專利名稱：：制造產(chǎn)物的高能效方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及以如下方式將含碳材料例如生物質(zhì)有效地轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的方法所述材料的能量、碳和質(zhì)量含量有效轉(zhuǎn)移至這樣的產(chǎn)物中。
背景技術(shù)：
：合意的是由可再生資源例如生物質(zhì)制造包括液體燃料例如乙醇的產(chǎn)物，因為容易采收的石油和天然氣的供應(yīng)是有限的并且采收價格不斷升高。另外，使用由生物質(zhì)制造的產(chǎn)物將減少大氣中二氧化碳的積累。特別合意的是以如下方式從生物質(zhì)制造產(chǎn)物將這樣的材料中所含有的能量含量、碳含量和質(zhì)量含量的最大量轉(zhuǎn)移到這樣的產(chǎn)物中。然而，使用生物質(zhì)的現(xiàn)有方法在這種轉(zhuǎn)移方面的效率不高。已經(jīng)由農(nóng)業(yè)谷物制造了基于可再生物的常規(guī)化學(xué)品例如乙醇和乳酸。例如，可容易地由玉米、小麥或其它谷物的淀粉通過酶或酸性水解制造糖，或者以高得率從含糖作物例如甘蔗回收糖。然后，這種糖可容易地通過例如天然酵母生物發(fā)酵轉(zhuǎn)化為乙醇。雖然對于酵母發(fā)酵，糖材料中約96%的能量轉(zhuǎn)移到乙醇中，但是該糖材料中僅約67%的碳轉(zhuǎn)移到乙醇中。該低的碳效率是由于酵母每由一摩爾葡萄糖產(chǎn)生兩摩爾乙醇則產(chǎn)生兩摩爾二氧化碳。該方法導(dǎo)致約52%的最高質(zhì)量(或干重)產(chǎn)率。然而，生物質(zhì)向乙醇的轉(zhuǎn)化不如糖向乙醇的轉(zhuǎn)化高效。生物質(zhì)是復(fù)雜的材料，其不僅含有淀粉和其它糖，還含有復(fù)雜的并含有若干組分(包括纖維素、半纖維素、和木質(zhì)素)的結(jié)構(gòu)部分(例如莖、葉、玉米棒子(cob)等)。例如，玉米植物的約45。/。為谷物(玉米籽粒(kernel))且結(jié)構(gòu)部分占剩余的約55%。這些組分各自包含約70%的碳水化合物。因此，玉米(最高產(chǎn)的谷物之一)籽粒的淀粉部分僅為整個植物質(zhì)量和能量含量的約32%(45%x70%)。生物質(zhì)是異種(heterogeneous)混合物，其各組分是相互混合的并且不能通過簡單的物理方法分離。典型地，生物質(zhì)包括兩種主要部分碳水化合物和非碳水化合物。碳水化合物部分包括纖維素、半纖維素、淀粉和糖。纖維素、半纖維素和淀粉通常包括糖例如葡萄糖、木糖、阿拉伯糖、甘露糖等。非碳水化合物部分包括作為復(fù)雜酚類材料的木質(zhì)素以及蛋白質(zhì)、樹脂狀材料和礦物質(zhì)。以干重計，典型生物質(zhì)例如木材的碳水化合物部分可占總材料的約60%~約70%,而木質(zhì)素和其它非碳水化合物構(gòu)成剩余部分。然而，其它形式的生物質(zhì)可具有相當(dāng)?shù)偷奶妓衔锉壤＠?，來自林業(yè)的殘留物可包括樹皮，其碳水化合物可為相當(dāng)?shù)偷?通常低于總材料的約25%,以干重計)。玉米植物是用于制造乙醇的生物質(zhì)的最高效的實例之一。然而，由于基于玉米的方法僅將玉米植物的淀粉部分轉(zhuǎn)化為乙醇并且由于淀粉^f義為該植物質(zhì)量和能量含量的約32%(如上所述)，因此整個玉米植物的能量得率僅為約31%(即32%x96。/。)且干重得率僅為約17%(即32%x52%)。這樣的得率對谷物作物轉(zhuǎn)化為基于可再生物的燃料和化學(xué)品的用途具有重大限制。為了克服這種限制和避免作為重要的人類和動物食物來源的谷物的爭奪，已經(jīng)進(jìn)行了許多努力以由復(fù)雜的纖維素生物質(zhì)，特別是作物的非谷粒部分以及非食用植物如木本植物和草制造可再生的化學(xué)品和燃料。以干重計，食用植物的結(jié)構(gòu)(不可食用)部分(例如來自玉米植物的秸稈或來自小麥植物的麥桿)可包含最高達(dá)約70%(對玉米而言包含約70%)的以纖維素和半纖維素形式的碳水化合物。如果可以使用直接的基于酵母的乙醇發(fā)酵有效地處理該植物結(jié)構(gòu)的所有碳水化合物部分，則例如可以將最高達(dá)植物結(jié)構(gòu)中所儲存能量的約67%(70%x96。/。)轉(zhuǎn)化到乙醇中。然而，僅干重的約36%(70%x52%)可以被轉(zhuǎn)化為乙醇。木本植物和草每單位土地面積具有高的總生物質(zhì)得率并且因此如果可以有效地利用它們，則其可提供具有吸引力的經(jīng)濟(jì)勤出。另外，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)即使對于某些食用作物例如甘蔗和玉米，也可通過使植物育種標(biāo)準(zhǔn)遠(yuǎn)離傳統(tǒng)目標(biāo)例如蔗糖濃度和籽粒得率而將其改變?yōu)槊坑€種植土地的總能量得率來改善總生物質(zhì)的得率。纖維素生物質(zhì)向乙醇的轉(zhuǎn)化已經(jīng)是非?；钴S的研究領(lǐng)域，這是因為結(jié)構(gòu)生物質(zhì)的可獲得性以及與僅使用谷物相比的潛在的較高乙醇得率。然而，在該方法可提供基于可再生物的燃料和化學(xué)品的重要來源之前，存在許多需要解決但未解決的技術(shù)問題。將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為乙醇的一種方法與傳統(tǒng)乙醇發(fā)酵法直接相似，所述傳統(tǒng)乙醇發(fā)酵法基于來自得自例如玉米和小麥的淀粉的糖的酵母發(fā)酵。然而，在這種情況下糖得自生物質(zhì)的半纖維素和纖維素部分。從生物質(zhì)提取糖的研究已經(jīng)進(jìn)行了許多年，并且已經(jīng)開發(fā)了許多方法。一種方法是碳水化合物部分的酸性水解。由于生物質(zhì)的碳水化合物部分的主要組分是糖類聚合物，因此它們可在水中使用酸性催化劑進(jìn)行水解。已經(jīng)嘗試了許多不同的無機(jī)酸和有機(jī)酸，和各種條件。酸性水解的一個關(guān)注點是產(chǎn)物糖與酸反應(yīng)產(chǎn)生使糖得率降低并且可抑制發(fā)酵的降解副產(chǎn)物。替代方法是使用酶來水解碳水化合物。已經(jīng)在自然界中發(fā)現(xiàn)了各種半纖維素和纖維素酶并將它們開發(fā)為用于生物質(zhì)分解的催化劑。另外，通常優(yōu)選開發(fā)了預(yù)處理與水解的許多不同組合。與淀粉相反，生物質(zhì)含有許多不同類型的糖。纖維素主要是葡萄糖聚合物，但半纖維素是通常杏有若干不同糖的非常復(fù)雜的無定形且支化的聚合物。半纖維素的主要組分含有木糖和阿拉伯糖(所謂的C5糖)。各種類型的生物質(zhì)含有半纖維素糖的不同混合物。用于乙醇發(fā)酵的天然酵母，僅使例如葡萄糖、蔗糖或其它所謂的C6糖這樣的糖發(fā)酵。它們通常不使C5糖木糖(半纖維素中發(fā)現(xiàn)的)發(fā)酵為乙醇。因此，繼續(xù)進(jìn)行研究以找到將得自生物質(zhì)的混合糖轉(zhuǎn)化為乙醇的有效方法。然而，即使解決了這些技術(shù)問題，仍存在僅部分生物質(zhì)(即碳水化合物部分)可以通過直接發(fā)酵轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的限制。并且由于直接生物法的限制，仍存在明顯的得率損失。生物質(zhì)的非碳水化合物部分含有許多不能發(fā)酵的組分例如木質(zhì)素。這些組分中的一些也可抑制產(chǎn)生乙醇的生物體。通常將木質(zhì)素燃料以抵消發(fā)酵和回收過程中使用的能量或者將其作為多余能量熱能出售。例如，許多蔗糖廠將剩下的結(jié)構(gòu)材料或甘蔗渣燒掉。生物質(zhì)中的碳水化合物發(fā)酵為乙醇的替代方案是通過熱化學(xué)方式例如氣由一氧化碳(CO)、二氧化碳(C02)、和氫氣(H2)以及其它少量組分例如焦油和碌"t合物構(gòu)成。存在多種制造合成氣的氣化方法，通常所述氣化方法各自使含碳材料裂解以產(chǎn)生含有CO、C02和H2的氣態(tài)混合物以及焦油和來自原材料礦物質(zhì)部分的顆粒?？蓪⒌诙磻?yīng)物例如蒸汽、空氣、或氧氣加入到該過程中。或者，可以在不存在這樣的反應(yīng)物的情況下進(jìn)行氣化；該過程通常稱作熱解。產(chǎn)物合成氣通常必須過濾，然后根據(jù)用途調(diào)節(jié)其組成。除了過濾之外，可對合成氣進(jìn)行凈化，例如以便通過各種方式例如洗氣或反應(yīng)而除去焦油，和以便除去特定雜質(zhì)例如硫化合物?？赏ㄟ^各種化學(xué)方式或通過某些組分的分離來調(diào)節(jié)合成氣的組成?？赏ㄟ^一氧化碳與蒸汽之間產(chǎn)生氫氣和二氧化碳的水煤氣變換反應(yīng)來調(diào)節(jié)氫氣含量。例如，可使用變壓吸附(swingabsorption)以從合成氣中分離并純化氫氣。生物質(zhì)材料到合成氣的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化導(dǎo)致產(chǎn)物能量的降低以及副產(chǎn)物即熱量的產(chǎn)生。通過氣化將生物質(zhì)能量含量的約70%轉(zhuǎn)化到合成氣中。在生物質(zhì)所有組分轉(zhuǎn)化為合成氣之后，已經(jīng)提出兩種選擇將該合成氣轉(zhuǎn)化為乙醇或其它產(chǎn)物。一種方法是通過發(fā)酵過程轉(zhuǎn)化合成氣。存在許多可利用合成氣來制造產(chǎn)物例如乙醇的生物體。與糖發(fā)酵相比，這些發(fā)酵保存能量能力較差，將合成氣中的能量轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物化學(xué)能的效率通常為約80%。因此，生物質(zhì)能量通過這樣的組合型氣化和發(fā)酵方法向乙醇的總體轉(zhuǎn)移為約56%(70%x80%)。第二種方法是使用催化化學(xué)法將合成氣轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物例如乙醇。該方法需要催化劑以及高溫和高壓。該催化化學(xué)法具有與氣化加發(fā)酵法相同的總化學(xué)和熱效率，即56%，因為總的化學(xué)是相同的。熱化學(xué)路線制造例如乙醇的優(yōu)點在于其可以潛在地將更多的植物部分轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物，因為其可以轉(zhuǎn)化木質(zhì)素部分。另一方面，該路線在各個步驟中遭受理論得率損失，因此總的來說其能量效率有限。該熱化學(xué)法通過使碳水化合物降解為合成氣而浪費了生物質(zhì)的碳水化合物部分中所儲存的能量，其與碳水化合物到期望產(chǎn)物的生物轉(zhuǎn)化相比效率較低。對于這些所述方法的每個，還存在著對能夠有效地制造何種產(chǎn)物的限制。生物質(zhì)到期望產(chǎn)物的直接發(fā)酵受到可在生物體中發(fā)現(xiàn)或設(shè)計的生化途徑的限制，以及受到維持生物體的活力和使用可用底物要求的限制。生物質(zhì)的熱化學(xué)處理也具有限制，因為例如合成氣的發(fā)酵還受到生物體約束的限制，而化學(xué)催化劑則受到它們將合成氣選擇性地轉(zhuǎn)化為期望產(chǎn)物而不是轉(zhuǎn)化為復(fù)雜混合物的能力的限制。因此，對于由生物質(zhì)制造產(chǎn)物，仍然存在這樣的需求將生物質(zhì)的所有部分中所含的能量、碳和質(zhì)量有效地轉(zhuǎn)移到產(chǎn)物中。合意的是具有這樣的方法，其將生物質(zhì)的碳水化合物和非碳水化合物部分的利用最大化以制造產(chǎn)物。
發(fā)明內(nèi)容中少于約75重量％的所述含碳化合物為碳水化合物物質(zhì)。該方法包括將所述材料轉(zhuǎn)化為至少兩種中間產(chǎn)物，其中至少一種中間產(chǎn)物通過生物轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生和至少一種中間產(chǎn)物通過熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生。該方法進(jìn)一步包括使至少一種由生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物與至少一種由熱化學(xué)法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物反應(yīng)以形成所述產(chǎn)物。在該方法中，由所述材料制造所述產(chǎn)物的所述方法的化學(xué)能量效率高于單獨的生物轉(zhuǎn)化法制造所述產(chǎn)物的化學(xué)能量效率并且高于其中所有所述材料首先經(jīng)歷作為所述產(chǎn)物制造方法一部分的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化步驟的方法的化學(xué)能量效率。在一些實施方式中，該方法的化學(xué)能量效率為至少約60%、65%、70%、75%、80%、或82%。在一些實施方式中，所述材料中高于約70%的碳水化合物物質(zhì)轉(zhuǎn)化為所述產(chǎn)物或所述材料中至少約70%、75%、80%、90%、95%或約100%的碳水化合物物質(zhì)轉(zhuǎn)化為所述產(chǎn)物。在其它實施方式中，在生物轉(zhuǎn)化法中基本上不產(chǎn)生二氧化碳或者材料中每摩爾單糖或單糖單元僅產(chǎn)生一摩爾的二氧化碳。在各種實施方式中，所述材料包括碳水化合物物質(zhì)和非碳水化合物物質(zhì)。所述材料還可包括生物質(zhì)和并且可選自草本物質(zhì)、農(nóng)業(yè)剩余物(residue)、林業(yè)剩余物、城市固體廢棄物、廢紙、紙漿和造紙廠剩余物。該材料還可選自樹木、灌木、草、小麥、麥稈、小麥次粉(wheatmidling)、甘蔗渣、玉米、玉米殼、玉米籽粒、玉米纖維、城市固體廢棄物、廢紙、庭院(yard)廢物、樹枝、矮樹叢(bushes)、能量作物、水果、水果皮、花朵、谷物、草本作物、葉子、樹皮、針葉、原木、根、樹苗、短期輪作木本作物、柳枝稷(switchgrass)、蔬菜、藤、甜菜漿(sugarbeetpulp)、燕麥皮、硬木、木屑(woodchip)、來自制漿操作的中間產(chǎn)物流、和軟木，并且在優(yōu)選的實施方式中，該材料選自樹木、草、整林植物(wholeplant)、和植物的結(jié)構(gòu)組分。生物轉(zhuǎn)化法可包括發(fā)酵或包括培養(yǎng)至少一種孩支生物。這種微生物可為至少一種同型發(fā)酵微生物，并且可選自同型產(chǎn)乙酸樣i生物、同型產(chǎn)乳酸^f效生物、丙酸細(xì)菌、丁酸細(xì)菌、琥珀酸細(xì)菌和3-羥基丙酸細(xì)菌。在其它實施方式中，所述微生物為選自如下的屬梭菌屬(Clostridium)、乳桿菌屬(Lactobadllus)、穆爾氏菌屬(Moorella)、熱厭氧桿菌屬(Thermoanaerobacter)、丙酸桿菌屬(Propionibacterium)、丙酸螺菌屬(Propionispera)、厭氧螺菌屬(Anaerobiospirillum)、和類桿菌屬(Bacteriod)。在其它實施方式中，所述樣i生物為選自如下的種曱酸醋酸梭菌(Clostridiumformicoaceticum)、丁酸梭菌(Clostridiumbutyricum)、熱醋穆'爾氏菌(Moorellathermoacetica)、*幾{五熱厭氧桿菌(Thermoanaerobacterkivui)、德氏乳軒菌(Lactobacillusdelbrukii)、丙酸丙酉臾一干菌(Propionibacteriumacidipropionici)、棲樹丙酸蟲累菌(Propionisperaarboris)、產(chǎn)號^白酉臾厭氧蟲累菌(Anaerobiospirillumsuccinicproducen)、p耆5定斗分"l以4干菌(Bacteriodesamylophilus)和棲瘤胃才以4干菌(Bacteriodesruminicola)。在一些實施方式中，所述至少一種由生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物可包括羧酸、其鹽、或它們的混合物。更具體地說，所述至少一種由生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物可選自乙酸、乳酸、丙酸、丁酸、琥珀酸、3-羥基丙酸、任意所述酸的鹽、以及任意所述酸和相應(yīng)鹽的混合物?；蛘?，所述至少一種由生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物可選自乙酸、乙酸鹽、乙酸和乙酸鹽的混合物、乳酸、乳酸鹽、乳酸和乳酸鹽的混合物、丙酸、丙酸鹽、丙酸和丙酸鹽的混合物、丁酸、丁酸鹽、丁酸和丁酸鹽的混合物、琥珀酸、琥珀酸鹽、琥珀酸和琥珀酸鹽的混合物、3-羥基丙酸、3-羥基丙酸鹽以及3-羥基丙酸和3-羥基丙酸鹽的混合物。熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法可選自氣化、熱解、重整、和部分氧化。所述至少一種由熱化學(xué)法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物可選自合成氣、合成氣組分、合成氣組分的混合物、裂解氣、裂解氣組分、和裂解氣組分的混合物。在其它實施方式中，所述至少一種由熱化學(xué)法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物可選自氫氣、一氧化碳、二氧化碳、和曱醇。在進(jìn)一步的實施方式中，所述至少一種由生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物包括羧19酸鹽，并且該方法進(jìn)一步包括在反應(yīng)步驟之前將所述羧酸鹽酸化以形成所述羧酸。該實施方式還可包括在反應(yīng)步驟之前將所述羧酸酯化。在該實施方式中，酸化步驟可包括將二氧化碳或pKa比進(jìn)行酸化的所述羧酸低的酸引入到包含所述羧酸鹽的溶液中?