控制气体发酵平台以提高二氧化碳转化为产物的方法与流程

本公开涉及控制用于改进的co2转化为产物的灵活发酵平台的方法和系统。具体地，本公开涉及一种连续控制方法和系统，以控制原料基质气体的比率并使出口气流中的惰性组分的浓度最大化。

背景技术：

1、二氧化碳(co2)占由人类活动引起的全球温室气体排放的约76％，其中甲烷(16％)、一氧化二氮(6％)和氟化气体(2％)占剩余部分(美国国家环境保护局(unitedstates environmental protection agency))。大部分co2来自燃烧化石燃料以生产能源，但是工业和林业实践也会向大气中排放co2。减少温室气体排放，尤其是co2，对于阻止全球变暖的进程以及随之而来的气候和天气变换至关重要。

2、已经长期认识到催化过程(如费托过程(fischer-tropsch process))可以用于将含有二氧化碳(co2)、一氧化碳(co)和或氢气(h2)的气体转化成各种燃料和化学品。然而，近来，气体发酵已经成为用于此类气体的生物固定的替代平台。具体地，已经证明厌氧c1固定型微生物将含有co2、co和或h2的气体(如工业废气或合成气或其混合物)转化为如乙醇和2,3-丁二醇的产物。然而，此类产物的有效产生可能受到微生物生长缓慢、气体吸收有限、对毒素敏感或碳基质转化为不需要的副产物的限制。

3、c1碳源可以是作为工业过程的副产物获得的废气或源自另一来源，如内燃机废气、来自工业过程(水泥生产)氨产生的co2副产物气体、来自合成气净化、乙烯产生、环氧乙烷产生、甲醇合成的副产物气体、来自发酵过程(如将糖转化为乙醇)的废气、生物气、填埋气体、直接空气捕获、开采的co2(化石co2)或来自电解。c1碳源可以是通过热解、焙干或气化产生的合成气。换言之，废物材料可以通过热解、重整、焙干或气化而再循环，以产生用作基质和或c1碳源的合成气。

4、在某些实施例中，工业过程选自如钢厂制造等黑色金属产物制造、有色金属产物制造、石油精炼、电力生产、炭黑生产、纸和纸浆制造、氨生产、甲醇生产、焦炭制造或其任何组合。在这些实施例中，可以使用任何已知方法从工业过程中捕获基质和或c1碳源，然后将其排放到大气中。

5、c1碳源可以是合成气，如通过煤的气化、炼油厂残渣的气化、生物质的气化、木质纤维素材料的气化、黑液气化、城市固体废物的气化、工业固体废物的气化、污水的气化、来自废水处理的污泥的气化、天然气的重整、生物气的重整、填埋气体的重整或其任何组合获得的合成气。

6、城市固体废物的实例包含轮胎、塑料和鞋、服装、纺织品中的纤维。城市固体废物可以是经分类的或未经分类的。生物质的实例可以包含木质纤维素材料，并且还可以包含微生物生物质。木质纤维素材料可以包含农业废物和森林废物。

7、工业气体或合成气可能需要处理或分解以适合在气体发酵系统中使用。已经表明，工业气体或合成气中的高co2含量不利地影响发酵的乙醇选择性益处，并产生不期望的副产物(如乙酸盐和2,3-丁二醇)的更高产量。

8、因此，仍然需要一种用于灵活发酵平台的控制方法和系统，所述灵活发酵平台能够连续地控制提供给发酵平台的生物反应器的基质气体的比率，以使生物反应器的气体出口流中惰性组分的浓度最大化。在初始起始材料是co2的情况下，这是特别有利的。此外，在一些实施例中，需要在引入到生物反应器之前将合成气或工业气体中存在的一些co2转化为co，因为改进的co含量和改进的h2:co比率已显示出改善微生物生长和稳定性。

