MX2010011969A - Procesamiento de hidrocarburos usando particulas cargadas. - Google Patents

Abstract

La biomasa (por ejemplo, biomasa vegetal, biomasa animal y biomasa de desechos municipales) es procesada para producir productos útiles, tales como combustibles. Por ejemplo, los sistemas pueden usar materiales de materia prima, tales como materiales celulósicos y/o lignocelulósicos y/o materiales de almidón, para producir etanol y/o butanol, por ejemplo, mediante fermentación.

Description

PROCESAMIENTO DE HIDROCARBUROS USANDO PARTIC CARGADAS ampo de la invención Esta invención se refiere al procesamiento de bi ateriale's que contienen petróleo. \ntecedentes de la técnica anterior La biomasa, particularmente desechos de biomasa, se lisponible abundantemente. Sería útil derivar materiales y co al como etanol, de biomasa.

También serta útil procesar de manera más eficiente |ue contienen petróleo para obtener combustibles y otros produ Jreve descripción de la invención La biomasa puede ser procesada para alterar su estructu más niveles. La biomasa procesada puede ser usada lue jente de materiales y combustible. n método para cambiar una estructura molecular y/o supramol ua lquier material, de biomasa incl uye tratar el material de bio diaclón . En particular, la radiación puede incluir p articularmente .partículas cargadas. Las partículas cargadas nes, tales como iones cargados positiva mente, tales como nes de carbono o de oxígen o. Por ejemplo, las partículas carg picamente más pesadas que un electrón o tienen una carga ue un electrón (por ejemplo, un positrón) . La radiación p plicada en u na cantidad suficiente para cambiar la estructura lo la estructura supramolecular del material de biomasa . E l m iomasa puede incluir carbohidratos o materiales que arbohidratos, por ejem plo, materia les cel ulósico, m gnocelulósicos, materiales amiláceos, o mezclas de cual nateriales de biomasa . El material tratado con radiación se pu ara producir un producto.

Las partículas q ue tienen una carga diferente que los el ositivamente pueden inducir cantidades más altas de escisi adena que las partículas cargadas negativamente debido a su Un método para preparar y procesar materiales a iomasa puede incl uir funcionaliza r materiales con uno o má antidades deseadas de grupos funciona les, y productos hecho e materiales cambiados estructuralmente. Por ejemplo, much étodos descritos en la presente pueden proveer materiales ce o lignocelulósicos que tienen un peso molecular y/o crista l ini ajos con respecto a un material natural . Muchos de los roveen materiales que pueden ser usados más fácil mente ariedad de microorganismos para producir productos úti les, ta idrógeno, alcoholes (por ejemplo , etanol o butanol) , ácidos or ejemplo , ácido acético) , hidrocarbu ros, co-productos (por roteínas) o mezclas de cualesquiera de estos.

En algunas instancias , la biomasa funcionalizada es má puede ser util izada más fácilmente por los microorgani btenidos también pueden ser utilizados para suministrar e eh ículos de tra nsporte aéreo, tales como aviones , por ejer ienen motores a chorro o hel icópteros. Además, los productos la presente pueden ser utilizados para , generación de éctrica , por ejemplo, en una pla nta de generación d onvencional o en una planta de celdas de combusti ble.

En algunas modal idades , los materiales incluyen un elulósico o lignocelulósico .

En un aspecto, la invención presenta métodos para ca structura molecular y/o supramolecular de cualquier ma iomasa que incl uye pre-tratar el material de biomasa con radi icluye partículas cargadas (por ejemplo, partículas celeradas) , tales como aq uellas más pesadas q ue u n electr enen una carga diferente que un electrón (por ejemplo , un ara cambiar la estructura molecular y/o la estructura supra el material de biomasa , y procesar el material de biomasa pr n producto a parti r de biomasa , tal como un combustible de co un combustible para una celda de combustible, tales com Utanol , hidrógeno, hidrocarburos o mezclas de cualesquiera ue incluye proveer un material que incluye un carbohidrato, s carboh idratos oiigoméricos y/o monoméricos o derivados y e los mismos, producidos mediante un procedimiento que inc ratar una carga de a limentación de biomasa con radiación qu artículas cargadas más pesadas q ue un electrón , tales co ales como iones cargados positivamente, tales como protone le carbono , opcíonalmente junto con uno o más de ot ratam ientos seleccionados entre el gru po que consiste en otónica , sonicación , pirólisis, y oxidación , y poner en co naterial que i ncluye el carbohidrato con un microorganismo , ina mezcla de bacterias, que tienen la capacidad de convert leños una parte, por ejemplo, por lo menos aprox. 1 , 2 , 3, 4 iento en peso , del material en el producto, tal como el combu asa mayor que , o igual a , la masa de un protón , en donde e aterial de biomasa comprende dirigir las pa rtículas cargadas asen a través de un fluido, y luego dirigir las partículas carga ue sean incidentes en el material de biomasa .

En algunas implementaciones el fluido es seleccionado rupo que consiste en aire, oxígeno, hidrógeno, y gases reactiv En otro aspecto, la invención presenta un método de tra e biomasa, incluyendo el método: forma r una pluralidad argados negativamente y acelerar los iones cargados negat Dnes a una pri mera energ ía ; retirar una plura lidad de electron } menos algu nos de los iones cargados negativamente par ?nes cargados positivamente; acelerar los iones ositivamente a un a segunda energ ía, y dirigir los iones ositivamente para que sea n incidentes en la biomasa .

Algunas modalidades pueden i ncluir una o más de las s aracterísticas. La remoción de la pluralidad de electrones d atamiento de una biomasa que incluye generar una plura artículas cargadas; acelerar la pluralidad de partículas i rigiendo cada u na de las partículas cargadas para real izar asadas a través de una cavidad de acelerador que compre omprende un ca mpo eléctrico dependiente del tiempo; y ex iomasa a las partículas cargadas aceleradas .

Algunas modalidades pueden i ncluir una o más de las si aracterísticas. Una orientación del campo eléctrico pu eleccionada para que corresponda a una dirección de movi as partículas cargadas en la cavidad del acelerador.

En un aspecto adicional , la invención presenta un m ratamiento de una biomasa que incluye generar una plura articulas cargadas; acelerar la plura lidad de partículas irigiendo las partículas ca rgadas para que pasen a través avidad de aceleración que comprende múltiples electrodos a d otenciales; y exponer la biomasa a las partículas cargadas ace ndas puede ser un campo que varía con el tiempo . E lectromagnético en cada una de las gu ías de ondas pu enerado por una fuente de campo de microonda s. Los ectromagnéticos en cada, una de las guías de ondas pu enerados para que coincidan con el pasaje de las partículas ca avés de cada una de las gu ías de ondas.

C ualq uiera de ios métodos comentados en la present cluir una o más de las siguientes características. Algunas mo ueden incluir una o más de las siguientes característi articulas cargadas pueden i ncluir iones , en alg unos casos d iferentes ti pos de iones . Las pa rtículas cargadas pueden ser egativamente. Las partículas cargadas pueden ser selecciona il grupo que consiste en iones de h idrógeno, iones de ca rbono, ixígeno , iones de nitrógeno , iones de halógeno e iones de gase :l método puede incluir además la exposición de la biomas •luralidad de electrones. iguientes caracterí sticas. El haz de iones puede incl uir iones ositivamente. El haz de iones puede incluir por lo menos otones, iones de carbono, iones de oxígeno e iones de gase n algunos casos, el haz de iones incluye por lo menos u no de latino, iones de paladio , iones de renio , iones de iridio, i tenio, iones de aluminio , iones de níquel e iones de osmio. El ue contiene petróleo puede incluir petróleo crudo, en cua nto etróieo crudo puede en algunos casos ser expuesto al haz ntes de que el petróleo crudo sea refinado. El procesami aterial que contiene petróleo puede inclui r refina r por lo m arte del material en por lo menos u n paso seleccionado entre ue consiste en un procedim iento de craqueo catal í rocedimiento de reforma catal ítico, un procedimiento de hidr ata! ítico y un procedimiento de alquilación . El método pued demás exponer el material a un haz de electrones y/o ex aterial a un gas reactivo, tal como ozono, d ura nte la expos n radiación, tal como fotones, electrones o iones de suficiente ara ionizar la carga de alimentación de biomasa, para pr rimer nivel de radicales; y 2) extinguir los radicales hasta un n que los radicales se encuentren en un segundo nivel más ba rimer nivel. La carga de alimentación de biomasa irradiada p rocesada para producir un producto. El primer nivel de radical er detectable, por ejemplo, con un espectrómetro de reson spin de electrón. Por ejemplo, el segundo nivel puede se etectable que el primer nivel, o un nivel que ya no es detectab spectrómetro de resonancia de espin de electrón, por ejemplo, un nivel de menos de aprox. 1014 espines. Si se desea, ant radiación y/o después de la irradiación, la carga de aliment iomasa puede ser preparada reduciendo una o más dimensi iezas individuales de la carga de alimentación de biomasa.

En otro aspecto, la invención presenta métodos de prepa producto, tal como un combustible, tal como un combu or ejemplo, en un producto tal como un combustible. El microor ede tener la capacidad de convertir por lo menos una p emplo, por lo menos aprox. 1, 2, 3, 4 o 5 por ciento en pe omasa en el producto.

Ejemplos de carga de alimentación de biomasa incluye roductos de papel, desechos de papel, madera, cartón en p serrín, desechos agrícolas, aguas residuales, ensilados, seara de arroz, bagazo, algodón, yute, cáñamo, lino, bamb bacá, paja, mazorcas de maíz, salvado de maíz, pasto aguja eno, cáscaras de arroz, fibras de coco, algodón, celulosas si Igas marinas, algas, o mezclas de los mismos. La biomasa pue uede incluir, un material natural o sintético.

Ejemplos de combustibles incluyen uno o más de hi lcoholes e hidrocarburos. Por ejemplo, los alcoholes pueden se propanol, isopropanol, n-butanol, o mezclas de los mismos.

En algunos ejemplos, la carga de alimentación de bioma e sodio, un factor de crecimiento, tal como biotina y/o un par l como uracilo, un tensoactivo, un mineral, o un agente quelan En algunas modalidades, la biomasa se corta, y la ortada puede incluir fibras discretas que tienen una relaci ngitud y diámetro (L/D) mayor de aprox. 5/1. Por ejemplo, la uede tener fibras internas, y la biomasa ha sido cortada en un l que sus fibras internas están sustancialmente expues emplo, la biomasa ha sido cortada en una medida tal que t ensidad volumétrica menor de aprox. 0.35 g/cm3. Los mate ensidad volumétrica baja pueden ser penetrados profúndam articulas cargadas. Por ejemplo, para electrones a una romedio de 5 MeV y un material con una densidad volumétrica /cm3, las profundidades de penetración de electrones pueden s pulgadas o más.

En otro aspecto adicional, la invención presenta un sist cluye: uno o más de: (1) un reservorio de biomasa, (2) una f Para ayudar adicionalmente en la reducción del peso mol celulosa, se puede usar una enzima, por ejemplo, una elulolítica, o un producto químico, por ejemplo, hipoclorito de cido, una base o un agente de hinchazón, con cualquier escrito en la presente. El tratamiento enzimático y/o químic alizarse antes, durante o después de la sonicación.

En algunas modalidades, no se agregan productos quími jemplo, agentes de hinchazón, a la biomasa antes de la irradia jemplo, sustancias alcalinas (tales como hidróxido de sodio, e potasio, hidróxido de litio e hidróxido de amonio), cidificantes (tales como ácidos minerales (por ejemplo, ácido cido clorhídrico y ácido fosfórico)), sales, tales como cloruro arbonato de calcio, carbonato de sodio, sulfato de benciltrimeti aminas orgánicas básicas, tales como etilendiamina, se agreg e la irradiación u otro procesamiento. En algunos casos no s gua adicional. Por ejemplo, la biomasa antes de su proce Cuando se utiliza un microorganismo, éste puede icroorganismo natural o un microorganismo creado por in enética. Por ejemplo, el microorganismo puede ser una bact emplo, una bacteria celulolítica, un hongo, por ejemplo, una l a planta o un protista, por ejemplo, un alga, un protozoa rotista tipo hongo, por ejemplo, un moho mucilaginoso. Cu rganismos son compatibles, se pueden utilizar mezclas. En rios microorganismos pueden producir una cantidad de p iles, tales como un combustible, actuando sobre, por rmentando los materiales. Por ejemplo, los alcoholes, lo rgánicos, los hidrocarburos, el hidrógeno, las proteínas o me alquiera de estos materiales pueden ser producidos por ferm otros procesos.

En algunas modalidades, el método puede incluir pasar rtado a través de uno o más tamices, por ejemplo, un tamiz n tamaño de abertura promedio de 1.59 mm o menos amizada para producir el material fibroso. El método pued demás cortar la segunda fuente de fibra tamizada para pro ercera fuente de fibra cortada, y luego someter a explosión de ercera fuente de fibras cortadas para producir el material fibros También es posible cortar la fuente de fibra y imultáneamente a través de un tamiz.

Los métodos pueden incluir además encapsular el materi n un material sustancialmente impermeable al gas para remov trapado y densificar el material fibroso. El material sustan mpermeable al gas puede ser soluble en agua, y puede ser pr orma de una bolsa.

Ejemplos de productos que pueden ser producidos inclu ^1- C6 alcoholes mono- y polifuncionales, ácidos carboxílicos > o I i— funcionales, hidrocarburos C1-C6, y combinaciones de los Ejemplos específicos de alcoholes adecuados incluyen metano >ropanol, isopropanol, butano!, etilenglicol, propilenglic El término "material fibroso", como se usa en la present aterial que incluye numerosas fibras sueltas, discretas y se or ejemplo, un material fibroso puede ser preparado a parti ente de fibra de papel Kraft blanqueado por corte, por ejempl ortador de cuchilla rotativa.

El término "tamiz", como se usa en la presente, sig lemento capaz de tamizar el material de acuerdo con el jemplos de tamices incluyen una placa perforada, cilindro o s a malla de alambre o una tela.

El término "pirólisis" como se usa en la presente, signific nlaces en un material mediante la aplicación de energía tér irólisis puede ocurrir mientras el material en cuestión se encue acío, o inmerso en un materia! gaseoso, tal como un gas oxid jemplo, aire u oxígeno, o un gas reductor, tal como hidrógeno.

El contenido de oxígeno se mide por análisis e irolizando una muestra en un horno que opera a 1300 eC o más or ejemplo, igual a, o mayor que, uri 4-mero, 5-mero, 6-mero, ero, 8-mero, 9-mero o 10-mero), triméricosrdiméricos o onoméricos. Cuando los carbohidratos son formados de más d nidad de repetición simple, cada unidad de repetición puede se iferente.

Ejemplos de carbohidratos poliméricos incluyen celulosa ectina, y almidón, mientras que celobiosa y lactosa son eje arbohidratos diméricos. Ejemplos de carbohidratos mon cluyen glucosa y xilosa.

Los carbohidratos pueden ser parte de una e upramolecular, por ejemplo, unida en forma covalente en la es emplos de tales materiales incluyen materiales lignocelulósic orno los que se encuentran en la madera.

Un material amiláceo es uno que es, o incluye, ca ignificativas de almidón o un derivado de almidón, tal como prox. 5 por ciento en peso de almidón o un derivado de almid digestión.

Para los propósitos de esta presentación, un azúcar de b olecular es un carbohidrato o un derivado del mismo que tiene fórmula (excluyendo la humedad) que es menor de aprox. 2, emplo, menor de aprox. 1,800, 1,600, menor de aprox. 1,000 aprox. 500, menor de aprox. 350 o menor de aprox. 250. Por azúcar de bajo peso molecular puede ser un monosacár emplo, glucosa o xilosa, un disacárido, por ejemplo, celo carosa, o un trisacárido.

Un combustible de combustión es un material capaz de qu esencia de oxígeno. Ejemplos de combustibles de combustión anol, n-propanol, n-butanol, hidrógeno y mezclas de cualesqu más de los mismos.

Los agentes de hinchazón, como se usa en la prese ateriales que causan una hinchazón discernible, por eje mento de 2.5 por ciento en volumen sobre un estado no expa e incluye fibras discretas en donde por lo menos aprox. 50 ras discretas, tienen una relación entre longitud/diámetro (L/D menos aprox. 5 , y que tiene una densidad vol umétrica no co menos de aprox. 0.6 g/cm3. Un material cortado es por ferente de un material que ha sido cortado, picado o molido.

Cambiar u na estructu ra molecular de una ca rga de alime mo se usa en la presente, significa cambiar la configu ración ímica , tal como el tipo y la cantidad de grupos funcional nformación de la estructura . Por ejemplo , el cambio en la es olecular puede incluir cambiar la estructura supramolec aterial , la oxidación del material , cambiar un peso molecular p mbiar una cristalinidad promedio , cambiar un área de su mbiar un grado de polimerización , cambiar una porosidad , ca ado de ram ificación, injerto en otros materiales, cam biar un ta minio cristalino, o cambiar un tamaño de dominio total .

A menos que se defina de otra manera , todos tos t ntrol. Además, los materiales, métodos y ejemplos son Mu lamente y no pretenden ser limitativos.

En cualquiera de los métodos divulgados en la presente, S plicar radiación desde un dispositivo que se encuentra en una b Esta solicitud incorpora por referencia en la presente el c mpleto de la Solicitud Internacional N.° PCT/US2007 resentada el 26 de octubre de 2007. Las divulgaciones comp da una de las siguientes Solicitudes de Patentes de los nidos se incorporan de este modo por referencia: Solicitud Pr .S. Nros. de Serie 61/049.391; 61/049.394; 61/049.395; 61/ 1/049.405; 61/049.406; 61/049.407; 61/049.413; 61/049. 1/049.419, todas presentadas el 30 de abril de 2008; rovisional U.S. Nros. de Serie 61/073.432; 61/073.436; 61/ 1/073.530; 61/073.665; y 61/073.674, todas presentadas el 18 e 2008; Solicitud Provisional U.S. N.° de Serie 61/106.861, pr I 20 de octubre de 2008; Solicitud Provisional U.S. Nros.

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La FIG.2 es un diagrama de bloques que ¡lustra la conver a fuente de fibra en un primer y un segundo materiales fibroso La FIG. 3 es una vista en corte transversal de un cortador chillas rotativas.

La FIG.4 es un diagrama de bloques que ilustra la conver na fuente de fibra en un primer, un segundo y un tercer materia broso.

La FIG.5 es un diagrama de bloques que ilustra la densifi e un material.

