Конверсия биомассы в жидкое топливо

          
КОНВЕРСИЯ БИОМАССЫ В ЖИДКОЕ ТОПЛИВО

1. РОЛЬ БИОМАССЫ КАК ИСТОЧНИКА ЭНЕРГИИ

     Энергетический  кризис, связанный с исчерпанием  запасов природной энергии в виде нефти и газа, ощущается на всем земном шаре, в том числе и в экономически развитых странах. В связи с этим внимание исследователей направлено на поиски и развитие альтернативных форм энергии: ядерной, волновой, приливно-отливной, энергии ветра и солнца, а также тепловой энергии Земли. Однако уже в настоящее время все расчеты и исследования показали, что ни один из этих сегодня уже доступных в технологическом отношении энергетических потенциалов не является достаточным, чтобы решить проблему потребности человечества в энергии в глобальном масштабе. Поэтому наряду с использованием энергии имеющихся источников целесообразно развивать все возможные и экономически оправданные альтернативные способы.

     Значительным  возобновляемым  источникам  энергии  является растительная биомасса, содержащая  целлюлозу,  гемицеллюлозу и лигнин. В настоящее время ~ 15% мировой потребности в топливе удовлетворяется   за   счет   использования   растительной   биомассы: древесины, отходов ее переработки, сельскохозяйственных отходов, причем  биомасса   в основном   подвергается  сжиганию.  Сжигание биомассы - пиролиз самый старый и самый неэффективный способ получения  энергии.   Для   рационального  использования   биомассу превращают в более полезные и удобные формы: жидкую (этанол, метанол, уксусная и молочная кислоты) или газообразную (метан, водород и др.). Этанол, метан и водород, образуемые из растительной биомассы, представляют огромны интерес как энергетические источники уже сегодня, и особенно в будущем. 
 
 

     Для получения горючего в больших  масштабах наиболее рациональным способом является термическое образование синтетического газа с последующей конверсией его в метанол. Метанол же может при необходимости быть гидрирован с образованием синтетического бензина при низких затратах энергии. Наиболее разработанными в технологическом отношении являются ферментация углеводов, крахмала и сахаров до этанола и анаэробная трансформация биологических отходов в биогаз.

2. ХАРАКТЕРИСТИКА  СЫРЬЯ 

    Все растительное сырье (биомассу) для получения горючего можно разделить на три группы: 1) растения- носители энергии; 2) природное растительное сырье - леса; 3) плотные и жидкие отходы сельского хозяйства, пищевой промышленности, коммунального хозяйства. Все эти виды сырья могут быть трансформированы в жидкое топливо (этанол) или газообразное топливо (метан) однотипными способами. В настоящее время во многих странах темой многочисленных исследований является использование селекционированных сельскохозяйственных растительных  культур для   высокоэффективного  быстрого фиксирования солнечной энергии в биомассе этих растений с последующей трансформацией ее в горючее. В Бразилии, Австралии и Африке к таким растениям – носителям энергии относятся прежде всего сахарный тростник и кассава. В Скандинавии и Северной Америке с этой целью широко используется древесина. Благоприятными регионами для получения дешевого растительного сырья являются прежде всего тропические области с большой  влажностью,   где  в течение всего года можно использовать урожай получаемой зеленой биомассы. Производство биологического топлива становится целенаправленным, тогда как ранее оно было побочным при производстве кормовых и пищевых продуктов.

      Наряду  с растительными и животными  целлюлозосодержащими отходами ценным сырьем для получения биотоплива могут служить коммунальные и промышленные стоки, содержащие целлюлозу  и другие углеводы. В США, например, количество таких стоков составляет около 130 млн. т, Великобритании-18, Индии - 100 млн.-т. 

2. ПОЛУЧЕНИЕ ЖИДКОГО ТОПЛИВА

     Традиционное  спиртовое брожение дрожжей 

     Этанол  получают двумя путями: синтетическим  из нефтехимического сырья и биологическим с помощью дрожжей Saccharomyces cerevivaу. В  промышленном  производстве  бродильные   емкости   с сахарным  раствором при рН 4-5 засевают суспензией дрожжей. Во время фазы роста дрожжей глюкоза сбраживается с образованием этанола и С0₂. Через 2-3 суток брожение заканчивается и выход этанола составляет 90 % теоретически достижимого количества

     C

     Путем дистилляции и ректификации этанол выделяют из культуральной жидкости, а ее остаток может быть использован на корм скоту.

