Таблица 1.Сравнительная характеристика процессов прямого парциального окисления пропилена в 1,2-эпоксипропан молекулярным кислородом.

Характеристики процесса

Химический гетерогенный процесс

Биокаталитический процесс

Температура, о С

450-550

20-40

Конверсия пропилена, %

не выше 15

40-80, до 95

Селективность по эпоксипропану, %

25

100

Стереоспецифичность катализа

Рацемическая смесь

80-90% в R-форме

Токсичные побочные продукты

Альдегиды,угарный газ, ароматика

Отсутствуют

Таблица 2. Сравнительная характеристика процессов прямого парциального окисления метана в метанол (в таблице приведены лучшие литературные данные).

Параметры процесса

Химический процесс

Биокаталитический процесс

 

Гомогенный

гетерогенный

 
Температура, оС

450-550

250-350

20-40

Давление, атм

25-65

1

1

Конверсия метана за проход, %

9-13

4-6

27-61

Селективность по метанолу, %

38-83

83-96

близка к 100

Выход по метанолу, %

2-7

3-6

10-60

Продуктивность по метанолу, мМоль/ г / час  

0.001-1.7

1-7

Таблица 3. Микробиальное эпоксидирование олефинов.

Эпоксидируемые субстраты- олефины

Микроорганизмы

Исследовательские группы

С2 - С4

Метанотрофы:

Methylococcus capsulatus, Methylosinus trichosporium

Hou C.T., EXXON Res.& Eng. Co.,USA,

Dalton H., Murrell J.C., Univer. Of Warwick, UK

С2 - С4

Mycobacterium sp.

Bont J.A.M.de, Agric. Univer.of Wageningen, The Netherland

С2 - С18

Nocardia corallina B-276

Furuhashi K., NIPPON MINING Co.,Ltd., Japan.

С2 - С3

Caldariomyces fumago,

Flavobacterium Cetus sp.

Neidleman S.L. 109-111, CETUS Corp., USA

С6 - С12

Pseudomonas oleovorans

Smet M.J.de, Univer. Of Groningen, The Netherland

Таблица 4. Эпоксидирование пропилена иммобилизованными клетками газо-ассимилирующих микроорганизмов.

Биокатализатор:
микроорганизм/ способ иммобилизации

Некоторые параметры биотехнологического процесса:

активность*, стабильность, др.

Methylosinus CRL31, Methylococcus CRLM1, Methylosinus trichosporium OB3b/ адгезия в виде биопленки на пористом стекле Активность: 8-15 ЕА/мг сухих клеток;

Стабильность: 18 час непрерывной работы (регенерация парами метанола каждые 10 час). Конверсия пропилена 2.7%.

Methylosinus trichosporium OB3b, Methylococcus capsulatus M1/ адгезия на стеклянных шариках, активированном угле, силикагеле Стабильность: 7час непрерывной работы. Выход продукта 250-300 нмоль/ мин.
Rhodococcus, Mycobacterium E3, Methylosinus trichosporium/ адсорбция на силикагеле,углероде, зауглероженном оксиде алюминия. Активность: 10 ЕА/мг сухих клеток;

Стабильность: 14 час непрерывной работы; сохран. 46% первонач. активности

Mycobacterium E3/лиотропная мезофаза ПАВ в двухфазной системе вода-гексан. Активность: 26.3 ЕА/мг сухих клеток
Mycobacterium E3/включение в альгинатный гель Активность: 0.07 ЕА/мг сухих клеток;

Стабильность: 1 неделя.
Производительность: 0.03г
R-эпоксипропана на 1г клеток за 2 дня.

Mycobacterium Py1/ адгезия на песке Производительность:

0.25ммоль за 3.7 дней

Mycobacterium Eu1/ адгезия на лаве Активность:2.6 ЕА/мг белка;

Стабильность:20 дней работы (16 циклов по 15 час каждый).

Конверсия пропилена 90%.

Nocardia corallina B-276/ эмульсия в жидком парафине Активность: 7.1 ЕА/мг сухих клеток;

Стабильность: 9 суток непрерывной рабо-ты, t1/2 =200 час.

Конверсия пропилена 95-100%.

Продуктивность: 2.3 г эпокси-пропана/ 1г клеток.

Nocardia corallina B-276/ адсорбция на полипропилене, полиэтилене. Активность: 5.0-6.8 ЕА/мг клеток;

Стабильность: t1/2=36 час.

Nocardia corallina B-276/ включение в полиакриламидный гель Активность: 1.3-3.7 ЕА/мг клеток;

Стабильность: 7 суток без потери активности

*Активность определяется как скорость образования пропиленоксида по его внеклеточной аккумуляции в реакционной среде и выражается единицах активности (ЕА). 1 ЕА составляет нмоль пропиленоксида / мин.

Таблица 5. Парциальное одностадийное окисление газообразных углеводородов в спирты и метилкетоны кислородом воздуза с участием газо-ассимилирующих микроорганизмов.

Image2.gif (3649 bytes)

Микроорганизм (ростовой субстрат) //способ иммобилизации

Активность,

нмоль окси-продукта /мин/мг сухих клеток

Ингибиторы дальнейшего окисления спирта (концентрация)

МЕТАН В МЕТАНОЛ

Methylosinus trichosporium(метан)// ковалентное связывание с ДЕАЕ-целлюлозой

149

фосфат-ионы (100мМ)
Methylococcus capsulatus (метан)

131

ЕДТА (10мМ)
Methylosinus trichosporium OB3b (метан)

24

Обработка клеток циклопропаном; циклопропанол (0.3мМ)
Methylosinus trichosporium OB3b (метан)

8

NaCl (0.2M),ЕDTA (2mМ), водород (10%)
Methanomonas methanooxidans (метан)   Иодацетат (0.003М)

ЭТАН В ЭТАНОЛ

Methylosinus trichosporium OB3b (метан)

12

ЕДТА (2мМ), водород (10%)
Scedosporium A-4 (пропан)

6

Пиразол (10мМ)

ПРОПАН В 1-ПРОПАНОЛ

Scedosporium A-4 (пропан)

5

Пиразол (10мМ)

ПРОПАН В 2-ПРОПАНОЛ

Methylosinus trichosporium OB3b (метан)

3

EDTA (2mM)
Scedosporium A-4 (пропан)

2

Пиразол (10мМ)

ПРОПАН В АЦЕТОН

Methylosinus trichosporium OB3b (метан)

3

отс*

Scedosporium A-4 (пропан)

0.6

отс

н-БУТАН в н-БУТАНОЛ

Scedosporium A-4 (пропан)

8

Пиразол (10мМ)
Methylococcus capsulatus СRL M1 (метан)

2

отс

н-БУТАН в 2-БУТАНОН

Nocardia paraffinica (пропан)

73

отс

Brevibacterium CRL 56 (пропан)

43

отс

Pseudomonas fluorescens (пропан)

20

отс

Methylosinus trichosporium OB3b (метан)

20

отс

Scedosporium A-4 (н-бутан)

0.3

отс

цикло-ПРОПАН в цикло-ПРОПАНОЛ

Methylosinus trichosporium OB3b (метан)  

отс

*Обозначение: отс - в реакционной среде отсутствует ингибитор дальнейшего окисления образовавшегося продукта.