La FIG.6 es una vista en perspectiva de un molino de pel La FIG.7A es un material fibroso densificado en forma de La FIG. 7B es una sección transversal de una pella hue ual un centro del hueco está en línea con un centro de la pella.

La FIG. 7C es una sección transversal de una pella hue jal un centro del hueco está fuera de línea con el centro de la pre-tratamiento de una carga de alimentación por irradiación electrones.

La FIG. 11B es una representación esquemática de una e está siendo ionizada y luego oxidada o extinguida.

La FIG. 12 es una vista esquemática de un sistema para a corriente de proceso de un material celulósico en un medio l La FIG. 13 es una vista esquemática de un sonicador q s transductores acoplados a una sola bocina.

La FIG. 14 es un diagrama de bloques que ilustra un sis e-tratamiento de una carga de alimentación pirolítico.

La FIG. 15 es una vista lateral en corte transversal de una pirólisis.

La FIG. 16 es una vista lateral en corte transversal de una pirólisis.

La FIG. 17 es una vista lateral en corte transversal de un rolizador que incluye un filamento calentado. e-tratamiento de una carga de alimentación oxidativo.

La FIG. 23 es un diagrama de bloques que ilustra un p neral del procedimiento para convertir una fuente de fibr oducto, por ejemplo, etanol.

La FIG.24 es una vista en corte transversal de un aparato plosión de vapor.

La FIG. 25 es una vista lateral en corte transversal esquem dispositivo híbrido de haz de electrones/sonicación.

La FIG. 26 es un diagrama de bloques que ilustra un proce molido en seco para granos de maíz.

La FIG.27 es un diagrama de bloques que ilustra un proce molido en húmedo para granos de maíz.

La FIG. 28 es una micrografía electrónica de exploració aterial fibroso producido a partir de papel polirrecubierto pliación de 25 X. El material fibroso fue producido en un cor chillas rotativas utilizando un tamiz con aberturas de 1/8 pulg berturas de 1/16 pulgada durante cada corte.

La FIG. 31 es una micrografía electrónica de exploració aterial fibroso producido de papel para encuadernad lanqueado con una ampliación de 25 X. El material fibroso fu es veces en un cortador de cuchillas rotativas. Durante el pri e usó un tamiz de 1/8 pulgada; durante el segundo corte, s miz de 1/16 pulgada, y durante el tercer corte se usó un tami ulgada. as FIGS. 31A-31F son micrografías 3D AFM de la superficie e las muestras P132, P132-10, P132-100, P-1e, P-30e, y sspectivamente.

La FIG. 32 es una vista lateral esquemática de un ap onicación, mientras que la FIG. 33 es una vista en corte tran avés de la celda de procesamiento de la FIG. 32.

FIG. 34 es una micrografía electrónica de exploración mpliación de 1000 X de un material fibroso producido de cor La FIG. 38 es una micrografía electrónica de explora aterial fibroso de la FIG. 34 después de irradiación con 100 nicación con una ampliación de 1000 X.

La FIG. 39 es un espectro infrarrojo de papel Kraft cortad rtador de cuchillas rotativas.

La FIG. 40 es un espectro infrarrojo del papel Kraft de la spués de irradiación con 100 Mrad de radiación gamma.

Las FIGs. 40-1 a 40-4 son espectros infrarrojos de A, A e, y S-100e, respectivamente.

Las FIGS. 40A-40I son espectros 1H-NMR de muestra 132- 10, P132-100, P-1e, P-5e, P-10e, P-30e, P-70e, y P- G. 40J es una comparación del protón intercambiable a -16 s FIGS. 40A-40I. La FIG. 40K es un 13C-NMR de la muestra s FIGS. 40L-40M son 13C-NMR de la muestra P-100e con u retardo de 10 segundos. La FIG. 40N es un 1H-NMR ncentración de 10% p./p. de la muestra P- 100e. lectrostático .

La FIG . 45 es un diagrama esquemático de un gener nización de campo.

La FIG . 46 es un diagrama esquemático de una fuente de rmiónica.

La FIG . 47 es un diagrama esquemático de una fuente de escarga de microondas.

La FIG. 48 es un diagrama esquemático de un acelerador La FIG. 49 es u n diagrama esquemático de u n a ci rculante.

La FIG. 50 es un diagra ma esquemático de un acelerador La FIG, 51 es un diagrama esquemático de un acelerador i inámico.

La FIG. 52 es un diagrama esquemático de un acelerado e raaff.

La FIG. 56C es un diagrama esquemático que muestra pe sis de iones en una muestra expuesta.

La FIG. 57 es un diagrama esquemático de un elem spersión que incluye múltiples subregiones.

La FIG. 58 es un diagrama esquemático de un sist posición a un haz de iones que incluye un filtro de iones.

Las FIGS. 59A-C son diagramas esquemáticos que stribuciones de energía para haces de iones filtrados y no filtra La FIG. 60 es un diagrama esquemático que muestra tres dosis de iones correspondientes a la exposición de una m ces de iones que tienen diferentes energías promedio.

La FIG. 61A es un diagrama esquemático que muestra un DSÍS de iones neto para una muestra expuesta en base a afiles de dosis de iones de la FIG.60.

La FIG. 61B es un diagrama esquemático que mues ferentes perfiles de dosis de iones correspondientes a haces A.

La FIG. 63 es un diagrama esquemático de una instalación ocesamiento de biomasa móvil basada en camiones.

La FIG. 64 es un diagrama esquemático de una instal ocesamiento de biomasa móvil basada en un tren, escripción detallada de la invención La biomasa (por ejemplo, biomasa de plantas, tales como e son o que incluyen uno o más azúcares de bajo peso m omasa animal y biomasa de desechos municipales) pu ocesada para producir productos útiles tales como combusti emplo, combustibles para motores de combustión interna, m orro o cargas de alimentación para celdas de combustible. s materiales funcionalizados que tienen tipos y cantidades d funcionalidad, tales como grupos de ácidos carboxílicos, grup upos aldehido, grupos cetona, grupos nitrilo, grupos nitro, troso, pueden ser preparados usando los métodos descrito ifíciles de procesar, por ejemplo, por fermentación, o pu ndimientos sub-óptimos a una velocidad lenta. Los materiales e alimentación son preparados primero físicamente rocesamiento, frecuentemente por reducción del tamaño ateriales de carga de alimentación crudos. La carga de alii sicamente preparada puede ser pre-tratada o procesada usan lás de radiación, sonicación, oxidación, pirólisis, y explosión os diversos sistemas y métodos de pre-tratamiento se pueden ombinaciones de dos, tres, o incluso cuatro de estas tecnologí En algunos casos, para proveer materiales que incl arbohidrato, tal como celulosa, que puede ser convertida licroorganismo en una cantidad de productos deseables, tal Dmbustibles de combustión (por ejemplo, etanol, butano! o hi argas de alimentación que incluyen una o más unidades de jeden ser tratadas por cualquiera o más de los proce escritos en la presente. Otros productos y co-productos que s e arroz u otros alimentos , o materiales que son , o que incluy ás azúcares de bajo peso molecular, tales como sacarosa o ce Por ejemplo, tales materiales pueden incluir papel , prod apel , madera, materiales relacionados con madera , agi astos, cáscaras de arroz, bagazo, algodón, yute, cáñamo, lino isal , abacá , paja, mazorcas de ma íz, cáscaras de arroz, pelos igas, algas marinas, algodón , celulosas sintéticas , o me alquiera de las mismas. Los materiales adecuados incluyen encionados en la sección sumario, más arriba.

Las fuentes de fibras incluyen fuentes de fibras cel cluyendo papel y prod uctos de papel (por ejempl oli rrecubierto y papel Kraft), y fuentes de fibras lignocel cluyendo madera y materiales relacionados con madera , por glomerado. Otras fuentes de fibra adecuadas incl uyen fuentes aturales, por ejemplo, pastos, cáscaras de arroz, bagazo , ute, cáñamo, lino, bambú , sisal , abacá , paja , mazorcas onsumidor, industriales (por ejemplo, menudos), y dese rocesamiento (por ejemplo, efluentes del procesamiento d mbién se pueden usar como fuentes de fibras. Además, la f bra puede ser obtenida o derivada de desechos de huma jemplo, aguas residuales), de animales o de plantas. Fuentes dicionales han sido descritas en las patentes U.S. Nros. 6, ,258,876, 6,207,729, 5,973,035 y 5,952,105.

Ejemplos de biomasa incluyen materia orgánica renov orno biomasa de plantas (definida más abajo), biomasa mi efinida más abajo), biomasa animal biomasa (por ejemplo, ubproducto animal, desechos animales, etc.) y biomasa de lunicipales incluyendo cualquiera y todas las combinaciones lateriales de biomasa.

La biomasa de plantas y la biomasa lignocelulósica latería orgánica (leñosa o no leñosa) derivada de specialmente materia disponible sobre una base sustentable. imilares. Adicionalmente cultivos de pastos, tales como pasto ¡milares tienen potencial para ser producidos en gran escala c ente de biomasa de planta. Para áreas urbanas, la c limentacíón de plantas incluye desecho de patio (por ejemplo, c asto, hojas, podas de árboles, y cepillos) y desecho de proce getal.

La carga de alimentación lignocelulósica puede ser bio lantas tal como, pero no limitado a, biomasa de plantas no lantas de cultivo, tales como, pero no limitado a, pastos, por ero no limitado a, pastos C4, tal como switchgrass o past anicum virgatum), espartina, bal I ico, miscanthus, alpiste, mbinación de los mismos, o residuos del procesamiento d ales como bagazo, o pulpa de remolacha, residuos de agricul jemplo, forraje de soja, forraje de maíz, paja de arroz, cás rroz, paja de cebada, mazorcas de maíz, paja de trigo, paja d aja de arroz, paja de avena, cascaras de avena, fibra de maíz, limentación lignocelulósica fresca, carga de alim gn celulósica parcialmente secada, carga de alim gnocelulósica completamente secada o una com binación ismos.

La biomasa m icrobiana incluye biomasa derivada de org nicelu!ares que existen naturalmente o mod ificados genéticam rganismos multicelulares, por ejemplo, orga nismos de océano uerpos de agua , por ejemplo , ag ua salada o agua dulce, o de ue contiene una fuente de carbohidrato (por ejemplo, celul íomasa m icrobiana puede incluir, pero no está li mitada a , por rotistas (por ejemplo , animales (por ejemplo, protozoarios tal agelados, amiboides, ciliados, y esporozoarios) y plantas (por Igas tales como alveoladas , cloraracniofitas, cripto uglenoides, glaucofites, haptofites, algas rojas , estrameno iridaeplantae)), algas marinas, plancton (por ejemplo , macro íesoplancton , microplancton, nanoplancton , picoplanc al como desechos derivados de animales o excrementos o ma esecho humano o excremento (por ejemplo, bosta y aguas resi En algunas modalidades, el carbohidrato es , o incluye un ue tiene una o más enlaces ß-1 ,4 y que tiene un peso romedio en número entre aprox. 3.000 y 50.000. U n carbohidr iste es, o incluye celulosa (I) , que se deriva de (ß-glucosa 1 ) e condensación de enlaces glicosídicos ß ( 1?4) . Este enlace on el de las uniones glicosídicas a(1— *4) presente en almidón y otros carb 1 Los materiales amiláceos incluyen el almidón propiamen or ejemplo, almidón de ma íz, almidón de trigo, almidón d Imidón de arroz, un derivado de almidón o un materi al qu Imidón , tal como un producto alimenticio comestible o un cul jemplo, el material amiláceo puede ser arracacha, trigo s anana , cebada, cassava, kudzu, oca , sagú , sorgo, patatas atatas, taro, yams, o uno o más porotos, tales como favas, l rvejas. Mezclas de cualesquiera dos o más materiales a .mbién son materiales amiláceos. En modalidades partícu eso molecular. En algunos casos , la biomasa está co ustancial.mente por el azúcar de bajo peso molecula r, por ejem e 95 por ciento en peso , tal como 96, 97 , 98, 99 o sustancialm or ciento en peso del azúcar de bajo peso molecular.

Los materia les de biomasa que incluyen azúcares de b olecular. pueden ser productos agrícolas o productos ali mentici orno caña de azúcar y remolacha azucarera o u n extract ismas, por ejemplo, jugo de caña de azúcar, o jugo de r zucarera . Los materiales de biomasa que incluyen azúcares eso molecula r pueden ser sustancialmente extractos puros, ta zúca r de mesa bruta o cristalizada (sacarosa) . Los azúcares eso molecula r incluyen derivados de azúcar. Por ejemplo , los e bajo peso molecular pueden ser oligoméricos (por ejemplo, i íayor que un 4-merot 5-mero , 6- mero, 7-mero , 8-mero , 9-me íero) , trimérico , dimérico, o monomérico. Cuando los ca rb stán formados por más de una sola unidad de repetición, cad ?? Combinaciones (por ejemplo, consigo mismos o en com on cualquier material de biomasa, componente, produ oproducto generado usando los métodos descritos en la pres ualquier material de biomasa descrito en la presente pue tilizadas para preparar cualquiera de los productos descrit resente, tal como etanol. Por ejemplo, mezclas de m elulósicos y materiales amiláceos pueden ser utilizadas para ualquier producto descrito en la presente. istemas para tratamiento de biomasa La FIG. 1 muestra un sistema 100 para convertir articularmente biomasa con componentes celulósicos y lignoce lo componentes amiláceos significativos, en productos y co-p tiles. El sistema 100 incluye un subsistema de prepara limentación 110, un subsistema de pre-tratamiento 114, un su e procesamiento primario 118, y un subsistema de post-proce 22. El subsistema de preparación de la alimentación 11 tanol) sea difícil. Por consiguiente es útil pre-tratar la C limentación. Como se describió en la presente, en odalidades, el pre-tratamiento de la carga de alimentación de o usa ácidos, bases y enzimas para procesar las ca limentación celulósicas, lignocelulósicas o amiláceas o usa s atamientos en cantidades pequeñas o catalíticas.

El subsistema de pre-tratamiento 114 recibe la c limentación del subsistema de preparación 110 y prepara la limentación para usar en los procedimientos de producción or ejemplo, reduciendo el peso molecular promedio y la cristali carga de alimentación. El subsistema de procedimiento prim cibe la carga de alimentación pre-tratada del subsistema atamiento 114 y produce productos útiles (por ejemplo, etan Icoholes, productos farmacéuticos, y/o productos alimentic Igunos casos, la producción del subsistema de procedimiento 18 es directamente útil pero, en otros casos, requiere proce uede producir agua tratada para que sea reciclada para us gua del proceso en otros subsistemas y/o puede producir d ombustibles que se pueden usar como com busti ble para cald roducen vapor y/o electricidad.

El tamaño óptimo para las plantas de conversión de bio fectado por factores que incluyen eco nomías de escala y el isponibilidad de biomasa usados como carga de alimenta maño de planta creciente tiende a aumentar las econom ías d sociadas con los procesos de plantas. S in embargo, el au maño de la planta también tiende a aumentar los costos (por stos de transporte) por unidad de carga de ali mentación . Los ue analizan estos factores sugieren q ue el tamaño apropiado lantas de conversión de biomasa puede oscilar entre 2000 neladas secas de carga de al i mentación por día dependiend eños en parte del tipo de carga de alimentación usado. El rga de alimentación también puede impactar sobre los requer a preparación física de ia carga de alimentación, por ducción del tamaño de los materiales crudos de la c ¡mentación, tal como por corte, molido, cizallamiento o pic gunos casos, el material puede ser reducido a partículas us olino de martillo, refinador de disco, o escamador. En alguno carga de alimentación suelta (por ejemplo, papel reciclado, m iláceos o pasto varilla) es preparada por cizallaro smenuzado. Se pueden usar tamices y/o imanes para retirar tamaño grande o indeseables tales como, por ejemplo, rocas la corriente de alimentación.

Los sistemas de preparación de alimentación pue nfigurados para producir corrientes de alimentad racterísticas específicas, tales como, por ejemplo, tamaños pecíficos, relación específica entre longitud y ancho, o re tre áreas de superficie específicas. Como una parte de la pre la alimentación se puede controlar la densidad volumétric asa a través de un primer tamiz 214 que tiene un tamaño de romedio de 1.59 mm o menos (1/16 pulgada, 0.0625 pulga roveer un segundo material fibroso 216. Si se desea, la fuente uede cortarse antes del cizallamiento, por ejemplo, esmenuzador'. Por ejemplo, cuando se usa un papel como ta f bra, el papel puede ser cortado primero en tiras que tie emplo, 1/4 a 1/2 pulgadas de ancho, usando un desmenuz jemplo, un desmenuzador de tornillo contrarrotativo, tal c bricados por unson (Utica, N.Y.). Como una altern esmenuzado, el papel puede ser reducido en tamaño cortan maño deseado usando un cortador de guillotina. Por eje ortador de guillotina se puede usar para cortar el papel en h enen, por ejemplo, 10 pulgadas de ancho por 12 pulgadas de l En algunas modalidades, el cizallamiento de la fuente de asaje del primer material fibroso resultante a través de un prir e realizan al mismo tiempo. El cizallamiento y el pasaje ta egundo material fibroso resultante 244 es capturado en un r 50. Para ayudar a la recolección del segundo materia l fi cipiente puede tener una presión por debajo de la presi ón at ominal, por ejemplo, por lo menos 1 0 por ciento por deba resión atmosférica nominal, por ejemplo, por lo menos 25 p or debajo de la presión atmosférica nominal , por lo menos iento por debajo de la presión atmosférica nominal , o por lo or ciento por debajo de la presión atmosférica nom i nal . En odalidades, se utiliza una fuente de vacío 252 para ma n cipiente por debajo de la presión atmosférica nomina l .

Ei cizallamiento puede ser ventajoso para "a bri r" y "s sfuerzos" los materiales fibrosos , haciendo que la cel ulos lateriales sea más susceptible de escisión de cadena y/o redu ristali nidad. Los materiales abiertos también pueden usceptibles a oxidación cuando son irradiados.

La fuente de fibra puede ser cortada en un estado seco , u emplo, molido con piedra , ruptura o desgarram iento mecánico n pin o molido con abrasión por aire.

Si se desea, los materiales fibrosos pueden ser separa emplo, en forma continua o de a lotes, en fracciones de acu longitud, ancho, densidad , tipo de material, o algu na combin tos atributos. Por ejemplo, para formar compuestos; frecue s deseable tener una distribución relativamente estrecha ngitudes de fibras.