   При выращивании в анаэробных условиях дрожжи превращают глюкозу в пируват посредством метаболического пути Эмбдена-Мейергофа—Парнаса (ЭМИ). Однако накапливающийся пируват не может принять участие в цикле трикарбоновых кислот (ЦТК), и образующийся при гликолизе НАДН₂ не окисляется питохромной системой. В этих условиях пируват декарбоксилируется другим ферментом до ацетальдегида, который восстанавливается в этанол с помощью НАДН₂, накопившегося в ходе гликолиза. Таким образом, НАД регенерируется и может быть повторно использован, что способствует дальнейшему протеканию гликолиза. В ходе превращения глюкозы в этанол путем брожения образуются и молекулы АТФ.

   Спиртовое брожение происходит не только в анаэробных условиях. Дрожжевые клетки, растущие в аэробных условиях при высоком уровне глюкозы в среде, также сбраживают глюкозу в этанол. Подавление аэробного дыхания при высоком содержании глюкозы или, точнее, при высокой скорости ее усвоения называется катаболической репрессией. Катаболическая репрессия аэробного дыхания влияет не только на образование энергии, но и на уровень интермедиантов из ЦТК. В клетках, растущих в условиях брожения, подавлены и ЦТК, и глиоксилатный цикл. При этом необходимые для биосинтеза кислоты цикла ТКК образуются в результате карбоксилирования пирувата. Образование митохондрий оказывается подавленным, снижается уровень ряда митохондриальных ферментов, в том числе цитохромов и некоторых ферментов ЦТК.

Новые тенденции в производстве этанола

     Синтетический этанол производят каталитической гидратацией этилена, которая составляет основную часть крекинговых и попутных газов, получаемых при переработке нефти. Мировое производство синтетического этанола составляет ~ 35 % его общего выпуска. Но в настоящее время в связи с ростом стоимости нефти синтез этанола из этилена для многих стран становится неэкономичным. Поэтому интерес к получению спирта из растительных материалов для использования его в качестве жидкого топлива и химического сырья постоянно возрастает, особенно в странах, ощущающих недостаток нефти, не обладающих сельскохозяйственными ресурсами. Микробиологическим способом этанол получают из растительного углеводсодержвщего сырья, главным образом из сахарного тростника, маниоки, сахарной свеклы, мелассы, картофеля, зерна пшеницы и кукурузы. Производство этанола базируется прежде всего на традициях производства алкогольных напитков и спирта в пищевой промышленности, однако при биотехнологическом получении спирта не требуются аромат и вкус, а необходим дешевый спирт для синтеза других

 соединений горючего. Требования к качеству, стоимости и объемам в умышленном производстве спирта иные, чем в секторе напитков пицевой промышленности.

    Перед   проведением   ферментации   сырье   (сахарный   тростник, сахарная свекла,   кукуруза,   пшеница,   картофель)  должно  пройти подготовку, в результате  которой  получают  чистый,   прозрачный стерильный сахаросодержащий раствор. Далее процесс ферментации осуществляется непрерывно в ферментаторах большого объема (до 1000 м³), что требует введения новых способов и приемов по сравнению с  классическим   получением пива и вина. К ним относятся: использование новых штаммов микроорганизмов, например флокулирущих, крахмало- и пентозопотребляющих дрожжей  и бактерии Zymomonas; новая технология на стадии сбраживания, такая, как применение фиксированных клеток микроорганизмов и реакторов с фиксированными микроорганизмами, а также реакторов петлевого типа в непрерывнодействующем производстве, проведение процесса в аэробных условиях и введение колонн энергетически оптимизированной дистилляции и абсолютизирования через теплообмен и ступенчатое давление в колоннах.

Получение этанола с помощью  микроорганизмов

     Основным  барьером на пути удешевления этанола, производимого с помощью микроорганизмов, является высокий процент капиталовложения в себестоимости продукта. Это связано с низкой производительностью и сложностью процесса, в частности с образованием на ряду с этанолом твердых веществ, удаление которых требует введения в производственную схему, стадий перегонки и сушки, а следовательно, дополнительных энергетических затрат.  Производительность процесса прямо пропорциональна интенсивности роста микроорганизмов и количеству этанола, производимого 1 г микроорганизмов за 1 ч. Таким образом, скрининг, или создание новых видов микроорганизмов   методами   генетической   инженерии,   позволит  увеличить производительность. Снижение энергозатрат возможно при условии увеличения температуры процесса ферментации, т. е. при решении задачи создания термофильных этанолпроизводящих микроорганизмов. В настоящее время известны следующие основные виды этанолпроизводящих микроорганизмов: Saccharomyces cerevisiae, Zymomonas mobilis и Clostridium thermocellum (thermosaccharolyticum, thermohydrosulfuricum). Достоинством последних является широкий спектр субстратов (пентозы, гексозы, целлюлозы), в отличие от других этанолпроизводящих   микроорганизмов   субстратами   которых   являются гексозы.

