Fermentarea aceton-butil este un proces chimic de descompunere a carbohidraților de către bacteriile acetonobutil și de trecere anaerobă (fără acces la oxigen) cu formarea de acetonă, alcool butilic, precum și acizi acetic, butiric și gaze de fermentație - hidrogen și dioxid de carbon. Dezvoltat de chimistul Chaim Weizmann înainte de Primul Război Mondial , a fost principala metodă de obținere a acetonei pentru explozivi.
Procesul de fermentație este cauzat de bacteria Clostridium acetobutylicum și de microorganismele înrudite [1] .
Acesta a fost principalul proces de fabricare a acetonei în timpul Primului Război Mondial și a fost folosit pentru a face cordita. Procesul ABE este anaerob (apare în absența oxigenului), similar cu modul în care drojdia fermentează zahărul pentru a forma etanol în vin sau bere. În acest proces, se obține o soluție într-un raport de 3-6-1, sau 3 părți de acetonă, 6 părți de butanol și 1 parte de etanol. Specii de bacterii utilizate în mod obișnuit din clasa Clostridia (familia Clostridium). Clostridium acetobutylicum este cea mai cunoscută specie. Clostridium beijerinckii dă și rezultate bune.
Producția biologică de butanol a fost realizată de Louis Pasteur în 1861. Biochimistul austriac Franz Shardinger a descoperit în 1905 că acetona poate fi obținută într-un mod similar. Următorul pas în dezvoltare a fost făcut în 1919 de Chaim Weizmann (care a devenit mai târziu primul președinte al Israelului). El a fost primul care a izolat Clostridium acetobutylicum și a brevetat atât bacteria, cât și procesul de producere a acetonei și butanolului folosind această bacterie. Cu noua metodă, s-ar putea obține un randament mai mare și ar putea fi utilizate substraturi cu amidon. După război, cererea de butanol pentru producția de vopsea a crescut din cauza industriei auto în curs de dezvoltare, astfel încât producția a fost extinsă pe scară largă, mai întâi în SUA și Canada, iar apoi în multe alte țări. După cel de-al Doilea Război Mondial, producția enzimatică de butanol a trecut treptat pe planul din spate, deoarece în anii 1950 a fost descoperită o sinteză petrochimică mai ieftină a butanolului. În următoarele două decenii, fermentația industrială Abb a fost complet eliminată în Europa și SUA. Doar în câteva țări (de exemplu, China) această tehnologie a continuat să fie folosită până la sfârșitul secolului al XX-lea. din cauza creșterii prețului petrolului și a planurilor de utilizare a biobutanolului ca combustibil regenerabil, tehnologia a fost reînviată în multe părți ale lumii.
În funcție de substratul utilizat și de tulpina bacteriană, în timpul reacției se formează n-butanol, acetonă și etanol într-un raport de 6:3:1. De asemenea, se formează numeroase produse secundare, inclusiv dioxid de carbon, hidrogen, acid butiric și acid acetic.
Într-un proces industrial clasic, melasa diluată sau pulpa de porumb este utilizată ca substraturi pentru Clostridium acetobutylicum într-un proces discontinuu static. Raportul dintre butanol și acetonă și etanol în acest proces este de 6:3:1, iar concentrația produsului este de 12-22 g/l. Producția soluției este de 25-33% din greutatea substratului utilizat. Amestecul de produse este apoi separat prin distilare. În plus, pot fi utilizați subproduși de hidrogen și dioxid de carbon, precum și masa celulară care poate fi folosită ca hrană pentru animale.
Acest proces a atins apogeul înainte de al Doilea Război Mondial și nu mai este folosit astăzi.
Procesul poate funcționa acum și ca proces fed-batch sau ca proces continuu cu control optim al procesului, în funcție de dimensiunea instalației. Pentru a menține o concentrație scăzută de butanol în reactor, se aplică diferite metode de tratare a soluției la fața locului, cum ar fi extragerea gazelor și extracția lichid-lichid . [2] .