；蛘?，酸化步驟可包括引入叔胺與二氧化碳以形成酸/胺絡(luò)合物。該實施方式可進(jìn)一步包括使所述酸/胺絡(luò)合物和不與水混溶的溶劑接觸以形成所述不與水混溶的溶劑的酯和所述羧酸。在各種實施方式中，使所述至少一種由生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物和所述至少一種由熱化學(xué)法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物反應(yīng)以制造所述產(chǎn)物的步驟可選自化學(xué)轉(zhuǎn)化和生物轉(zhuǎn)化。在一些實施方式中，使所述至少一種由生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物和所述至少一種由熱化學(xué)法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物反應(yīng)的步驟是還原以制造所述產(chǎn)物的過程或者可選自氫化、氫解和通過一氧化碳進(jìn)行的還原。本發(fā)明的產(chǎn)物可選自醇、羧酸、羧酸鹽、和羧酸酯或者可選自一元醇和二元醇。在具體實施方式中，所述產(chǎn)物可選自乙醇、丙醇、1,2-丙二醇、丁醇、1,4-丁二醇、1,3-丙二醇、或它們的曱酯。在一個實施方式中，本發(fā)明的方法可包括將所述材料分級以形成用于通化學(xué)轉(zhuǎn)化法轉(zhuǎn)化為中間產(chǎn)物的包含木質(zhì)素的殘留物部分。在該實施方式中，分級步驟可選自物理處理、金屬離子處理、紫外線處理、臭氧處理、氧氣處理、有機(jī)溶劑(organosolv)處理、蒸汽爆發(fā)處理、有蒸汽爆發(fā)處理的石灰浸漬、無蒸汽處理的石灰浸漬、過氧化氫處理、過氧化氫/臭氧(高級氧化(peroxone))處理、酸處理、稀酸處理、和》咸處理。在本發(fā)明的一個實施方式中，所述至少一種由生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物通過所述材料中碳水化合物物質(zhì)的發(fā)酵產(chǎn)生，和所述至少一種由熱化學(xué)法產(chǎn)生方式中，使所述至少一種由生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物和所述至少一種由熱化學(xué)法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物化學(xué)反應(yīng)以制造所述產(chǎn)物。在本發(fā)明的另一實施方式中，至少一種由生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物的一部分通過所述材料中碳水化合物物質(zhì)的發(fā)酵產(chǎn)生，且所述至少一種由熱化學(xué)法至少一種由生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物的一部分通過至少一部分所述至少一種由熱化學(xué)法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物的發(fā)酵產(chǎn)生。在該實施方式中，使所述兩種由生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物與剩余的至少一種由熱化學(xué)法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物的至少一部分化學(xué)反應(yīng)以制造所述產(chǎn)物。在本發(fā)明的進(jìn)一步實施方式中，將所述材料發(fā)酵以制造至少一種由生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物和包含所述材料的非發(fā)酵組分的發(fā)酵殘留物。在該實施方式中，所述至少一種由熱化學(xué)法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物通過所述發(fā)酵殘留物的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化產(chǎn)生，并且使所述至少一種由生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物和所述至少一種由熱化學(xué)法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物化學(xué)反應(yīng)以制造所述產(chǎn)物。法，其中少于約75重量％的所述含碳化合物為碳水化合物物質(zhì)。該方法包括將所述材料轉(zhuǎn)化為至少兩種中間產(chǎn)物，其中至少一種中間產(chǎn)物通過生物轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生并且包括乙酸、乙酸鹽、乙酸酯或者乙酸、乙酸酯和乙酸鹽的混合物，且其中至少一種中間產(chǎn)物通過熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生并且包括還原劑。該方法進(jìn)一步包括使所述還原劑與所述乙酸、乙酸鹽、乙酸酯或者乙酸、乙酸酯和乙酸鹽的混合物化學(xué)反應(yīng)以制造乙醇。在該方法中，該方法的化學(xué)能量效率高于單獨的生物轉(zhuǎn)化法制造乙醇的化學(xué)能量效率并且高于其中所有所述材料首先經(jīng)歷作為乙醇制造方法一部分的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化步驟的方法的化學(xué)能量效率。在該實施方式中，所述還原劑可選自氫氣、一氧化碳、以及氫氣和一氧化碳的混合物。在該實施方式中，所述轉(zhuǎn)化步驟可包括通過所述材料中碳水化合物物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生乙酸、乙酸鹽、乙酸酯或者乙酸、乙酸酯和乙酸鹽的混合物，和通過所述材料中非碳水化合物物質(zhì)的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化產(chǎn)生所述還原劑。在該實施方式中，所述生物轉(zhuǎn)化法可包括發(fā)酵。法，其中少于約75重量％的所述含碳化合物為碳水化合物物質(zhì)。該方法包括將所述材料轉(zhuǎn)化為至少兩種中間產(chǎn)物，其中至少一種中間產(chǎn)物通過生物轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生并包括選自乙酸、乙酸鹽、乙酸酯或者乙酸、乙酸酯和乙酸鹽的混合物的由生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物，和至少一種中間產(chǎn)物通過熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生并且包括氫氣和一氧化碳。在該實施方式中，所述轉(zhuǎn)化步驟包括通過所述材料中碳水化合物物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化而產(chǎn)生至少一種由生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物的一部分，和通過由熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生的一氧化碳和一部分氫氣的生物轉(zhuǎn)化而產(chǎn)生至少一種由生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物的一部分。該方法進(jìn)一步包括使剩余的由熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生的氫氣和由生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物化學(xué)反應(yīng)以制造乙醇。在該方法中，化學(xué)能量效率高于單獨的生物轉(zhuǎn)化法制造乙醇的化學(xué)能量效率并且高于其中所有所述材料首先經(jīng)歷作為乙醇制造方法一部分的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化步驟的方法的化學(xué)能量效率。在該實施方式中，所述生物轉(zhuǎn)化法可包括發(fā)酵。在進(jìn)一步的實施方式中，本發(fā)明是由包括含碳化合物的材料制造乙醇的方法，其中少于約75重量％的所述含碳化合物為碳水化合物物質(zhì)。該實施方式包括將所述材料轉(zhuǎn)化為至少兩種中間產(chǎn)物，其中至少一種中間產(chǎn)物通過生物轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生并包括選自乙酸、乙酸鹽、乙酸酯或者乙酸、乙酸酯和乙酸鹽的混合物的由生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物，和至少一種中間產(chǎn)物通過熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生并且包括氫氣和一氧化碳。在該實施方式中，所述轉(zhuǎn)化步驟包括通中間產(chǎn)物的一部分，和通過由熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生的一部分一氧化碳的生物轉(zhuǎn)化而產(chǎn)生至少一種由生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物的一部分。該方法進(jìn)一步包括使由所述熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生的氫氣和由生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物化學(xué)反應(yīng)以形成乙醇。在該方法中，化學(xué)能量效率高于單獨的生物轉(zhuǎn)化法制造乙醇的化學(xué)能量效率并且高于其中所有所述材料首先經(jīng)歷作為乙醇制造方法一部分的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化步驟的方法的化學(xué)能量效率。在該實施方式中，所述生物轉(zhuǎn)化法可包括發(fā)酵。在另一實施方式中，本發(fā)明的方法是由包括含碳化合物的材料制造乙醇的方法，其中少于約75重量％的所述含碳化合物為碳水化合物物質(zhì)。該方法包括將所述材料轉(zhuǎn)化為至少兩種中間產(chǎn)物，其中至少一種中間產(chǎn)物通過生物轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生并且包括選自乙酸、乙酸鹽、乙酸酯或者乙酸、乙酸酯和乙酸鹽的混合物的由生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物，和至少一種中間產(chǎn)物通過熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生并且包括氳氣和一氧化碳。在該方法中，所述轉(zhuǎn)化步驟包括通過所述材料中碳水化合物物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化而產(chǎn)生至少一種由生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物的一部分，和通過由'熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生的一部分氫氣和一部分一氧化碳的生物轉(zhuǎn)化而產(chǎn)生至少一種由生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物的一部分。該方法進(jìn)一步包括使剩余的由所述熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生的一氧化碳和由生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物化學(xué)反應(yīng)以形成乙醇。在該方法中，化學(xué)能量效率高于單獨的生物轉(zhuǎn)化法制造乙醇的化學(xué)能量效率并且高于其中所有所述材料首先經(jīng)歷作為乙醇制造方法一部分的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化步驟的方法的化學(xué)能量效率。在該實施方式中，所述生物轉(zhuǎn)化法可包括發(fā)酵。本發(fā)明的進(jìn)一步實施方式是由包括含碳化合物的材料制造1，2-丙二醇的方法，其中少于約75重量％的所述含碳化合物為碳水化合物物質(zhì)。該方法包括將所述材料轉(zhuǎn)化為至少兩種中間產(chǎn)物，其中至少一種中間產(chǎn)物通過生物轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生并且包括乳酸、乳酸酯、乳酸鹽或者乳酸、乳酸酯和乳酸鹽的混合物，并且其中至少一種中間產(chǎn)物通過熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生并且包括還原劑。該方法進(jìn)一步包括使所述還原劑與所述乳酸、乳酸酯、乳酸鹽或者乳酸、乳酸酯和乳酸鹽的混合物化學(xué)反應(yīng)以制造1,2-丙二醇。在該方法中，化學(xué)能量效率高于單獨的生物轉(zhuǎn)化法制造l，2-丙二醇的化學(xué)能量效率并且高于其中所有所述材料首先經(jīng)歷作為1,2-丙二醇制造方法一部分的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化步驟的方法的化學(xué)能量效率。在該方法中，所述還原劑可選自氫氣、一氧化碳、以及氫氣和一氧化碳的混合物。另外，所述轉(zhuǎn)化步驟可包括通過所述材料中碳水化合物物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生乳酸、乳酸酯、乳酸鹽或者乳酸、乳酸酯和乳還原劑。在該方法中，所述生物轉(zhuǎn)化法可包括發(fā)酵。在進(jìn)一步的實施方式中，本發(fā)明包括由包括含碳化合物的材料制造丙醇和乙醇的方法，其中少于約75重量％的所述含碳化合物為碳水化合物物質(zhì)。該方法包括將所述材料轉(zhuǎn)化為至少兩種中間產(chǎn)物，其中至少一種中間產(chǎn)物通過生物轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生并且包括丙酸、丙酸酯、丙酸鹽、乙酸、乙酸酯、乙酸鹽、或它們的混合物，并且其中至少一種中間產(chǎn)物通過熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生并且包括還原劑。該方法還包括使所述還原劑與所述丙酸、丙酸酯、丙酸鹽、乙酸、乙酸酯、乙酸鹽、或它們的混合物化學(xué)反應(yīng)以制造丙醇和乙醇。在該方法中，化學(xué)能量效率高于單獨的生物轉(zhuǎn)化法制造丙醇和乙醇的化學(xué)能量效率并且高于其中所有所述材料首先經(jīng)歷作為丙醇和乙醇制造方法一部分的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化步驟的方法的化學(xué)能量效率。在該實施方式中，所述還原劑可選自氫氣、一氧化碳、以及氫氣和一氧化碳的混合物。而且，所述轉(zhuǎn)化步驟可包括通過所述材料中碳水化合物物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生丙酸、丙酸酯、丙酸鹽、乙酸、乙酸酯、乙酸鹽、或它們的混合物，和通過所述材料中非碳水化合物物質(zhì)的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化而產(chǎn)生所述還原劑。在該方法中，所述生物轉(zhuǎn)化法可包括發(fā)酵。本發(fā)明的另一實施方式為由包括含碳化合物的材料制造丙醇的方法，其中少于約75重量％的所述含碳化合物為碳水化合物物質(zhì)。該方法包括將所述材料轉(zhuǎn)化為至少兩種中間產(chǎn)物，其中至少一種中間產(chǎn)物通過生物轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生并包括丙酸、丙酸酯、丙酸鹽、或者丙酸、丙酸酯和丙酸鹽的混合物，并且其中至少一種中間產(chǎn)物通過熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生并且包括氫氣。在該方法中，所述轉(zhuǎn)化步驟包括通過所述材料中的碳水化合物物質(zhì)和由熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生的一部分氫氣的生物轉(zhuǎn)化而產(chǎn)生丙酸、丙酸酯、丙酸鹽、或丙酸、丙酸酯和丙酸鹽的混合物。該方法進(jìn)一步包括使剩余氫氣與所述丙酸、丙酸酯、丙酸鹽、或丙酸、丙酸酯和丙酸鹽的混合物4匕學(xué)反應(yīng)以制造丙醇。在該方法中，化學(xué)能量效率高于單獨的生物轉(zhuǎn)化法制造丙醇的化學(xué)能量效率并且高于其中所有所述材料首先經(jīng)歷作為丙醇制造方法一部分的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化步驟的方法的化學(xué)能量效率。在該方法中，所述生物轉(zhuǎn)化法可包括發(fā)酵。在另一實施方式中，本發(fā)明包括由包括含碳化合物的材料制造乙醇的方法，其中少于約75重量％的所述含碳化合物為碳水化合物物質(zhì)。