技术实现思路

1、本公开涉及一种用于连续地控制提供给连续气体发酵过程的生物反应器的输入气体的比率的方法，所述方法包括：a)提供气体发酵过程，所述气体发酵过程包括：第一气态流，所述第一气态流包括来自h2源的h2；第二气态流，所述第二气态流包括来自工业或合成气过程的co2；co2至co转化区，所述co2至co转化区与所述第二气态流以及任选地所述第一气态流流体连通，并且具有包括co和co2的富含co的流出物；至少一个生物反应器，所述至少一个生物反应器具有用于在营养溶液中气体发酵的至少一种c-1固定型细菌，所述生物反应器具有包括至少一种产物的产物流、包括h2、co2和惰性组分的出口气流、包括h2、co2以及惰性组分的顶部空间或两者，所述生物反应器与所述富含co的流出物，任选地所述第一气态流，任选地所述第二气态流，或其任何组合流体连通；b)测量生物反应器出口气流或生物反应器顶部空间的h2:co:co2摩尔比，以提供测得的h2:co:co2摩尔比；c)将测得的h2:co:co2摩尔比输入到控制器，并将所述测得的h2:co:co2摩尔比与预定的h2:co:co2摩尔比进行比较；以及d)响应于所述测得的h2:co:co2摩尔比与所述预定的h2:co:co2摩尔比之间的差来调节所述第一气态流的流速、所述第二气态流的流速或两者，以使所述生物反应器出口气流中的惰性组分的浓度最大化。所述方法可以进一步包括：在第一压缩机中压缩所述第一气态流的至少一部分、所述第二气态流的至少一部分或其任何组合以产生经压缩的第一气态流、经压缩的第二气态流和/或第一气态流和第二气态流的经压缩的组合；在将所述第二气态流以及任选地所述第一气态流通入所述co2至co转化区之前，在包括气体组分去除单元、气体脱硫/酸性气体去除单元或两者的气体处理区中对以下进行处理：所述第一气态流的至少一部分或所述经压缩的第一气态流或两者；以及所述第二气态流的至少一部分或所述经压缩的第二气态流或两者；或第一气态流和第二气态流的所述经压缩的组合；并且使所述出口气流再循环到所述第一压缩机、所述气体处理区、所述co2至co转化系统、所述第一气态流、所述第二气态流、或所述第一气态流和所述第二气态流的组合。所述方法可以进一步包括与所述富含co的流出物流组合的以下的至少一部分：所述经处理的流；或所述第一气态流；或所述第二气态流；或所述第一气态流和所述第二气态流的所述组合；或所述经压缩的第一气态流；或所述经压缩的第二气态流；或第一气态流和第二气态流的所述经压缩的组合；或其任何组合。所述包括h2的第一气态流在不通过所述co2至co转化区的情况下通入所述生物反应器，所述方法进一步包括：压缩所述生物反应器出口气流以产生经压缩的生物反应器出口气流；以任何顺序将所述经压缩的生物反应器出口气流的至少第一部分通入以下：气体脱硫和/或酸性气体去除单元；或气体组分去除单元；或所述气体脱硫和/或酸性气体去除单元以及所述气体组分去除单元两者；以产生经压缩的经处理的生物反应器出口气流；使所述经压缩的经处理的生物反应器出口气流再循环：以与所述第一气态流、所述第二气态流或其组合合并；或以再循环到所述co2至co转化系统；或以与所述富含co的流出物流合并；或其任何组合；以及任选地使所述经压缩的生物反应器出口气流的第二部分再循环以与所述富含co的流出物流合并或再循环到所述生物反应器。所述方法可以进一步包括将所述第一气态流的至少第二部分、所述第二气态流的至少第二部分或其组合与所述富含co的流出物流合并。所述方法可以进一步包括将所述第一气态流的至少至少第二部分、所述第二气态流的至少第二部分或其组合通入所述生物反应器。所述方法可以进一步包括压缩所述第一气态流、所述第二气态流或其组合的任何部分。所述方法可以进一步包括使用控制阀控制所述经压缩的出口气流的所述第一部分和所述经压缩的出口气流的所述第二部分的相对量。所述方法可以进一步包括将所述出口气流的至少一部分通入出口气体co2至co转化系统，所述出口气体co2至co转化系统选自反向水煤气变换单元、热催化转化单元、部分燃烧单元、等离子体转化单元、气化单元或重整单元，以产生富含co的流出物流并使第二富含co的流出物流再循环到所述生物反应器。所述富含co的流出物流可以包括的h2:co:co2摩尔比为约5:1:1、约4.5:1:1、约4.33:1:1、约3:1:1、约2:1:1、约1:1:1或约1:3:1。所述co2至co转化系统可以包括以下中的至少一个：反向水煤气变换单元、热催化转化单元、部分燃烧单元、重整单元或等离子体转化单元。产物流可以包括至少一种发酵产物，所述至少一种发酵产物选自乙醇、乙酸盐、丁醇、丁酸盐、2,3-丁二醇、乳酸盐、丁烯、丁二烯、甲基乙基酮、乙烯、丙酮、异丙醇、脂质、3-羟基丙酸盐、异戊二烯、脂肪酸、2-丁醇、1,2-丙二醇、己醇、辛醇或1-丙醇。氢气源可以包括以下中的至少一种：水电解槽、烃重整源、氢气纯化源、固体生物质气化源、固体废物气化源、煤气化源、烃气化源、甲烷热解源、炼油厂尾气产生源、等离子体重整反应器、部分氧化反应器或其任何组合。工业或合成气过程可以选自以下中的至少一种：基于糖的乙醇产生源、第一代玉米乙醇产生源、第二代玉米乙醇产生源、甘蔗乙醇产生源、蔗糖乙醇产生源、甜菜乙醇产生源、糖蜜乙醇产生源、小麦乙醇产生源、基于谷物的乙醇产生源、基于淀粉的乙醇产生源、基于纤维素的乙醇产生源、水泥产生源、甲醇合成源、烯烃产生源、钢产生源、铁合金产生源、炼油厂尾气产生源、燃烧后气体产生源、生物气产生源、填埋产生源、环氧乙烷产生源、甲醇产生源、氨产生源、开采的co2产生源、天然气处理产生源、气化源、有机废物气化源、直接空气捕获或其任何组合。所述至少一种c1固定型细菌可以选自产乙醇梭菌(clostridium autoethanogenum)、扬氏梭菌(clostridium ljungdahlii)或拉氏梭菌(clostridium ragsdalei)。