Por ejemplo, los materiales ferrosos pueden ser separ alquiera de los materiales fibrosos pasa ndo u n material fibr cluye un material ferroso por un imán , por ejem plo , u n electr ego pasando el material fibroso resultante a través de una imices, teniendo cada tamiz aberturas de tamaños diferentes.

Los materiales fibrosos también pueden ser separad jemplo, usando un gas de alta velocidad, por ejem plo , aire, ropuesta como ésta, los materiales fibrosos son separados r gradación de los materiales que incluyen la celulosa, el ede ser tratado antes de la irradiación con calor, un producto or ejemplo, ácido mineral, base o un oxidante fuerte t poclorito de sodio) y/o una enzima.

En algunas modalidades, el tamaño de abertura prom imer tamiz es menor de 0.79 mm (1/32 pulgada, 0.03125 pulg emplo, menor de 0.51 mm (1/50 pulgada, 0.02000 pulgada), 40 mm (1/64 pulgada, 0.015625 pulgada), menor de 0.23 m lgada), menor de 0.20 mm (1/128 pulgada, 0.0078125 pulgada 0.18 mm (0.007 pulgada), menor de 0.13 mm (0.005 pul cluso menor de 0.10 mm (1/256 pulgada, 0.00390625 pulg miz es preparado entrelazando monofilamentos que tienen un ropiado para dar el tamaño de abertura deseado. Por eje onofilamentos pueden ser hechos de un metal, por ejempl oxidable. A medida que los tamaños de las aberturas queños, las exigencias estructurales de los monofilamentos En algunas modalidades, el segundo fibroso es cortado y avés del primer tamiz, o un tamiz de diferente tamaño. En odalidades, el segundo material fibroso se pasa a travé egundo tamiz que tiene un tamaño de abertura promedio ig enor que, el del primer tamiz.

Con referencia a la FIG. 4, se puede preparar un tercer broso 220 del segundo material fibroso 216 cortando el aterial fibroso 216 y pasando el material resultante a travé egundo tamiz 222 que tiene un tamaño de abertura promedi ue el primer tamiz 214.

En general, las fibras de los materiales fibrosos pueden t elación entre longitud y diámetro promedio relativamente gra ¡emplo, mayor de 20-a-1), incluso si fueron cortadas más de demás, las fibras de los materiales fibrosos descritas en la ueden tener una distribución de relación entre longitud y diá 'ngitud relativamente estrecha. e 10/1, mayor de 15/1, mayor de 20/1, mayor de 25/1, o mayor na longitud promedio del segundo material fibroso 14 puede jemplo, de entre aprox. 0.5 mm y 2.5 mm, por ejemplo, entr .75 mm y 1.0 mm, y un ancho promedio (es decir, diám egundo material fibroso 14 puede ser, por ejemplo, de entre m y 50 pm, por ejemplo, entre aprox. 10 pm y 30 pm. En odalidades, una desviación estándar de la longitud del aterial fibroso 14 es menor de 60 por ciento de una longitud el segundo material fibroso 14, por ejemplo, menor de 50 por longitud promedio, menor de 40 por ciento de la longitud p tenor de 25 por ciento de la longitud promedio, menor de 10 p e la longitud promedio, menor de 5 por ciento de la longitud p incluso menor de 1 por ciento de la longitud promedio.

En algunas modalidades, un área de superficie BET del íaterial fibroso es mayor de 0.1 m2/g, por ejemplo, mayor de 0. tayor de 0.5 m2/g, mayor de 1.0 m2/g, mayor de 1.5 m2/g, mayo iento, o incluso mayor de 99.5 por ciento.

En algunas modalidades, una relación entre la relación ngitud promedio y el diámetro del primer material fibroso y la ntre la longitud promedio y el diámetro del segundo material fi or ejemplo, menor de 1.5, por ejemplo, menor de 1.4, menor enor de 1.1, menor de 1.075, menor de 1.05, menor de 1.025, ustancia!mente igual a 1.

En modalidades particulares, el segundo material fi ortado nuevamente y el material fibroso resultante se pasa a t n segundo tamiz que tiene un tamaño de abertura promedio m I primer tamiz para proveer un tercer material fibroso. En tale na relación entre la relación entre la longitud promedio y el el segundo material fibroso y la relación entre la longitud prom iámetro del material fibroso puede ser, por ejemplo, menor de jemplo, menor de 1.4, menor de 1.25, o incluso menor de 1.1.

En algunas modalidades, el tercer material fibroso se presente, por ejemplo , cualquier material fibroso descrit resente, puede ser procesado por uno cualquiera o más de los escritos en la presente, y luego densificado como se descri resente„.

Un material , por ejemplo, un material fibroso, que ti ensidad volumétrica baja puede ser densificado a un prod ene una densidad volumétrica más alta . Por ejemplo, una com e materia! que tiene una densidad volumétrica de 0.05 g/ cm3 p ensificado sellando el material fibroso en una estructura relati permeable al gas, por ejemplo, una bolsa hecha de pol ietile oísa hecha de capas alternantes de polieti leno y un nylon , vacuando el gas atrapado, por ejem plo, aire , de la estructura . e la evacuación del aire de la estructura , el material fibros ner, por ejemplo, una densidad volumétrica de más de 0.3 g/ emplo, 0.5 g/cm3, 0.6 g/cm3, 0.7 g/cm3 o más, por ejemplo, 3. Después de la densificación, el producto puede ser proce iento o más, por ejemplo, 95 por ciento de su densidad VOI icial. Para reducir la electricidad estática en el material fib uede agregar al material un agente antiestático.

En algunas modalidades, la estructura, por ejemplo, la bo rmada por un material que se disuelve en un líquido, tal co or ejemplo, la estructura puede estar formada por un oli inílico de modo que se disuelve cuando entra en contact istema basado en agua. Tales modalidades permiten structuras densificadas sean agregadas directamente a soluci cluyen un microorganismo, sin liberar primero el contenid structura, por ejemplo, por corte.

Con referencia a la FIG. 5, un material de biomasa p ombinado con cualquier aditivo deseado y un ligante, y de ubsiguientemente por aplicación de presión, por ejemplo, pa aterial a través de un pellizco definido entre rodillos de ontrarrotativos o pasando el material a través de un m uestra. La densidad volumétrica se calcula dividiendo el pe uestra en gramos por el volumen conocido del cilindro en cen bicos.

Los ligantes preferidos incluyen ligantes que son sol ua, que se hinchan en agua, o que tienen una temper ansición vitrea de menos de 25°C, según se determinó por cal exploración diferencial. Por ligantes solubles en agua ent antes que tienen una solubilidad de por lo menos aprox. 0.05 ento en agua. Por ligantes que se hinchan con el agua, ent antes que aumentan en volumen más de 0.5 por ciento despu posición al agua.

En algunas modalidades, los ligantes que son solubles nchan con el agua incluyen un grupo funcional que es capaz d na unión, por ejemplo, una unión hidrógeno, con las fibras del broso, por ejemplo, material fibroso celulósico. Por ejemplo, nciona! puede ser un grupo de ácido carboxílico, un grupo car jemplos poliméricos incluyen poliglicoles, óxido de pol ietüen olicarboxíltcos,. poliamidas, pol iaminas y polisulfonatos de olisulfónicos. Ejemplos poliméricos específicos olipropilenglicol (PPG) , polietilenglicol (PEG), óxido de polietil jemplo, POLYOX®, copol ímeros óxido de etileno y óxido de p cido poliacrílico (PAA) , poliacrilamida , polipéptidos , polietil o I i vi n i Ipi rtd i na , poli(4-estirensulfonato de sodio) y poli(á crilamido- metil-1 -propansulfónico) .

En algunas modalidades, el ligante incluye u n pol ímero q na temperatura de transición vitrea inferior a 25 °C . Ejemplos ol ímeros incluyen elastómeros termoplásticos (TP Es) . Eje PEs incluyen amidas de bloques de poliéter, tales como las ueden adquirir bajo el nom bre comercial PE BAX®, elastóm oliéster, tales como los que se encuentran disponibles bajo el omercial HYTREL®, y copolímeros de bloques estirénicos, tal quellos que se encuentran disponibles bajo el nombre c En una modalidad particular, el ligante es una lign jemplo, una lignina natural o modificada sintéticamente.

Una cantidad adecuada de ligante agregada al material, obre una base de peso seco, es, por ejemplo, de aprox.0.01 p aprox. 50 por ciento, por ejemplo, 0.03 por ciento, 0.05 por ci or ciento, 0.25 por ciento, 0.5 por ciento, 1.0 por ciento, 5 po 0 por ciento o más, por ejemplo, 25 por ciento, basado en un p eí material densificado. El ligante puede ser agregado al mate n líquido neto, puro, como un líquido que tiene el ligante disu ismo, como un polvo seco del ligante, o como pellas del ligant El material fibroso densificado puede ser preparado en u e peletizado. Con referencia a la FIG. 6, un molino de peleti ene una tolva 301 para alojar el material no densificado cluye materiales que contienen carbohidratos, tales como cel iva se comunica con un taladro 312 que es accionado por un elocidad variable 314 de modo que el material no densificado p condicionador al taladro. El taladro se hace girar por el moto ntrola la alimentación del material fibroso en el conjunto de dillo 350. Específicamente, el material es introducido en un líndrica, hueca 352, que gira alrededor de- un eje horizontal y gujeros de la matriz que se extienden radialmente 250. La m hace girar alrededor del eje por el motor 360, que incluye u energía, indicando la energía total consumida por el r aterial densificado 370, por ejemplo, en forma de pellas, nducto 372 y son capturadas y procesadas, tal como por irradi El material, después de densificación, puede nvenientemente en forma de pellas u hojuelas que tie riedad de formas. Las pellas pueden ser luego irradiadas. En odalidades, las pellas u hojuelas son de forma cilindrica, por niendo una dimensión transversal máxima de, por ejemplo, ás, por ejemplo, 2 mm, 3 mm, 5 mm, 8 mm, 10 mm, 15 mm o emplo, 25 mm. Otra forma conveniente para preparar co o fuera de línea con el centro día pella (FIG. 7C). Haciendo q sea hueca adentro puede aumentar la velocidad de disoluc líquido después de la irradiación.

Con referencia ahora a la FIG. 7Dt la pella puede ejemplo, una forma transversal que es multilobulada, po trilobulada como se muestra, o tetralobulada, pent hexalobulada o decalobulada. Haciendo las pellas con tal transversales puede aumentar también la velocidad de disolu solución después de la irradiación.

De modo alternativo, el material densificado puede forma cualquiera deseada, por ejemplo, el material densific tener la forma de una almohadilla, un rollo o una bala.

Ejemplos En un ejemplo, envases de cartón de jugo de medio gal de un cartón Kraft blanco no estampado que tiene una smenuzador-cizallador en serie con la salida . En una modal ueden configurar dos trenes desmenuzadores-cizalladores en alida del primer desmenuzador alimentado como entrada al esmenuzador. E n otra modal idad , se pueden configurar tres t esmenuzador-cizallador en serie con la salida del primer c l imentada como entrada en el segundo desmenuzador y la s eg undo cizallador ali mentada como entrada al tercer desme últiples pasadas a través de trenes de desmenuzador-cizal l nticipadas para aumentar o d isminuir el tamaño de partícula y \ á rea de superficie total dentro de la corriente de al imentación En otro ejemplo , el material fibroso producido de desm izallar los envases de cartón de jugo puede ser tratado para u densidad volumétrica . E n algunos casos, el material fibros er rociado con agua o solución stock diluida de POLYOX™ xido de polietileno) preparado en agua . El material fibroso hu uede ser procesado luego a través de un molino de pelletiz atamiento pueden incluir uno o más de irradiación, so xldación, pirólisis, y explosión de vapor. Los diversos sis étodos de pre-tratamiento pueden ser usados en combinaci os, tres, o incluso cuatro de estas tecnologías, ombinaciones de pre-tratamiento En algunas modalidades, la biomasa puede ser p plicando dos o más de cualquiera de los procedimientos descri resente, tal como dos más de radiación, sonicación, o irólisis, y explosión de vapor ya sea con o sin una preparación termedia o subsiguiente de la carga de alimentación como se la presente. Los procedimientos pueden ser aplicados en rden (o simultáneamente) a la biomasa, por ejemplo, un elulósico y/o lignocelulósico y/o un material amiláceo, tal ranos de maíz. En otras modalidades, los materiales que in arbohidrato son preparados aplicando tres, cuatro o más de c e los procedimientos descritos en la presente (en cualquier e microorganismos debido a su menor peso molecular, istalinidad, y/o mayor solubilidad. Múltiples procesos pueden nergias y pueden reducir la entrada de energía total requ mparación con cualquier procedimiento sencillo.

Por ejemplo, en algunas modalidades, se proveen ca limentación que incluyen un carbohidrato que es producido me rocedimíento que incluye irradiar y sonicar (en cualquier multáneamente) un material celulósico y/o lignocelulós rocedimíento que incluye irradiar y oxidar (en cualquier multáneamente) un material celulósico y/o lignocelulós rocedimíento que incluye irradiar y pirolizar (en cualquier multáneamente) un material celulósico y/o lignocelulós rocedimíento que incluye irradiar y pirolizar (en cualquier multáneamente) un material celulósico y/o lignocelulósic rocedimíento que incluye irradiar y someter a explosión de v alquier orden o simultáneamente) un material celulós Si se desea, alguna o ninguna de la carga de alimentació cluir un material hidrolizado. Por ejemplo, en algunas modalida menos aprox. setenta por ciento en peso de la carga de alim un material no hidrolizado, por ejemplo, por lo menos un ento en peso de la carga de alimentación es un mat drolizado. En algunas modalidades, sustancialmente toda la imentación es un material no hidrolizado.

Cualquier carga de alimentación o cualquier reactor o fer rgado con una carga de alimentación puede incluir un ortiguador, tal como bicarbonato de sodio, cloruro de amoni electrolito, tal como cloruro de potasio, cloruro de sodio o cí lcio; un factor de crecimiento, tal como biotina y/o un par de rno uracilo o un equivalente del mismo; un tensoactivo, t een® o polietilenglicol; un mineral, tai como calcio, cromo do, hierro, selenio o zinc; o un agente quelante, t ilendiamina, ácido etilendiamintetraacético (EDTA) (o su form umedecido con un l íquido, tal como ag ua . n algunas modalidades, cualquier procesamiento desc presente ocurre después que el material celulósico y/o lignoc ermanece seco como se adquirió o fue secado, por ejemplo, alor y/o presión reducida. Por ejemplo, en algunas modalid aterial l ulósico y/o lignocelulósico tiene menos de aprox. cinco por eso de agua retenida, medido a 25 °C y a cincuenta por c umedad relativa.

Si se desea , se puede uti lizar un agente de hi nchazón , efine en la presente , en cualqu ier procedimiento descrit resente. En algunas modalidades, cuando un material celul gnocelulósico es procesado usando rad iación , menos de apro iento en peso del material celulósico y/o lignocel ulósico se e n un estado expandido, esta ndo caracterizado el estado e orno teniendo un volumen de más de aprox. 2.5 por ciento m Cuando se utiliza radiación en cualquier proced imiento, l ede ser aplicada mientras el material celulósico y/o ügnoc tá expuesto al aire, aire enriquecido con oxígen o, o incl uso opiamente dicho , o cubierto con un gas inerte tal como ni gón, o helio. Cuando se desea una oxidación máxi ma se u biente oxidante, tal como aire u oxígeno y la d istancia de la f diación es opti mizada para maximizar la formación de gas r ejemplo, ozono y/u óxidos de nitrógeno.

Cuando se utiliza radiación, la misma puede ser aplica omasa , tal como material celulósico y/o lignocelulósico, b esión de más de aprox. 2 , 5 atmósferas, tal como más de 5, 1 incluso más de aprox. 50 atmósferas.

En modalidades específicas , el procedimiento i ncluye ir nicar y la irradiación precede a la sonicación. En otras mod pecíficas, la sonicación precede a la irradiación , o la irradia nicación ocurren simultáneamente. entes de radiación, tales como rayos gamma y un haz de el ue pueden ser aplicadas en cualquier orden o simultáneamente En modalidades específicas, la sonicación se puede realiz ecuencia de entre aprox. 15 kHz y aprox. 25 kHz, tal como ent 8 kHz y 22 kHz utilizando una bocina de 1 KW o más gra jemplo, una bocina de 2, 3, 4, 5, o incluso 10 KW.

En algunas modalidades, el material celulósico y/o lignoc cluye una primera celulosa que tiene un primer peso romedio en número y el carbohidrato resultante incluye una elulosa que tiene un segundo peso molecular promedio en enor que el primer peso molecular promedio en número. Por l segundo peso molecular promedio en número es menor que eso molecular promedio en número en más de aprox. veintic iento, por ejemplo, 2x, 3x, 5x, 7x, 10x, 25x, incluso 100x de red En algunas modalidades, la primera celulosa tiene una ristalinidad y la segunda celulosa tiene una segúnda cris olumétrica de 20 lb/ft3 se usan como carga de alimentaci vases de cartón son doblados chatos y luego alimentado ecuencia de tres trenes desmenuzador-cizallador configurados on la producción del primer cizallador alimentada como entra gundo desmenuzador, y la producción del segundo c limentada como entrada en el tercer desmenuzador. El materi a roducido puede ser rociado con agua y procesado a travé olino de pelletizado que opera a temperatura ambiente . La ensificadas pueden ser colocadas en una ampol la de vid rio, l lada bajo una atmósfera de aire. Las pel las en la amp radiadas con radiación gamma radiación durante aprox. 3 hor locidad de dosis de a prox. 1 rad por hora para proveer un adiado en el cual la celulosa tiene un peso molecu lar más baj aterial de partida de Kraft fibroso , ratamiento de radiación Se pueden usar una o más secuencias de procesarm rno partículas alfa o protones, 2) electrones, producidos , por aceleradores de haces de electrones o emisión beta, o 3) r lectromagnética , por ejemplo, rayos gamma, rayos X, travioleta . En una propuesta , la radiación producida por su dioactivas se puede usar para irradiar la carga de alimenta Igunas modalidades, se puede utilizar cua lquier com bina alquier orden o simultáneamente de (1 ) a (3) . E n otra propu uede usar la radiación electromagnética (por ejem plo , p ando emisores de haces de electrones) para irrad iar la e imentación . Las dosis aplicadas dependen del efecto deseado rga de alimentación particular. Por ejemplo, altas dosis de r ueden romper enlaces químicos en los componentes de la c limentación y bajas dosis de radiación pueden aumentar las u ímicas (por ejemplo, reticulación) en los componentes de la i mentación. E n algunos casos, cuando la escisión de la ca sea ble y/o la funcionalización de la cadena de pol ímeros es d n deseables grupos funcionales que contienen nitrógeno, s alizar la irradiación en presencia de nitrógeno o incluso i rr n iones de nitrógeno.