該方法包括將所述材料轉(zhuǎn)化為至少一種中間產(chǎn)物，其中所述至少一種中間產(chǎn)物通過生物轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生并且包括乙酸、乙酸酯、乙酸鹽或者乙酸、乙酸酯和乙酸鹽的混合物以及轉(zhuǎn)化過程殘留物；和將所述轉(zhuǎn)化過程殘留物轉(zhuǎn)化為至少一種中間產(chǎn)物，其中所述至少一種中間產(chǎn)物通過熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生并且包括還原劑。該方法進(jìn)一步包括使所述乙酸、乙酸酯、乙酸鹽或者乙酸、乙酸酯和乙酸鹽的混合物與所述還原劑化學(xué)反應(yīng)以形成乙醇。在該方法中，化學(xué)能量效率高于單獨的生物轉(zhuǎn)化法制造乙醇的化學(xué)能量效率并且高于其中所有所述材料首先經(jīng)歷作為乙醇制造方法一部分的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化步驟的方法的化學(xué)能量效率。在該方法中，所述還原劑可選自氫氣、一氧化^友、以及氫氣和一氧化碳的混合物。另外，所述轉(zhuǎn)化步驟可包括通過所述材料中碳水化合物物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化法而產(chǎn)生所述乙酸、乙酸酯、乙酸鹽或者乙酸、乙酸酯和乙酸鹽的混合物的至少一部分。在該方法中，所述生物轉(zhuǎn)化法可包括發(fā)酵。本發(fā)明的另一實施方式為由包括含碳化合物的材料制造乙醇的方法，其中少于約75重量％的所述含碳化合物為碳水化合物物質(zhì)。該方法包括將所述材料轉(zhuǎn)化為至少兩種中間產(chǎn)物，其中至少一種中間產(chǎn)物通過生物轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生并且包括選自乙酸、乙酸酯、乙酸鹽或者乙酸、乙酸酯和乙酸鹽的混合物的由生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物，和至少一種中間產(chǎn)物通過熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生并且包括氫氣和曱醇。在該方法中，所述轉(zhuǎn)化步驟可包括通過所述材料中碳水化合物物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化而產(chǎn)生至少一種由生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物的一部分，24和通過由熱化學(xué)法產(chǎn)生的曱醇的生物轉(zhuǎn)化而產(chǎn)生至少一種由生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物的一部分。該方法進(jìn)一步包括使由熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生的氫氣與由生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物化學(xué)反應(yīng)以形成乙醇。在該方法中，化學(xué)能量效率高于單獨的生物轉(zhuǎn)化法制造乙醇的化學(xué)能量效率并且高于其中所有所述材料首先經(jīng)歷作為乙醇制造方法一部分的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化步驟的方法的化學(xué)能量效率。在該方法中，所述生物轉(zhuǎn)化法可包括發(fā)酵。本發(fā)明的進(jìn)一步實施方式是由包括含碳化合物的材料制造丁醇和乙醇的方法，其中少于約75重量y。的所述含碳化合物為碳7K化合物物質(zhì)。該方法包括將所述材料轉(zhuǎn)化為至少兩種中間產(chǎn)物，其中至少一種中間產(chǎn)物通過生物轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生并且包括丁酸、丁酸酯、丁酸鹽、乙酸、乙酸酯、乙酸鹽或它們的混合物，并且其中至少一種中間產(chǎn)物通過熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生并且包括氫氣。在該方法中，所述轉(zhuǎn)化步驟包括通過所述材料中的碳水化合物物質(zhì)和由熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生的一部分氫氣的生物轉(zhuǎn)化而產(chǎn)生丁酸、丁酸酯、丁酸鹽、乙酸、乙酸酯、乙酸鹽或它們的混合物。該方法進(jìn)一步包括使剩余氫氣與所述丁酸、丁酸酯、丁酸鹽、乙酸、乙酸酯、乙酸鹽或它們的混合物化學(xué)反應(yīng)以制造丁醇和乙醇。在該方法中，化學(xué)能量效率高于單獨的生物轉(zhuǎn)化法制造丁醇和乙醇的化學(xué)能量效率并且高于其中所有所述材料首先經(jīng)歷作為丁醇和乙醇制造方法一部分的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化步驟的方法的化學(xué)能量效率。在該方法中，所述生物轉(zhuǎn)化法可包括發(fā)酵。本發(fā)明的又一實施方式是由包括含碳化合物的材料制造l，4-丁二醇的方法，其中少于約75重量％的所述含碳化合物為碳水化合物物質(zhì)。該方法包括將所述材料轉(zhuǎn)化為至少兩種中間產(chǎn)物，其中至少一種中間產(chǎn)物通過生物轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生并且包括琥珀酸、琥珀酸酯、琥珀酸鹽、或者琥珀酸、琥珀酸酯和琥珀酸鹽的混合物，并且其中至少一種中間產(chǎn)物通過熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生并且包括還原劑。該方法進(jìn)一步包括使所述還原劑與所述琥珀酸、琥珀酸酯、琥珀酸鹽、或琥珀酸、琥珀酸酯和琥珀酸鹽的混合物化學(xué)反應(yīng)以制造1,4-丁二醇。在該方法中，化學(xué)能量效率高于單獨的生物轉(zhuǎn)化法制造l，4-丁二醇的化學(xué)能量效率并且高于其中所有所述材料首先經(jīng)歷作為1,4-丁二醇制造方法一部分的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化步驟的方法的化學(xué)能量效率。而且，在該實施方式中，所述還原劑可選自氫氣、一氧化碳、以及氫氣和一氧化碳的混合物。在該方法所述琥珀酸、琥珀酸酯、琥珀酸鹽、或者琥珀酸、琥珀酸酯和琥珀酸鹽的混在該方法中，所述生物轉(zhuǎn)化法可包括發(fā)酵。本發(fā)明的又一實施方式包括由包括含碳化合物的材料制造1，3-丙二醇的方法，其中少于約75重量％的所述含碳化合物為碳水化合物物質(zhì)。該方法包括將所述材料轉(zhuǎn)化為至少兩種中間產(chǎn)物，其中至少一種中間產(chǎn)物通過生物轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生并且包括3-羥基丙酸、3-羥基丙酸酯、3-羥基丙酸鹽或者3-羥基丙酸、3-羥基丙酸酯和3-羥基丙酸鹽的混合物，并且其中至少一種中間產(chǎn)物通過熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生并且包括還原劑。該方法進(jìn)一步包括使所述還原劑與所述3-羥基丙酸、3-羥基丙酸酯、3-羥基丙酸鹽或者3-羥基丙酸、3-羥基丙酸酯和3-羥基丙酸鹽的混合物化學(xué)反應(yīng)以制造l,3-丙二醇。在該方法中，化學(xué)能量效率高于單獨的生物轉(zhuǎn)化法制造l,3-丙二醇的化學(xué)能量效率并且高于其中所有所述材料首先經(jīng)歷作為1，3-丙二醇制造方法一部分的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化步驟的方法的化學(xué)能量效率。在該實施方式中，所述還原劑可選自氫氣、一氧化碳、以及氫氣和一氧化碳的混合物。另外，所述轉(zhuǎn)化步驟可包括通過所述材料中碳水化合物物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化法而產(chǎn)生所述3-羥基丙酸、3-羥基丙酸酯、3-羥基丙酸鹽或者3-羥基丙酸、3-羥基丙酸酯和3-羥基丙酸鹽的混合物，和法中，所述生物轉(zhuǎn)化法可包括發(fā)酵。圖l說明對于不同轉(zhuǎn)化技術(shù)，生物質(zhì)組成對向乙醇的最大理論能量轉(zhuǎn)化的影響。圖2說明本發(fā)明用于制造乙醇的具體實施方式。圖3說明本發(fā)明用于制造乙醇的具體實施方式。圖4說明本發(fā)明用于制造乙醇的具體實施方式。圖5說明本發(fā)明用于制造乙醇的具體實施方式。圖6說明本發(fā)明用于制造乙醇的具體實施方式。圖7說明本發(fā)明用于制造乙醇的具體實施方式。圖8說明本發(fā)明用于制造1，2-丙二醇的具體實施方式。圖9說明本發(fā)明用于制造丙醇和乙醇的具體實施方式。圖IO說明本發(fā)明用于制造丙醇的具體實施方式。圖11說明本發(fā)明用于制造丁醇和乙醇的具體實施方式。圖12說明本發(fā)明用于制造1,4-丁二醇的具體實施方式。圖13說明本發(fā)明用于制造l,3-丙二醇的具體實施方式。具體實施例方式本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了這樣的新方法其克服了將復(fù)雜生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的傳統(tǒng)路線限制。該方法所捕集的儲存在生物質(zhì)所有部分中的能量、碳和質(zhì)量更多并將該能量、碳和質(zhì)量轉(zhuǎn)移到產(chǎn)物中。該方法包括利用生物學(xué)和熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法兩者制造中間產(chǎn)物。然后將通過這兩種方法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物以各種方式重新組合成期望產(chǎn)物。該兩步法或間接法在能量和質(zhì)量效率方面具有重要的優(yōu)勢。在一個實施方式中，本發(fā)明應(yīng)用于不是純糖但含有所有生物質(zhì)部分的復(fù)雜生物質(zhì)材料。本發(fā)明提供將這樣的復(fù)雜生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為期望產(chǎn)物的、其中能量、碳和質(zhì)量轉(zhuǎn)移效率比使用復(fù)雜生物質(zhì)來制造這種期望產(chǎn)物的任何已知方法中高的方法。本發(fā)明的一個實施方式是由包括含碳化合物的材料制造產(chǎn)物的方法。該方法包括如下步驟(a)將所述材料轉(zhuǎn)化為至少兩種中間產(chǎn)物，使得至少一種中間產(chǎn)物通過生物轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生和至少一種中間產(chǎn)物通過熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生，和(b)使至少一種由生物轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物與至少一種由熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物反應(yīng)以形成所述產(chǎn)物。本發(fā)明方法的化學(xué)能量效率高于單獨的生物轉(zhuǎn)化法制造所述產(chǎn)物的化學(xué)能量效率并且高于其中所有所述材料首先經(jīng)歷作為所述產(chǎn)物制造方法一部分的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化步驟的方法的化學(xué)能量效率。所述材料中的含碳化合物包含少于75重量％的碳水化合物物質(zhì)。本發(fā)明可包括這樣的過程，其中將所述含碳材料中的碳水化合物物質(zhì)發(fā)化以制造至少一種由熱化學(xué)法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物例如合成氣，其一部分鋇發(fā)酵為至少一種由生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物。使由生物法產(chǎn)生的各自中間產(chǎn)物和至少一種由熱化學(xué)法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物反應(yīng)以制造期望產(chǎn)物。品和燃料的高能效方法。在這樣的方法中，發(fā)酵介質(zhì)中的糖和合成氣組分27(CO、H2、C02)被轉(zhuǎn)化成有機(jī)酸中間產(chǎn)物。在發(fā)酵中使用糖和合成氣組分的組合作為原料可以得到高的能量得率，因為可以認(rèn)為典型生物質(zhì)原料中的所有組分均是"可發(fā)酵的"。根據(jù)期望產(chǎn)物，可使用厭氧細(xì)菌的純培養(yǎng)物和混合培養(yǎng)物。所得有機(jī)酸中間產(chǎn)物可以回收并直接使用、或者進(jìn)一步加工成其它有用的化學(xué)品和燃料例如醛、酯、醇或鏈烯烴。典型的生物質(zhì)資源含有纖維素、半纖維素、和木質(zhì)素以及較少量的蛋白質(zhì)、可提取物、灰等。利用預(yù)處理和水解，可將纖維素和半纖維素部分中所含的復(fù)雜碳水化合物加工成可發(fā)酵的糖。當(dāng)通過厭氧細(xì)菌代謝時，這些糖可同時以高的能量和碳得率轉(zhuǎn)化為有用的有機(jī)酸中間產(chǎn)物。例如，當(dāng)使用同型產(chǎn)乙酸菌(homoacetogen)將葡萄糖轉(zhuǎn)化為乙酸物(acetate)時，C6H1206—3CH3COOH該反應(yīng)具有100%的碳得率且所得乙酸物含有初始葡萄糖的化學(xué)能的約94%。本文中為了討論，忽略單元批量生產(chǎn)(cellmassproduction)的影響?；瘜W(xué)能量效率定義為產(chǎn)物燃燒熱除以原料的燃燒熱，乘以IOO以轉(zhuǎn)化為百分比。例如，采用Roels，J.A.的EnergeticsandKineticsinBiotechnology,ElsevierBiomedical,1983的表3.7中的值，葡萄糖和乙酸的燃燒熱(基于HHV)分別為2807KJ/mol和876kJ/mol，所以該反應(yīng)的化學(xué)能量效率為3x876/2807x100=93.4%。典型的生物質(zhì)資源可能僅有約60%的化學(xué)能以復(fù)雜碳水化合物的形式儲存。生物質(zhì)中儲存的化學(xué)能的剩余部分為通常認(rèn)為不可發(fā)酵的形式例如木質(zhì)素。許多厭氧細(xì)菌能夠?qū)⒑铣蓺饨M分(CO、H2、C02混合物)發(fā)酵成有用的產(chǎn)物。表1顯示許多同型產(chǎn)乙酸菌以約77%的化學(xué)效率從合成氣混合物制造乙酸物。另一類厭氧細(xì)菌(稱作異型產(chǎn)乙酸菌)可以約80%的化學(xué)能量效率由合成氣混合物直接制造乙醇。該文獻(xiàn)具有能夠代謝糖和合成氣原料兩者的厭氧細(xì)菌的更多實例。例如，醋絲菌屬和真桿菌屬(丁酸桿菌屬)將由這些原料產(chǎn)生乙酸物和丁酸的混合物。<table>tableseeoriginaldocumentpage28</column></row><table>2C02+4H2—CH3COOH+2H2076.6異型產(chǎn)乙酸菌-乙醇作為主要產(chǎn)物6CO+3H20—CH3CH2OH+4C0280.62CO+4H2—CH3CH2OH+H2080.12C02+6H2—CH3CH2OH+3H2079.8(基于Roels,J.A.，EnergeticsandKineticsinBiotechnology,ElsevierBiomedical:1983中的值計算)天然厭氧環(huán)境中細(xì)菌聚生體(consortium)將由生物質(zhì)原料中有機(jī)物質(zhì)的可發(fā)酵部分產(chǎn)生多種有機(jī)酸中間產(chǎn)物。來自這種發(fā)酵的典型產(chǎn)物是乙酸物、丙酸物(prorionate)、丁酸物(butyrate)、氫氣、二氧化碳、和曱烷。同型產(chǎn)乙酸菌的純培養(yǎng)物可用于使大部分產(chǎn)物成為乙酸物。然后所述乙酸物可作為有機(jī)鹽或有機(jī)酸回收，或者進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為醛、酉旨、醇或鏈烯烴?？蓪λ糜袡C(jī)酸混合物進(jìn)行回收和/或?qū)⑵滢D(zhuǎn)化為有機(jī)酸鹽、酸、醛、酯、醇、鏈烯烴。如果需要，可將所述混合物分離為相對純的部分。本發(fā)明包括使用產(chǎn)乙酸菌和其它細(xì)菌中的糖和合成氣兩種代謝途徑使原料中的碳和化學(xué)能成為乙酸物和其它有機(jī)酸中間產(chǎn)物。從化學(xué)能的觀點看來，糖的厭氧發(fā)酵通常是非常有效的。然而，這樣的發(fā)酵受到原料中以糖或復(fù)雜碳水化合物形式存在的能量的量的限制。從化學(xué)能的觀點看來，合成氣發(fā)酵通常是無效率的。對于生物質(zhì)氣化，氣化的化學(xué)能量效率(也稱作冷氣體效率)通常為約70%,并且合成氣發(fā)酵的化學(xué)效率為約77%~約80%。相乘起來，這兩個步驟提供約56%的理論最大化學(xué)能量得率。然而，合成氣發(fā)酵的優(yōu)點在于原料的所有有機(jī)部分可向最終產(chǎn)物貢獻(xiàn)碳和化學(xué)能兩者。使糖和合成氣兩者發(fā)酵的一個優(yōu)點在于，這消除了任何由于原料中以可發(fā)酵物和/或復(fù)雜碳水化合物形式存在的碳量的限制所引起的對可獲得的最大能量效率的限制。這對具有碳水化合物形式的相對低能量水平的生物質(zhì)原料特別有用。參照圖1，對呈現(xiàn)若干竟?fàn)幖夹g(shù)的乙醇最大理論化學(xué)能量得率隨生物質(zhì)原料的變化的計算進(jìn)行了說明。