      Дрожжи  Saccharomyces cerevisiae находят применение при получении этанола, используемого как горючее, из зерна, смесей зерна с молочной сывороткой, маниоки, мелассы, картофеля.

      В США на небольших заводах при  фермах для ожижения зерновых заторов используют бактериальные амилолитические препараты, а для последующего осахаривания – препараты грибных экзо-1,4-α -D-глюкозидаз (КФ 3.2.1.3). Растворенные компоненты периодически сливают и в емкость добавляют новую порцию воды и ферментов. Если вместо воды в затор добавляют молочную  сыворотку,  то для гидролиза лактозы добавляют       β-галактозидазу (КФ 3.2.1.2.3) в количестве 0,02 г/л активностью 14 тыс. Е/г. Осахаривание проводят в течение 24 ч при 55 °С и рН 4,5-5. Полученное сусло сбраживают дрожжами Saccharomyces cerevisiae NRRLJ-2034 или Kluyveromyces fragilis NRRL-1109, для которых не требуется обработка сыворотки β-галактозидазой. Процесс проводят непрерывно при 28-32°С, причем в среду добавляют концентрированный сульфат аммония (0,5 л на 1240 л сусла). Содержание крахмала в сусле должно быть < 26—28 %. После сбраживания зерна в течение 48 ч образуется 7 % спирта, а при сбраживании зерна и сыворотки, обработанной β-галактозидазой, через 114 ч образуется 9,84 % -спирта. Замещение воды молочной сывороткой уменьшает расход зерна на 30-50 % и снижает себестоимость спирта на 15-20 %.

     При получении этанола непрерывным  способом путем сбраживания глюкозы дрожжами Saccharomyces cerevisiae американские исследователи применили установку, позволяющую с помощью диализа через мембраны (диаметр пор 0,2 мкм) удалять из культуральной жидкости этанол и иyгибирующие брожение побочные продукты и одновременно обогащать ее субстратом и другими необходимыми компонентами. Установка состоит из ферментатора, смесителя и диализатора, через который циркулируют культуральная жидкость и среда, подаваемая из смесителя.

      Для успешного осуществления непрерывной  спиртовой ферментации в настоящее время во всем мире ведут исследования по 
иммобилизации живых дрожжевых клеток. Для иммобилизации 

ВСТАВИТЬ 
 
 

ления 0,15 ч конверсия субстрата 87% теоретического. При уменьшении скорости разбавления от 1,05 до 0,15 ч-¹ продуктивность по этанолу повышается с 11 до 44,4 г/(л·ч) для дрожжей К.marxianus. При непрерывном сбраживании лактозы молочной сыворотки дрожжами К. fragilis оптимальны следующие значения: рН 4,5, температура 30-32 С. В этих условиях при концентрации лактозы в среде 10 % при скорости разбавления 0,15 ч концентрация этанола в среде 4.7 %, продуктивность 7,1 г/(л·ч). В оптимальных условиях сбраживание лактозы проводят в биореакторе непрерывно в течение 10-23 суток.

   Выход спирта при сбраживании глюкозы  дрожжами родов Saccharomyces и Schizosaccharomyces может быть повышен путем введения в биореакторы ингибиторов метаболизма дрожжей динитрофенола, азида и арсената. В концентрации 0,1 мМ ингибиторы существенно уменьшают выход биомассы. Повышение эффективности образования этанола под действием ингибиторов сопровождается уменьшением накопления побочных продуктов брожения в 2,5 раза. При введении ингибиторов в биореакторы с дрожжами, иммобилизованными в каррагинане, эффективность образования этанола увеличивается на 4,4-8,3%.

    Бактерии  Zymomonas mobilis были выделены в начале XX века из пальмового вина и мексиканского напитка. Они представляют собой палочки шириной 1 и длиной 2 мкм, значительно меньшие дрожжевых клеток, имеющих диаметр 4-6 мкм. Эти бактерии способны расти на питательных средах с высокой концентрацией глюкозы и параллельно образовывать этанол (рис. 96).