Con referencia a la FIG. 8, en un método, un primer materi , o incluye, celulosa que tiene un primer peso molecular pro mero.(TMN1) es irradiado, por ejemplo, por tratamiento con r nizante (por ejemplo, en forma de radiación gamma, radia yos X, luz ultravioleta (UV) de 100 nm a 280 nm, un haz de el otras partículas cargadas) para proveer un segundo materi cluye celulosa que tiene un segundo peso molecular prom mero (T N2) menor que el primer peso molecular pror imero. El segundo material (o el primer y el segundo material) r combinados con un microorganismo (por ejemplo, una bacte vadura) que puede utilizar el segundo y/o el primer mater oducir un combustible 5 que es, o incluye hidrógeno, un alc emplo, etanol o butanol, tal como n-, sec- o t-butanol), emplo, etanol. La radiación también puede esterilizar los mater En algunas modalidades, el segundo peso molecular pro mero (MN2) es menor que el primer peso molecular promedio en MN1) en más de aprox. 10 por ciento, por ejemplo, 15, 20, 25, , 50 por ciento, 60 por ciento, o incluso más de aprox. 75 por En algunos casos, el segundo material tiene celulosa q a cristalinidad (TC2) que es menor que la cristalinidad (TC lulosa del primer material. Por ejemplo, (TC2) puede ser m C1) en más de aprox. 10 por ciento, por ejemplo, 15, 20, 25, , o incluso más de aprox. 50 por ciento.

En algunas modalidades, el índice de cristalinidad de ntes de la irradiación) es de aprox. 40 a aprox. 87,5 por ci emplo, de aprox. 50 a aprox. 75 por ciento o de aprox. 60 a a r ciento, y el índice de cristalinidad después de irradiació rox. 10 a aprox. 50 por ciento, por ejemplo, de aprox. 15 a a r ciento o de aprox. 20 a aprox. 40 por ciento. Sin emb r ejemplo, de aprox. 60,000 a aprox. 150,000 o de aprox. rox. 125,000. Sin embargo, en algunas modalidades, por spués de irradiación intensiva, es posible tener un peso omedio en número menor de aprox. 10,000 o incluso menor d 000.

En algunas modalidades, el segundo material puede tener oxidación (T02) que es mayor que el nivel de oxidación ( imer material. Un nivel de oxidación mayor del material pued su dispersabilidad, capacidad de hinchazón y/o sol mentando además la susceptibilidad de los materiales a los ímicos, enzimáticos o biológicos. En algunas modalidad mentar el nivel de oxidación del segundo material con res imer material, la irradiación se realiza bajo un ambiente oxid emplo, bajo un manto de aire u oxígeno, produciendo un aterial que es más oxidado que el primer material. Por eje gundo material puede tener más grupos hidroxilo, grupos son producidas por la emisión alfa de varios núcleos radioact omo isótopos de bismuto, polonio, astatina , radón , francio, radi ctínidos, tales como actinio, torio, uranio , neptunio, curio , c mericio, y plutonio. ..

Cuando se utilizan partículas, éstas pueden ser neu argadas) , cargadas positivamente o cargadas negativamente , on cargadas, las partículas cargadas pueden tener una sol ositiva o negativa, o múltiple cargas , por ejemplo, una , dos cluso cuatro o más cargas. En casos en los cuales se scisión de la cadena, pueden ser deseables las partículas ositivamente, en parte, debido a su naturaleza ácida . C ua ndo articulas, las partículas pueden tener la masa de un ele poso, o mayor, por ejemplo, 500, 1000 , 1 500 0 2000 o emplo, 1 0,000 o incluso 1 00,000 veces la masa de un ele poso. Por ejemplo, las partículas pueden tener u na masa d prox. 1 unidad atómica a aprox. 1 50 unidades atómicas, por ysics, Kenneth S. Krane, John Wiley & Sons, Inc. (1988 elee, FIZIKA B 6 (1997) 4, 177-206, Chu, William T., "Ove ght-lon Beam Therapy", Columbus-Ohio, ICRU-IAEA eeting marzo de 2006, Iwata, Y. et al., "Alternating-Phase-Focused r Heavy-lon Medical Accelerators", Proceedings of EPA inburgo, Escocia, y Leitner, C.M. et al., "Status perconducting ECR Ion Source Venus", Proceedings of EPA ena, Austria.

Los electrones interactúan vía dispersión de Coulomb y r tónica de frenado electromagnético ("Bremsstrahlung") produ mbios en la velocidad de los electrones. Los electrones pue oducidos por núcleos radioactivos que sufren una emisión rno isótopos de yodo, cesio, tecnecio, e iridio. De modo altern ede usar una pistola de electrones como una fuente de electr isión termiónica.

La radiación electromagnética interactúa a través Por ejemplo, la radiación gamma radiación se puede emp radiar los materiales . Con referencia a las FIGS . 9 y 1 0 (u mpliada de la región R) t un i rradiador gamma 1 0 incluye fu diación gamma 408, por ejemplo, pellas de 60Co, una mesa d 4 para alojar los materiales a ser irradiados y almacenamient jem plo, hecha de una pluralidad de placas de hierro, las cu ojadas en u na cámara de contención de horm igón (bóveda) cluye un camino de entrada al laberinto 22 detrás de un vestida con plo mo 26. El almacenamiento 16 incl uye una plur anales 30, por ejemplo, dieciséis o más canales, permitiendo entes de radiación gamma pasen a través del al macenamien a mino cerca de la tabla de trabajo.

En operación, la muestra a ser irradiada es colocada en u e trabajo. E l i rradiador es configurado para sumi nistrar la prop osis deseada y se conecta un equipo de monitoreo a u xperimental 31 . El operador sale luego de la cá mara de co iptón, samario, selenio, sodio, talio, y xenón.

Las fuentes de rayos X incluyen colisión de haces de el n objetivos metálicos, tales como tungsteno o molibdeno o ale fuentes de luz compactas, tales como las producidas comerc r Lyncean.

Las fuentes para radiación ultravioleta incluyen lamp uterio o de cadmio.

Las fuentes para radiación infrarroja incluyen lámparas de zafiro, zinc, o selenuros.

Las fuentes para microondas incluyen cltstrones, fuente o Slevin, o fuentes de haces de átomos que emplean g drógeno, oxígeno, o nitrógeno, az de electrones En algunas modalidades, se usa un haz de electrones ente de radiación. Un haz de electrones tiene las ventajas locidades de dosis (por ejemplo, 1, 5, o incluso 10 Mrad por s eleradores lineales, y aceleradores de pulsos. Los electron a fuente de radiación ionizante pueden ser útiles, por ejem as de materiales relativamente delgadas, por ejemplo, menore lgadas, por ejemplo, menores de 0.4 pulgadas, 0.3 pulga lgadas, o menores de 0.1 pulgada. En algunas modalid ergí?. de cada electrón del haz de electrones es de aprox. 0. rox. 2.0 eV (millón de electrón volts), por ejemplo, de ap eV a aprox. 1 ,5 MeV, o de aprox.0.7 MeV a aprox. 1.25 MeV.

En algunas modalidades, los electrones usados para aterial de biomasa pueden tener energías promedio de 0.05 or ejemplo, 0.10 c o más, 0.2 c o más, 0.3 c o más, 0.4 c o m más, 0.6 c o más, 0.7 c o más, 0.8 c o más, 0.9 c o más, 0.99 9999 c o más), en donde c corresponde a la velocidad de la cío.

La FIG. 11A muestra un diagrama de flujos del procedimie e incluye varios pasos en una secuencia de pre-tratamien carga de alimentación . De modo alternativo, o además, presó en el paso opcional 3020, la carga de ali mentación p metida a procesamiento mecánico (por ejemplo , para re ngitud promedio de las fibras en la carga de alimentación) a ministro a los dispositivos de irradiación con haz de electrone En el paso 3030, la carga de alimentación seca es tra n dispositivo de transporte de carga de al imentación (por ejem nta transportadora) y es distribuida sobre el ancho de ansversal del d ispositivo de transporte de la carga de al iment rma aproximadamente uniforme por volumen. Esto se puede lo emplo, manual mente o induciendo un movimiento de calizado e n alg ún punto en el dispositivo de transporte de la imentación a ntes del procesam iento de irradiación con ectrones.

En algunas modal idades , un sistema de mezclado intro ente qu ímico 3045 en la carga de alimentación en un proce mueve a través de cada una de las N "descargas" de h ectrones en el paso 3052. El movimiento puede ser o bie locidad continua a través y entre las descargas, o puede h usa en cada descarga, seguida por un movimiento repenti scarga siguiente. Una pequeña parte de la lechada de la mentación es expuesta a cada descarga durante un tie posición predeterminado en el paso 3053.

Los dispositivos de irradiación con haces de electr eden obtener comercialmente de Haz de iones Applications, -Neuve, Bélgica o de Titán Corporation, San Diego, CA. Las electrones típicas pueden ser de 1 MeV, 2 MeV, 4.5 MeV, 7. MeV. La potencia del dispositivo de irradiación por haz de el pica puede ser de be 1 kW, 5 kW, 10 kW, 20 kW, 50 kW, 100 N, o 500 kW. La efectividad de despolimerización de la lecha rga de alimentación depende de la energía de electrones us osis aplicada, mientras que el tiempo de exposición depen rmigón.

Las consideraciones de las energías de los electrones stos de energía; una menor energía de electrones puede ser v ra la ^realización de la despolimerización de algunas lech rgas de alimentación (ver, por ejemplo, Bouchard, et al, 006) 13: 601-610).

Puede ser ventajoso proveer una pasada doble de irradia z de electrones para proveer un procedimiento de despolim ás efectivo. Por ejemplo, el dispositivo de transporte de la imentación podría dirigir la carga de alimentación (en forma s chada) por debajo y en una dirección inversa a su dire ansporte inicial. Los sistemas de doble pasada pueden per chadas de carga de alimentación más espesas sean proce edan proveer una despolimerización más uniforme a tr pesor de la lechada de la carga de alimentación.

El dispositivo de irradiación con haz de electrones puede e la lechada de la carga de alimentación . E n estas modalida arte de líquido de la lechada de la carga de ali mentación es filt specio a partículas de sólidos residuales y se recicla de n uev e preparación de la lechada 3040. Una parte sólida de la lecha arga de alimentación se hace avanzar luego al sig u iente rocesamiento 3070 a través del dispositivo de tra nsporte de la limentación. En otras modalidades, la carga de al imenta antiene en forma de lechada para el procesamiento u lterior, aces de partículas de iones Se pueden usar partículas más pesadas que los electró radiar los carbohidratos o materiales que i ncl uyen carbohidr jemplo, materiales celulósicos , materiales lignocel ulósicos , m miláceos, o mezclas de cualquiera de estos y otros descrit resente. Por ejemplo, se pueden util izar protones , núcleos nes de argón , iones de silicio , iones de neón , iones de carbo e fósforo, iones de oxígeno o iones de nitrógeno. En e aprox. 3 MeV/ unidad atómica a aprox. 4, 800 MeV/unidad at e aprox. 1 0 MeV/unidad atómica a aprox. 1 ,000 MeV/unidad ató Los tipos y las propiedades de las partículas que se pue ara irradiar varios tipos de materia les de biomasa se prese ayores detalles más abajo. Además, se divulgan sistemas y ara prod ucir haces de tales partículas.

. Tipos de iones n general , diferentes tipos de iones pueden ser usados para i rr ateriales de biomasa. Por ejemplo, en algunas modalidades, l e iones pueden incluir iones relativamente livianos, tal rotones y/o iones de helio. En algunas modalidades, los haces ueden incluir iones moderadamente más pesados , tales como rbono, iones de nitrógeno, iones de oxígeno , y/o iones de Igunas modalidades, los haces de iones pueden incl uir io esados , tales como los iones de argón , iones de silicio , i sforo , iones de sodio , iones de calcio y/o iones de hierro . eden usar mezclas de iones relativamente l ivianos y relati ás pesados en un único haz de iones, en donde cada un ferentes tipos de iones tiene una efectividad diferente en l a irr diferentes tipos de materiales de btomasa .

En algunas modalidades, los haces de iones para irra ateriales de biomasa incluyen iones cargados positivamente . L rgados positivamente pueden incluir, por ejemplo , iones de h i rgados positivamente (por ejemplo , protones) , iones de gase or ejemplo, helio, neón , argón) , iones de carbono , iones de ni nes de oxígeno, átomos de silicio, iones de fósforo , e iones de les como iones de sodio , iones de calcio , y/o iones de hi i mo de quedar ligado a cualquier teoría , se cree que tal rgados positivamente se comportan quí micamente como p idos de Lewis cuando son expuestos a los materiales de iciando y sosteniendo las reacciones de escisión de la ca ertura del anillo catiónicas en un ambiente oxidativo . ewis cuando son expuestos a materiales de biomasa, eacciones de escisión de la cadena de apertura del anillo ani n ambiente reductor.

En algunas modalidades, los haces para irradiar los mate iomasa pueden incluir átomos neutros. Por ejemplo, cualquie e átomos de hidrógeno, átomos de helio, átomos de carbono e nitrógeno, átomos de oxígeno, átomos de neón, átomos d tomos de fósforo, átomos de argón, y átomos de hierro pu cluidos en haces que se usan para la irradiación de mate iomasa. En general, mezclas de cualesquiera dos o más de los itomos arriba mencionados (por ejemplo, tres o más, cuatro ncluso más) pueden estar presentes en los haces.

La discusión precedente se ha enfocado en haces de i icluyen iones mononucleares y/o partículas neutras (por ejemp tómicos y átomos neutros). Típicamente, tales partículas son ¾ciles de generar - en términos energéticos -, y p especies más pesadas que incluyen aún más núcleos, tales co especies basadas en hidrocarburos y/o varias especies i n incluyendo compuestos de coordinación de varios metales .

En ciertas modalidades, los haces de iones usados pa los materiales de biomasa i ncluyen iones de carga simple t uno o más de H+, H- He+, Ne+, Ar+, C\ C- 0+, O-, N + , N-, S i P-, Na+ , Ca+ , y Fe+ . En algu nas modalidades, los haces de ion incluir iones con múltiples cargas ta les como uno o más de +, N3 +, N5 +, N3- 02+, O2-, 022- Si2+, Si +, Si2-, y Si4-. En g haces de iones también pueden incluir iones polinucle om plejos que llevan múltiple cargas positivas o negativas. E modal idades, en virtud de la estructura del ión polinuclear, l positivas o negativas pueden ser d istribuidas efectivame sustancialmente toda la estructura de los iones. En modalidades, las cargas positivas o negativas pueden esta r l partes de la estructura de los iones, en virtud de las e Los iones de hidrógeno pueden ser generados usa riedad de diferentes métodos en una fuente de iones. Típicam nes de hidrógeno son introducidos en una cámara ionizante ente de iones, y los iones son producidos suministrando ener oléculas del gas. Durante la operación, tales cámaras pueden andes corrientes de iones adecuadas para sembrar un acele nes corriente abajo.

En algunas modalidades, los iones de hidrógeno son pr a ionización de campo del gas hidrógeno. Un diagrama esquem a fuente de ionización de campo se muestra en la FIG. 43. L ionización de campo 1100 incluye una cámara 1170 en dond ionización de las moléculas del gas (por ejemplo, moléculas drógeno). Las moléculas de gas 1150 entran en la cáma yendo a lo largo de la dirección 1155 en el tubo de suminist fuente de ionización de campo 1100 incluye un elect nización 1110. Durante la operación, se aplica un gran pote sultado, algunos de los iones recién formados entran en el scarga 1140, y se propagan a lo largo de la dirección 1165 luencia de los potenciales VE y VX.

Dependiendo del signo del potencial VE (con respecto al p tierra común), se pueden formar iones cargados positiva gativamente. Por ejemplo, en algunas modalidades, se pued potencial positivo al electrodo 1110 y un potencial negati tractores 1130. Los iones de hidrógeno cargados positivame emplo, protones H+) que son generados en la 1170 son rechaz electrodo 1110 y hacia los extractores 1130. Como resul rriente de partículas descargada 1160 incluye iones de hi rgados positivamente que son transportados a un sistema inye En ciertas modalidades, se puede aplicar un potencial ne ectrodo 1110 y un potencial positivo a los extractores 1130. L drógeno cargados negativamente (por ejemplo, iones hidruro n generados en la cámara 1170 son rechazados por el electro icas. Los elementos de calentamiento adecuados incluy em plo, electrodos de descarga de arco, fi lamentos de calent binas de calentamiento , y una variedad de otros eleme a nsferencia térmica .

En ciertas modalidades, cuando los iones de hidróg oducidos a través de o bien emisión de campo o calen rmico, se pueden producir varias especies de iones de hi cluyendo las especies de iones ca rgadas positivam gativamente, y especies de iones cargadas en forma s últiple. Las diversas especies de iones pueden ser sepa rada ra a través de uno o más separadores electrostáticos y/o ma F IG . 44 muestra un diagrama esquemático de un s ectrostático 1 1 75 que está configurado para separar una plura pecies de iones de hid rógeno unas de otras. El s ectrostático 1 1 75 incluye un par de electrodos paralelos 1 1 ales se aplica un potencial VS por una fuente de ten sviados a lo largo de una trayectoria hacia arriba en la FIG. nes cargados negativamente son desviados a lo largo ayectoria hacia abajo. Los haces de iones 1162 y 1164 corre da uno a especies de iones cargadas positivamente, teni pecie de ion en el haz de iones 1162 una carga positiva má e la especie de ión del haz 1164 (por ejemplo, debido a sitiva más grandes de los iones en el haz 1162, el haz es des an medida).

Similarmente, los haces de iones 1166 y 1168 correspon o a especies de iones cargadas negativamente, teniendo la iones en el haz de iones 1168 una carga negativa más grand pecie de iones en el haz de iones 1166 (y de este mod sviada en mayor medida por el campo eléctrico entre el 80). El haz 1169 incluye partículas neutras presentes origi la corriente de partículas 1160; las partículas neutras ectadas mucho por el campo eléctrico entre electrodos 1180, ombi nadas y luego dirigidas a un sistema inyector y/o dirigi ue sean incidente directamente en el material de biomasa cnicas conocidas.