該計算基于例如以下的簡化假設(shè)所有碳水化合物能量均為葡萄糖的形式、所有反應(yīng)均100%完成、氣化器冷氣體效率為70%、從合成氣回收H2的化學(xué)能量效率為85%、無能量或蒸汽的凈輸入或輸出、且運行該過程所需的所有能量和蒸汽均可由余熱產(chǎn)生。以下將更詳細(xì)地討論各種情形。情形l是起始材料的直接發(fā)酵。乙醇得率與原料中存在的碳水化合物的量成正比。這種情形總是受到碳水化合物的碳限制并且僅在原料具有非常高碳水化合物含量時才產(chǎn)生高的最大理論得率。情形2是碳水化合物到乙酸物的非產(chǎn)乙酸菌發(fā)酵，隨后進(jìn)行氫化以制造乙醇。在這種情形下，每發(fā)酵l摩爾葡萄糖則產(chǎn)生2摩爾乙酸物。對于低于約60%的原料碳水化合物能量水平，非碳水化合物部分中有足夠的剩余能量來提供氫化所需的氫氣。在這種情形下，該體系受到碳水化合物的>友的限制并且原料中每摩爾葡萄糖的凈產(chǎn)量為2摩爾乙醇，這與直接發(fā)酵相同。在高于約60%的原料碳水化合物水平下，非碳水化合物部分中沒有足夠的能量來提供氫化所需的氫氣，除非也將一些碳水化合物氣化。在這種情形下，該體系受到能量的限制并且總化學(xué)能量效率為約58%。情形3是碳水化合物到乙酸物的同型產(chǎn)乙酸菌發(fā)酵，隨后進(jìn)行氫化以制造乙醇。與情形2中一樣，該體系可以受到碳水化合物的碳的限制或者受到能量限制。對于計算中使用的假設(shè)，轉(zhuǎn)折點出現(xiàn)在約50%處。與情形2相比，該情形總是具有較高的最大理論得率。對于所含碳水化合物形式的能量少于該原料能量的約75%的原料，當(dāng)與情形1相比時，最大理論產(chǎn)量也是較高的。情形3對本文中所公開的許多實施方式進(jìn)行示例。情形4是所有原料氣化，隨后進(jìn)行合成氣的異型產(chǎn)乙酸菌發(fā)酵以制造乙醇。這種情形的最大化學(xué)能量效率與原料的組成無關(guān)。在所述計算的假設(shè)下，當(dāng)原料含有相對低水平的碳水化合物形式的能量時，情形4具有比情形1、2和3高的最大能量效率。情形5是碳水化合物與合成氣的同型產(chǎn)乙酸菌發(fā)酵，隨后進(jìn)行氫化以制造乙醇。與情形2和3中一樣，最大化學(xué)能量效率被分成兩個區(qū)域。對于碳水化合物的碳能量含量高于約50%的原料，該體系是能量受限的，這意味著一些碳水化合物必須氣化以制造用于氫化步驟的氫氣。對于低于50%的原料碳水化合物能量含量，該體系受到碳的限制。然而，由于可以合成氣和碳水化合物的形式提供碳，因此最大化學(xué)能量效率的下降不如情形2和3中明顯。該情形同樣對本發(fā)明的一些實施方式進(jìn)行示例，除了在高碳水化合物原料下之外，該情形具有最高的最大化學(xué)能量效率，其中，所述直接發(fā)酵情形在所述高碳水化合物原料下具有所述優(yōu)勢。大部分生物質(zhì)資源的約60%能量與碳水化合物形式有關(guān)，因此為了獲得30最高的可能的最大化學(xué)能量效率，優(yōu)選情形3和5的技術(shù)。在低碳水化合物能量水平下情形5勝過情形3。低碳水化合物能量水平可與實際水平，例如具有許多樹皮的木質(zhì)材料有關(guān)，或者其可與例如如下的"事實上"4氐水平有關(guān)其中有效碳水化合物能量含量比所述化學(xué)組合物所含的能量含量低的特別抗預(yù)處理和酶水解的軟木。如上所述，本發(fā)明涉及以高的能量效率轉(zhuǎn)化包括含碳化合物的材料的方法。如以上參照圖l所描述的，通過直接發(fā)酵使起始材料轉(zhuǎn)化的能量效率與所述起始材料中所存在的碳水化合物的量成正比。因此，可通過具有高碳水化合物含量的材料的直接發(fā)酵而實現(xiàn)高的能量效率。例如，對于高于約75重量％含碳化合物為碳水化合物的材料，所述材料制造例如乙醇的單獨的生物轉(zhuǎn)化法例如直接發(fā)酵是圖1中所述方法中最有效的轉(zhuǎn)化方法。作為對比，起始材料的全部原料通過熱化學(xué)法例如氣化隨后發(fā)酵以制造例如乙醇的轉(zhuǎn)化的能量效率與所述原料組成無關(guān)并且該能量效率為約56%。相反，本文中公開的發(fā)明包括將包含少于約75重量％碳水化合物物質(zhì)的材料以這樣的方式轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的方法，所述方式使得本發(fā)明方法由所述材料制造所述產(chǎn)物的化學(xué)能量效率高于單獨的生物轉(zhuǎn)化法制造所述產(chǎn)物的化學(xué)能量效率并且高步驟的方法的化學(xué)能量效率。應(yīng)理解，以上句子中所述的各種方法或過程中材料的組成和量是相同的。本發(fā)明之一是由包括含碳化合物的材料制造產(chǎn)物的方法。這樣的材料的特征在于具有少于約75重量％的作為碳水化合物物質(zhì)的含碳化合物。該方法包括將所述材料轉(zhuǎn)化為至少兩種中間產(chǎn)物。至少一種中間產(chǎn)物通過生物轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生和至少一種中間產(chǎn)物通過熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生。該方法進(jìn)一步包括使至少一種通過生物轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物與至少一種通過熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物反應(yīng)以形成所述產(chǎn)物。在該發(fā)明中，所述方法制造所述產(chǎn)物的化學(xué)能量效率高于單獨的生物轉(zhuǎn)化法制造所述產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化法的化學(xué)能量效化學(xué)轉(zhuǎn)化步驟的方法的化學(xué)能量效率。本文中使用的術(shù)語例如"轉(zhuǎn)化"、"反應(yīng)"、"制造"等應(yīng)理解為涉及部分過程以及完整的過程。例如，應(yīng)將"使中間產(chǎn)物反應(yīng)"、"使所述中間產(chǎn)物反應(yīng)"、"使所述多種中間產(chǎn)物反應(yīng)"、"使剩余的中間產(chǎn)物反應(yīng)，，和"使至少一種中間產(chǎn)物反應(yīng)"理解為涵蓋"使所述至少一種中間產(chǎn)物的全部反應(yīng)"和"僅使所述至少一種中間產(chǎn)物的一部分反應(yīng)"，除非明確說明一種或其它這樣的解釋。這種對這樣的術(shù)語的理解不4又適用于一般術(shù)語中間產(chǎn)物，還適用于所有特定的中間產(chǎn)物，例如還原劑、乙酸等。本發(fā)明包括含碳化合物的材料。這種材料既包括碳水化合物物質(zhì)又包括非碳水化合物物質(zhì)。本文中所用的術(shù)語碳水化合物物質(zhì)指包含一種或多種單糖單元的有機(jī)化合物類。未改性的單糖單元具有通式Cm(H20)m,其中m表示該單糖單元中碳的數(shù)目；通常m至少為3。未改性和/或改性單并唐可以多種方式連接而形成較復(fù)雜的碳水化合物。本發(fā)明的材料包括少于約75重量%的碳水化合物。確定碳水化合物含量的方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的。非碳水化合物物質(zhì)可包括蛋白質(zhì)、脂類、核酸和多種化合物。在本發(fā)明的材料中通常發(fā)現(xiàn)的非碳水化合物物質(zhì)包括木質(zhì)素、蛋白質(zhì)、樹脂狀材料和礦物質(zhì)。在一些實施方式中，所述包括含碳化合物的材料可以為生物質(zhì)。在一些實施方式中，所述包括含碳化合物的材料可選自草本物質(zhì)、農(nóng)業(yè)剩余物、林業(yè)剩余物、城市固體廢棄物、廢紙、紙漿和造紙廠剩余物。在一些實施方式中，所述包括含碳化合物的材料可選自樹木、灌木、草、小麥、麥稈、小麥次粉、甘蔗渣、玉米、玉米殼、玉米籽粒、玉米纖維、城市固體廢棄物、廢紙、庭院廢物、樹枝、矮樹叢、能量作物、水果、水果皮、花朵、谷物、草本作物、葉子、樹皮、針葉、原木、根、樹苗、短期輪作木本作物、柳枝稷、蔬菜、藤、甜菜漿、橡樹殼、硬木、木屑、得自制漿操作的中間產(chǎn)物流例如亞硫酸鹽紙漿廢液、和軟木。在具體實施方式中，所述包括含碳化合物的材料可選自樹木、草、整抹植物、和植物的結(jié)構(gòu)組分。術(shù)語生物轉(zhuǎn)化法是指通過生物法改變包括含碳化合物的材料的化學(xué)性質(zhì)的過程。例如，這種生物轉(zhuǎn)化法可以包括發(fā)酵過程或酶過程。在一些實施方式中，所述生物轉(zhuǎn)化法包括發(fā)酵過程例如包括在液體培養(yǎng)基中培養(yǎng)至少一種微生物的過程。這種微生物可以是好氧的或厭氧的。在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，使用厭氧細(xì)菌進(jìn)行發(fā)酵。合適的微生物包括野生型微生物、重組微生物或已經(jīng)是常規(guī)菌林開發(fā)努力的課題的微生物。本發(fā)明的發(fā)酵可包括單一微生物的純培養(yǎng)物或者兩者或更多種微生物的混合培養(yǎng)物?？蛇@樣定義這種混合培養(yǎng)物該混合物是通過將兩種或更多種純的培養(yǎng)物組32些實施方式中，所述微生物是同型發(fā)酵微生物。在一些實施方式中，所述微生物不是同型發(fā)酵微生物。本文中使用的術(shù)語同型發(fā)酵涉及這樣的微生物在培養(yǎng)時產(chǎn)生單一或基本上單一的最終產(chǎn)物。例如，合適的微生物包括同型產(chǎn)乙酸微生物、同型產(chǎn)乳酸微生物、丙酸細(xì)菌、丁酸細(xì)菌、琥珀酸細(xì)菌、和3-羥基丙酸細(xì)菌。更具體地說，在優(yōu)選實施方式中，所述樣i生物可以是選自如下的屬梭菌屬、乳桿菌屬、穆爾氏菌屬、熱厭氧桿菌屬、丙酸桿菌屬、丙酸螺菌屬、厭氧螺菌屬、和類桿菌屬。在進(jìn)一步優(yōu)選的實施方式中，所述微生物以是選自如下的種曱酸醋酸梭菌、丁酸梭菌、熱醋穆爾氏菌、凱伍熱厭氧桿菌、德氏乳桿菌、丙酸丙酸桿菌、棲樹丙酸螺菌、產(chǎn)琥珀酸厭氧螺菌、嗜淀粉擬桿菌和棲瘤胃擬桿菌。在一個實施方式中，使用設(shè)計成制造期望產(chǎn)物的重組微生物，例如轉(zhuǎn)化有能夠?qū)χ笇?dǎo)期望產(chǎn)物產(chǎn)生的蛋白質(zhì)進(jìn)行編碼的一種或多種基因的重組大腸桿菌；例如參見2005年2月8日授權(quán)的美國專利No.6,852,517。適合于本發(fā)明微生物發(fā)酵的工藝條件、介質(zhì)和設(shè)備是本領(lǐng)域中已知的并且可以基于所使用的微生物進(jìn)行選擇。術(shù)語中間產(chǎn)物指這樣的化合物其才艮據(jù)本發(fā)明的實施方式產(chǎn)生，然后將其根據(jù)本發(fā)明的實施方式轉(zhuǎn)化為至少一種其它化合物。在本發(fā)明的各種實施方式中，通過生物轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物(生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物)包括羧酸、其鹽、或它們的混合物。更具體地說，通過生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物可選自乙酸、乳酸、丙酸、丁酸、琥珀酸、和3-羥基丙酸、任意所述酸的鹽、和任意所述酸與相應(yīng)鹽的混合物。在一些實施方式中，通過生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物可選自乙酸、乙酸鹽、乙酸和乙酸鹽的混合物、乳酸、乳酸鹽、乳酸和乳酸鹽的混合物、丙酸、丙酸鹽、丙酸和丙酸鹽的混合物、丁酸、丁酸鹽、丁酸和丁酸鹽的混合物、琥珀酸、琥珀酸鹽、和琥珀酸與琥珀酸鹽的混合物、3-輕基丙酸、3-羥基丙酸鹽、以及3-羥基丙酸與3-羥基丙酸鹽的混合物。在本發(fā)明的各種實施方式中，通過生物法產(chǎn)生的酸或酸鹽中間產(chǎn)物可在例如，通過生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物可包括羧酸鹽，在這種情況下所述方法可進(jìn)一步包括使所述羧酸鹽酸化以形成包含羧酸的由生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物?？蓪人岬挠缮锓óa(chǎn)生的中間產(chǎn)物酯化以形成包含羧酸酯的由生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物。這種酸化和酯化過程可以通過生物或化學(xué)方式完成。在一個實施方式中，S交化步驟可包括將二氧化碳或者pKa值比進(jìn)行酸化的所述羧酸低的酸引入到包含羧酸鹽的溶液中。在另一實施方式中，酸化步驟包括1入叔胺和二氧化碳以形成酸/胺絡(luò)合物。該方法可進(jìn)一步包括使所述酸/胺絡(luò)合物和不與水混溶的溶劑接觸以形成所述不與水混溶的溶劑的酯與所述羧酸。在2005年8月11日公布的WO2005/073161和2000年9月14日公布的WO00/53791中更詳細(xì)地描述了酸化和酯化的方法，將這兩篇文獻(xiàn)的全部內(nèi)容引入本文作為參考。在本發(fā)明的各種實施方式中，由生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物包括羧酸酯，例如如上所述的方法所產(chǎn)生的那些。這樣的酯可以是適合用于本文所述產(chǎn)物的后續(xù)形成的任意類型的酯。例如，這樣的酯可以是烷基酯。在一些實施方式中，這樣的中間產(chǎn)物可選自乙酸酯、乳酸酯、丙酸酯、丁酸酯、琥珀酸酯、3-羥基丙酸酯及它們的混合物。還包括包含這些酯和它們相應(yīng)酸和/或鹽的混合物的中間產(chǎn)物。本文所用的術(shù)語熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法是指這樣的方法，其中通過工藝條件(包括施加升高的溫度)而改變的包括含碳化合物的材料的化學(xué)性質(zhì)。更具體地說，熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法可選自氣化、熱解、重整、和部分氧化。氣化過程將含碳材料轉(zhuǎn)化為包含一氧化碳、二氧化碳和氫氣的合成氣體(合成氣)。用于能量和化學(xué)物質(zhì)回收的含碳材料的氣化是沿用已久的技術(shù)并且可使用任意合適的氣化法。對于生物質(zhì)氣化，有許多種工藝流程設(shè)計。例如，在流化床反應(yīng)器的分段蒸汽重整(steamreformation)中，首先在沒有氧氣存在的情況下將生物質(zhì)熱解，然后用提供額外的(added)氫氣和氧氣的蒸汽將該熱解蒸氣重整為合成氣。過程熱來自于木炭的燃燒。使用螺旋鉆反應(yīng)器(screwaugerreactor)時，在熱解階段引入濕氣(和氧氣)，并且過程熱來自于后續(xù)階段中所產(chǎn)生氣體中的一些的燃燒。在夾帶型流動重整(entrainedflowreformation)中，將外部蒸汽和空氣兩者引入到單級氣化反應(yīng)器中。部分氧化氣化使用純氧氣，而不使用蒸汽以提供合適量的氧氣。在本發(fā)明的各種實施方式中，通過熱化學(xué)法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物(熱化學(xué)法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物)可包括合成氣、合成氣組分、合成氣組分的混合物、裂解氣、裂解氣組分、或裂解氣組分的混合物。在優(yōu)選的實施方式中，通過熱化學(xué)法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物可包括氬氣、一氧化碳、二氧化碳、曱醇、或它們的混34合物。在本發(fā)明的各種實施方式中，使通過生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物與通過熱化學(xué)法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物反應(yīng)的步驟可包括化學(xué)轉(zhuǎn)化或生物轉(zhuǎn)化。使這樣的中間產(chǎn)物反應(yīng)的方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的。在一些優(yōu)選的實施方式中，該物化學(xué)反應(yīng)。在這樣的實施方式中，使中間產(chǎn)物反應(yīng)的步艱《可包括還原以產(chǎn)生所述產(chǎn)物。還原例如可以是氫化、氫解或者通過一氧化石友進(jìn)行的還原。在一些實施方式中，通過生物法使產(chǎn)物反應(yīng)可包括酶處理、固定化細(xì)胞的使用(例如美國專利No.4,851,344中公開的)。通過所述反應(yīng)步驟產(chǎn)生的產(chǎn)物包括有機(jī)產(chǎn)物，其實例可包括醇、羧酸、羧酸鹽、和羧酸酯。在一些實施方式中，所述產(chǎn)物可選自一元醇和二元醇。在具體實施方式中，所述產(chǎn)物可選自乙醇、丙醇、1,2-丙二醇、丁醇、1，4-丁二醇、1，3-丙二醇、及它們的曱酯。本發(fā)明還包括通過已知的方法使任意這樣的初級產(chǎn)物(例如乙醇、丙醇、1,2-丙二醇、丁醇、1,4-丁二醇、1,3-丙二醇、或它們的曱酯)反應(yīng)以形成二次產(chǎn)物例如醛、酮、丙烯酸、曱基丙烯酸甲酯或乙烯。本發(fā)明包括由含碳材料制造產(chǎn)物的方法，其中這種制造的化學(xué)能量效率高于單獨的生物轉(zhuǎn)化法制造所述產(chǎn)物的化學(xué)能量效率或者高于其中所有所述材料首先經(jīng)歷作為所述產(chǎn)物制造方法一部分的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化步驟的方法的化學(xué)能量效率，這些方法或過程各自使用相同的材料。本文中所用的術(shù)語化學(xué)能量效率是指起始材料的高熱值(HHV)與產(chǎn)物的HHV的比值乘以100%。