2、本公开涉及一种用于控制提供给连续气体发酵过程的生物反应器的基质气体的比率的系统，所述系统包括：a)第一气态流，所述第一气态流包括来自h2源的基质h2；b)第二气态流，所述第二气态流包括来自工业或合成气过程的基质co2；c)co2至co转化区，所述co2至co转化区与所述第二气态流以及任选地所述第一气态流流体连通，并且具有包括co和co2的流出物；d)至少一个生物反应器，所述至少一个生物反应器具有用于在营养溶液中气体发酵的至少一种c-1固定型细菌，所述生物反应器具有包括h2、co2和惰性组分的尾气流、包括h2、co2以及惰性组分的顶部空间或两者，所述生物反应器与所述包括co和co2的流出物，任选地所述第一气态流，任选地所述第二气态流，或其任何组合流体连通；e)传感器，所述传感器位于所述生物反应器尾气流或所述生物反应器顶部空间或两者中，所述传感器能够测量所述生物反应器尾气流或所述生物反应物顶部空间的h2:co2摩尔比或h2:co:co2摩尔比，并提供测得的h2:co2摩尔比或测得的h2:co:co2摩尔比；f)控制器，所述控制器被配置成接受所述测得的h2:co2摩尔比或所述测得的h2:co:co2摩尔比的输入，并将所述测得的h2:co2摩尔比与预定的h2:co2摩尔比进行比较，或者将所述测得的h2:co:co2摩尔比与预定的h2:co:co2摩尔比进行比较；以及响应于所述测得的h2:co2摩尔比与所述预定的h2:co2摩尔比之间的差或响应于所述测得的h2:co:co2摩尔比与所述预定的h2:co:co2摩尔比之间的差，提供输出以调节所述第一气态流的流速、所述第二气态流的流速或两者，以使所述尾气流中惰性组分的浓度最大化。所述系统可以进一步包括所述co2至co转化区的操作参数的输出，以增加或减少所述包括co和co2的流出物中的co的相对量。所述co2至co转化系统可以包括以下中的至少一个：反向水煤气反应过程、co2电解槽、热催化转化过程、部分燃烧过程或等离子体转化过程。气体发酵过程可以进一步包括与所述第一气态流、所述第二气态流、所述流出物或其任何组合流体连通的气体处理区。气体发酵过程可以进一步包括与所述第一气态流、所述第二气态流、所述流出物或其任何组合流体连通的至少一个压缩机。所述气体发酵过程可以进一步包括与所述生物反应器尾气流流体连通的甲烷转化区，所述甲烷转化区包括与所述co2至co转化区流体连通的流出物导管。