En general , los separadores de haces de partículas ueden usar campos magnéticos además de, o en lugar de, éctricos para desviar pa rtículas cargadas. En algunas mod s separadores de haces de partículas incluyen múltiples lectrodos, en donde cada par de electrodos genera un ca mpo ue desvía las partículas que pasan a través. De modo alter demás, los separadores de haces de partículas pueden i ncl ás deflectores magnéticos que están configurados para de a rticulas cargadas de acuerdo con la magnitud y el signo de la e las partículas. i) Iones de gases nobles Los átomos de los gases nobles (por ejemplo, átomos tomos de neón , átomos de argón) forman iones cargados positi encuentra en comunicación fluida con el i nterior de la cámar avés de la entrada 1240, y reduce la presión de los gases ntro de la cámara 1 21 0 durante la operación . U no o más át ses nobles 1 280 son admitidos en la cámara 1 21 0 a través del trada 1 230.

Du rante la operación, se aplica un potencial lrelatt tamente positivo VT (por ejemplo , positivo con respecto a u terna comú n) al electrodo ahusado 1220. Los átomos de gase 80 que entran en una región del espacio que rodea la p ectrodo 1 220 son ionizados por el fuerte campo eléctrico tiende desde la punta ; los átomos del gas pierden un elect nta , y forman iones de gases nobles cargados positivamente.

Los iones de gases nobles cargados positivamente son ac ejados de la punta, y una cierta fracción de los iones de ga san a través del extractor 1260 y salen de la cá mara 1 210, lumna óptica de idnes que incluye una lente 1 270, que de Como se discutió más arriba con relación a los i idrógeno , el haz resultante de. iones de gases nobles 1 290 p ansportado a través de una columna óptica de partículas carg cluye varios elementos ópticos de partículas para desviar y/o haz de iones de gases nobles. El haz de iones de gases nobl sar también a través de un separador electrostático y/o m rno se discutió más arriba con relación a la FIG . 44.

Los iones de gases nobles que pueden ser producid nerador de ionización de campo 1200 incluyen iones de heli neón , iones de argón , e iones de cri ptón . Además , el gene n ización de ca mpo 1 200 se puede usar para generar iones pecie q u ímica gaseosa , incluyendo hidrógeno, nitrógeno y oxí Los iones de gases nobles pueden tener ventajas partícul specio a otras especies de iones cuando se trata la biom em plo , mientras los iones de gases nobles pueden reaccionar ateriales de biomasa , los iones de gases nobles neutral iza roducidos típicamente por ionización de campo en un sistema fuente de ionización de campo 1 1 00 o el generador de ioniz ampo 1 200. Por ejemplo , las moléculas de gas oxígeno y/o lo e oxígeno (por ejemplo, producidos por calenta miento del gas ueden ser introducidos en una cámara, en donde las molé xígeno y/o, los átomos son ionizados por campo para producir xígeno. Depend iendo del signo del potencial aplicado a l elec nización de , ca mpo, se pueden producir iones de oxígeno ositivamente y/o negativamente. Las especies de iones ueden ser seleccionad as preferentemente entre varias esp )nes y átomos y moléculas neutros por un selector de p lectrostático y/o magnético, como se muestra en la FIG . 44.

Como otro ejemplo, las moléculas de gas nitrógeno pu itroducidas en la cámara de o bien la fuente de ion ización d 1 00 o el generador de ionización de campo 1200 , y ioniza )rmar iones de nitrógeno cargados positivamente y/o negativa nes deseadas pueden ser separadas luego de otras especies i utras a través de un separador electrostático y/o magnético, uestra en la FIG . 44. Los átomos de carbono que son sumi nis cámara de o bien la fuente de ion ización de campo 1 1 nerador de ionización de ca mpo 1200 pueden ser produci lentamiento de u n objetivo a base de carbono (por eje jetivo de grafito) para causar la emisión térmica de los at rbono del objetivo . El objetivo puede ser colocado relativamen la cá mara , de modo que los átomos de carbono emitidos ent mara directamente después de la emisión, v) Iones más pesados Los iones de átomos más pesados tales como sodio eden ser producidos media nte una ca ntidad de métodos. Por algunas modal idades, los iones pesados tales como los i dio y/o de hierro son producidos a través de emisión termióni aterial objetivo que incluye sodio y/o hierro , respectivame ontrolado por un controlador 1320, que regula la temper lemento de calentamiento 1310 para controlar la corriente enerada del material objetivo 1330. Cuando se suministra s alor al material objetivo 1330, la emisión termiónica del bjetivo genera una corriente de iones 1340. Los iones 1340 cluir iones cargados positivamente de materiales tales com ierro, y otras especies atómicas relativamente pesadas (por tros iones de metales). Los iones 1340 pueden ser luego c nfocados y/o desviados de otra manera por electrodos electr o magnéticos 1350, que también suministran iones 1340 a un i La emisión termiónica para formar iones de especies ilativamente pesadas también se comenta, por ejemplo, en la .S. N.°4.928.033, titulada "Fuente de Ionización Termiónica", ontenido completo se incorpora a la presente por referencia.

En ciertas modalidades, se pueden producir iones relati esados tales como iones de sodio y/o iones de hierro por des muestra en la FIG. 47. El campo de microondas entra en la ionización cámara 1490. En una primera región dentro de l 1490, un solenoide 1470 produce un campo magnético fuert una región del espacio que también incluye el campo de micro fuente 1440 suministra átomos 1450 a esta región de espacio, de microondas concentrado ioniza los átomos 1450, y magnético 1480 generado por el solenoide 1470 confina IO ionizados para formar un plasma localizado. Una parte del pí de la cámara 1490 como iones 1460. Los iones 1460 pueden desviados y/o enfocados por uno o más elementos electrost magnéticos y suministrados a un inyector.

Los átomos 1450 de materiales tales como sodio y/o hier ser generados por emisión térmica a partir de un material obj ejemplo. Los materiales objetivo adecuados incluyen materi como silicatos y otras sales estables, incluyendo materiales a base de zeolita. Los atentes mencionadas se incorpora a la presente por referencia , Fuentes de haces de partículas Las fuentes de haces de partículas q ue genera n haces p n la irradiación de material de biomasa incl uyen típicame rupos de componentes: un inyector, que genera o recibe troduce los iones en un acelerador; un acelerador, que reci í inyector y aumenta la energía ci néti ca de los iones; y elem opla miento de salida , que manipulan el haz de iones acelerad ) I nyectores Los inyectores pueden incl uir, por ejemplo, cua lquiera entes de iones comentadas en las secciones precedentes má ue sumi nistran una corriente de iones para la aceleración subs os inyectores también pueden inclui r va rios tipos de elemento partículas electrostáticos y/o magnéticos , incluyendo flectores, colimadores , filtros, y otros de tales elemento lementos se pueden usar para acondicionar el haz de iones Un tipo de acelerador que se puede usar para aceler oducidos usando las fuentes comentadas más arriba ynamitron® (disponible, por ejemplo, de Radiation Dynamics In a unidad de IBA, Louvain-la- Neuve, Bélgica). Un quemático de un acelerador Dynamitron® 1500 se muestra e . El acelerador 1500 incluye un inyector 1510 (que incluye un iones), y una columna aceleradora 1520 que incluye una pl electrodos anulares 1530. El inyector 1510 y la columna 15 ojados dentro de una envuelta 1540 que es evacuada por un vacío 1600.

El inyector 1510 produce un haz de iones 1580, e introdu 80 en la columna aceleradora 1520. Los electrodos anulares antienen a diferentes potenciales eléctricos, de modo que l n acelerados a medida que pasan a través de espacios ectrodos (por ejemplo, los iones son acelerados en los espaci dentro de los electrodos, en donde los potenciales eléctri or ejemplo, blindaje de hormigón) a ser posicionado adyace lumna 1520 para aislar la columna. Después de pasar a tr bo 1555, el haz de iones 1590 pasa a través de un i ploración 1550. El imán de exploración 1550, que es control a unidad lógica externa (no mostrada), puede barrer el haz elerado 1590 de manera controlada a través de u dimensional orientado perpendicular a un eje central de la 20. Como se muestra en la FIG. 48, el haz de iones 1590 vés de la ventana 1560 (por ejemplo, una ventana de lámina pantalla) y luego es dirigido para impactar sobre leccionadas de una muestra 1570 por imán de exploración 155 En algunas modalidades, los potenciales eléctricos apl¡cad ectrodos 1530 son potenciales estáticos generados, por ejem entes de potencial DC. En algunas modalidades, algunos o t tenciales eléctricos aplicados a los electrodos 1530 son pot riables generados por fuentes de potenciales variables. Las table que para reducir la longitud de la columna 1520, se pue nes de carga múltiple en lugar de iones de carga simple. Es ecto acelerador de una diferencia de potencial eléctrico e I ectrodos es mayor para un ión que lleva una carga de magn ás que para un ión que lleva una carga de magnitud 1. Así bitrario X2+ puede ser acelerado a una energía final E en una ás corta que un ión arbitrario correspondiente X+. Iones c i pie y cuádruple (por ejemplo, X3+ y X4+) pueden ser acelerad ergía final E en distancias aún menores. Por lo tanto, la longit lumna 1520 puede ser reducida significativamente cuando e nes 1580 incluye especies!de iones principalmente de carga m Para acelerar iones cargados positivamente, las difere tencial entre los electrodos 1530 de la columna 15 leccionadas de modo tal que la dirección de la concentr mpo creciente en la FIG. 48 es hacia abajo (por ejemplo, rte inferior de la columna 1520). Inversamente, cuando del ac 500 puede ser convertido rápidamente de iones de ca rga simpl eleran en iones de carga múltiple que se aceleran , y viceversa Otro tipo de acelerador que se puede usar para a celer ara el tratamiento de material a base de biomasa es un ac hodotron® (que se puede obtener, por ejemplo, de I BA, Lou euve, Bélgica) . En general , los aceleradores tipo Rhodotron na sola cavidad de reci rculación a través de la cual los iones q endo acelerados realizan pasadas múltiples . Como result celeradores Rhodotron® pueden ser operados en modo co rrientes de iones continuas relativamente altas.

La F IG . 49 muestra un diagrama esquemático de un a hodotron® 1 700. El acelerador 1 700 incluye un inyecto r 1 troduce iones acelerados en un a cavidad de reci rculación 1 ente de cam po eléctrico 1 730 está posicionada dentro de la terior 1 740 de la cavidad 1 720, y genera un campo eléctri scilante. La frecuencia de oscilación del campo radial es sele entro geométrico de la cavidad 1720, y pasa afuera a travé gujero en la pared de la cámara interior 1740. C uando el osicionado en la entrada de la cavidad 1720 , la amplitud d léctrico dentro de la cavidad 1 720 ha sido reducid a a cer ero) . A medida q ue el ión emerge de la cámara interior mplitud del campo eléctrico en la cavidad 1 720 comienza a uevamente, pero el campo está orientado ahora radialmen fuera. La magnitud del campo durante la segunda m itad del p n a través de la cavidad 1 720 alcanza nuevamente u n máxi m omienza a disminui r. Como resultado, el ión positivo es ueva mente por el campo eléctrico a medida que el i ón co egunda mitad de un primer pasaje a través de la cavidad 1 720.

Al alcanzar la pared de la cavidad 1720 , la mag nitud d léctrico en la cavidad 1 720 es cero (o casi cero) y el ión pasa e una abertura en la pared y encuentra uno de los im esviación de haces 1750. Los imanes de desviación de haces vidad 1720.

Como se muestra en la F!G. 49, después de seis pasajes la cavidad 1720, el ión acelerado es acoplado fuera de la 20 como una parte del haz de iones acelerado 1760. El haz elerado pasa a través de uno o más elementos ópticos de p ectrostáticos y/o magnéticos 1770, que pueden incluir limadores, deflectores de haces, filtros, y otros elementos ópti emplo, bajo el control de una unidad de lógica externa, los el 70 pueden incluir un deflector electrostático y/o magnético q haz acelerado 1760 a través de una región plana bidim ientada perpendicular a la dirección de propagación del haz M Los iones que son inyectados en la cavidad 1720 son ac cada pasaje a través de la cavidad 1720. En general, por l ra obtener haces acelerados que tienen diferentes energías omedio, el acelerador 1700 puede incluir más de un acoplam lida. Por ejemplo, en algunas modalidades, uno o más de lo n general , sin embargo, el acelerador 1 700 puede inclui r C mero de imanes de desviación, y los iones inyectados en la 20 pueden realizar cualquier número correspondiente de p avés de la cavidad . Por ejemplo, en algunas modalid elerador 1700 puede incluir por lo menos 6 imanes de desviac nes pueden realizar por lo menos 7 pasajes a través de la cavi emplo, por lo menos 7 imanes de desviación y 8 pasajes a tra vidad , por lo menos 8 imanes de desviación y 9 pasajes a tra vidad , por fo menos 9 imanes de desviación y 1 0 pasajes a t cavidad , por lo menos 1 0 imanes de desviación y 1 1 pasajes la cavidad).

Típicamente , el campo eléctrico generado por la fuente d 30 provee una ganancia de paso de cavidad sim ple de a prox . ión inyectado. En general , sin embargo, gana ncias de pas ayores son posibles proporcionando un campo eléctrico d plitud dentro de la cavidad 1 720. En algu nas modalida mentada adicional mente inyectando iones que tienen múltiple En la descripción que antecede del acelerador 1 700, se in n cargado positivamente en la cavidad 1 720. El acelerad mbién puede acelerar iones cargados negativamente. Para ha s iones cargados negativamente son i nyectados de modo rección de sus trayectorias está fuera de fase con la direc mpo eléctrico radial . Es decir, los iones cargados negativam yectados de modo que en cada semipasaje a través de la 20, la direcció n de la trayectoria de cada ión es opuesta a la d l campo eléctrico radial. Lograr esto comprende simplement tiempo en el cual los iones cargados negativamente son inyect cavidad 1720. Por consiguiente, el acelerador 1 700 es c elerar simultáneamente los iones que tienen la mism roximadamente, pero cargas opuestas. Más generalme elerador 1 700 es capaz de acelerar simultáneamente diferent iones tanto los cargados positivamente como los c lativamente altas en aceleradores basados en ciclotrón y/o si construcción y operación de tales aceleradores es bien con arte. Como otro ejemplo , en algunas modalidades , se pue entes de iones tipo Penning para generar y/o acelerar iones p aterial a base de biomasa . El diseño de fuentes ti po Pe mentado en la sección 7.2.1 de Prelec (Krsto Prelec, FIZ 997) 4, 1 77-206).

También se pueden usar generalmente aceleradores está ná micos de diversos tipos para acelerar iones . Los acet táticos típicamente incluyen u na pluralidad de lentes electr e se mantienen a diferentes tensiones de DC . Selecciona nd ropiados de las tensiones aplicadas a cada uno de los elem ntes, los iones introducidos en el acelerador pueden ser acel a energía final seleccionada . La FIG . 50 m uestra un quemático simplificado de u n acelerador estático 1 800 nfigurado para acelerar iones para tratar material de biomasa mbién incluye una lente de desviación 1 830 y una lente de co 32. Estas dos lentes operan para dirigir el haz de iones 1 81 sición selecci onada en el material de biomasa 1 835, y para e z de iones 1 81 5 sobre el material de biomasa.

Aunque la F I G . 50 muestra una modalidad particular elerador estático, muchas otras variaciones son posibles y ad ra tratar el material de biomasa. En algunas modalida emplo, las posiciones relativas de la lente de desviación 1 nte de colimación 1 832 a lo largo de la columna de iones 1 820 r intercambiadas. También pueden estar presentes ectrostáticas adicionales en la columna de iones 1820, y la col nes 1 820 puede incluir además elementos ópticos magnetostát gunas modal idades, puede estar presente una ampl ia vari ementos adicionales en la columna de iones 1820, i n flectores (por ejemplo, deflectores cuadrupolos , hexap topolos) , elementos de filtrado tales como aberturas para diofrecuencia (RF) oscilante, intenso, que es temporiza incidir con la inyección y la propagación de los iones en la col nes. Como un ejemplo, se pueden usar dispositivos tale istrones para generar los campos RF en las cavidades. Adapt cilaciones del campo a los tiempos de inyección de los io vidades de RF pueden acelerar los iones a altas energías e mantener potenciales pico durante largos períodos de tiemp sultado, los LINACs típicamente no tienen los mismos requer blindaje que los aceleradores DC, y tienen una longitud tipi ás corta. Los LINACs típicamente operan a frecuencias de anda S, típicamente limitada a potencia relativamente baja) anda L, capaz de operación de potencia significativamente s LINACs típicos tienen una longitud total de 2-4 metros.

Un diagrama esquemático de un acelerador lineal dinámi or ejemplo, un LINAC) se muestra en la FIG. 51. El LIN cluye una fuente de iones 1810 y una columna de iones 1 dividualmente para producir campos de RF que, juntos, acel nes en un haz de iones 1815 a una energía seleccionada, fin e ser incidente en el material de biomasa 1835.

Como se discutió más arriba con relación a los acel staticos, muchas variaciones del acelerador dinámico 1 osibles y se pueden usar para producir un haz de iones pa aterial de biomasa. Por ejemplo, en algunas modalidades, ueden estar presentes lentes electrostáticas adicionales en la e iones 1855, y la columna de iones 1855 puede incluir lementos ópticos magnetostátícos. En ciertas modalidades, star presentes una amplia variedad de elementos adiciónal olumna de iones 1855, incluyendo deflectores (por ejemplo, de uadrupolo, hexapolo y/u octopolo), elementos de filtrado tal berturas para remover especies indeseadas (por ejemplo, eutras y/o algunas iónicas) del haz de iones 1815, extracto jemplo, para establecer un perfil espacial para el haz de iones En algunas modalidades, se pueden usar aceleradores van de Graaff para producir y/o acelerar iones para el tra bsiguiente de la biomasa. La FIG. 52 muestra una modalida elerador de van de Graaff 1900 que incluye un electrodo de férica 1902 y una correa aislante 1906 que recircula entre el 02 y una base 1904 del acelerador 1900. Durante la oper rra aislante 1906 se mueve sobre poleas 1910 y 1908 en la ostrada por la flecha 1918, y lleva carga al electrodo 1902. removida de la correa 1906 y transferida al electrodo 1902, e la magnitud del potencial eléctrico en el electrodo 1902 sta que el electrodo 1902 es descargado por una ch ternativamente, hasta que la corriente que fluye es equilibrada rriente de carga).