術(shù)語HHV是指物質(zhì)的總熱值或總能量。該術(shù)語等于一旦將規(guī)定量的物質(zhì)(最初為25。C)燃燒并且已經(jīng)使產(chǎn)物回到25。C的溫度時由該物質(zhì)釋放的熱量。因此，HHV考慮了燃燒產(chǎn)物中水的蒸發(fā)潛熱。在本發(fā)明的各種實施方式中，化學(xué)能量效率可為至少約60%、至少約65%、至少約70%、至少約75%、至少約80%或約82%。優(yōu)選地，使包括含碳化合物的材料中高百分比的碳轉(zhuǎn)化為所述產(chǎn)物。這種百分比通常與化學(xué)能量效率強(qiáng)烈相關(guān)。在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，使包括含碳化合物的材料中高百分比的碳水化合物物質(zhì)轉(zhuǎn)化為所述產(chǎn)物。更具體地說，使包括含碳化合物的材料中至少約70%、至少約75%、至少約80%、至少約85%、至少約90%、至少約95%或約100%的碳水化合物物質(zhì)轉(zhuǎn)化為所述產(chǎn)物。在一個實施方式中，使所述材料中高于70%的碳水化合物物質(zhì)轉(zhuǎn)化為所述產(chǎn)物。在本發(fā)明的一些實施方式中，生物轉(zhuǎn)化法基本上不產(chǎn)生二氧化碳。在其它實施方式中，起始材料中每摩爾的單糖或單糖單元僅產(chǎn)生l摩爾的二氧化碳?？墒褂帽绢I(lǐng)域技術(shù)人員已知的技術(shù)測量二氧化碳。在本發(fā)明的各種實施方式中，所述方法還可包括使包括含碳化合物的材料分級的步驟。這種分級過程可形成含碳水化合物的部分和通常包括木質(zhì)素的含非碳水化合物的部分。應(yīng)注意，含碳水化合物的部分和含非碳水化合物的部分涉及這樣的各個部分其中與最初起始材料的碳水化合物或非碳水化合物(例如，木質(zhì)素)含量相比，使所述部分中的碳水化合物含量或非碳水化合物(例如，木質(zhì)素)含量富集。因此，這種術(shù)語不應(yīng)該理解為暗示了例如含這樣的實施方式中，通過生物轉(zhuǎn)化法將含碳水化合物的部分轉(zhuǎn)化為中間產(chǎn)物和/或通過熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法將含有非碳水化合物(例如，木質(zhì)素)的部分轉(zhuǎn)化為中間產(chǎn)物。分級步驟可選自物理處理、金屬離子處理、紫外線處理、臭氧處理、氧氣處理、有機(jī)溶劑處理、蒸汽爆發(fā)處理、有蒸汽爆發(fā)處理的石灰浸漬、無蒸汽處理的石灰浸潰、過氧化氫處理、過氧化氫/臭氧(高級氧化)處理、酸處理、稀酸處理和^咸處理。在各種實施方式中，包括含碳化合物的材料的分級可包括預(yù)處理(例如，使生物質(zhì)軟化)步驟和糖化作用步驟(例如，通過酸性水解或酶處理產(chǎn)生糖)。任意合適的預(yù)處理工藝可用于本發(fā)明，并且包括化學(xué)、物理或生物手段。本文中使用的術(shù)語"預(yù)處理，，是指旨在改變天然生物質(zhì)使其可以更有效地和經(jīng)濟(jì)地轉(zhuǎn)化為中間產(chǎn)物的任意步驟。預(yù)處理方法可利用不同濃度的酸(包括石危酸、鹽酸、有機(jī)酸等)和/或其它組分例如氨、銨、石灰等。預(yù)處理方法可額外地或者替代地使用包括水、熱、蒸汽或加壓蒸汽的水熱處理。物理處理例如研磨、沸騰、冷凍、碾磨、真空滲入等可與本發(fā)明的方法一起使用。還可將該生物質(zhì)與金屬離子、紫外線、臭氧等接觸。其它預(yù)處理工藝是本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的，并且可包括例如有機(jī)溶劑處理、蒸汽爆發(fā)處理、有蒸汽爆發(fā)處理的石灰浸漬、過氧化氫處理、過氧化氫/臭氧(高級氧化)處理、稀酸處理、和包括氨纖維爆裂(AFEX)技術(shù)的堿處理?？墒褂脙煞N或更多種預(yù)處理工藝本領(lǐng)域中已知許多合適的預(yù)處理工藝。例如，在具有高纖維素含量的生物質(zhì)可用纖維素酶絡(luò)合物成功處理前，用酸使半纖維素水解以從木質(zhì)素中釋放纖維素，并由此以使纖維素結(jié)構(gòu)為纖維素酶絡(luò)合物所作用。隨后在酶反應(yīng)之前中和酸?？梢栽诟鞣N類型的容器、反應(yīng)器、管道、流通池(flowthroughcell)等中發(fā)生或運用預(yù)處理。一些預(yù)處理方法將導(dǎo)致半纖維素水解為五碳糖，從而至少引發(fā)糖化作用。僅使用酸的常規(guī)預(yù)處理方法通常也不使纖維素水解，雖然在一些已知的預(yù)處理技術(shù)中可發(fā)生纖維素的部分水解。預(yù)處理之后，重要的是由經(jīng)預(yù)處理的材料產(chǎn)生可發(fā)酵的糖。例如，所述經(jīng)預(yù)處理的材料中存在的淀粉可以例如通過本領(lǐng)域中已知的酸性水解而水解為糖。此外，在生物質(zhì)中提供可發(fā)酵糖的酶是本領(lǐng)域中已知的并且期望用于糖化作用。例如，葡糖淀粉酶可用于完成淀粉分子的水解。葡糖淀粉酶是進(jìn)攻淀粉分子末端的外酶。該酶使1,4連接和1,6連接兩者水解，所以可實現(xiàn)淀粉幾乎完全的水解。葡糖淀粉酶的最佳條件通常為58~62°C、pH4.4~5.0、和24~48小時的停留時間。較長的停留時間通常沒有益處，因為該酶也催化不可發(fā)酵的二糖的形成-稱為逆轉(zhuǎn)和后退的過程。由于期望用于本發(fā)明的許多生物質(zhì)來源不含有大量淀粉，因此合意的是利用其它主要的碳水化合物部分，包括半纖維素和纖維素部分。半纖維素的水解可以若干方式進(jìn)行。已知有關(guān)酸性水解的許多研究，并且酶水解也是眾所周知的。半纖維素的完全酶水解需要酶的混合物。使用a-L-阿拉伯吹喃糖酶和a-葡糖醛酸酶從木糖主鏈上除去懸垂的阿拉伯糖和葡糖眵酸。使用內(nèi)-P-l,4-木聚糖酶和P-木糖酶水解木糖主鏈。已知用于將纖維素水解為可發(fā)酵糖的若干方法。已知有關(guān)酸水解的許多研究，并且酶水解也是眾所周知的。例如，纖維素通過以下三種纖維素酶的協(xié)同作用而水解內(nèi)-p-葡聚糖酶、外-卩-葡聚糖酶、和p-葡糖苷酶。內(nèi)-卩-葡聚糖酶是使纖維素分子內(nèi)部的1,4連接隨機(jī)水解的內(nèi)酶。外-P-葡聚糖酶從纖維素鏈的非還原末端除去纖維二糖單元(P-連接型葡萄糖的二糖)，P-葡糖苷酶將纖維二糖單元水解為兩個葡萄糖分子。這三種酶共同作用時可將纖維素轉(zhuǎn)化為葡萄糖單體。在過去的10~20年中半纖維素酶和纖維素酶已經(jīng)是許多研究工作的焦點。需要這些酶以將木質(zhì)生物質(zhì)材料有效地轉(zhuǎn)化為可發(fā)酵的糖，然后可通過常規(guī)工藝將所述可發(fā)酵的糖用作乙醇和其它發(fā)酵產(chǎn)物的發(fā)酵原料。在本發(fā)明的方法中也可使用木質(zhì)素降解酶和其它輔助酶例如阿魏酸酯酶。在稱作同時糖化和發(fā)酵(SSF)的設(shè)計中通過使糖化活性與發(fā)酵過程重疊可獲得酶成本的降低。通過將葡萄糖轉(zhuǎn)化為乙醇或其它期望的發(fā)酵產(chǎn)物而避免了纖維素酶的產(chǎn)物抑制。SSF基本原理已經(jīng)在使用淀粉酶的乙醇工業(yè)中使用了幾十年。這個概念也適用于半纖維素酶和纖維素酶體系。該工藝也可用于本發(fā)明中。其為合意的工藝，因為與大量消耗葡萄糖部分的酵母發(fā)酵相比，本發(fā)明中所用的發(fā)酵利用了更多類型的在水解中產(chǎn)生的糖并且進(jìn)一步加速了水解。本發(fā)明的特征還在于本發(fā)明中所述的一些細(xì)菌例如乳酸菌和同型產(chǎn)乙酸菌直接利用纖維二糖，這也降低了水解的反饋抑制。除了利用包括半纖維素和纖維素的起始材料的纖維部分之外，在本發(fā)明中還希望利用蛋白質(zhì)部分。蛋白酶用于將起始材料中的蛋白質(zhì)水解為較小的肽和氨基酸。這些氨基酸和肽是發(fā)酵細(xì)菌的主要氮源。蛋白質(zhì)的水解使發(fā)酵中的氮同化作用加速。美國專利No.4,771，001顯示了蛋白酶在提高乳酸發(fā)酵的蛋白質(zhì)利用中的用途。該專利也說明了不同原料(在這種情況下為干酪乳清)的使用。對于本發(fā)明，用于對發(fā)酵進(jìn)行補(bǔ)充的蛋白質(zhì)可來自于生物質(zhì)或者來自于其它蛋白質(zhì)來源并且可以混合到介質(zhì)中?？墒褂脼楹罄m(xù)發(fā)酵(包括乳酸或乙酸發(fā)酵)產(chǎn)生適合的發(fā)酵介質(zhì)且不抑制所述發(fā)酵的任意蛋白質(zhì)來源。作為分級過程的一部分，將碳水化合物與木質(zhì)素和其它不可發(fā)酵組分分離以利于剩余的方法步驟。該分離可以在額外的預(yù)處理步驟之前、期間或之后進(jìn)行。例如，可以在釋放用于后續(xù)轉(zhuǎn)化為可發(fā)酵糖的纖維素的化學(xué)-機(jī)械過程中除去木質(zhì)素。還可通過酶方法，例如使用木質(zhì)酶除去木質(zhì)素。通常，在脫木質(zhì)素作用中采用兩個或更多個步驟。本文中所公開的一個發(fā)明是由包括含碳化合物的材料制造產(chǎn)物的方法，其中少于約75重量％的所述含碳化合物為碳水化合物物質(zhì)。該方法包括通過所述材料中碳水化合物物質(zhì)的發(fā)酵而產(chǎn)生至少一種中間產(chǎn)物。該方法進(jìn)一間產(chǎn)物。本發(fā)明進(jìn)一步包括使這兩種中間產(chǎn)物化學(xué)反應(yīng)以制造產(chǎn)物。在該方法中，化學(xué)能量效率高于單獨的生物轉(zhuǎn)化法的化學(xué)能量效率并且高于使所有起始材料進(jìn)行熱化學(xué)轉(zhuǎn)化的轉(zhuǎn)化法的化學(xué)能量效率。本文中所公開的另一發(fā)明是由包括含碳化合物的材料制造產(chǎn)物的方法，38其中少于約75重量％的所述含碳化合物為碳水化合物物質(zhì)。該方法包括通過所述材料中碳水化合物物質(zhì)的發(fā)酵產(chǎn)生而至少一種由生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物的一部分。該方法進(jìn)一步包括通過所述包括含碳化合物的材料中非碳水化合物物質(zhì)的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化而產(chǎn)生至少一種中間產(chǎn)物。該方法進(jìn)一步包括通過所述材料中非碳水化合物物質(zhì)的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的一部分中間產(chǎn)物的發(fā)酵而制造至少一種由生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物的一部分。該方法進(jìn)一步包括使由剩余中間產(chǎn)物的至少一部分化學(xué)反應(yīng)。在該方法中，由所述材料制造產(chǎn)物的方法的化學(xué)能量效率高于單獨的生物轉(zhuǎn)化法或者使所有起始材料進(jìn)行熱化學(xué)轉(zhuǎn)化的轉(zhuǎn)化法的化學(xué)能量效率。本文中所公開的又一發(fā)明是由包括含碳化合物的材料制造產(chǎn)物的方法，其中少于75重量％的所述含碳化合物為碳水化合物物質(zhì)。該方法包括使所述材料發(fā)酵以制造至少一種由生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物和包括所述材料未發(fā)酵組分的發(fā)酵殘留物。該方法進(jìn)一步包括通過所述發(fā)酵殘留物的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化制造中間產(chǎn)物，并且進(jìn)一步包括使所述至少一種由生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物與由發(fā)酵殘留物的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的中間產(chǎn)物化學(xué)反應(yīng)以制造所述產(chǎn)物。參照附圖對本文中所公開的各種發(fā)明進(jìn)行說明。具體參照圖2，一個發(fā)明是由包括含碳化合物并且其中少于約75重量％的所述含碳化合物為碳水化合物物質(zhì)的材料制造乙醇的方法。該發(fā)明包括將所述材料轉(zhuǎn)化為至少兩種中間產(chǎn)物。一種中間產(chǎn)物通過生物轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生并且包括乙酸、乙酸酯、乙酸鹽、或者乙酸、乙酸酯和乙酸鹽的混合物。在圖2(以及圖3~13)中，酸(例如CH3COOH)應(yīng)理解為包括所述酸和相應(yīng)的鹽。此外，"乙酸、乙酸酯和乙酸鹽的混合物"和其它類似短語指所列組分中任意兩種或更多種的混合物。另一中間產(chǎn)物通過熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生并且包括還原劑。在該方法中，所述還原劑可選自氫氣、一氧化碳、以及氫氣和一氧化碳的混合物。該方法進(jìn)一步包括^^所述還原劑與所述乙酸、乙酸鹽、乙酸酯或者乙酸、乙酸酯和乙酸鹽的混合物化學(xué)反應(yīng)以產(chǎn)生乙醇。該乙醇制造方法的化學(xué)能量效率高于單獨的轉(zhuǎn)化步驟的轉(zhuǎn)化法的化學(xué)能量效率。在本發(fā)明的進(jìn)一步實施方式中，所述轉(zhuǎn)化步驟可包括通過所述材料中碳^水化合物物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化法而產(chǎn)生乙酸、乙酸酯、乙酸鹽、或它們的混合物的至少一部分。而且，該轉(zhuǎn)化步驟可包括通過所述材料中的非碳水化合物物質(zhì)的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法而產(chǎn)生還原劑的至少一部分。在又一實施方式中，該生物轉(zhuǎn)化法可包括發(fā)酵。參考圖3對進(jìn)一步的發(fā)明進(jìn)行說明。這是由包括含碳化合物并且其中少于約75重量％的所述含碳化合物為碳水化合物物質(zhì)的材料制造乙醇的方法。該方法包括將所述材料轉(zhuǎn)化為至少兩種中間產(chǎn)物。至少一種中間產(chǎn)物通過生物轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生并且包括選自乙酸、乙酸酯、乙酸鹽或者乙酸、乙酸酯和乙酸鹽的混合物的由生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物。其它中間產(chǎn)物通過熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生并且包括氫氣和一氧化碳。在該方法中，轉(zhuǎn)化步驟包括通過所述材料中碳水化合物物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化而產(chǎn)生至少一種由生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物的一部分和通過由熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生的一氧化碳和一部分氫氣的生物轉(zhuǎn)化而產(chǎn)生至少一種由生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物的一部分。該方法進(jìn)一步包括使通過熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生的剩余氫氣、和/或其它還原劑和所述由生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物化學(xué)反應(yīng)以制造乙醇。在該方法中，所述乙醇制造方法的化學(xué)能量效率高于單獨的生物轉(zhuǎn)化法或其中所有所述材料首先經(jīng)歷作為乙醇制造方法一部分的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化步驟的轉(zhuǎn)化法的化學(xué)能量效率。在本發(fā)明的進(jìn)一步實施方式中，所述生物轉(zhuǎn)化法可包括發(fā)酵。參照圖4對進(jìn)一步的發(fā)明進(jìn)行說明。該發(fā)明是由包括含碳化合物并且其中少于約75重量％的所述含碳化合物為碳水化合物物質(zhì)的材料制造乙醇的方法。該方法包括將所述材料轉(zhuǎn)化為至少兩種中間產(chǎn)物。至少一種中間產(chǎn)物通過生物轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生并且包括選自乙酸、乙酸酯、乙酸鹽或者乙酸、乙酸酯和乙酸鹽的混合物的由生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物。至少一種其它中間產(chǎn)物通過熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生并且包括氫氣和一氧化碳。在該方法中，所述轉(zhuǎn)化步驟包生的中間產(chǎn)物的一部分和通過由熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生的一部分一氧化碳的生物轉(zhuǎn)化而產(chǎn)生至少一種由生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物的一部分。該方法進(jìn)一步包括使通過熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生的氪氣、和/或其它還原劑和由生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物化學(xué)反應(yīng)以形成乙醇。