Quá trình lên men ABE là do vi khuẩn Clostridium, điển hình là chủng C.
sporogenes, C. beijinckii đều cĩ khả năng lên men ABE. Trong điều kiện lên
men bình thường tỷ lệ các dung mơi là 3:6:1 với hàm lượng dung mơi tổng số là 20g/l. Trong quá trình lên men, ngồi acetotne, butanol và ethanol là ba sản phẩm chính, cịn cĩ thêm các sản phẩm phụ là các khí CO2, H2, và các hợp chất acetic, butyric, lactic acid, ... [14], [15].
Quá trình phân tách và thu nhận butanol từ hỗn hợp sản phẩm của quá trình lên men được thực hiện bằng các phương pháp chính như sau :
Gas stripping: trong phương pháp này, các khí CO2, H2 được dẫn trở lại bình lên men và làm tác nhân lơi cuốn hỗn hợp ABE ra khỏi dịch lên men. Sau đĩ hỗn hợp ABE được ngưng tụ để thu sản phẩm.
Trích ly lỏng – lỏng: dung mơi hữu cơ khơng tan trong nước được sử dụng để trích ly butanol ra khỏi dịch lên men. Phương pháp này cĩ ưu điểm là khơng cần phải tách loại nước, chất nuơi dưỡng,... ra khỏi dịch lên men trước khi tiến hành trích ly. Tuy nhiên cũng cĩ một số nhược điểm của phương pháp này như khả năng tạo nhũ, mất mát dung mơi trích ly, và sự tích tụ của vi khuẩn tại bề mặt pha dung mơi và dịch lên men.
Trích ly thấm qua màng: để giải quyết được các vấn đề của phương pháp trích ly lỏng-lỏng nêu trên, một màng ngăn được sử dụng để ngăn dung mơi trích ly và dịch lên men, butanol sẽ khuyếch tán qua màng từ pha dịch lên men vào pha dung mơi trích ly. Nhược điểm của phương pháp này là màng ngăn sẽ cản trở và giới hạn tốc độ của quá trình khuếch tán của butanol, làm chậm quá trình trích ly.
Phương pháp bay hơi qua màng: trong phương pháp này một màng ngăn được tiếp xúc với dịch lên men và chất lỏng (dễ bay hơi) ví dụ acetone, ethanol, butanol sẽ được phân tách khỏi dịch lên men bằng cách khuếch tán qua màng ngăn trong trạng thái hơi. Quá trình bay hơi qua màng là một quá trình cĩ thể
được thực hiện một cách chọn lọc, tùy thuộc vào nhiệt hố hơi của mơi chất mong muốn.
Trong quá khứ, sản phẩm được thu hồi bằng phương pháp chưng cất, tuy nhiên phương pháp này khơng được ưa thích bởi vì nhiệt độ sơi của butanol cao (117,7oC). Những cách khác đĩ là trích ly thấm qua, gas stripping, chiết lỏng – lỏng, bay hơi màng, hoặc thẩm thấu ngược. Trong đĩ hệ thống gas stripping được ưa thích hơn cả mặc dù nĩ khơng tách hết dung mơi cĩ trong mơi trường lên men [39].