3、本公开涉及一种从气态流产生至少一种发酵产物的集成方法的控制方法，所述控制方法首先包括提供气体发酵过程，所述气体发酵过程包括：获得包括氢气的第一气态流和包括co2的第二气态流；将第一气态流的至少一部分和第二气态流的至少一部分通入在产生富含co的排出流的条件下操作的co2至co转化系统；在具有一种或多种c1固定型细菌的培养物的生物反应器中发酵所述富含co的排出流，以产生至少一种发酵产物流和生物反应器尾气流；压缩所述生物反应器尾气流以产生经压缩的生物反应器尾气流；以任何顺序将所述经压缩的生物反应器尾气流的至少第一部分通入以下：i)气体脱硫和或酸性气体去除单元；或ii)气体组分去除单元；或iii)气体脱硫和或酸性气体去除单元和气体组分去除单元两者；以产生经压缩的经处理的生物反应器尾气流；使所述经压缩的经处理的生物反应器尾气流再循环：a)以与所述第一气态流、所述第二气态流或其组合合并；或b)再循环到所述co2至co转化系统合并；或c)以与所述富含co的排出流合并；或d)其任何组合；并且任选地使所述经压缩的生物反应器尾气流的第二部分再循环以与富含co的排出流合并或以与所述生物反应器合并。所述控制方法进一步包括测量数据以提供生物反应器尾气流的、生物反应器顶部空间或两者的h2:co2或h2:co:co2摩尔比以提供至少一个测得的h2:co2或h2:co:co2摩尔比；将测得的h2:co2或h2:co:co2摩尔比输入到控制器，并将测得的h2:co2或h2:co:co2摩尔比与预定的h2:co2或h2:co:co2摩尔比进行比较；以及响应于所述测得的h2:co:co2或h2:co:co2摩尔比与所述预定的h2:co:co2或h2:co:co2摩尔比之间的差来调节所述第一气态流的流速、所述第二气态流的流速或两者，以使所述生物反应器尾气流中的惰性组分的浓度最大化。所述惰性组分可以包括氮气或甲烷或两者。生物反应器尾气流或生物反应器顶部空间中的惰性组分浓度的目标最大值为约70vol-％至约80vol-％。