在該方法中，乙醇制造方法的化學(xué)能量效率高于單獨的生物轉(zhuǎn)化法制造乙醇的化學(xué)能量效率或其中所有所述材料首先經(jīng)歷作為乙醇制造方法一部分的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化步驟的轉(zhuǎn)化法的化學(xué)能量效率。在本發(fā)明的進(jìn)一步實施方式中，所述生物轉(zhuǎn)化法可包4舌發(fā)酵。參照圖5對本文中所公開的進(jìn)一步發(fā)明進(jìn)行說明。該發(fā)明涉及由包括含碳化合物的材料制造乙醇的方法，其中少于約75重量％的所述含碳化合物為碳水化合物物質(zhì)。該方法包括將所述材料轉(zhuǎn)化為至少兩種中間產(chǎn)物，其中至少一種中間產(chǎn)物通過生物轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生并包括選自乙酸、乙酸酯、乙酸鹽、或它們的混合物的由生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物，和至少一種中間產(chǎn)物通過熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生并且包括氫氣和一氧化碳。所述轉(zhuǎn)化步驟包括通過所述材料中碳水化合物物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化而產(chǎn)生至少一種由生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物的一部分和通過由熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生的一部分氫氣和一部分一氧化碳的生物轉(zhuǎn)化而產(chǎn)生至少一種由生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物的一部分。該方法進(jìn)一步包括使通過熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生的剩余的一氧化碳、和/或其它還原劑和步驟(a)和(b)的由生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物化學(xué)反應(yīng)以形成乙醇。在該方法中，由所述材科-制造乙醇的方法的化學(xué)能量效率高于單獨的生物轉(zhuǎn)化法的化學(xué)能量效率并步驟的方法的化學(xué)能量效率。在本發(fā)明的進(jìn)一步實施方式中，所述生物轉(zhuǎn)化法可包括發(fā)酵且熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法可包括化學(xué)轉(zhuǎn)化法。在圖6中對本文中所公開的進(jìn)一步發(fā)明進(jìn)行說明。該發(fā)明涉及由包括含碳化合物的材料制造乙醇的方法，其中少于約75重量％的所述含碳化合物為碳水化合物物質(zhì)。該方法將所述材料轉(zhuǎn)化為至少兩種中間產(chǎn)物。至少一種中間產(chǎn)物通過生物轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生并且包括選自乙酸、乙酸酯、乙酸鹽、或它們的混合物的由生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物。至少一種其它中間產(chǎn)物通過熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生并且包括氫氣和曱醇。在該方法中，所述轉(zhuǎn)化步驟包括通過所述材料中碳水化合物物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化而產(chǎn)生至少一種由生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物的一部分和通過由熱化學(xué)法產(chǎn)生的曱醇的生物轉(zhuǎn)化而產(chǎn)生至少一種由生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物的一部分。該方法進(jìn)一步包括使通過熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生的該方法中，該方法的化學(xué)能量效率高于單獨的生物轉(zhuǎn)化法或其中所有所述材料首先經(jīng)歷作為乙醇制造方法一部分的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化步驟的轉(zhuǎn)化法的化學(xué)能量效率。在本發(fā)明的進(jìn)一步實施方式中，所述生物轉(zhuǎn)化法可包括發(fā)酵。參照圖7對本文中所公開的進(jìn)一步發(fā)明進(jìn)行說明。該發(fā)明包括由包括含41碳化合物的材料制造乙醇的方法，其中少于約75重量％的所述含石友化合物為碳水化合物物質(zhì)。該方法包括通過生物轉(zhuǎn)化法將材料轉(zhuǎn)化為至少一種中間產(chǎn)物，其中所述中間產(chǎn)物包括乙酸、乙酸酯、乙酸鹽、或它們的混合物以及轉(zhuǎn)化過程殘留物。該方法進(jìn)一步包括通過熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法將轉(zhuǎn)化過程殘留物轉(zhuǎn)化為包括還原劑的至少一種中間產(chǎn)物。在該方法中，所述還原劑可選自氫氣、一氧化碳、以及氫氣和一氧化碳的混合物。該方法進(jìn)一步包括使所述乙酸、乙酸酯、乙酸鹽或它們的混合物與還原劑化學(xué)反應(yīng)以形成乙醇。在該方法中，所述方法的化學(xué)能量效率高于單獨的生物轉(zhuǎn)化法制造乙醇的能量效率或者其中所有所述材料首先經(jīng)歷作為乙醇制造方法一部分的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化步驟的方法的化學(xué)能量效率。在本發(fā)明的進(jìn)一步實施方式中，轉(zhuǎn)化步驟可包括通過所述材料中碳水化合物物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化法而產(chǎn)生乙酸、乙酸酯、乙酸鹽或它們的混合物的至少參照圖8對本中所公開的進(jìn)一步發(fā)明進(jìn)行說明。該發(fā)明涉及由包括含碳化合物的材料制造1,2-丙二醇的方法，其中少于約75重量％的所述含碳化合物為碳水化合物物質(zhì)。該方法包括將所述材料轉(zhuǎn)化為至少兩種中間產(chǎn)物。所述中間產(chǎn)物之一通過生物轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生并且包括乳酸、乳酸酯、乳酸鹽、或它們的混合物。另一中間產(chǎn)物通過熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生并且包括還原劑。在該方法中，所述還原劑可選自氫氣、一氧化碳、以及氫氣和一氧化碳的混合物。該方法進(jìn)一步包括使所述還原劑與所述乳酸、乳酸酯、乳酸鹽、或它們的混合物化學(xué)反應(yīng)以制造1，2-丙二醇。在該方法中，該方法的化學(xué)能量效率高于單獨的生物轉(zhuǎn)化法制造l,2-丙二醇的化學(xué)能量效率或者其中所有所述材料首先經(jīng)歷作為1，2-丙二醇制造方法一部分的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化步驟的轉(zhuǎn)化方法的化學(xué)能量效率。在本發(fā)明的進(jìn)一步實施方式中，轉(zhuǎn)化步驟可包括通過所述材料中碳水化合物物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化法而產(chǎn)生乳酸、乳酸酯、乳酸鹽或它們的混合物。而且，生所述還原劑。在進(jìn)一步的實施方式中，所述生物轉(zhuǎn)化法可包括發(fā)酵。參照圖9對本文中所公開進(jìn)一步發(fā)明進(jìn)行說明。該發(fā)明涉及由包括含碳化合物的材料制造丙醇和乙醇的方法，其中少于約75重量％的所述含碳化合物為碳水化合物物質(zhì)。該發(fā)明包括將所述材料轉(zhuǎn)化為至少兩種中間產(chǎn)物。至少一種中間產(chǎn)物通過生物轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生并且包括丙酸、丙酸酯、丙酸鹽、乙酸、乙酸酯、乙酸鹽、或它們的混合物。至少一種其它中間產(chǎn)物通過熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生并且包括還原劑。在該方法中，所述還原劑可選自氫氣、一氧化碳、以及氫氣和一氧化碳的混合物。該方法進(jìn)一步包括使所述還原劑與所述丙酸、丙酸酯、丙酸鹽、乙酸、乙酸酯、乙酸鹽或它們的混合物化學(xué)反應(yīng)以制造丙醇和乙醇。在該方法中，化學(xué)能量效率高于單獨的生物轉(zhuǎn)化法制造丙醇和乙醇的化學(xué)能量效率或者其中所有所述材料首先經(jīng)歷作為丙醇和乙醇制造方法一部分的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化步驟的轉(zhuǎn)化法的化學(xué)能量效率。在本發(fā)明的進(jìn)一步實施方式中，所述轉(zhuǎn)化步驟可包括通過所述材料中碳述還原劑。在更進(jìn)一步的實施方式中，所述生物轉(zhuǎn)化法可包括發(fā)酵。參照圖10對本文中所公開的進(jìn)一步發(fā)明進(jìn)行說明。該發(fā)生涉及由包括含碳化合物的材料制造丙醇的方法，其中少于約75重量％的所述含碳化合物為碳水化合物物質(zhì)。該方法包括將所述材料轉(zhuǎn)化為至少兩種中間產(chǎn)物，其中至少一種中間產(chǎn)物通過生物轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生并且包括丙酸、丙酸酯、丙酸鹽、或者丙酸、丙酸酯和丙酸鹽的混合物，并且其中至少一種中間產(chǎn)物通過熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生并且包括還原劑。在該方法中，所述還原劑可選自氫氣、一氧化碳、以及氬氣和一氧化碳的混合物。轉(zhuǎn)化步驟包括通過所述材料中碳水化合物物質(zhì)和由熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生的一部分還原劑的的生物轉(zhuǎn)化而制造丙酸、丙酸酯、丙酸鹽、或者丙酸、丙酸酯和丙酸鹽的混合物。該方法進(jìn)一步包括使剩余的氫氣、和/或其它還原劑與丙酸、丙酸酯、丙酸鹽、或丙酸、丙酸酯和丙酸鹽的混合物化學(xué)反應(yīng)以制造丙醇。在該方法中，化學(xué)能量效率高于單獨的生物轉(zhuǎn)化法制造丙醇的化學(xué)能量效率或者其中所有所述材料首先經(jīng)歷作為丙醇制造方法一部分的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化步驟的轉(zhuǎn)化法的化學(xué)能量效率。在更進(jìn)一步的實施方式中，所述生物轉(zhuǎn)化法可包括發(fā)酵。參照圖11對本文中所公開進(jìn)一步發(fā)明進(jìn)行說明。該發(fā)明涉及由包括含碳化合物的材料制造丁醇和乙醇的方法，其中少于約75重量％的所述含碳化合物為碳水化合物物質(zhì)。該方法包括將所述材料轉(zhuǎn)化為至少兩種中間產(chǎn)物，其中至少一種中間產(chǎn)物通過生物轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生并且包括丁酸、丁酸酯、丁酸鹽、乙酸、乙酸酯、乙酸鹽或者丁酸、丁酸酯、丁酸鹽、乙酸、乙酸酯、43間產(chǎn)物通過熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生并且包括還原劑。在該方法中，所述還原劑可選自氬氣、一氧化碳、以及氫氣和一氧化碳的混合物。轉(zhuǎn)化步驟包括通過所述材料中碳水化合物物質(zhì)和由熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生的一部分還原劑的生物轉(zhuǎn)化而制造丁酸、丁酸酯、丁酸鹽、乙酸、乙酸酯、乙酸鹽或者丁酸、丁酸酯、丁酸鹽、乙酸、乙酸酯、乙酸鹽的混合物。該方法進(jìn)一步包括使剩余氫氣、和/或其它還原劑與所述丁酸、丁酸酯、丁酸鹽、乙酸、乙酸酯、乙酸鹽或者丁酸、丁酸酯、丁酸鹽、乙酸、乙酸酯和乙酸鹽的混合物化學(xué)反應(yīng)以產(chǎn)生丁醇和乙醇。在該方法中，化學(xué)能量效率高于單獨的生物轉(zhuǎn)化法制造丁醇和乙醇的化學(xué)能量效率或者其中所有所述材料首先經(jīng)歷作為丁醇和乙醇制造方法一部分的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化步驟的轉(zhuǎn)化法的化學(xué)能量效率。在更進(jìn)一步的實施方式中，所述生物轉(zhuǎn)化法可包括發(fā)酵。參照圖12對本文中所公開的進(jìn)一步發(fā)明進(jìn)行描述。該發(fā)明涉及由包括含碳化合物的材料制造1,4-丁二醇的方法，其中少于約75重量％的所述含碳化合物為碳水化合物物質(zhì)。該方法包括將所述材料轉(zhuǎn)化為至少兩種中間產(chǎn)物，其中至少一種中間產(chǎn)物通過生物轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生并且包括琥珀酸、琥珀酸酯、琥珀酸鹽、或者琥珀酸、琥珀酸酯和琥珀酸鹽的混合物，并且其中至少一種中間產(chǎn)物通過熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生并且包括還原劑。在該方法中，所述還原劑可選自氫氣、一氧化碳、以及氫氣和一氧化碳的混合物。該方法進(jìn)一步包括使還原劑與所述琥珀酸、琥珀酸酯、琥珀酸鹽、或者琥珀酸、琥珀酸酯和琥珀酸鹽的混合物化學(xué)反應(yīng)以制造1，4-丁二醇。在該方法中，化學(xué)能量效率高于單獨的生物轉(zhuǎn)化法制造l,4-丁二醇的化學(xué)能量效率或者其中所有所述材料首先經(jīng)歷作為1，4-丁二醇制造方法一部分的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化步驟的轉(zhuǎn)化法的化學(xué)能量效率。在該方法中，所述轉(zhuǎn)化步驟可包括通過所述材料中碳水化合物物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化而產(chǎn)生琥珀酸、琥珀酸酯、琥珀酸鹽、或者琥珀酸、琥詢酸酯產(chǎn)生所述還原劑。在更進(jìn)一步的實施方式中，所述生物轉(zhuǎn)化法可包括發(fā)酵。參照圖13對本文中所公開的進(jìn)一步發(fā)明進(jìn)行說明。該發(fā)明涉及由包括含碳化合物的材料制造1，3-丙二醇的方法，其中少于約75重量％的所述含碳化合物為碳水化合物物質(zhì)。該方法包括將所述材料轉(zhuǎn)化為至少兩種中間產(chǎn)物，其中至少一種中間產(chǎn)物通過生物轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生并且包括3-羥基丙酸、3-羥基丙酸酯、3-羥基丙酸鹽或者3-羥基丙酸、3-羥基丙酸酯和3-羥基丙酸鹽的混合物，并且其中至少一種中間產(chǎn)物通過熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生并且包括還原劑。在該方法中，所述還原劑可選自氫氣、一氧化碳、以及氫氣和一氧化碳的混合物。該方法進(jìn)一步包括使所述還原劑與所述3-羥基丙酸、3-羥基丙酸酯、3-羥基丙酸鹽或者3-羥基丙酸、3-羥基丙酸酯和3-羥基丙酸鹽的混合物化學(xué)反應(yīng)以制造l,3-丙二醇。在該方法中，化學(xué)能量效率高于單獨的生物轉(zhuǎn)化法制造1，3-丙二醇的化學(xué)能量效率或者其中所有所述材料首先經(jīng)歷作為1,3-丙二醇制造方法一部分的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化步驟的轉(zhuǎn)化法的化學(xué)能量效率。在而產(chǎn)生3-羥基丙酸、3-羥基丙酸酯、3-羥基丙酸鹽或者3-羥基丙酸、3-羥基丙酸酯和3-羥基丙酸鹽的混合物和通過所述材料中非碳水化合物物質(zhì)的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化而產(chǎn)生所述還原劑。在進(jìn)一步的實施方式中，所述生物轉(zhuǎn)化法可包括發(fā)酵。已經(jīng)在上述說明書中描述了本發(fā)明的原理、優(yōu)選實施方式和操作模式。然而，這里希望保護(hù)的發(fā)明不應(yīng)解釋為限于所公開的具體形式，因為這些應(yīng)認(rèn)為是說明性而不是限制性的。在不偏離本發(fā)明的精神的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可進(jìn)行變型和改變。因此，實施本發(fā)明的上述最佳;漠式應(yīng)被-〖人為本質(zhì)限制。權(quán)利要求1.