Clostridium acetobutylicum

Clostridium  acetobutylicum     

Rendszertani osztályozása

A Clostridium acetobutylicum a Clostridium nemzetség tagja, értékes ipari baktérium. Weizmann baktériumnak is nevezik, Chaim Weizmann után, akinek a segítségével 1916-ban felfedezték, hogy a C. acetobutylicum kultúra aceton, butanol, és etanol előállítására hasznosítható.

A C. acetobutylicum az obligát anaerobok közé tartozik. Gram-pozitív baktérium. Csak néhány órán át képes elviselni az aerob környezetet.

Az ABE fermentációt (Aceton, Butanol, Etanol fermentáció) ipari célokra hasznosítják, például lőpor előállítására. Az ABE- fermentációs technológia 1940-től ipari szabvány lett. A Clostridium acetobutylicum az acetonon, butanolon és etanolon kívül ecetsavat, vajsavat, szén-dioxidot, és hidrogént is termel.

Az ABE fermentáció

A sejtek exponenciális szaporodási szakaszában (1. acidogén szakasz) képződnek a savak (acetát, butirát), melyek hatására a pH erősen csökken (6,0-ról 5,5 alá). Ennek hatására a sejtek szaporodása, és savképzése leáll.
A stacioner fázisba kerülő sejtek (2. szolventogén szakasz) acetont, butanolt, etanolt képeznek a szerves savakból, ekkor a pH nő, a 3. un. alkohologén fázisba lépve, csak butanolt és etanolt termelnek. A folyamat közben hidrogén (és CO₂) is keletkezik. 

A C. acetobutylicum baktériumtörzs egy típusát a talajból izolálták, de a C. acetobutylicum mindehol megtalálható. Tó üledékében, vízben,  és  még a kagyló belében is felfedezték. Ezen kívül különböző ürülék típusokban is kimutatták, többek között emberi, szarvasmarha, és kutyaürülékben is.

A C. acetobutylicum fontos szerepet játszott a 20. századi biotechnológiában.  Az acetonra először a szintetikus gumi előállításához volt szükség. Weizmann volt aki ezzel a témával foglalkozott. Eredetileg arra próbálta felhasználni a baktériumot, hogy élesztőből acetont állítson elő, azonban- váratlanul kiderült, hogy emellett kétszeres mennyiségben keletkezett egy melléktermék, a butanol.        

Az I. világháború kitörésével megnövekedett az igény az acetonra. Az acetont a cordite nevű füstmentes puskapor előállításában alkalmazták. A Weizmann-fermentációt rengeteg üzem alkalmazza, Nagy- Britannia szerte. Később lecsökkent az aceton iránt igény, ekkor egy másik melléktermék, a butanol gyártása vált elsődlegessé, amelyet az autógyártásban hasznosítottak. Az 1920-as években az autógyártás fejlődésével még jobban megnőtt a butanol iránti igény. A butanol mellett az etanol is számos célra hasznosítható. A folyamat által keletkező hidrogéngáz az élelmiszeriparban, hidrogénezett növényi olajok előállítására használható.

Szerepe a megújuló energiaforrások előállításában

A Clostridium acetobutylicum anaerob fermentációja fontos szerepet kaphat a bioüzemanyagok előállításában, a gázolaj illetve dízelolaj helyettesítésében. Felismerték, hogy a butanol is szolgálhat megújuló energiaforrásként a jövőben, ezért az utóbbi évtizedekben, ezt a lehetőséget is vizsgálták. A biobutanol, ahogy a bioetanol is biomasszából állítható elő.