La polea 1910 es puesta a tierra, como se muestra en la na descarga corona se mantiene entre una serie de punt ambre fino en un lado de la correa 1906. El alambre ra tratar material de biomasa. En algunas modalidades, el ac 00 puede ser configurado para proveer iones cargados negati erando el alambre 1914 y el punto de aguja 1916 a un gativo con respecto a la polea puesta a tierra 1910.

En general, el acelerador 1900 puede ser configura oveer una amplia variedad de diferentes tipos de cargas po gativas para tratar la biomasa. Tipos de cargas ilustrativos ectrones, protones, iones de hidrógeno, iones de carbono, i ígeno, iones de halógeno, iones de metales, y otros tipos de i En ciertas modalidades, se pueden usar aceleradores en ncluyendo aceleradores en tándem plegados) para generar h nes para el tratamiento de material de biomasa. Un ejempl elerador en tándem plegado 1950 se muestra en la FIG. elerador 1950 incluye una columna aceleradora 1954, un sepa rga 1956, un deflector de haces 1958, y una fuente de iones 1 Durante la operación, la fuente de iones 1952 produce Una vez dentro del acelerador 1950, los iones negativos e 60 son acelerados por la columna aceleradora 1954. Típicam lumna aceleradora 1954 incluye una pluralidad de el eleradores tales como lentes electrostáticas. La difere tencial aplicada en la columna 1954 para acelerar los iones n ede ser generada usando varios tipos de dispositivos. Por eje unas modalidades, (por ejemplo, aceleradores Pelletro tencial es generado usando un dispositivo de carga Pelletro positivos Pelletron® incluyen una correa que lleva carga q rmada por una pluralidad de eslabones de cadenas de me mplo, acero) o pellas que son puenteados por conectores a or ejemplo, formados de un material tal como nylon). Du eración, la correa recircula entre un par de poleas, una de la mantiene a potencial de tierra. A medida que la correa s tre la polea puesta a tierra y la polea opuesta (por ejemplo, rminal), las pellas de metal son cargados positívame o un tubo que contiene un gas que separa los electrones de l gativos, por ejemplo. Los iones cargados negativa me nvertidos de este modo en iones cargados positivamen ergen del separador de carga 1 956. Las trayectorias de l rgados positivamente q ue emergen son alteradas de tal modo pes cargados positivamente van de vuelta a través de la eleradora 1 954, sufriendo una segunda aceleración en la tes de emerger como haz de iones cargado positivamente 1 9 ertura de sal ida 1 966. Los haces de iones cargados positi 62 pueden ser usados luego para tratar material de bio uerdo con los diversos métodos divulgados en la presente .

Debido a la geometría plegada del acelerador 1 950, los i elerados a u na energ ía ci nética que corresponde a dos ferencia de potencial generada por el dispositivo de c lletron®. Por ejemplo, en un acelerador Pelletron® de 2 MV, l druro que son introducidos por la fuente de iones 1 95 eneradores de campo de RF de pulsos para la aceler artículas) . Los potenciales aplicados a los diversos dis celeradores son seleccionados para acelerar los i ones egativamente del haz 1 960.

Aceleradores de tándem ilustrativos, incluyendo t egados como los no plegados,, se encuentran disponibles de lectrostatics Corporation (Middleton , Wl) , por ejemplo .

En algunas modalidades, se pueden usar combi naciones ás de los diversos tipos de aceleradores para producir haces ue son adecuados para tratar la biomasa . Por ejemplo , un a n tándem plegado se puede usar en combinación con un a neal, u n acelerador Rhodotron®, un acelerador estático Dyna ualquier otro tipo de acelerador para producir haces de io celeradores se pueden usar en serie , con la salida del haz de n tipo de acelerador dirigida para entrar en otro tipo de aceler celeración adiciona l. De modo alternativo, se pueden usar acel iones. Los dos haces de iones pueden ser acelerados ad icion otro acelerador, o pueden ser usados para tratar la biomasa.

Además, en algunas modalidades, se puede usa acelerador para generar múltiple haces de iones para tratar l Por ejemplo, cualquiera de los aceleradores comentados en (y también otros tipos de aceleradores) pueden ser modifi producir múltiples haces de iones de salida subdividiendo un de iones inicial introducida en el acelerador de una fuente d modo alternativo, o adiciona lmente , cualquiera de los hace producidos por cualquiera de los aceleradores divulgados en pueden incluir solo un tipo de ión , o múltiples tipos de iones d En general , cua ndo se usan m últiples aceleradores dife producir uno o más haces de iones para el tratamiento de l los múltiples aceleradores diferentes pueden ser posici cualquier orden uno con respecto al otro. Esto provee gran para producir uno o más haces de iones, cada uno de los c odal idades, se pueden producir electrones y haces de ion celerador com ún y ser usados para tratar la biomasa . Por uchos de los aceleradores divulgados en la presente pu onfigurados para producir haces de electrones como una alter además de, haces de iones. Por ejemplo , los acel ynamitron®t los aceleradores Rhodotron® y los LI NACs pu onfigurados para producir haces de electrones para el tratamie iomasa .

Además, el tratamiento de la biomasa con haces de ion er combi nado con otras técnicas tales como sonicación . En g atamiento basado en sonicación puede ocurrir antes , d u espués del tratamiento de la biomasa basado en ione atamientos tales como el tratamiento con haz de electrones uede ocurri r en cualquier combinación y/u orden con tra Itrasónico y tratamiento con haz de iones, ii) Elementos de acoplamiento de salida y otros componentes io magnético, incluyendo fuentes de campo estático y/o fu ampo variable. Las fuentes de campo variable pueden produci u tienen frecuencias que oscilan entre 1 Hz y 1015 Hz.

En algunas modalidades, se produce ozono cuando l celerados interactúan con el gas oxígeno atmosférico. La pr e gas ozono en exceso puede representar un riesgo de sal'Jd ara los operadores del sistema que trabajan cerca de las ivulgadas en la presente. Por consiguiente, las fuentes pued in sistema de remoción de ozono, que incluye típicamente u enteos de salida conectados a bombas de vacio para ctivamente el ozono y otros gases. En algunas modalida jentes pueden incluir un blindaje que encierra un volumen de 'avés del cual se mueven los iones acelerados, para ayudar a I gas ozono al volumen encerrado. El volumen encerrado p ombeado por un sistema de evacuación. n algunas modalidades, se usan los iones acelerados pa istribución de dosis a través del espesor del material. El ba ico de Bragg puede ser realizado de una manera tal que la nes recibida a través del espesor del material es nomi niforme.

En ciertas modalidades, se puede lograr un efecto iseminando el pico de Bragg del haz de iones. Por ejemplo, locar un elemento de dispersión en el camino de los iones ac ara causar el ensanchamiento del espectro de energía de l elerados, como se muestra en la Figura 2 de Chu (2006 sultado del ensanchamiento de la energía, se puede e gnificativamente eí pico de Bragg, resultando en una dosifica iforme de un material de biomasa expuesto.

En ciertas modalidades, las partículas cargadas usa poner los materiales de biomasa pueden incluir antiparttc emplo, en algunas modalidades, se pueden usar antipartícu rno positrones y/o antiprotones para exponer los materiales. onitoreando la emisión de positrones, la posición del pico d ede por lo tanto ser localizada en el materia! . Esta técnica p rticularmente útil cuando el pico de Bragg es barrido a tr aterial cambiando la energ ía de iones, como se discute más ar En algunas modalidades , se pueden usar com binaci ferentes iones pa ra tratar el material de biomasa . Por eje aterial puede ser tratado con una combinación de protones e i rbono. En general , se puede usar cualquier combi nación de d nes pa ra tratar el material ; los iones tienen los mismos o di gnos de carga y magnitudes, y las mismas o diferentes iferentes iones , en algunas modalidades , pueden ser acelerad ismo acelerador. De modo a lternativo, o adicionalmente, di nes pueden ser acelerados en diferentes aceleradores , y la in tratamiento de la biomasa puede incluir múltiples acelera nes configurados para producir haces de iones.

Parámetros operativos lectromagnética tal como rayos X. Por consiguiente, debido al osificación relativamente bien controlado de iones acelera ismos operan en forma relativamente eficiente para al structura del material de biomasa. Además, como es eviden igura 6 de Prelec (infra, 1997), los iones más pesados (tales nes de carbono) tienen perfiles de dosificación aún más ag s iones más livianos tales como los protones, y así la ef lativa de estos iones más pesados al tratar material de bio ?? mayor que para los iones más livianos.

En algunas modalidades, la energía promedio de l celerados que inciden en el material de biomasa es de 1 MeV or ejemplo, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 15, 20, 30, 50, 100, 00, 800, o incluso 1000 MeV/u o más).

En ciertas modalidades, la energía promedio de l celerados es de 10 MeV o más (por ejemplo, 20, 30, 50, 100, 00, 500, 600, 800, 1000, 2000, 3000, 4000, o incluso 5000 Me alores son solo ilustrativos; la velocidad de los iones a epende del potencial de aceleración aplicado, el modo de oper celerador, el número de pasajes a través del campo de acele tros de tales parámetros.

En algunas modalidades, una corriente de iones promed ones. acelerados es de 105 partículas/s o más (por ejemplo, ÍO8, 109, 1010, 101\ 1012, 1013, 1014, 1015, o incluso 1016 parti nás).

En algunas modalidades, una dosis de radiación sumini laterial de biomasa de un haz de iones es de 5 rad o jemplo, 10, 15, 20, 30, 40, 50, 60, 80 o incluye 100 Mrad o má . Condiciones de exposición del haz de iones Cuando una muestra es expuesta a un haz de iones, la e epositada en la muestra de acuerdo con un perfil de dosis denominado también algunas veces distribución de d rofundidad). La FIG. 54 muestra un diagrama esquemático de 1 ) 9 lectromagnética) son a bsorbidos fuertemente en una región a a la superficie de la muestra , conduciendo a las dosis de en ltas que son depositadas cerca de la su perficie de la mué erfiles de dosis de radiación gamma y de rayos X 203 disminuyen aproximadamente en forma exponencia l de la sup la muestra, a medida que progresivamente menos fotones son je penetrar más profundamente en la muestra a ser absorbida.

El perfil de dosis de electrones 2020 muestra un acu mulación por el cual , debido a la capacidad de penetraci electrones de Compton, la dosis de energía depositada aume le la superficie expuesta de la muestra a una dosis depositad i una profundidad de penetración de, típicamente, aprox. 3 nedio condensado. Luego la dosis relativa de energ ía d lisminuye relativamente rápidamente con el aumento de la ebajo de la superficie de la muestra .

Los haces de iones, por contraste, típicamente tienen p ue tiene un ancho completo a la mitad del máximo (FWH segura que el perfil de dosis para los iones difiere sign ificat e los perfiles de dosis para electrones y fotones de va rias 1 e ondas. Como resultado, la exposición de materiales tales nateriales de biomasa a los haces de iones puede dar efecto diferentes de los efectos prod ucidos por los haces de f electrones.

Tí picamente, el ancho 6 del pico de Bragg 2014 depen lúmero de factores, i ncluyendo la naturaleza de la muestra , ones, y la energía de iones promedio. Un factor importante q obre el a ncho 6 del pico de Bragg 2014 es la distribució nergías en el haz de iones incidente. En general, cuando más s la distribución de energías en el haz de iones incidente , t strecho es el ancho 6 del pico de Bragg 201 4. Como un ej ico de Bragg 2014 típicamente tiene un ancho de aprox. 3 mm ara una distribución de energías de iones que tiene un FWHM a mayor parte de la energía cinética de los iones se pierda a t ventos de dispersión .

Varias propiedades de uno o más haces de iones i ueden ser ajustadas para exponer muestras (por ejemplo, mate iomasa) a la radiación de haces de iones, lo que puede ll espolimerización y otras reacciones de escisión de caden uestras, reduciendo el peso molecular de las muestras de redecible y controlada. La FIG . 55 muestra un diagrama esq e un sistema de exposición a un haz de iones 21 00. El siste cluye una fuente de iones 21 1 0 que genera u n haz de ion ementos ópticos 21 20 (incluyendo , por ejemplo, lentes, a leflectores y/u otros elementos electrostáticos y/o magneti justar el haz de iones 21 50) dirigen el haz de iones 21 50 para icidente en la muestra 21 30, que tiene un espesor h en una erpendicular a la superficie 2135 de la muestra 2130. Además I haz de iones 21 50, los elementos ópticos 21 20 se pueden u utomática o en respuesta a la entrada realizada por un umano.

La FIG. 55 muestra también el perfil de dosis de iones qu e la exposición de la muestra 2130 al haz de iones 2150. La 16-Q.del pico de Bragg dentro de la muestra 2130 depende de l romedio del haz de iones 2150, la naturaleza de los iones en nes 2150, el material del cual está formada la muestra 213 ctores.

En muchas aplicaciones de haces de iones, tales atamiento iónico para la erradicación de tumores, e elativamente pequeño 6 del pico de Bragg 2014 es ventajoso ermite un direccionamiento razonablemente fino de los articulares en un paciente que es sometido al tratamiento, y ducir el daño debido a la exposición de los tejidos benignos c Sin embargo, cuando se exponen materiales de biom orno la muestra 2130 al haz de iones 2150, el ancho relat Varios métodos se pueden usar para ajustar la distribución d del haz de iones 2150. Uno de tales métodos es emplear u elementos de dispersión 2170 posicionados en el "patch" d iones 2150, como se muestra en la FIG. 55. El elemento de 2170 puede ser, por ejemplo, una membrana delgada forma material de metal tal como tungsteno, tantalio, cobre, y/o un base de polímero tal como Lucite® Antes de pasar a través del elemento de dispersión 2170, iones 2150 tiene una distribución de energía de ancho w, most FIG. 56A. Cuando el haz de iones 2150 pasa a través del elementos 2170, por lo menos algunos de los iones en el haz 2150 sufre eventos de dispersión con átomos en los elemen transfiriendo una parte de su energía cinética a los átom elementos 2170. Como resultado, la distribución de energía d iones 2150 es ensanchada a un ancho b más grande que w, nuestra en la FIG. 56B. En particular, la distribución de energ eposita una dosis relativamente alta es pequeña. Por c mpliando la distribución de energía iónica del haz de iones 2 ar la distribución mostrada en la FIG. 56B, el perfil de la dosis 40b es obtenido en la muestra 2130 después de exponer la a distribución ampliada de las energías de iones.vComo lo m >erfil de dosis 2140b, ampliando la distribución de energ ía de egión de la muestra 2130 en donde se deposita una dosis relat Ita es aumentado con respecto al perfil de dosis de ione aumentando la región de la muestra 2130 expuesta a u ilativamente alta, se puede mejorar la producción del procedi xposición .

En ciertas modalidades, el ancho b de la distribución d mpliada puede ser más grande que w por un factor de 1 .1 o jemplo, 1 .2, 1 .3, 1 .4, 1 .5, 1 .7, 2.0, 2.5, 3.0, 3.5, 4.0t 5.0, o a ás).

Típicamente, el perfil de dosis en la muestra 21 30 produci uestra al haz de iones, una relación de c/h puede ser 1 x 10 por ejemplo, 1 x 10 "5, 5 x 10 "5, 1 x 10 ' 5 x 10 ' 1 x 10 *3, .01, 0.05, 0.08, 0.1, o incluso 0.5 o más).

En algunas modalidades, la muestra 2130 incluye una e partículas (por ejemplo, aproximadamente partículas esfé ibras, y/o filamentos, y/u otros tipos de partículas). En ge artículas tienen una distribución de diferentes tamaños, con u ie partícula promedio r. La distribución de energía de iones d ones 2150 puede ser ajustada (por ejemplo, por ampliación) b íl tamaño de partícula promedio r de la muestra 2130 para r eficiencia del tratamiento basado en iones de la muestra 2 ejemplo, el haz de iones 2150 puede ser ajustado de modo elación de c/r es 0.001 o más (por ejemplo, 0.005 o más, 0.0 1.05 o más, 0.1 o más, 0.5 o más, 1.0 o más, 1.5 o más, 2.0 o i más, 3.0 o más, 3.5 o más, 4.0 o más, 5.0 o más, 6.0 o m lás, 10 o más, 50 o más, 100 o más, 500 o más, 1000 o más, Durante la operación del sistema 21 00, el controlador el 1 90 puede ser configurado para seleccionar un su belemento a el elemento de dispersión 21 70 basado en información tal spesor h de la muestra 2130, el tipo de iones en el haz de ion la energía de iones promedio en el haz de iones 21 50. La sel n subelemento apropiado puede realizarse en una ompletamente automatizada, o basada por lo menos en par trada realizada por un operador humano. La selección ubelemento apropiado se realiza trasladando el elemento de di 1 70 en la dirección mostrada por la flecha 2175 para posic ubelemento seleccionado en el camino del haz de iones 21 50.

En ciertas modalidades, se pueden usar otros dis demás de, o como una alternativa a , los elementos de dispersi or ejemplo, en algunas modalidades, se pueden usar combinac ampos eléctricos y/o magnéticos , producidos por elementos ó >nes, para ampliar la distribución de energía de iones del haz justan la distribución de energía de los iones son controlado ontrolador electrónico 2190. Aplicando campos IOC spacialmente en forma selectiva, es posible un alto grado d óbrela distribución de iones modificada, incluyendo la gener istribuciones de energía de iones que tienen, perfiles complica jemplo, múltiples lóbulos). Por ejemplo, en algunas mod plicando un campo localizado que acelera una parte de la dis e iones dispersada espacialmente, la distribución de energía ostrada en la Fig. 56A puede ser ampliada en el lado de alta eí máximo de distribución.

La información usada por el controlador electrónico 21 ustar la distribución de energía de iones del haz de iones 21 cluir el espesor h de la muestra 2130, como se comentó más a Igunas modalidades, el controlador electrónico 2190 pue formación sobre el perfil de dosis de iones esperado en la 130 para ajustar la distribución de energía de iones del haz En ciertas modalidades, la información sobre el perfil de nes esperado puede incluir información sobre el FWHM del ragg en el perfil de dosis de iones esperado. El FWHM del ragg puede ser determinado de mediciones de perfiles de nes y/o de uno o más modelos matemáticos de dispersión de muestra . Los ajustes de la distribución de energía de iones d nes 21 50 pueden ser realizados para reducir una diferencia spesor h de la muestra 21 30 y el FWHM del pico de Bragg . En odal idades, por ejemplo, una diferencia entre h y el ancho co mitad del máximo del pico de Pico de Bragg es de 20 cm o m emplo, 1 8, 1 6, 14, 1 2, 10, 8, 6 cm , 5, 4, 3, 2, 1 , 0.5, 0.1 , 0.05 cluso 0.001 cm o menos) .