由包括含碳化合物的材料制造產(chǎn)物的方法，其中少于約75重量％的所述含碳化合物為碳水化合物物質(zhì)，該方法包括將所述材料轉(zhuǎn)化為至少兩種中間產(chǎn)物，其中至少一種中間產(chǎn)物通過生物轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生并且至少一種中間產(chǎn)物通過熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生，和使至少一種由生物轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物與至少一種由熱化學(xué)法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物反應(yīng)以形成所述產(chǎn)物，其中由所述材料制造所述產(chǎn)物的所述方法的化學(xué)能量效率高于單獨的生物轉(zhuǎn)化法制造所述產(chǎn)物的化學(xué)能量效率并且高于其中所有所述材料首先經(jīng)歷作為所述產(chǎn)物制造方法的一部分的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化步驟的方法的化學(xué)能量效率。2.權(quán)利要求l的方法，其中所述方法的化學(xué)能量效率為至少約60%。3.權(quán)利要求l的方法，其中所述方法的化學(xué)能量效率為至少約65%。4.權(quán)利要求l的方法，其中所述方法的化學(xué)能量效率為至少約70%。5.權(quán)利要求l的方法，其中所述方法的化學(xué)能量效率為至少約75%。6.權(quán)利要求l的方法，其中所述方法的化學(xué)能量效率為至少約80%。7.權(quán)利要求1的方法，其中所述方法的化學(xué)能量效率為約82%。8.權(quán)利要求1的方法，其中所述材料中至少約70%的碳水化合物物質(zhì)轉(zhuǎn)化為所述產(chǎn)物。9.權(quán)利要求1的方法，其中所述材料中超過約70%的碳水化合物物質(zhì)轉(zhuǎn)化為所述產(chǎn)物。10.權(quán)利要求1的方法，其中所述材料中至少約75%的碳水化合物物質(zhì)轉(zhuǎn)化為所述產(chǎn)物。11.權(quán)利要求1的方法，其中所述材料中至少約80%的碳水化合物物質(zhì)轉(zhuǎn)化為所述產(chǎn)物。12.權(quán)利要求1的方法，其中所述材料中至少約90%的碳水化合物物質(zhì)轉(zhuǎn)化為所述產(chǎn)物。13.權(quán)利要求1的方法，其中所述材料中至少約95%的碳水化合物物質(zhì)轉(zhuǎn)化為所述產(chǎn)物。14.權(quán)利要求1的方法，其中所述材料中約100%的碳水化合物物質(zhì)轉(zhuǎn)化為所述產(chǎn)物。15.權(quán)利要求1的方法，其中在所述生物轉(zhuǎn)化法中基本上不產(chǎn)生二氧化碳。16.權(quán)利要求1的方法，其中所述材料中每摩爾的單糖或單糖單元僅產(chǎn)生1摩爾的二氧化碳。17.權(quán)利要求1的方法，其中所述材料包括碳水化合物物質(zhì)和非碳水化合物物質(zhì)。18.權(quán)利要求1的方法，其中所述材料包括生物質(zhì)。19.權(quán)利要求l的方法，其中所述材料選自草本物質(zhì)、農(nóng)業(yè)剩余物、林業(yè)剩余物、城市固體廢棄物、廢紙、紙漿和造紙廠剩余物。20.權(quán)利要求l的方法，其中所述材料選自樹木、灌木、草、小麥、麥稈、小麥次粉、甘蔗渣、玉米、玉米殼、玉米籽粒、玉米纖維、城市固體廢棄物、廢紙、庭院廢物、樹枝、矮樹叢、能量作物、水果、水果皮、花朵、谷物、草本作物、葉子、樹皮、針葉、原木、根、樹苗、短期輪作木本作物、柳枝稷、蔬菜、藤、甜菜漿、燕麥皮、硬木、木屑、來自制漿操作的中間產(chǎn)物流、和豸欠木。21.權(quán)利要求l的方法，其中所述材料選自樹木、草、整抹植物、和植物的結(jié)構(gòu)組分。22.權(quán)利要求1的方法，其中所述生物轉(zhuǎn)化法包括發(fā)酵。23.權(quán)利要求1的方法，其中所述生物轉(zhuǎn)化法包括培養(yǎng)至少一種微生物。24.權(quán)利要求23的方法，其中所述生物轉(zhuǎn)化法包括培養(yǎng)至少一種同型發(fā)酵微生物。25.權(quán)利要求23的方法，其中所述至少一種微生物選自同型產(chǎn)乙酸微生物、同型產(chǎn)乳酸微生物、丙酸細(xì)菌、丁酸細(xì)菌、琥珀酸細(xì)菌和3-羥基丙酸細(xì)菌。26.權(quán)利要求23的方法，其中所述至少一種微生物為選自如下的屬梭菌屬、乳桿菌屬、穆爾氏菌屬、熱厭氧桿菌屬、丙酸;f干菌屬、丙酸螺菌屬、厭氧螺菌屬、和類桿菌屬。27.權(quán)利要求23的方法，其中所述至少一種微生物為選自如下的種曱酸醋酸梭菌、丁酸梭菌、熱醋穆爾氏菌、凱伍熱厭氧桿菌、德氏乳桿菌、丙酸丙酸桿菌、棲樹丙酸螺菌、產(chǎn)琥珀酸厭氧螺菌、嗜淀粉擬桿菌和棲瘤胃擬桿菌。28.權(quán)利要求l的方法，其中所述熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法選自氣化、熱分解、重整、和部分氧化。29.權(quán)利要求1的方法，其中所述至少一種由生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物包括羧酸、其鹽'、或它們的混合物。30.權(quán)利要求1的方法，其中所述至少一種由生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物選自乙酸、乳酸、丙酸、丁酸、琥珀酸、3-羥基丙酸、任意所述酸的鹽、以及任意所述酸和相應(yīng)鹽的混合物。31.權(quán)利要求1的方法，其中所述至少一種由生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物選自乙酸、乙酸鹽、乙酸和乙酸鹽的混合物、乳酸、乳酸鹽、乳酸和乳酸鹽的混合物、丙酸、丙酸鹽、丙酸和丙酸鹽的混合物、丁酸、丁酸鹽、丁酸和丁酸鹽的混合物、琥珀酸、琥珀酸鹽、琥珀酸和琥珀酸鹽的混合物、3-羥基丙酸、3-羥基丙酸鹽、以及3-羥基丙酸和3-羥基丙酸鹽的混合物。32.權(quán)利要求1的方法，其中所述至少一種由熱化學(xué)法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物選自合成氣、合成氣組分、合成氣組分的混合物、裂解氣、裂解氣組分、以及裂解氣組分的混合物。33.權(quán)利要求1的方法，其中所述至少一種由熱化學(xué)法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物選自氫氣、一氧化碳、二氧化碳、和曱醇。34.權(quán)利要求1的方法，其中所述至少一種由生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物包括羧酸鹽，并且其中該方法進(jìn)一步包括在所述反應(yīng)步驟前使所述羧酸鹽酸化以形成所述羧酸。35.權(quán)利要求34的方法，進(jìn)一步包括在所述反應(yīng)步驟前^f吏所述羧酸酯化。36.權(quán)利要求29的方法，進(jìn)一步包括在所述反應(yīng)步驟前使所述羧酸酯化。37.權(quán)利要求34的方法，其中所述酸化步驟包括將二氧化碳或者pKa比進(jìn)行酸化的所述羧酸低的酸引入到包含所述羧酸鹽的溶液中。38.權(quán)利要求34的方法，其中所述酸化步驟包括引入叔胺與二氧化碳以形成酸/胺絡(luò)合物。39.權(quán)利要求37的方法，進(jìn)一步包括使所述酸/胺絡(luò)合物和不與水混溶的溶劑接觸以形成所述不與水混溶的溶劑的酯和所述羧酸。40.權(quán)利要求1的方法，其中使所述至少一種由生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物41.權(quán)利要求1的方法，其中所述反應(yīng)步驟包括使所述至少一種由生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物和所述至少一種由熱化學(xué)法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物化學(xué)反應(yīng)以產(chǎn)生所述產(chǎn)物。42.權(quán)利要求1的方法，其中所述反應(yīng)步驟包括使所述至少一種由生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物和至少一種由熱化學(xué)法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物生物反應(yīng)以產(chǎn)生所述產(chǎn)物。43.權(quán)利要求1的方法，其中使所述至少一種由生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物和所述至少一種由熱化學(xué)法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物反應(yīng)的步驟為還原以產(chǎn)生所述產(chǎn)物的過程。44.權(quán)利要求1的方法，其中使所述至少一種由生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物和所述至少一種由熱化學(xué)法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物反應(yīng)的步驟為選自如下的過程氫化、氫解和通過一氧化碳進(jìn)行還原。45.權(quán)利要求l的方法，其中所述產(chǎn)物選自醇、羧酸、羧酸鹽、和羧酸46.4又利要求1的方法，其中所述產(chǎn)物選自一元醇和二元醇。47.權(quán)利要求1的方法，其中所述產(chǎn)物選自乙醇、丙醇、1，2-丙二醇、丁醇、1,4-丁二醇、1，3-丙二醇、或它們的曱酯。48.權(quán)利要求l的方法，進(jìn)一步包括將所述材料分級以形成用于通過生物轉(zhuǎn)化法轉(zhuǎn)化為中間產(chǎn)物的含碳水化合物的部分，和形成用于通過熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法轉(zhuǎn)化為中間產(chǎn)物的包含木質(zhì)素的殘留物部分。49.權(quán)利要求48的方法，其中所述分級步驟選自物理處理、金屬離子處理、紫外線處理、臭氧處理、氧氣處理、有機(jī)溶劑處理、蒸汽爆發(fā)處理、有蒸汽爆發(fā)處理的石灰浸漬、無蒸汽處理的石灰浸漬、過氧化氫處理、過氧化氫/臭氧(高級氧化)處理、酸處理、稀酸處理、和石威處理。50.權(quán)利要求1的方法，(a)其中所述至少一種由生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物通過所述材料中碳水化合物物質(zhì)的發(fā)酵產(chǎn)生，(b)其中所述至少一種由熱化學(xué)法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物通過所述材料中非碳和至少一水化合物物質(zhì)的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化產(chǎn)生，和(c)其中4吏(a)的至少一種由生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物和(b)的至少一種由51.權(quán)利要求1的方法，(a)其中至少一種由生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物的一部分通過所述材料中碳水化合物物質(zhì)的發(fā)酵產(chǎn)生，(b)其中所述至少一種由熱化學(xué)法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物通過所述材料中非碳水化合物物質(zhì)的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化產(chǎn)生，(c)其中至少一種由生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物的一部分通過對(b)的至少一種由熱化學(xué)法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物的至少一部分進(jìn)行發(fā)酵而產(chǎn)生，和(d)其中使(a)的至少一種由生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物以及(c)的至少一種由生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物與剩余的(b)的由熱化學(xué)法產(chǎn)生的至少一種中間產(chǎn)物中的至少一部分化學(xué)反應(yīng)以產(chǎn)生所述產(chǎn)物。52.權(quán)利要求1的方法，(a)其中所述材料發(fā)酵以產(chǎn)生至少一種由生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物和包含所述材料未發(fā)酵組分的發(fā)酵殘留物，(b)其中所述至少一種由熱化學(xué)法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物通過所述發(fā)酵殘留物的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化產(chǎn)生，和(c)其中使(a)的至少一種由生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物和(b)的至少一種由53.由包括含碳化合物的材料制造乙醇的方法，其中少于約75重量％的所述含碳化合物為碳水化合物物質(zhì)，該方法包括將所述材料轉(zhuǎn)化為至少兩種中間產(chǎn)物，其中至少一種中間產(chǎn)物通過生物轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生并且包括乙酸、乙酸鹽、乙酸酯或者乙酸、乙酸酯和乙酸鹽的混合物，和其中至少一種中間產(chǎn)物通過熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生并且包括還原劑，和-使所述還原劑與所述乙酸、乙酸鹽、乙酸酯或者乙酸、乙酸酯和乙酸鹽的混合物化學(xué)地反應(yīng)以產(chǎn)生乙醇，其中由所述材料制造乙醇的所述方法的化學(xué)能量效率高于單獨的生物轉(zhuǎn)化法制造乙醇的化學(xué)能量效率并且高于其中所有所述材料首先經(jīng)歷作為乙醇制造方法一部分的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化步驟的方法的化學(xué)能量效率。54.權(quán)利要求53的方法，其中所述還原劑選自氫氣、一氧化碳、以及氫氣和一氧化碳的混合物。55.權(quán)利要求53的方法，其中所述轉(zhuǎn)化步驟包括鹽、乙酸酯或者乙酸、乙酸酯和乙酸鹽的混合物，和56.權(quán)利要求54的方法，其中所述生物轉(zhuǎn)化法包括發(fā)酵。、57.由包括含碳化合物的材料制造乙醇的方法，其中少于約75重量％的所述含碳化合物為碳水化合物物質(zhì)，該方法包括將所述材料轉(zhuǎn)化為至少兩種中間產(chǎn)物，其中至少一種中間產(chǎn)物通過生物轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生并且包括選自乙酸、乙酸鹽、乙酸酯或者乙酸、乙酸酯和乙酸鹽的混合物的由生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物，和至少一種中間產(chǎn)物通過熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生并且包括氫氣和一氧化碳，其中所述轉(zhuǎn)化步驟包括(a)通過所述材料中碳水化合物物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化產(chǎn)生至少一種由生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物的一部分，和(b)通過由所述熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生的一氧化碳與一部分氫氣的生物轉(zhuǎn)化產(chǎn)生至少一種由生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物的一部分，和使剩余的通過熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生的氫氣與步驟(a)和(b)的由生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物化學(xué)反應(yīng)以產(chǎn)生乙醇，其中所述乙醇制造方法的化學(xué)能量效率高于單獨的生物轉(zhuǎn)化法制造乙醇的化學(xué)能量效率并且高于其中所有所述材料首先經(jīng)歷作為乙醇制造方法一部分的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化步驟的方法的化學(xué)能量效率。58.權(quán)利要求57的方法，其中所述生物轉(zhuǎn)化法包括發(fā)酵。59.