   Бактерии  Z. mobilis обладают следующими преимуществами по сравнению с дрожжами: скорость роста Z. mobilis почти в 2 раза больше, чем дрожжей; скорость образования  этанола  по  сравнению  с  традиционным дрожжевым сбраживанием в 6—7 раз больше, что предположительно объясняется лучшим  транспортом питательных веществ к маленьким бактериальным клеткам, чем к большим дрожжевым; выход этанола на 5% выше, чем у дрожжей, т.к. эти бактерии тратят меньше сахара для строительства клеточного материала. 
 

ВСТАВИТЬ 
 

      Преобразование  промежуточного продукта пирувата происходит в две стадии. На первой пируват через пируватдекарбоксилазу декарбоксилируется в ацетальдегид, который через алкогольдегидроназу восстанавливается в этанол. Дрожки получают 2 моля АТФ на 1 моль сброженной глюкозы. Образовавшийся АТФ дрожжи используют для синтеза клеточного материала, роста и размножения. Исследование физиологии обмена веществ у бактерий Z. mobilis показало, что они разлагают сахар другим путем обмена веществ, а именно через 2-кетс-З-дезокси-6-фосфоглюконатный    путь. Пируват также является здесь промежуточным продуктом, который, как и у дрожжей, декарбоксилируется в ацетальдегид, а затем восстанавливается в этанол, при этом из 1 моля глюкозы образуется 2 моля спирта. По сравнению с дрожжами получение АТФ, связанное с превращением глюкозы, у этих бактерий вполовину меньше.  Это приводит к тому,  что  бактерии  Z. mobilis на основе меньше полученной энергии могут построить в половину меньше клеточной массы на 1 моль превращенной глюкозы по сравнению с дрожжами, что ведет, с другой стороны, к более высокому выходу этанола .

      Бактерии  Z. mobilis не нуждаются в кислороде для роста, что значительно облегчает ведение процесса образования этанола.  По сравнению с рядом строго анаэробных бактерий Z. mobilis относительно нечувствителен к кислороду и владеет электронно-транспортнойсистемой, похожей на дыхательную цепь аэробных микроорганизмов. При насыщении кислородом около 10 % Z. mobilis наряду с этанолом образует также относительно много ацетальдегида, который обладает способностью задерживать рост этих бактерий. В то время, когда большинство бактерий при концентрации этанола 10-20 г/л затормаживают свой рост, Z. mobilis, как и дрожжи, обладают необычно большой терпимостью к этанолу, что при определенных концентрациях сахара в растворе позволяет достичь концентрации этанола 13 об. %. Однако установлено, что, после того как концентрация этанола в среде достигает 100 г/л, начинается ингибирование процесса поглощения глюкозы клетками. Предполагают, что ингибирующее действие этанола на спиртовое брожение обусловлено накоплением этанола в клетках бактерий Z. mobilis.  Диффузия этанола через клеточную стенку протекает с низкой скоростью.

     Бактерии  Z. mobilis содержат пентациклические тритерпеноиды или гопаноиды, которые несколько лет назад впервые были обнаружены в различных фракциях нефти.

     С помощью бактерий Z. mobilis можно осуществлять как периодическое, так и непрерывное получение этанола. При непрерывном культивировании бактерий Z. mobilis со скоростью разбавления 0,07 ч сахарный раствор концентрацией 135 г/л почти полностью в течение 900 ч может быть сброжен в этанол. Стационарная концентрация этанола при этом не должна превышать 64 г/л, в противном случае глюкоза не будет потребляться между 20-м и 70-м часом роста. Для экономически оправданного производства этанола важно использование дешевого сахара, поэтому для получения этанола с помощью бактерий Z. mobilis ферментативно осахаренные отходы крахмала.

      Бактерии  Z. mobilis способны производить этанол и из фруктозы. При непрерывном культивировании Z. mobilis ZМ4 в среде, содержащей 100 г/л фруктозы, минеральные соли и Са-пантотенат, максимальная концентрация биомассы равна 0,7 г/л, этанола - 46 г/л при скорости разбавления <0,07 ч . Выход этанола при этом составляет 0,5 г/г фруктозы, а максимальная продуктивность по этанолу - 3 г/(л·ч).

