Aceton-butylová fermentace je chemický proces rozkladu sacharidů acetonobutylovými bakteriemi a anaerobní průběh (bez přístupu kyslíku) za vzniku acetonu, butylalkoholu, ale i kyseliny octové, máselné a fermentačních plynů – vodíku a oxidu uhličitého. Byl vyvinut chemikem Chaimem Weizmannem před první světovou válkou a byl hlavní metodou pro získávání acetonu pro výbušniny.
Fermentační proces způsobují bakterie Clostridium acetobutylicum a příbuzné mikroorganismy [1] .
To byl hlavní proces výroby acetonu během první světové války a používal se k výrobě korditu. Proces ABE je anaerobní (probíhá v nepřítomnosti kyslíku), podobně jako kvasnice fermentují cukr za vzniku etanolu ve víně nebo pivu. Při tomto postupu se získá roztok v poměru 3-6-1 nebo 3 díly acetonu, 6 dílů butanolu a 1 díl ethanolu. Běžně používané druhy bakterií z třídy Clostridia (čeleď Clostridium). Clostridium acetobutylicum je nejznámější druh. Dobré výsledky dává také Clostridium beijerinckii .
Biologickou výrobu butanolu provedl Louis Pasteur v roce 1861. Rakouský biochemik Franz Shardinger v roce 1905 objevil, že podobným způsobem lze získat aceton. Další krok ve vývoji udělal v roce 1919 Chaim Weizmann (který se později stal prvním prezidentem Izraele). Jako první izoloval Clostridium acetobutylicum a patentoval bakterii i proces výroby acetonu a butanolu pomocí této bakterie. S novou metodou bylo možné dosáhnout vyššího výnosu a použít škrobové substráty. Po válce vzrostla poptávka po butanolu pro výrobu barev v důsledku rodícího se automobilového průmyslu, takže výroba byla ve velkém rozšířena nejprve v USA a Kanadě a poté v mnoha dalších zemích. Po druhé světové válce se enzymatická výroba butanolu postupně dostala do pozadí, protože v 50. letech byla objevena levnější petrochemická syntéza butanolu. Během následujících dvou desetiletí byla průmyslová fermentace Abb v Evropě a USA zcela vyřazena. Pouze v několika málo zemích (např. Čína) se tato technologie používala až do konce 20. století. kvůli rostoucím cenám ropy a plánům na využití biobutanolu jako obnovitelného paliva byla tato technologie v mnoha částech světa oživena.
V závislosti na použitém substrátu a bakteriálním kmeni vzniká při reakci n-butanol, aceton a ethanol v poměru 6:3:1. Vznikají také četné vedlejší produkty, včetně oxidu uhličitého, vodíku, kyseliny máselné a kyseliny octové.
V klasickém průmyslovém procesu se jako substrát pro Clostridium acetobutylicum ve statickém vsádkovém procesu používá zředěná melasa nebo kukuřičná drť. Poměr butanolových produktů k acetonu a ethanolu v tomto procesu je 6:3:1 a koncentrace produktu je 12-22 g/l. Výstup roztoku je 25-33 % hmotnosti použitého substrátu. Směs produktů se poté oddělí destilací. Kromě toho mohou být použity vedlejší produkty vodíku a oxidu uhličitého, stejně jako buněčná hmota, která může být použita jako krmivo pro zvířata.
Tento proces dosáhl svého vrcholu před 2. světovou válkou a dnes se již nepoužívá.
Proces může nyní fungovat také jako fed-batch proces nebo jako kontinuální proces s optimálním řízením procesu v závislosti na velikosti závodu. Pro udržení nízké koncentrace butanolu v reaktoru se používají různé metody zpracování roztoku na místě, jako je stripování plynem a extrakce kapalina-kapalina . [2] .