由包括含碳化合物的材料制造乙醇的方法，其中少于約75重量％的所述含碳化合物為碳水化合物物質(zhì)，該方法包括將所述材料轉(zhuǎn)化為至少兩種中間產(chǎn)物，其中至少一種中間產(chǎn)物通過生物轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生并且包括選自乙酸、乙酸鹽、乙酸酯或者乙酸、乙酸酯和乙酸鹽的混合物的由生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物，和至少一種中間產(chǎn)物通過熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生并且包括氬氣和一氧化碳，其中所述轉(zhuǎn)化步驟包括(a)通過所述材料中碳水化合物物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化產(chǎn)生至少一種由生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物的一部分，和(b)通過由所述熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生的一部分一氧化碳的生物轉(zhuǎn)化產(chǎn)生至少一種由生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物的一部分，和使通過所述熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生的氫氣與步驟(a)和(b)的由生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物化學(xué)反應(yīng)以形成乙醇，其中所述乙醇制造方法的化學(xué)能量效率高于單獨的生物轉(zhuǎn)化法制造乙醇的化學(xué)能量效率并且高于其中所有所述材料首先經(jīng)歷作為乙醇制造方法一部分的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化步驟的方法的化學(xué)能量效率。60.權(quán)利要求59的方法，其中所述生物轉(zhuǎn)化法包括發(fā)酵。61.由包括含碳化合物的材料制造乙醇的方法，其中少于約75重量％的所述含碳化合物為碳水化合物物質(zhì)，該方法包括將所述材料轉(zhuǎn)化為至少兩種中間產(chǎn)物，其中至少一種中間產(chǎn)物通過生物轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生并且包括選自乙酸、乙酸鹽、乙酸酯或者乙酸、乙酸酯和乙酸鹽的混合物的由生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物，和至少一種中間產(chǎn)物通過熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生并且包括氫氣和一氧化碳，其中所述轉(zhuǎn)化步驟包括(a)通過所述材料中碳水化合物物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化產(chǎn)生至少一種由生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物的一部分，和(b)通過由所述熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生的一部分氫氣和一部分一氧化碳的生物轉(zhuǎn)化產(chǎn)生至少一種由生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物的一部分，和使剩余的通過熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生的一氧化碳與步驟(a)和(b)的由生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物化學(xué)反應(yīng)以形成乙醇，其中由所述材料制造乙醇的所述方法的化學(xué)能量效率高于單獨的生物轉(zhuǎn)化法的化學(xué)能量效率并且高于其中所有所述材料首先經(jīng)歷作為乙醇制造方法一部分的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化步驟的方法的化學(xué)能量效率。62.權(quán)利要求61的方法，其中所述生物轉(zhuǎn)化法包括發(fā)酵。63.由包括含碳化合物的材料制造1,2-丙二醇的方法，其中少于約75重量％的所述含碳化合物為碳水化合物物質(zhì)，該方法包括將所述材料轉(zhuǎn)化為至少兩種中間產(chǎn)物，其中至少一種中間產(chǎn)物通過生物轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生并且包括乳酸、乳酸回旨、乳酸鹽或者乳酸、乳酸酯和乳酸鹽的混合物，和其中至少一種中間產(chǎn)物通過熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生并且包括還原劑，和使所述還原劑與所述乳酸、乳酸酯、乳酸鹽或者乳酸、乳酸酯和乳酸鹽的混合物化學(xué)反應(yīng)以產(chǎn)生1,2-丙二醇，其中由所述材料制造1,2-丙二醇的所述方法的化學(xué)能量效率高于單獨的生物轉(zhuǎn)化法制造l,2-丙二醇的化學(xué)能量效率并且高于其中所有所述材料首先經(jīng)歷作為1,2-丙二醇制造方法一部分的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化步驟的方法的化學(xué)能量效率。64.權(quán)利要求63的方法，其中所述還原劑選自氫氣、一氧化碳、以及氫氣和一氧化碳的混合物。65.權(quán)利要求63的方法，其中所述轉(zhuǎn)化步驟包括酯、乳酸鹽或者乳酸、乳酸酯和乳酸鹽的混合物，和66.權(quán)利要求63的方法，其中所述生物轉(zhuǎn)化法包括發(fā)酵。67.由包括含碳化合物的材料制造丙醇和乙醇的方法，其中少于約75重量％的所述含碳化合物為碳水化合物物質(zhì)，該方法包括將所述材料轉(zhuǎn)化為至少兩種中間產(chǎn)物，其中至少一種中間產(chǎn)物通過生物轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生并且包括丙酸、丙酸面旨、丙酸鹽、乙酸、乙酸酯、乙酸鹽或者它們的混合物，且其中至少一種中間產(chǎn)物通過熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生并且包括還原劑，和使所述還原劑與所述丙酸、丙酸酯、丙酸鹽、乙酸、乙酸酯、乙酸鹽、或它們的混合物化學(xué)反應(yīng)以產(chǎn)生丙醇和乙醇，其中由所述材料制造丙醇和乙醇的所述方法的化學(xué)能量效率高于單獨的生物轉(zhuǎn)化法制造丙醇和乙醇的化學(xué)能量效率并且高于其中所有所述材料首先經(jīng)歷作為丙醇和乙醇制造方法一部分的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化步驟的方法的化學(xué)能量效率。68.權(quán)利要求67的方法，其中所述還原劑選自氫氣、一氧化碳、以及氫氣和一氧化碳的混合物。69.權(quán)利要求67的方法，其中所述轉(zhuǎn)化步驟包括(a)通過所述材料中碳水化合物物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生丙酸、丙酸酯、丙酸鹽、乙酸、乙酸酯、乙酸鹽、或它們的混合物，和70.權(quán)利要求67的方法，其中所述生物轉(zhuǎn)化法包括發(fā)酵。71.由包括含碳化合物的材料制造丙醇的方法，其中少于約75重量％的所述含碳化合物為碳水化合物物質(zhì)，該方法包括將所述材料轉(zhuǎn)化為至少兩種中間產(chǎn)物，其中至少一種中間產(chǎn)物通過生物轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生并且包括丙酸、丙酸酯、丙酸鹽或者丙酸、丙酸酯和丙酸鹽的混合物，且其中至少一種中間產(chǎn)物通過熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生并且包括氫氣，其中所述轉(zhuǎn)化步驟包括通過所述材料中碳水化合物物質(zhì)和由所述熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生的一部分氫氣的生物轉(zhuǎn)化制造丙酸、丙酸酯、丙酸鹽、或者丙酸、丙酸酯和丙酸鹽的混合物，和使剩余氫氣與所述丙酸、丙酸酯、丙酸鹽或者丙酸、丙酸酯和丙酸鹽的混合物化學(xué)反應(yīng)以產(chǎn)生丙醇，其中由所述材料制造丙醇的所述方法的化學(xué)能量效率高于單獨的生物轉(zhuǎn)化法制造丙醇的化學(xué)能量效率并且高于其中所有所述材料首先經(jīng)歷作為丙醇制造方法一部分的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化步驟的方法的化學(xué)能量效率。72.權(quán)利要求71的方法，其中所述生物轉(zhuǎn)化法包括發(fā)酵。73.由包括含碳化合物的材料制造乙醇的方法，其中少于約75重量％的所述含碳化合物為碳水化合物物質(zhì)，該方法包括將所述材料轉(zhuǎn)化為至少一種中間產(chǎn)物，其中該至少一種中間產(chǎn)物通過生物轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生并且包括乙酸、乙酸酯、乙酸鹽或者乙酸、乙酸酯和乙酸鹽的混合物以及轉(zhuǎn)化過程殘留物，將所述轉(zhuǎn)化過程殘留物轉(zhuǎn)化為至少一種中間產(chǎn)物，其中所述至少一種中間產(chǎn)物通過熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生并且包括還原劑，使所述乙酸、乙酸鹽或者乙酸、乙酸酯和乙酸鹽的混合物與所述還原劑化學(xué)反應(yīng)以形成乙醇，其中由所述材料制造乙醇的所述方法的化學(xué)能量效率高于單獨的生物轉(zhuǎn)化法制造乙醇的化學(xué)能量效率并且高于其中所有所述材料首先經(jīng)歷作為乙醇制造方法一部分的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化步驟的方法的化學(xué)能量效率。74.權(quán)利要求73的方法，其中所述還原劑選自氫氣、一氧化碳、以及氫氣和一氧化碳的混合物。75.權(quán)利要求73的方法，其中所述轉(zhuǎn)化步驟包括乙酸鹽或者乙酸、乙酸酯和乙酸鹽的混合物的至少一部分。76.權(quán)利要求73的方法，其中所述生物轉(zhuǎn)化法包括發(fā)酵。77.由包括含碳化合物的材料制造乙醇的方法，其中少于約75重量％的所述含碳化合物為碳水化合物物質(zhì)，該方法包括將所述材料轉(zhuǎn)化為至少兩種中間產(chǎn)物，其中至少一種中間產(chǎn)物通過生物轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生并且包括選自乙酸、乙酸酯、乙酸鹽或者乙酸、乙酸酯和乙酸鹽的混合物的由生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物，且至少一種中間產(chǎn)物通過熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生并且包括氫氣和曱醇，其中所述轉(zhuǎn)化步驟包括(a)通過所述材料中碳水化合物物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化產(chǎn)生至少一種由生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物的一部分，和(b)通過由所述熱化學(xué)法產(chǎn)生的曱醇的生物轉(zhuǎn)化產(chǎn)生至少一種由生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物的一部分，和使通過所述熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生的氫氣與步驟(a)和(b)的由生物法產(chǎn)生的中間產(chǎn)物化學(xué)反應(yīng)以形成乙醇，其中所述乙醇制造方法的化學(xué)能量效率高于單獨的生物轉(zhuǎn)化法制造乙醇的化學(xué)能量效率并且高于其中所有所述材料首先經(jīng)歷作為乙醇制造方法一部分的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化步驟的方法的化學(xué)能量效率。78.權(quán)利要求77的方法，其中所述生物轉(zhuǎn)化法包括發(fā)酵。79.由包括含碳化合物的材料制造丁醇和乙醇的方法，其中少于約75重量％的所述含碳化合物為碳水化合物物質(zhì)，該方法包括將所述材料轉(zhuǎn)化為至少兩種中間產(chǎn)物，其中至少一種中間產(chǎn)物通過生物轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生并且包含丁酸、丁酸酯、丁酸鹽、乙酸、乙酸酯、乙酸鹽或它們的混合物，且其中至少一種中間產(chǎn)物通過熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生并且包括氫氣，其中所述轉(zhuǎn)化步驟包括通過所述材料中碳水化合物物質(zhì)和由熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生的一部分氫氣的生物轉(zhuǎn)化產(chǎn)生丁酸、丁酸酯、丁酸鹽、乙酸、乙酸酯、乙酸鹽或它們的混合物，和使剩余氫氣與所述丁酸、丁酸酯、丁酸鹽、乙酸、乙酸酯、乙酸鹽或它們的混合物化學(xué)反應(yīng)以產(chǎn)生丁醇和乙醇，其中由所述材料制造丁醇和乙醇的所述方法的化學(xué)能量效率高于單獨的生物轉(zhuǎn)化法制造丁醇和乙醇的化學(xué)能量效率并且高于其中所有所述材料首先經(jīng)歷作為丁醇和乙醇制造方法一部分的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化步驟的方法的化學(xué)能量效率。80.權(quán)利要求79的方法，其中所述生物轉(zhuǎn)化法包括發(fā)酵。81.由包括含碳化合物的材料制造1，4-丁二醇的方法，其中少于約75重量％的所述含碳化合物為碳水化合物物質(zhì)，該方法包括將所述材料轉(zhuǎn)化為至少兩種中間產(chǎn)物，其中至少一種中間產(chǎn)物通過生物轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生并且包括琥珀酸、琥珀酸酯、琥珀酸鹽或者琥珀酸、琥珀酸酯和琥珀酸鹽的混合物，和其中至少一種中間產(chǎn)物通過熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生并且包括還原劑，和使所述還原劑與所述琥珀酸、琥珀酸酯、琥珀酸鹽或者琥珀酸、琥珀酸酯和琥珀酸鹽的混合物化學(xué)反應(yīng)以產(chǎn)生1，4-丁二醇，其中由所述材料制造1，4-丁二醇的所述方法的化學(xué)能量效率高于單獨的生物轉(zhuǎn)化法制造1，4-丁二醇的化學(xué)能量效率并且高于其中所有所述材料首先經(jīng)歷作為1,4-丁二醇制造方法一部分的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化步驟的方法的化學(xué)能量效率。82.權(quán)利要求80的方法，其中所述還原劑選自氫氣、一氧化碳、以及氫氣和一氧化碳的混合物。83.權(quán)利要求80的方法，其中所述轉(zhuǎn)化步驟包括珀酸酯、琥珀酸鹽、或者琥珀酸、琥珀酸酯和琥珀酸鹽的混合物，和84.權(quán)利要求80的方法，其中所述生物轉(zhuǎn)化法包括發(fā)酵。85.由包括含碳化合物的材料制造1，3-丙二醇的方法，其中少于約75重量％的所述含碳化合物為碳水化合物物質(zhì)，該方法包括將所述材料轉(zhuǎn)化為至少兩種中間產(chǎn)物，其中至少一種中間產(chǎn)物通過生物轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生并且包括3-羥基丙酸、3-羥基丙酸酯、3-羥基丙酸鹽或者3-羥基丙酸、3-羥基丙酸酯和3-羥基丙酸鹽的混合物，和其中至少一種中間產(chǎn)物通過熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生并且包括還原劑，和使所述還原劑與所述3-羥基丙酸、3-羥基丙酸酯、3-羥基丙酸鹽或者3-羥基丙酸、3-羥基丙酸酯和3-羥基丙酸鹽的混合物化學(xué)反應(yīng)以產(chǎn)生1,3-丙二醇，其中由所述材料制造1,3-丙二醇的所述方法的化學(xué)能量效率高于單獨的生物轉(zhuǎn)化法制造l，3-丙二醇的化學(xué)能量效率并且高于其中所有所述材料首先經(jīng)歷作為1，3-丙二醇制造方法一部分的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化步驟的方法的化學(xué)能量效率。86.權(quán)利要求85的方法，其中所述還原劑選自氫氣、一氧化碳、以及氫氣和一氧化碳的混合物。87.權(quán)利要求85的方法，其中所述轉(zhuǎn)化步驟包括酸、3-羥基丙酸酯、3-羥基丙酸鹽、或者3-羥基丙酸、3-羥基丙酸酯和3-羥基丙酸鹽的混合物，和88.權(quán)利要求85的方法，其中所述生物轉(zhuǎn)化法包括發(fā)酵。全文摘要本發(fā)明涉及以如下方式將含碳材料例如生物質(zhì)有效地轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的方法所述材料的能量、碳和質(zhì)量含量有效轉(zhuǎn)移至這樣的產(chǎn)物中。這樣的方法包括將所述材料通過生物轉(zhuǎn)化法轉(zhuǎn)化為至少一種中間產(chǎn)物和通過熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法轉(zhuǎn)化為至少一種中間產(chǎn)物，并且使所述中間產(chǎn)物反應(yīng)以形成產(chǎn)物。制造所述產(chǎn)物的這種方法的化學(xué)能量效率高于單獨的生物轉(zhuǎn)化法制造所述產(chǎn)物的化學(xué)能量效率并且高于其中所有所述材料首先經(jīng)歷作為所述產(chǎn)物制造方法一部分的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化步驟的方法的化學(xué)能量效率。文檔編號C12P1/00GK101646776SQ200880010574公開日2010年2月10日申請日期2008年2月11日優(yōu)先權(quán)日2007年2月9日發(fā)明者丹·W·弗瑟,蒂莫西·J·埃格曼申請人:齊凱姆公司