      При скорости   разбавления   1,77 ч   выход этанола составляет 48 г/г, эффективность биоконверсии фруктозы или глюкозы - 96 %. В оптимальных условиях культивирования флокулирующих клеток максимальная концентрация этанола 48-50 г/л. В биореакторе с внутренним сепаратором продуктивность  по  этанолу может быть повышена до

     В настоящее время улучшением свойств Z. mobilis интенсивно занимаются генетики, так как эти бактерии подвергаются методам генетической обработки   значительно   легче,   чем   эукариотические дрожжи. Благодаря методам генной технологии удалось расширить спектр субстратов для Z. mobilis , поэтому в недалеком будущем такие пентозы, как ксилоза и арабиноза, можно будет сбраживать в этанол.

     Впервые результаты работ в области прямой микробиологической трансформации  растительной  биомассы  в   этанол   и   органические кислоты были опубликованы в 1923 г. Тогда было выяснено, что при сбраживании  целюлозы   термофильными   бактериями   образуется большое количество   продуктов,    представляющих    практический интерес. Бактерии — факультативные анаэробы хорошо развивались при 60-65 С, энергично разлагали целлюлозу и утилизировали углеводы. Продукты брожения включали этиловый спирт, уксусную и молочную кислоты, СО , Н₂, СН₄. При сбраживании отработанного сухого хмеля из 1 т сырья получали 180 л смеси спирта и органических кислот, а при сбраживании солодовой дробины - 320 л. Чистые культуры бактерий не были выделены. Годом позже было сообщено, что при сбраживании целюлоз термофильными бактериями в течение 1 суток при 62-66 С разлагалось от 60 до 80 % исходной целлюлозы. В продуктах брожения содержалось 56,8 % уксусной кислоты и 10,3 % спирта. Затем удалось выделить бактерию — возбудитель брожения в чистой культуре, которую назвали Clostridium thermocellum. Чистота этой культуры вызвала сомнения у исследователей, работавших в более поздний период, так как количество продуктов брожения этой культуры сильно изменилось: содержание спирта - от 5 до 25 %, уксусной кислоты  — от 19,6 до 56,8 % от исходной целлюлозы. Позднее  из культуры были изолированы два симбионта — Bac. cereus var  и Bac. stearothermophilus.

     В нашей стране подобные исследования были начаты в 1930 г. в спиртовой промышленности. Работы проводили с элективными культурами бактерий, выделенными из конского навоза. Культуры поддерживали регулярным пересевом на жилкой питательной среде с фильтровальной бумагой и выращивали в течение 3-8 суток при 50 °С на среде с 4 % целлюлозы. При этом выход спирта составлял 15-20 %, органических кислот - 30-40 %. В опытах по сбраживанию древесины, соломы, торфяного мха, костры кенафа, а также свекловичного жома и картофельной мезги было показано, что удовлетворительные результаты дают только растительные материалы, содержащие преимущественно нелигнифицированную целлюлозу. Легче всего сбраживались среды,  нейтрализованные до  рН   7,4-7,8.   Выход  спирта  составлял 16,9 %, молочной кислоты - 18,4, уксусной кислоты - 23,6 % исходной целлюлозы. При сбраживании элективными культурами целлюлолитических бактерий картофельной мезги, свекловичного жома и кукурузных кочерыжек в лабораторных условиях в течение 7-10 суток было получено 12-14 % спирта и до 35 % летучих кислот.

       Проводили в нашей стране и полупроизводственные опыты по сбраживанию свекловичного жома и кукурузных кочерыжек термофильными целлюлолитическими бактериями. При сбраживании 3 %-ного свекловичного жома за 36 ч выход спирта составил 12 %. При переработке кукурузных кочерыжек образовалось 6,56 % спирта. Наиболее высокие результаты были получены при сбраживании не растительного сырья, а технической целлюлозы, из которой выход спирта за 9-12 суток составил 12,8—22 % исходного, а разложение целлюлозы - 90 %. Добавление пептона в среду повышало выход спирта до 26 %. 

      Интерес к изучению химизма брожения целлюлозосодержащих  материалов и получению воспроизводимых результатов побудил исследователей к работе с чистыми культурами целлюлолитических бактерий. Было установлено, что чистые культуры термофильных целлюлолитических бактерий гидролизуют целлюлозу с образованием глюкозы. При содержании в среде 2 % целлюлозы такие культуры бактерий могут образовывать редуцирующие сахара в количестве от 40 до 76,6 % исходной целлюлозы. Отсутствие сахаров в среде объясняется тем, что в культуре помимо термофильных целлюлолитических бактерий присутствует один или несколько видов сопутствующих микроорганизмов, которые быстро ассимилируют образующиеся глюкозу и целлобиозу, превращая их в различные продукты  брожения.

