La fermentación de acetona-butilo es un proceso químico de descomposición de carbohidratos por bacterias acetonobutilo y que pasa anaeróbicamente (sin acceso de oxígeno) con la formación de acetona, alcohol butílico, así como ácidos acético, butírico y gases de fermentación: hidrógeno y dióxido de carbono. Desarrollado por el químico Chaim Weizmann antes de la Primera Guerra Mundial , fue el principal método para obtener acetona para explosivos.
El proceso de fermentación es causado por la bacteria Clostridium acetobutylicum y microorganismos relacionados [1] .
Este fue el proceso principal para hacer acetona durante la Primera Guerra Mundial y se usó para hacer cordita. El proceso ABE es anaeróbico (ocurre en ausencia de oxígeno), similar a cómo la levadura fermenta el azúcar para formar etanol en el vino o la cerveza. En el proceso se obtiene una solución en una proporción de 3-6-1, o 3 partes de acetona, 6 partes de butanol y 1 parte de etanol. Especies de bacterias de uso común de la clase Clostridia (familia Clostridium). Clostridium acetobutylicum es la especie más conocida. Clostridium beijerinckii también da buenos resultados.
La producción biológica de butanol fue realizada por Louis Pasteur en 1861. El bioquímico austriaco Franz Shardinger descubrió en 1905 que la acetona se podía obtener de forma similar. El siguiente paso en el desarrollo lo dio Chaim Weizmann (quien más tarde se convirtió en el primer presidente de Israel) en 1919. Fue el primero en aislar Clostridium acetobutylicum y patentó tanto la bacteria como el proceso de producción de acetona y butanol a partir de esta bacteria. Con el nuevo método, se podría lograr un mayor rendimiento y se podrían utilizar sustratos amiláceos. Después de la guerra, la demanda de butanol para la producción de pintura aumentó debido a la naciente industria del automóvil, por lo que la producción se expandió a gran escala, primero en EE. UU. y Canadá, y luego en muchos otros países. Después de la Segunda Guerra Mundial, la producción enzimática de butanol pasó gradualmente a un segundo plano porque en la década de 1950 se descubrió una síntesis petroquímica de butanol más barata. Durante las siguientes dos décadas, la fermentación industrial Abb se eliminó por completo en Europa y EE. UU. Solo en unos pocos países (por ejemplo, China) se siguió utilizando esta tecnología hasta finales del siglo XX. Debido al aumento de los precios del petróleo y los planes para utilizar biobutanol como combustible renovable, la tecnología se ha reactivado en muchas partes del mundo.
Según el sustrato utilizado y la cepa bacteriana, durante la reacción se forman n-butanol, acetona y etanol en una proporción de 6:3:1. También se forman numerosos subproductos, incluidos dióxido de carbono, hidrógeno, ácido butírico y ácido acético.
En un proceso industrial clásico, se utiliza melaza diluida o pulpa de maíz como sustratos para Clostridium acetobutylicum en un proceso discontinuo estático. La proporción de productos de butanol a acetona y etanol en este proceso es de 6:3:1 y la concentración del producto es de 12-22 g/l. El rendimiento de la solución es del 25-33% en peso del sustrato utilizado. A continuación, la mezcla de productos se separa por destilación. Además, se pueden utilizar subproductos de hidrógeno y dióxido de carbono, así como masa celular que se puede utilizar como alimento para animales.
Este proceso alcanzó su punto máximo antes de la Segunda Guerra Mundial y ya no se usa en la actualidad.
El proceso ahora también puede funcionar como un proceso por lotes alimentados o como un proceso continuo con un control de proceso óptimo según el tamaño de la planta. Para mantener una baja concentración de butanol en el reactor, se aplican varios métodos de tratamiento de la solución in situ, como la separación de gases y la extracción líquido-líquido . [2] .