En algunas modalidades, el sistema de exposición a u nes puede ajustar la distribución de las energías de iones en nes 2150 de otra manera . Por ejemplo, el sistema de exposic az de iones puede ser configurado para filtrar el haz 1 1 0. El haz de iones 21 50, con una distribución de energía n la Fig. 59A, entra en el filtro de iones 221 0 en donde la di e energía del haz de iones 21 50 es ajustada retirando po lgunos iones del iones. Por ejemplo, en algunas modalidades e iones 221 0 puede ser configurado para remover iones de ones 21 50 que tienen una energía menor que un umbral d seleccionado. En la FIG . 59A, el umbral de energ ía seleccion posición E0 del pico en la distribución de energía de iones, au generalmente, se puede seleccionar cualquier umbral de Retirando por filtrado todos (o incluso solo una gra n fracció ones que tienen una energía menor de E0, la distribución de e ones para el haz de iones 21 50 es como se mostró en la Fig. 5 En contraste, en algunas modalidades, el filtro de io >uede ser configurado para remover iones del haz de iones ¡enen una energ ía mayor que un umbral de energía seleccio jemplo, cuando el filtro de iones 2210 es implementado ones para alcanzar una distribución de energía de iones más or ejemplo, el perfil de dosis de iones en la muestra 213 gudo después de la exposición de la muestra q ue lo que serí odo si no se hubiera filtrado el haz de iones 2150. Como res ncho del pico de Bragg en la muestra 2130 es más peq especto al ancho del pico de Bragg para un haz de iones n xponiendo la muestra 2130 a una distribución más est energías de iones incidentes, se puede lograr un control más sobre la posición del haz de iones 2150; este nivel de c exposición de iones puede ser útil cuando se exponen varios materiales de muestra delicados.

De modo alternativo, el haz de iones filtrado se pued ravés de uno o más elementos de dispersión y/u otros disposit íumentar el ancho de la distribución de las energías de io )ropuesta de dos pasos para modificar la distribución de e ones -un primer paso de filtrado, seguido por un segundo hacerse más Gaussiana que lo que sería posible de otro mo solo un paso de dispersión en lugar del procedimiento de dos El filtro de iones 221 0 puede incluir uno o más de un de dispositivos diferentes para remover iones del haz de ione ejemplo, en algunas modalidades , el filtro de iones 221 0 analizador hemisférico y un filtro de abertura . El analizador incluye una fuente de campó magnético que dispersa los ion de iones 21 50 de acuerdo con sus energías cinéticas . abertura es posicionado luego en el camino del haz de i dispersado para permitir que solo los iones que tienen un energías particul ar pasen a través de la abertura .

En ciertas modalidades, se pueden usar otros dispos filtrar el haz de iones 21 50. Por ejemplo, se pueden usar absorbentes (por ejemplo , elementos configurados para abs incidentes que tienen energías menores que un umbral seleccionado) pueden ser usados para filtrar el haz de iones romedio del haz de iones 2150 típicamente corresponde al m a distribución de energía de iones). La fuente de iones 2110 ontrol del controlador electrónico 2190, puede ajustar la romedio del haz de iones 2150 cambiando una tensión de e plicada para acelerar iones en la fuente de iones.

La FIG. 60 es un diagrama esquemático que muestra corr e Bragg de un perfil de dosis de iones en la muestra 2130 p arrido a través de la muestra. Como un primer paso, el si xposición a iones 2100 es configurado para producir un prim ones con una energía de iones promedio seleccionada corres una tensión de extracción particular aplicad en la fuente 110. Cuando la muestra 2130 es expuesta al primer haz de erf i I de dosis de iones 2010a resulta en la muestra, con el ragg en la posición 2230a. Después de la exposición, la te ixtracción en la fuente de iones 2110 es ajustada para pr egundo haz de iones con una energía de iones promedio ede ser seleccionada como se desee , permitiendo el sumini ndes dosis a regiones seleccionadas de la m uestra 21 30 en cu uencia.

En general, también se pueden ajustar otras propiedades iones 21 50 además de, o como .una alternativa a , ajustar la iones promedio del haz de iones. Por ejemplo, en a alidades, el ángulo de divergencia del haz de iones 21 50 erficie de la muestra 21 30 puede ser ajustado para controlar dosis de iones en la muestra 2 30. En general , aumentando el divergencia del haz de iones 2150 en la superficie de la 30, se puede aumentar el ancho completo en la mitad del máxi o de Bragg en la muestra 2130. Así, en algu nas modalida srg ía promedio del haz de iones puede ser mantenida , pero e dosis de iones en el material -incluyendo la posición del igg- puede ser cambiada ajustando el ángulo de divergencia iones. s haces de iones tales como la intervención quirúrgica- p entajoso usar haces de iones con ángulos de divergencia relati randes para asegurar el pico de Bragg posicionado en la mue ubre una fracción adecuada del espesor de la muestra 2 jemplo, en algunas modalidades, la muestra 2130 puede ser ex haz de iones que tiene un ángulo de divergencia de 2 grad por ejemplo, 5, 10, 15, 20, 30, 40, o incluso 50 grados o más).

En algunas modalidades, tanto una corriente de haz de i az de iones 2150 como la energía de iones promedio del haz 150 pueden ser ajustadas para suministrar una dosis relati onstante en función del espesor h de la muestra 2130. Por ej muestra 2130 es expuesta de acuerdo con los perfiles de Dnes secuenciales 2010a, 2010b y 2010c en la FIG. 60, el osis de iones neto en la muestra 2130 corresponde a la erfiles 2010a-c, que se muestra en la Fig. 61A. En base al osis de iones neto de la FIG.61A, es evidente que algunas reg a FIG . 60, la corriente de haz de iones puede ser ucesivamente para cada reducción sucesiva en la energía de ones. Tres perfiles de dosis de iones, correspondiendo cad isminuciones sucesivas de la energ ía de iones promedio omante de iones en el haz de iones 21 50, se muestran com 010d-f, respectivamente, en la FIG . 61 B. El perfil de dosis eto en la muestra 2130 que resulta de estas tres exp ecuenciales se muestra en la Fig . 61 C. El perfil de dosis de io uestra una variación significativamente reducida en funci osición en la muestra 21 30 con relación al perfil de dosis de io e la FIG . 61 A.

Controlando cuidadosamente la energía promedio y la cor nes del haz de iones 21 50, las variaciones en la dosis elativa a través del espesor de la muestra 2130 despué xposición de la muestra al haz de iones 2150 pueden ser relat leqireñas. Por ejemplo, una diferencia entre una dosis de ione !O Mrad, entre 0.5 rad y 20 Mrad, entre 1 Mrad y 10 Mrad).

En algunas modalidades, la muestra 2130 puede ser ex iiferentes tipos de iones. La muestra 2130 puede ser >ecuencialmente a solo un tipo de ion por vez, o la exposici nuestra 2130 puede incluir exponer la muestra 2130 a uno o m je iones que incluyen dos o más diferentes tipos de iones. ipos de iones producen diferentes perfiles de dosis de ion aterial expuesto, y exponiendo una muestra a diferentes ones, se puede realizar un perfil de dosis de iones neto partic iuestra . La F IG . 62A muestra un diagrama esquemático iferentes perfiles de dosis de iones 201 Og— i que resulta de ex uestra 2130 a tres diferentes tipos de iones. Los perfiles de ones 201 Og— i pueden ser producidos a través de exposición s e la muestra a cada uno de los diferentes tipos de iones, o a a exposición simultánea de la muestra a dos o incluso los tr iferentes tipos de iones. El perfil de iones neto en la muestra >nes de fl úor, iones de argón, iones de neón, iones de criptón , pos de iones de metales tales como iones de sodio, iones de nes de litio. En general , se puede usar cualquiera de estos d i pos de iones para tratar la muestra 2130 , y cada uno prod erfil de dosis de iones diferente en una mu stra. En odalidades, los iones pueden ser generados de gases com isponibles tales como aire. Cuando se usa aire como un gas d e pueden generar muchos tipos de iones diferentes. Los diver e iones diferentes pueden ser separados unos de otros xponer la muestra 2130, o la muestra 2130 puede ser ex últiples tipos de iones diferentes generados de un gas de f omo aire.

En algunas modalidades, los diferentes tipos de iones cluir iones que tienen diferentes cargas. Por ejemplo , los d pos de iones pueden incluir varios iones positivos y/o n demás, los diferentes tipos de iones pueden incluir iones qu olecular) .

En algunas modalidades, el sistema de exposición a un nes puede ajustar la composición del haz de iones en base al e la muestra . Por ejemplo, algunos tipos de muestra , tal iomasa celulósica , incluyen una gran concentración de droxilo. Por consiguiente, la profundidad de penetración efe lgunos tipos de iones - particularmente protones - en tales m uede ser considerablemente mayor que lo que se esperarla odo en base a energ ía de iones solamente. El salo de proton itio a otro y otras excursiones atómicas similares a ignificativamente la movilidad de tales iones en la umentando efectivamente la profundidad de penetración de l cidentes. Además, la mayor movilidad de los iones en la uede llevar a un ensanchamiento del pico de Bragg . El sis xposición a un haz de iones puede ser configurado para se pos de iones particulares para exposición de algunas onicación , irradiación con haz de electrones, métodos quí létodos biológicos. Las técnicas de haz de iones proveen ignificativas, incluyendo la capacidad de realizar la exposición le iones de muestras secas, para suministrar grandes dosis de r las muestras en cortos períodos de tiempo para aplicaci roducción y para ejercer un control relativamente preciso s ondiciones de exposición .

. Tratamiento de la biomasa con haz de iones Se puede usar una amplia variedad de diferentes m istemas para producir haces de iones para tratar la biomasa . s haces de iones producidos usando los sistemas y ivuígados en ía presente se pueden usar solos para tratar la bi s haces de iones se pueden usar en combinación con otros e tratamiento (por ejemplo, haces de electrones, sonicación , iológicos, tratamientos químicos) para procesar el material de Un importante aspecto de los sistemas y métodos de aces de iones en ambientes cerrados tales como una cámara astringe sin embargo en gran medida la producción potencial rocesamiento de materiales en gran volumen.

En los sistemas y métodos divulgados en la presente econocido que la exposición de (a biomasa a un haz de ¡ resencia de uno o más fluidos adicionales puede aumentar la e eí tratamiento de la biomasa. Adicionalmente, la exposició iomasa a un haz de iones en un ambiente abierto (por ejempl presión atmosférica normal) provee una producción mucho m Sería posible de otro modo en un ambiente de presión reducid Como se discutió más arriba, en algunas modalidades, la S expuesta a un haz de iones en presencia de un fluido tal co os iones acelerados en uno cualquiera o más de los t celeradores divulgados en la presente (u otros tipos de acele on acoplados fuera del acelerador a través de una abertura or ejemplo, una membrana delgada tal como una lámina d En ciertas modalidades, fluidos adicionales pued troducidos selectivamente en el camino de un haz de iones ue el haz de iones incida sobre la biomasa. Como se come rriba, las reacciones entre los iones y las partículas de lo troducidos pueden generar especies químicas adiciónal accionan con la biomasa y pueden ayudar a reducir el peso e la biomasa, y/o alterar de otra manera selectivamente ropiedades de la biomasa. El uno o más fluidos adicionales pu irigidos al camino del haz de iones desde un tubo de sumini jemplo. La dirección y el caudal del o de los fluidos troducidos pueden ser seleccionados de acuerdo con una velo irección de exposición deseadas para controlar la efic atamiento total de la biomasa, incluyendo los efectos que res atamiento a base de iones y los efectos que se deben a la int e especies generadas dinámicamente del fluido introducido iomasa. Además de aire, fluidos ilustrativos que pue íulticomponente en una fuente de iones y/o un acelerador. Por n gas multicomponente tal como aire se puede usar para ge az de iones que tiene diferentes tipos de iones, incluyendo i Urógeno, iones de oxígeno, iones de argón, iones de carbono, pos de iones. tros materiales multicomponentes (por ejemplo quidos, y sólidos) se pueden usar para generar haces de io enen diferentes composiciones. Se pueden usar elementos d or ejemplo, filtros electrostático hemisféricos) para retirar po lgunos componentes iónicos y/o especies neutras para electivamente un haz de iones que tiene una composición p ue puede ser usada luego para tratar la biomasa. Usando ai a fuente para producir haces de iones para el tratamiento iomasa, los costos operativos de un sistema de tratamiento pu ducidos con respecto a sistemas que se basan solo en m uros, por ejemplo.

Ciertos tipos de materiales de biomasa pueden ser particu últiples tipos de iones diferentes para degradar y separar los omponentes en la misma para procesamiento ulterior. En parti ropiedades químicas de los diversos tipos de especies io ueden usar para procesar la biomasa celulósica (y otros iomasa) para degradar y separar selectivamente los componen isma . Por ejemplo, los iones cargados positivamente -y en p s protones- actúan como ácidos cuando son expuestos al ma iomasa . Inversamente, los iones cargados negati articularmente los iones hidruro, actúan como bases cua xpuestos al material de biomasa . Como resultado, las pro u ímicas de estas especies se pueden usar para llegar a com specíficos de la biomasa tratada .

Cuando se trata la biomasa lignocelulósica , por ejem plo , e lignina típicamente se descompone en presencia de ásicos. Por consiguiente, tratando primero la biomasa celuló nes básicos tales como iones hidruro (o electrones) de un biomasa lignocelulósica con una solución de bicarbonato uede degradar y/o solubílizar la lignina, permitiendo la separac gnina solvatada y/o suspendida de las fracciones de cel emicelulosa.

El tratamiento con iones negativos con un haz de iones uede ayudar a separar la hemicelulosa, que también es quími ensible a los reactivos básicos. Dependiendo de la estructura p e la biomasa celulósica, se puede usar más que el tratami nes negativos (y/o puede ser necesario) para separar efectiva acción de hemicelulosa de la fracción de celulosa. Además, m po de ión puede ser usado para separar la hemicelulosa . Por n haz de iones relativamente menos básico tal como un haz e oxígeno puede ser usado para tratar la biomasa celulósi egradar y/o remover la fracción de lignina . Luego, se puede az de iones más básico tal como un haz de iones de hidr egradar y separar la hemicelulosa de la celulosa. La fracción c emplo, los pasos de separación (incluyendo la introducció lvente tal como agua) se pueden usar para lavar las fr articulares de la biomasa celulósica a medida que son degrada ueden agregar agentes químicos adicionales para ayudar a se iversos .componentes. Por ejemplo, se ha observado que la lig S separada de las fracciones de celulosa y hemicelulosa pu spendida en una solución de lavado. Sin embargo, la lignin lver a depositarse rápidamente de la solución sobre las fracci lulosa y hemicelulosa . Para evitar la redeposición de la lig asta puede ser calentada suavemente para asegurar q ue la ermanece por debajo de su temperatura de transición vitrea, nto permanece fluida. Manteniendo la lignina por debajo mperatura de transición vitrea , la lignina puede ser retirada po ás rápidamente de la biomasa celulósica. En general , el calen e la pasta es controlado cuidadosamente para evitar la deg rmica de los azúcares en la fracción celulósica. ncionalizantes a la pasta que contiene la lignina para aum olubilidad de la lignina en solución, evitando de este mod eposición sobre las fracciones de celulosa y hemicelulo jemplo, se pueden usar agentes tales como gas de amoníaco y pos de alcoholes (para introducir grupos amino y idroxilo/alcoxi , respectivamente) funcionalizar la lignina.

En ciertas modalidades, se pueden agregar agentes estru la pasta de ligni na para evitar la re-deposición de la lignina s acciones de celulosa y hemicelulosa. Típicamente, cuando l rma una matriz que rodea la celulosa y/o la hemicelulosa , l dopta una estructura muy plegada, que permite interacciones d alls relativamente intensas con la celulosa y la hemicelul ontraste, cuando se separa la lignina de la celulosa y la hemi lignina adopta una estructura no plegada, más abierta . Agrega más agentes que ayudan a evitar el re-plegado de la ligni asta de lignina , se puede evitar la re-asociación de la lignin adiación electromagnética puede tener una frecuencia de, por ás de 10 Hz, más Hz, 101 1 B8, 101 1 S9, 140n'2°0 , o incluso má dalidades, la radiación electromagnética ti recuencia de entre 10 1 8 y 1 022 Hz, por ejemplo, entre 101 1 39 a 10 , 2 osis algunas modalidades, la irradiación (con cualquier f adiación o una combinación de fuentes) se realiza hasta que ecibe una dosis de al menos 0.25 Mrad, por ejemplo, al lrad, al menos 2.5 Mrad , al menos 5.0 Mrad, o al menos 1 0 lgunas modalidades la irradiación se realiza hasta que el ecibe una dosis entr 1 .0 Mrad y 6.0 Mrad, por ejemplo, entre 4.0 Mrad .

En algunas modalidades, la irradiación se realiza en una osis de entre 5.0 y 1 500.0 kilorads/hora, por ejemplo, entr 50.0 kilorads/hora o bntre 50.0 y 350.0 kilorads/horas.

En algunas modalidades, se usan dos o más fuentes de r e un material que contiene hidratos de carbono, tales como un elulósico o lignocelu ósico (por ejemplo , celulosa). Dicho a mat ayor peso molecular puede ser útil , por ejemplo, para pre ompuesto, por ejem que tenga mejores propiedades m ales como resistencia a la abrasión , resistencia a la co asistencia a la fract jra , resistencia a impactos, resistencia a odulo de tensión, módulo de flexión y elongación en la ruptur atertal con mayor peso molecular puede ser útil para prep omposicion.

Por ejemplo, u i material fibroso que incluye un primer elulósico y/o (ignocelulósico que tiene un primer peso molécul er irradiado de manera tal que provee un segundo material c /o ignocelulósico que tiene un segu ndo peso molecula r su rimer peso molécula Por ejemplo, si se utiliza radiación gam uente de radiación, se puede aplicar una dosis desde aproxima Mrad hasta apr oximadamente 1 0 Mrad, por ejemplo resentada el 24 de agosto de 2005, 60/715.822, presentada eptiembre de 2005, 60/725.674, presentada el 12 de octubre O/726.102, presentada el 12 de octubre de 2005, y 60/ resentada el 13 de diciembre de 2005.