4、在所述气体发酵过程中，所述第一气态流的至少第二部分、所述第二气态流的至少第二部分或其组合可以与所述富含co的排出流合并。所述第一气态流、所述第二气态流或其组合的任何部分都可以被压缩。所述经压缩的尾气流的所述第一部分和所述经压缩的尾气流是所述第二部分的相对量可以使用控制阀来控制。可以将所述尾气流的至少一部分通入尾气co2至co转化系统，所述尾气co2至co转化系统选自反向水煤气变换单元、热催化转化单元、部分燃烧单元、等离子体转化单元、气化单元或重整单元，以产生富含co的流出物流并且可以将所述第二富含co的流出物流再循环到所述生物反应器。所述富含co的排出流可以包括的h2:co:co2摩尔比为约5:1:1、约4.5:1:1、约4.33:1:1、约3:1:1、约2:1:1、约1:1:1或约1:3:1。所述co2至co转化系统可以包括以下中的至少一个：反向水煤气变换单元、热催化转化单元、部分燃烧单元、重整单元或等离子体转化单元。所述至少一种发酵产物可以选自乙醇、乙酸盐、丁醇、丁酸盐、2,3-丁二醇、乳酸盐、丁烯、丁二烯、甲基乙基酮、乙烯、丙酮、异丙醇、脂质、3-羟基丙酸盐、异戊二烯、脂肪酸、2-丁醇、1,2-丙二醇、己醇、辛醇或1-丙醇。所述包括氢气的第一气态流可以由氢气产生源产生，所述氢气产生源包括以下中的至少一种：水电解槽、烃重整源、氢气纯化源、固体生物质气化源、固体废物气化源、煤气化源、烃气化源、甲烷热解源、炼油厂尾气产生源、等离子体重整反应器、部分氧化反应器或其任何组合。所述包括co2的第二气态流可以由气体产生源产生，所述气体产生源包括以下中的至少一种：基于糖的乙醇产生源、第一代玉米乙醇产生源、第二代玉米乙醇产生源、甘蔗乙醇产生源、蔗糖乙醇产生源、甜菜乙醇产生源、糖蜜乙醇产生源、小麦乙醇产生源、基于谷物的乙醇产生源、基于淀粉的乙醇产生源、基于纤维素的乙醇产生源、水泥产生源、甲醇合成源、烯烃产生源、钢产生源、铁合金产生源、炼油厂尾气产生源、燃烧后气体产生源、生物气产生源、填埋产生源、环氧乙烷产生源、甲醇产生源、氨产生源、开采的co2产生源、天然气处理产生源、气化源、有机废物气化源、直接空气捕获或其任何组合。所述c1固定型细菌的至少一种可以选自产乙醇梭菌、扬氏梭菌或拉氏梭菌。

5、本公开还涉及一种从气态流产生至少一种发酵产物的集成方法的控制方法，所述控制方法首先包括提供气体发酵过程，所述气体发酵过程包括：获得包括氢气的第一气态流和包括co2的第二气态流；任选地，在第一压缩机中压缩所述第一气态流的至少一部分、所述第二气态流的至少一部分或其任何组合，以产生经压缩的第一气态流、经压缩的第二气态流、和或第一气态流和第二气态流的经压缩的组合；在包括气体组分去除单元、气体脱硫/酸性气体去除单元或两者的气体处理区中对以下进行处理：i)所述第一气态流的至少一部分或所述经压缩的第一气态流或两者；以及所述第二气态流的至少一部分或所述经压缩的第二气态流或两者；或ii)第一气态流和第二气态流的所述经压缩的组合；以产生经处理的流；在co2至co转化系统中转化所述经处理的流的至少第一部分中的co2以形成co，所述co2至co转化系统在产生富含co的排出流的条件下操作；在具有一种或多种c1固定型细菌的培养物的生物反应器中发酵所述富含co的排出流以产生至少一种发酵产物流和生物反应器尾气流；以及将所述尾气流再循环到所述第一压缩机、所述第一气态流、所述第二气态流或所述第一气态流和所述第二气态流的组合。所述控制方法进一步包括测量数据以提供生物反应器尾气流的、生物反应器顶部空间或两者的h2:co2或h2:co:co2摩尔比以提供至少一个测得的h2:co2或h2:co:co2摩尔比；将测得的h2:co2或h2:co:co2摩尔比输入到控制器，并将测得的h2:co2或h2:co:co2摩尔比与预定的h2:co2或h2:co:co2摩尔比进行比较；以及响应于所述测得的h2:co:co2或h2:co:co2摩尔比与所述预定的h2:co:co2或h2:co:co2摩尔比之间的差来调节所述第一气态流的流速、所述第二气态流的流速或两者，以使所述生物反应器尾气流中的惰性组分的浓度最大化。所述惰性组分可以包括氮气或甲烷或两者。生物反应器尾气流或生物反应器顶部空间中的惰性组分浓度的目标最大值为约70vol-％至约80vol-％。

