumot, és szabadalmaztatta mind a baktériumot, mind az aceton és butanol e baktérium felhasználásával történő előállításának eljárását. Az új módszerrel nagyobb hozam érhető el, és keményítőtartalmú szubsztrátokat lehetett alkalmazni. A háború után a megszülető autóiparnak köszönhetően megnőtt a festékgyártás butanol iránti igénye, így a termelést először az USA-ban és Kanadában, majd sok más országban is széles körben bővítették. A második világháború után a butanol enzimes előállítása fokozatosan háttérbe szorult, mert az 1950-es években felfedezték a butanol olcsóbb petrolkémiai szintézisét. A következő két évtizedben az ipari Abb fermentációt teljesen megszüntették Európában és az Egyesült Államokban. Csak néhány országban (pl. Kínában) alkalmazták ezt a technológiát a 20. század végéig. az emelkedő olajárak és a biobutanol megújuló üzemanyagként való felhasználásának terve miatt a világ számos részén újjáéledt a technológia.
A felhasznált szubsztrátumtól és a baktériumtörzstől függően a reakció során n-butanol, aceton és etanol képződik 6:3:1 arányban. Számos melléktermék is keletkezik, köztük szén-dioxid, hidrogén, vajsav és ecetsav.
Egy klasszikus ipari eljárásban híg melaszt vagy kukoricapépet használnak a Clostridium acetobutylicum szubsztrátumaként statikus szakaszos eljárásban. A butanol termékek acetonhoz és etanolhoz viszonyított aránya ebben az eljárásban 6:3:1, a termék koncentrációja 12-22 g/l. Az oldat kibocsátása a felhasznált hordozó tömegének 25-33%-a. A termékkeveréket ezután desztillációval elválasztjuk. Emellett hidrogén és szén-dioxid melléktermékek, valamint állati takarmányként felhasználható sejtmassza is felhasználható.
Ez az eljárás a második világháború előtt érte el csúcspontját, és ma már nem használják.
A folyamat mostanra működhet adagolásos vagy folyamatos folyamatként is, optimális folyamatszabályozással az üzem méretétől függően. A butanol alacsony koncentrációjának fenntartása érdekében a reaktorban különféle helyszíni oldatkezelési módszereket alkalmaznak, például gázsztrippelést és folyadék-folyadék extrakciót . [2] .