Voorbeeld industriële biotechnologie: aceton-butanol fermentatie
In de aceton-butanol fermentatie kunnen verschillende grondstofstromen (bijvoorbeeld melasse, zetmeel, glucose) omgezet worden in industrieel interessante chemicaliën met ethanol als bijproduct. In eerste instantie werd de fermentatie toegepast voor de productie van aceton. Dit was tijdens de eerste wereld oorlog in grote hoeveelheden nodig als basis voor cordite (munitie). Na de 1e wereld oorlog, werd het proces nog lange tijd toegepast voor de productie van butanol, een grondstof voor rubber.
Fermentatie
De bacterie die gebruikt kan worden in de aceton-butanol fermentatie is Clostridium acetobutylicum; een strikt anaërobe bacterie.
Butanol is een stof die gebruikt wordt in de verfindustrie, bij de productie van plastics en als extractiemiddel. Het kan ook worden ingezet als basis voor rubber. Dit was een van de eerste toepassingen van biotechnologisch geproduceerd butanol.
Productie
Als grondstoffen van het aceton-butanol proces kunnen bv. aardappelen of graan genomen worden. Aardappelen dienen daartoe eerst gepureerd en gekookt te worden. Granen moeten eerst gemalen worden. Het koken wordt gedaan om het zetmeel toegankelijk te maken en als sterilisatie. Vervolgens wordt de pap gekoeld en wordt het aan de fermentoren toegevoegd. De ent van de reactoren bestaat uit Clostridium acetobutylicum cellen die hiervoor eerst opgekweekt zijn. Vanuit een kweekbuisje worden de bacteriën opgekweekt in een 0.5 dm3 fermentor in 3 stappen tot een fermentor van 1.5 m3. De inhoud van deze reactor dient als ent voor de uiteindelijke reactor van 20 tot 150 m3. Na 2 tot 3 weken wordt de fermentatie gestopt. Clostridium kan zetmeel omzetten in glucose, dat vervolgens gefermenteerd wordt. Glucose wordt tijdens de fermentatie via de glycolyse omgezet tot pyruvaat dan wel acetyl CoA. Pyruvaat en acetyl CoA zijn tussenstappen bij de verdere omzetting tot butanol, aceton en ethanol. Verder komt gas vrij dat H2 en CO2 bevat. CO2 wordt uit dit mengsel gewassen met loog. De vloeistof wordt naar een buffertank gepompt en vanuit die buffertank wordt continu een destillatieapparaat gevoed. Aceton, butanol en ethanol verdampen en worden gescheiden van het medium. Aceton, ethanol en butanol worden vervolgens van elkaar gescheiden. Oorspronkelijk gebeurde dat door een combinatie van destillatie stappen. Inmiddels zijn er nieuwe technieken om oplosmiddelen continu uit de fermentatievloeistof af te scheiden.