6、在气体发酵过程中，所述富含co的排出流可以与以下的至少一部分组合：所述经处理的流；或所述第一气态流；或所述第二气态流；或所述第一气态流和所述第二气态流的所述组合；或所述经压缩的第一气态流；或所述经压缩的第二气态流；或第一气态流和第二气态流的所述经压缩的组合；或其任何组合。可以将所述尾气流的至少一部分通入尾气co2至co转化系统，所述尾气co2至co转化系统选自反向水煤气变换单元、热催化转化单元、部分燃烧单元、等离子体转化单元、气化单元或重整单元，以产生富含co的流出物流并且将所述第二富含co的流出物流再循环到所述生物反应器。所述富含co的排出流可以进一步包括氢气和co2并且可以包括的h2:co:co2摩尔比为约5:1:1、约4.5:1:1、约4.33:1:1或约3:1:1、约2:1:1、约1:1:1、约1:3:1。所述co2至co转化系统可以包括以下中的至少一个：反向水煤气变换单元、热催化转化单元、部分燃烧单元、重整单元或等离子体转化单元。所述气体处理区可以进一步包括脱氧单元、催化氢化单元、吸附单元、热氧化器或其任何组合。所述至少一种发酵产物可以选自乙醇、乙酸盐、丁醇、丁酸盐、2,3-丁二醇、乳酸盐、丁烯、丁二烯、甲基乙基酮、乙烯、丙酮、异丙醇、脂质、3-羟基丙酸盐、异戊二烯、脂肪酸、2-丁醇、1,2-丙二醇、己醇、辛醇或1-丙醇。所述包括氢气的第一气态流可由上文所讨论的氢气产生源产生，并且所述包括co2的第二气态流可由上文所述的气体产生源产生。所述c1固定型细菌的至少一种可以选自产乙醇梭菌、扬氏梭菌或拉氏梭菌。所述富含co的排出流可以包括氢气，并且所述方法可以进一步包括从所述富含co的排出流中分离氢气并使经分离的氢气再循环以与所述尾气流合并或再循环到所述压缩机。所述富含co的排出流的剩余部分可以在氢气分离后被压缩。所述尾气流可以包括甲烷，所述方法进一步包括将所述尾气流的一部分通入甲烷转化单元以产生甲烷转化单元流出物，并将所述甲烷转化单元流出物与所述尾气流合并。包括氧气的流可以从氧气源产生并通入所述甲烷转化单元。包括氢气的第二气态流可从所述氢气源通入所述生物反应器，包括来自所述co2源的co2的第二气态流可通入所述生物反应器或两者。可将来自所述氢气源的包括氢气的第二气态流通入所述生物反应器或与所述富含co的排出流合并，可将来自所述co2源的包括co2的第二气态流通入所述生物反应器或与所述富含co的排出流合并，或可进行其任何组合。来自所述氢气源的所述包括氢气的第二气态流与所述富含co的排出流的合并，或来自所述co2源的所述包括co2的第二气态流与所述富含co的排出流合并或两者均通过在混合器中混合实现。来自所述氢气源的所述包括氢气的第二气态流与进入所述生物反应器的所述富含co的排出流的比率可以为约大于0:1至约4:1。所述co2至co转化系统可以包括具有燃烧器的燃烧加热器，并且所述尾气流的至少一部分可以至少再循环到所述燃烧加热器的所述燃烧器。所述co2至co转化系统可以包括产生蒸汽的蒸汽发生器、或产生水流的水分离单元或两者。可将所述富含co的排出流的一部分通入接种器反应器、缓冲罐或两者，并且所述通入可在没有介入单元的情况下直接通入所述接种器反应器、缓冲罐或两者。