      В работе с чистыми культурами целлюлолитических  бактерий постоянными продуктами обмена были спирт, молочная, уксусная кислоты, в меньших количествах — СО ,Н , муравьиная, янтарная, яблочная, фумаровая кислоты, глицерин и следы ацетальдегида.

     Чистые  культуры целлюлолитических бактерий не образуют индола, сероводорода и метана. Количество спирта, продуцируемое чистыми культурами, меньше продуцируемого смешанным. Благоприятные условия для образования спирта термофильными целлюлолитическими бактериями могут быть созданы оптимизацией состава среды и изменениями, вызываемыми в среде сопутствующими бактериями.

    Из накопительных анаэробных культур термофильных целлюлолитических   бактерий   были   выделены   аэробные   бактерии-спутники, которые оказывали благоприятное действие на их развитие: снижали рН среды,    продуцировали   сложные   азотсодержащие   соединения, витамины группы В и потребляли продукты разложения целлюлозы. Чистая Cl. thermocellulaseum культура ферментирует не более 1-1,5 % целлюлозы. В ассоциации процесс брожения ускоряется, количество сбраживаемой целлюлозы удваивается, образуются этанол, уксусная, молочная, муравьиная кислоты.

      Термофильные  анаэробные бактерии как в чистой, так и в смешанных культурах активно разрушают целлюлозосодержащие субстраты, следовательно, они продуцируют целлюлолитические ферменты. Образование целлюлолитических ферментов термофильными бактериями изучено в зависимости от содержания в среде целлюлозы, времени сбраживания субстрата и температуры. Целлюлолитическая активность резко возрастает в течение первых 3 суток на среде с 1 % целлюлозы         при 60 С.

     Новые методы культивирования анаэробов и определения активности ряда ферментов способствовали некоторым успехам в выделении чистых культур термофильных анаэробных бактерий, разлагающих целлюлозу, и изучению их физиологии и биохимии. Сведения об утилизации углеводов чистыми культурами термофильных анаэробных целлюлолитических бактерий противоречивы, выявлена   способность   термофильного   анаэроба   Cl. thermocellum потреблять целлюлозу, гемицеллюлозу, целлобиозу, ксилозу, но не глюкозу на питательной среде с 0,05 % дрожжевого экстракта. Эта же культура усваивает глюкозу и фруктозу при увеличении содержания дрожжевого экстракта в среде до 0,45 %. Позже было установлено, что она ассимилирует не только глюкозу, фруктозу, но и маннитол. Обнаружены ферменты, участвующие в катаболизме этих веществ.

     Чистая  культура Cl. thermocellum энергично разлагает целлюлозу, скорость ферментации выше при смешанном культивировании. Совместное культивирование может быть использовано для термофилъной биотрансформации целлюлозосодержащих отходов, так как термофильные процессы имеют ряд преимуществ перед мезофильными обладая более высокими скоростями утилизации субстрата и образования. Образование этанола при ферментации целлюлозы растает на 100 % при совместном культивировании с Cl. thermohydrosulfuricum. Физиологическое объяснение этого явления связывают с межвидовым метаболическим взаимодействием бактерий,  которое меняет регуляторные и термодинамические характеристики метаболизма отдельных видов.  
 

     При исследовании сбраживания различных  источников углерода кукурузных отрубей, целлюлозы и целлобиозы чистой культурой Cl. thermocellum установлено, что с наибольшей скоростью этанол, уксусная кислота и сахара образуются из кукурузных отрубей, причем больше всего накапливается сахаров (3,4 г/л), около        1,0 г/л уксусной кислоты и 0,8 г/л этанола. В процессе утилизации целлюлозы в среде обнаруживаются в основном глюкоза и целлобиоза со следами ксилозы. Штамм S-4, полученный путем многократных пересевов на среду с этанолом, устойчив к 50 %-ному содержанию последнего и образует на среде с целлобиозой до 9 г/л этанола. Дальнейшее увеличение синтеза этанола может быть достигнуто путем улучшения метаболизма Cl. thermocellum или добавления второй культуры, которая использовала бы такие сахара, как глюкоза и ксилоза, не утилизируемые Cl. thermocellum.