7、本公开还涉及一种控制从气态流生产至少一种发酵产物的集成方法的方法，所述控制方法首先包括提供气体发酵过程，所述气体发酵过程包括：提供气体发酵过程，所述气体发酵过程包括：获得包括氢气的第一气态流和包括co2的第二气态流；将所述第二气态流的至少一部分和任选地所述第一气态流的一部分通入在产生富含co的排出流的条件下操作的co2至co转化系统；将所述包括氢气的第一气态流的至少一部分和所述富含co的排出流通入具有一种或多种c1固定型细菌的培养物的生物反应器，并发酵以产生至少一种发酵产物流和生物反应器尾气流，所述生物反应器任选地具有顶部空间；压缩所述生物反应器尾气流以产生经压缩的生物反应器尾气流；将所述经压缩的生物反应器尾气流的至少第一部分以任何顺序通入：气体脱硫和或酸性气体去除单元；或气体组分去除单元；或气体脱硫和或酸性气体去除单元和气体组分去除单元两者以产生经压缩的经处理的生物反应器尾气流；使所述经压缩的经处理的生物反应器尾气流再循环：以与所述第一气态流、所述第二气态流或其组合合并；或再循环到所述co2至co转化系统合并；或以与所述富含co的排出流合并；或其任何组合合并；并且任选地使所述经压缩的生物反应器尾气流的第二部分再循环以与富含co的排出流合并或以与所述生物反应器合并。所述控制方法进一步包括测量数据以提供生物反应器尾气流的、生物反应器顶部空间或两者的h2:co2或h2:co:co2摩尔比以提供至少一个测得的h2:co2或h2:co:co2摩尔比；将测得的h2:co2或h2:co:co2摩尔比输入到控制器，并将测得的h2:co2或h2:co:co2摩尔比与预定的h2:co2或h2:co:co2摩尔比进行比较；以及响应于所述测得的h2:co:co2或h2:co:co2摩尔比与所述预定的h2:co:co2或h2:co:co2摩尔比之间的差来调节所述第一气态流的流速、所述第二气态流的流速或两者，以使所述生物反应器尾气流中的惰性组分的浓度最大化。所述惰性组分可以包括氮气或甲烷或两者。生物反应器尾气流或生物反应器顶部空间中的惰性组分浓度的目标最大值为约70vol-％至约80vol-％。

8、本公开还涉及一种用于控制提供给连续气体发酵过程的生物反应器的基质气体的比率的系统，所述系统包括：第一气态流，所述第一气态流包括来自h2源的基质h2；第二气态流，所述第二气态流包括来自工业或合成气过程的基质co2；co2至co转化区，所述co2至co转化区与所述第二气态流以及任选地所述第一气态流流体连通，并且具有包括co和co2的流出物；至少一个生物反应器，所述至少一个生物反应器具有用于在营养溶液中气体发酵的至少一种c-1固定型细菌，所述生物反应器具有包括h2、co2和惰性组分的尾气流、包括h2、co2以及惰性组分的顶部空间或两者，所述生物反应器与所述包括co和co2的流出物，任选地所述第一气态流，任选地所述第二气态流，或其任何组合流体连通；传感器，所述传感器位于所述生物反应器尾气流或所述生物反应器顶部空间或两者中，所述传感器能够测量所述生物反应器尾气流或所述生物反应物顶部空间的h2:co2摩尔比或h2:co:co2摩尔比，并提供测得的h2:co2摩尔比或测得的h2:co:co2摩尔比；控制器，所述控制器被配置成接受所述测得的h2:co2摩尔比或所述测得的h2:co:co2摩尔比的输入，并将所述测得的h2:co2摩尔比与预定的h2:co2摩尔比进行比较，或者将所述测得的h2:co:co2摩尔比与预定的h2:co:co2摩尔比进行比较；以及响应于所述测得的h2:co2摩尔比与所述预定的h2:co2摩尔比之间的差或响应于所述测得的h2:co:co2摩尔比与所述预定的h2:co:co2摩尔比之间的差，提供输出以调节所述第一气态流的流速、所述第二气态流的流速或两者，以使所述尾气流中的惰性组分的浓度最大化。所述系统可以进一步包括所述co2至co转化区的操作参数的输出，以增加或减少所述包括co和co2的流出物中的co的相对量。整个系统的所述co2至co转化系统可以包括以下中的至少一个：反向水煤气反应过程、co2电解槽、热催化转化过程、部分燃烧过程或等离子体转化过程。所述系统的气体发酵过程可以进一步包括与所述第一气态流、所述第二气态流、所述流出物或其任何组合流体连通的气体处理区。