Alternativamente, uh material, por ejemplo, un material fib cluye un primer material celulósico y/o lignocelulósico que rimér peso molecular se puede combinar con una resina para n compuesto, y luego el compuesto se puede irradiar con u lativamente baja de radiación a fin de proveer un segundo lulósico y/o lignocelulósico que tiene un segundo peso uperior al primer peso molecular. Por ejemplo, si se utiliza r amma como fuente de radiación, se puede aplicar una dosi proximadamente 1 Mrad hasta aproximadamente 10 Mrad. Me so de este enfoque se incrementa el peso molecular del ientras que está dentro de la matriz de resina. En odalidades, la resina es una resina formadora de reticulados us propiedades mecánicas ventajosas a temperaturas relati ltas, por ejemplo, a temperaturas superiores a 100 °C, por uperiores a 125 °C( 150 °C, 200 °C, 250 °C, 300 °C, 400 °C, uperiores a 500 °C. Además, dichos compuestos puede xcelente resistencia química, por ejemplo, resistencia a hinch n solvente, por ejemplo, un solvente hidrocarbonado, resis taque químico, por ejemplo, por ácidos fuerte, bases fuertes, o ertes (por ejemplo, cloro o blanqueador) o agentes reducto emplo, metales activos tales como sodio y potasio).

Alternativamente, en otro ejemplo, es irradia un materia ue incluye un material celulósico y/o lignocelulósico, opcionalm ata con energía acústica, por ejemplo, ultrasonido.

En un ejemplo del uso de radiación como pre-tratamiento, artones de jugo de dos litros fabricados de cartón Kraft bi preso con policubierta que tiene una densidad de 20 Ib/ft3, co e alimentación. Los cartones se pliegan hasta ser planos y amma durante aproximadamente 3 horas en una tasa de d proximadamente 1 Mrad por hora a fin de proveer u n material i n el cual la celulosa tiene menor peso molecular que el mat icio. pagado y control de la formación de funciones en la biomasa Después del tratamiento con una o más radiaciones ion les como radiación fotónica (por ejemplo, rayos X o rayos diación de haces electrónicos o partículas más pesadas lectrones que tienen carga positiva o negativa (por ejemplo, pr nes carbono) , cua lquiera de los materiales que contiene hid rbonos o las mezclas descritas en la presente se ioniza ; cluye radicales en niveles que son detectables con un espec e resonancia de espin electrónico. El l ímite de detección tual de los radicales es de aproximadamente 1 014 es mperatura ambiente. Después de la ionización , cualquier ma iomasa que haya sido ionizado se puede reducir en el cido carboxílico, grupos enol , grupos aldehido, grupos nitro , ttrilo, grupos amino, grupos alquilamino, grupos alquilo , loroalquilo o grupos clorofluoroalquilo. En algunas instancia pagado puede mejorar la estabilidad de algunos de los mater iomasa ionizada. Por ejemplo, el apagado puede mejorar la re e la biomasa a la oxidación. La formación de funciones por mbién puede mejorar la solubilidad de cualquier biomasa de presente, puede mejorar su estabilidad térmica, lo cual p portante en la fabricación de compuestos y placas descrit resente, y puede mejorar la utilización de material por icroorganismos. Por ejemplo, los grupos funcionales impa ateriaf de biomasa por el apagado pueden actuar com ceptores para la fijación de microorganismos, por ejemp ejorar la hidrólisis de celulosa por diversos microorganismos.

La FIG . 1 1 B ilustra el cambio de una estructura mole upramolecular de una carga de alimentación de biomasa arbono, y los grupos de oxidación, por ejemplo, los grupos d arboxílico pueden ser útiles para la solubilidad y la utiliz iicroorganismos en algunas instancias. Sin embargo, dado dicales pueden "vivir" durante cierto tiempo después de la irr or ejemplo, más de 1 día, 5 días, 30 días 3 meses, 6 meses ás de 1 año, las propiedades del material pueden continuar ca on el tiempo, lo cual en algunas instancias puede no ser con a detección de radicales en las muestras irradiadas por espect e resonancia de espin electrónico y las vidas medías de los n dichas muestras se analizan en Bartolotta et al., Physics en Biology, 46 (2001), 461-471 y en Bartolotta et al., R rotection Dosimetry, Voi. 84, Nos. 1-4, pp. 293- 296 (1999), ontenidos individuales se incorporan en la presente por refere omo se muestra en la FIG. 11 B, la biomasa ionizada se pued ará incluir funciones y/o para estabilizar la biomasa ioniz ualquier punto, por ejemplo, cuando el material está menudo quedan atrapados en dominios cristalinos, a una uficiente para que los radicales se puedan recombinar, o re on otro grupo. En algunas instancias, la presión se aplica junt plicación de calor, tal como una cantidad suficiente de ca levar la temperatura de la biomasa hasta por encima de un sión o punto de ablandamiento de un componente de la bio omo lignina, celulosa o hemicelulosa. El calor puede m ovilidad molecular en el material polimérico, lo cual puede c n el apagado de los radicales. Cuando se utiliza presión para presión puede ser superior a aproximadamente 1000 psi, uperior a aproximadamente 1250 psi, 1450 psi, 3625 psi, 5 250 psi, 10000 psi o incluso superior a 15000 psi.

En algunas modalidades, el apagado incluye poner en co iomasa con un fluido, tal como un líquido o un gas, por ejempl apaz de reaccionar con los radicales, tales como acetilen ezcla de acetileno en nitrógeno, etileno, etilenos clo arga de alimentación de biomasa con los radicales.

Son posibles otros métodos para el apagado. Por eje uede utilizar cualquier método para radicales de apagado en m oli méricos descritos en Muratoglu et al. , la publicación de la e patente da los Estados Unidos N . ° 2008/0067724 y Muratogl atente de los Estados Unidos N . ° 7.166.650. Cuantos co dividuales se incorporan en la presente por referencia , pagado de cualquier material de biomasa ionizado descrit resente. Además, se puede utilizar cualquier agente de escrito como "agente sensibilizante" en las descripciones de M ntes ind icadas) y/o cualquier antioxidante descrito en ferencia de Muratoglu para apagar cualquier material de nizado.

La funcionalización se puede mejorar mediante la utiliz nes con carga pesada, tales como cualquiera de los io esados descritos en la presente. Por ejemplo, si se desea m structura molecular y/o supramolecular.

En modalidades particulares, los materiales funcion escritos en la presente se tratan con un ácido, una base, un n un ácido de Lewis para los cambios adicionales de e olecular y/o supramolecular, tales como la degradación adici eso molecular. Los ejemplos de ácidos incluyen ácidos orgáni omo ácido acético y ácidos minerales, tales como ácido clo ulfúrico y/o nítrico. Los ejemplos de bases incluyen bases ertes, tales como una fuente de iones hidróxido, iones básic omo ión fluoruro, o bases orgánicas más débiles, tales como cluso el agua y el bicarbonato de sodio, por ejemplo, cu isuelven en agua, pueden efectuar cambios estructurales mol /o supramoleculares, tales como degradación adicional d olecular. onicación Se pueden usar una o más secuencias de procesami aterial 2 que incluye celulosa que tiene un primer número pror eso molecular (TMN 1 ) se dispersa en un medio, tal como ag ónica y/o de otros modo se cavita, para proveer un segundo m ue incluye celulosa, que tiene un segundo número promedio olecular (TMN2) inferior al primer número promedio de pesó m l segundo material (o el primer y el segundo material en odalidades) se puede combina con un microorganismo (por na bacteria o una levadura) que puede usa el segundo y/o aterial para producir un combustible 5 que es/o incluye hidró cohol, un ácido orgánico, un hidrocarburo, o mezclas de cualq llos.

Dado que el segundo material contiene celulosa q ducido peso molecular respecto del primer material, y en stancias, también una reducida cristalinidad , el segundo eneralmente se dispersa, hincha y/o solubiliza con mayor fáci na solución que contiene el microorganismo, por ejemplo , N1 ) en más de aproximadamente 1 0 por ciento, por ejemplo , 5, 30, 35, 40, 50 por ciento, 60 por ciento , o incluso proximadamente 75 por ciento.

En. algunas instancias, el segundo material contiene celul ene una cristalinidad (TC2) inferior a la cristalinidad (TC 1 l ulosa del primer material. Por ejemplo , (TC2) puede ser i C 1 ) en más de aproximadamente 1 0 por ciento, por ejemplo, 5, 30, 35, 40, o incluso más de aproximadamente 50 por ciento.

En algunas modalidades, el Indice de cristalinidad inicial ( sonicación) es desde aproximadamente 40 hasta aproxima 7, 5 por ciento , por ejemplo, desde aproxi madamente 5 proximadamente 75 por ciento o desde aproximadamente proximadamente 70 por ciento , y el índice de cristalinidad de sonicación es desde aproximadamente 1 0 hasta aproximada or ciento, por ejemplo, desde aproximadamente 1 5 proximadamente 45 por ciento o desde aproximadamente olecular después de la sonicación es desde aproximadament asta aproximadamente 200,000, por ejemplo, desde aproxima 0, 000 hasta aproximadamente 1 50,000 o desde aproxima 0, 000 hasta aproximadamente 1 25, 000. Sin embargo, en iodalidades, por ejemplo, después de extensa sonicación, es ner un número promedio de peso molecular inf proximadamente 10, 000 o incluso inferior a aproximadamente 5 En algunas modalidades, el segundo material puede t ivel de oxidación (T02) que es superior al nivel de oxidación ( imer material . Un nivel de oxidación superior del materia ontribuir a su capacidad para dispersarse, hincharse, olubilidad, para mejorar aún más la susceptibil idad de los mat taque químico, enzimático o microbiano . En algunas modalidad crementar el nivel de la oxidación del segundo material res rimer material, la sonicación se realiza en un medio oxidant ue se produce un segundo material que está más oxidado que En otras modalidades, el medio de sonicación no es acu jemplo, la sonicación se puede llevar a cabo en un hidrocarb jemplo, tolueno o heptano, un éter, por ejemplo, éter di trahidrofurano, o incluso un gas licuado tal como argón , itrógeno.

Sin pretender estar ligado a cualquier teoría particular, ue la sonicación rompe enlaces en la celulosa al crear burbuj edio que contiene la celulosa, que crecen y luego iolentamente. Durante el colapso de la burbuja, que puede te n menos de un nanosegundo, la fuerza implosiva eleva la tem cal dentro de la burbuja hasta aproximadamente 51 00 K uperior en algunas instancias; ver, por ejemplo, Suslick et al . 34, 52-55, 2005) y genera presiones desde unos pocos ci tmósferas hasta más de 1 000 atmósferas o más. Est mperaturas y presiones rompen los enlaces. Además, sin p star ligados por cualquier teoría particular, se cree que s lsevier, Oxford, (1990); Suslick (editor), Ultrasound: its C hysical and Biological Effects, VCH, Weinheim, (1988); Price, rends in Sonochemistry" Royal Society of Chemistry, Ca 992); Suslick et al., Ann. Rev. Mater. Sci. 29, 295, (1999); S l.-, Nature 353, 414 (1991); Hiller et al., Phys. Rev. Lett. 6 992); Barber et al., Nature, 352, 414 (1991); Suslick et al., hem. Soc, 108, 5641 (1986); Tang et al., Chem. Comm., 2119 /ang et al., Advanced Mater., 12, 1137 (2000); Landau et a atalysis, 201, 22 (2001); Perkas et al., Chem. Comm., 988 ikitenko et al., Angew. Chem. Inter. Ed. (diciembre 2001); Sha . Phys. Chem B 103, 3358 (1999); Avivi et al., J. Amer. Che 21, 4196 (1999); y Avivi et al., J. Amer. Chem. Soc. 122, 4331 ( istemas de sonicación La FIG. 12 muestra un sistema general en el cual una corr aterial celulósico 1210 se mezcla con una corriente de agua n reservorio 1214 para formar una corriente de proceso 12 onvector (no mostrado) suministra la corriente de material c 210 al reservorio 1214 a través de la primera entrada 1 orriente de agua 1212 ingresa en el reservorio 1214 a trav egunda entrada 1234. En. algunas modalidades, la corriente 212 ingresa el volumen 1236 a lo largo de una tangente que e n flujo arremolinado dentro del volumen 1236. En ciertas mod corriente de material celulósico 1210 y la corriente de agua troducen en el volumen 1236 a lo largo de ejes opuestos para mezcla dentro del volumen.

La válvula 1238 controla el flujo de corriente de agua avés de la segunda entrada 1232 a fin de producir una pr eseada de material celulósico respecto del agua (por proximadamente 10% de material celulósico, peso por VOIUIT jemplo, se pueden combinar 2000 toneladas/día de material c on 1 millón a 1.5 millón de galones/día, por ejemplo, 1.25 alones/día, de agua.

El reservorio 1214 incluye un mezclador 1240 en comú luida con el volumen 1236. El mezclador 1240 agita el conte lumen 1236 para dispersar el material celulósico a través del l volumen. Por ejemplo, el mezclador 1240 puede ser un otatoria dispuesta en el reservorio 1214. En algunas modalid ezclador 1240 dispersa el material celulósico de ustancialmente uniforme en el agua.

El reservorio 1214 también incluye una salida 1 omunicación fluida con el volumen 1236 y la corriente de proce a mezcla de material celulósico y de agua en el volumen ^2 era del reservorio 1214 por la salida 1242. La salida 1242 se erca de la parte inferior del reservorio 1214 para permiti ravedad arrastre la mezcla de material celulósico y agua f servorio 1214 y a la corriente de proceso 1216.

La primera bomba 1218 (por ejemplo, cualquiera de varias e vórtice de impulso recesivo fabricado por Essco Pumps & La celda de flujo 1224 incluye un volumen de reactor omunicación fluida con la entrada 1 220 y la salida 1 222. En odalidades , el volumen de reactor 1 244 es un tubo de acero in apaz de soportar presiones elevadas (por ejemplo, 10 bar) . A omo alternativa , el volumen de reactor 1244 incluye un a ransversal rectangular.

La celda de flujo 1 224 también incluye un intercambiador 246 en comunicación térmica con al menos una porción del vo eactor 1244. El fluido refrigerante 1 248 (por ejemplo , agua) flu el intercambiador de calor 1 246 y absorbe el calor generado c orriente de proceso 1 216 es sonicada en él volumen de reac n algunas modalidades, la tasa de flujo de fluido refrigerante l intercambiador de calor 1246 se controla para mante mperatura aproximadamente constante en el volumen de reac demás o como alternativa, la temperatura del fluido refrigera ue fluye dentro del intercambiador de calor 1 246 es control nsductor ultrasónico 1 226. Por ejemplo, la sección adaptador ede incluir un reborde y ensamble con anillo en O dispuest ar una conexión impermeable a filtraciones entre el vol u ctor 1 244 y el desencadenante 1250. En algunas modal ida nsductor Ultrasónico 1 226 es un transductor ultrasónico d ergía fabricado por H ielscher Ultrasonics de Teltow, Alemania .

En la operación , un generador 1 252 suministra electric nsductor ultrasónico 1 252. El transductor ultrasónico 1 226 inc mento piezoeléctrico que convierte la energía eléctrica en so rango ultrasónico. En algunas modalidades, los materiales se diante el uso de sonido que tiene una frecuencia roximadamente 1 6 kHz hasta aproximadamente 1 1 0 kHz, por e sde aproximadamente 18 kHz hasta aproximadamente 75 kHz roximadamente 20 kHz hasta aproximadamente 40 kHz (por e nido con una frecuencia de 20 kHz to 40 kHz).

La energ ía ultrasónica luego se suministra al medio de tr En general, se aplica 5 a 4000 MJ/m3, por ejemplo, 10, 00, 250, 500, 750, 1000, 2000, o 3000 MJ/m3, de energía ultra corriente de proceso 16 que fluye a una veloci proximadamente 0,2 m3/s (aproximadamente 3200 galon espués de la exposición a la energía ultrasónica en el vol actor 1244, la corriente de proceso 1216 sale de la celda de fl través de la salida 1222. La segunda bomba 1230 moviliza la e proceso 1216 para el procesamiento posterior (por alquiera de diversas bombas de vórtice de impulsor recesivo f or Essco Pumps & Controls, Los Angeles, California).

Si bien se han descrito ciertas modalidades, otras mod n posibles.

Como ejemplo, si bien la corriente de proceso 1216 escrita como una vía de flujo único, son posibles otras dispo n algunas modalidades por ejemplo, la corriente de proce cluye múltiples vías de flujo paralelo (por ejemplo, con fluj >ueden disponer diez transductores ultrasónicos en una celda 224) . En algunas modalidades, las ondas de sonido genera ada u na de la pluralidad de transductores ultrasónicos 1 2 eterminadas en tiempo (por ejemplo, se sincronizan fuera de fa i) para mejorar la cavitación que actúa sobre la corriente de 216.

Como otro ejemplo , si bien se ha descrito una única celda 224, otras disposiciones son posibles. En algunas modalid egunda bomba 1 230 mueve la corriente de proceso a una elda de flujo, en donde un segundo desencadenante y tra ltrasónico también sónica la corriente de proceso 1 21 6.

Como aún otro ejemplo, si bien el volumen de reactor 12 escrito como un volumen cerrado, el volumen de reactor 1 bierto a las condiciones ambientales en ciertas modalidades. E odalidades, se puede realizar u n pre-tratamíento de sónic ianera sustancialmente simultánea con otras técnicas pre-trat esde aproximadamente 50 W/cm2 hasta aproximadamente 600 or ejemplo, desde aproximadamente 75 W/cm2 hasta aproxima 00 W/cm2 o desde aproximadamente 95 W/cm2 hasta aproxima 00 W/cm2. Además o alternativamente, la mezcla en el vol uede sonicar desde aproximadamente 1 hora hasta aproxima 4 horas, por ejemplo, desde aproximadamente 1 .5 hora proximadamente 12 horas , o desde aproximadamente 2 hor proximadamente 1 0 horas. En ciertas modalidades , el mat onicado durante un tiempo predeterminado, y l uego se deja urante un segundo tiempo predeterminado antes de volver a so Ahora en referencia a la F IG. 13, en algu nas modalid coplan dos transductores electroacústicos mecánicamente a u ocina. Tal como se muestra , se acopla un par de trans ezoeléctricos 60 y 62 a una bocina de barras con hendid ediante las respectivas bocinas de acoplamiento intermedias n donde estas últimas también se conocen como entrada 78 de la bocina y se transmiten a través de la boc perficie de salida de disposición opuesta 80, la cual , d u eración , está enganchada en forma forzada con una pieza de o mostrada) a la cual se aplican las vibraciones .

La energ ía eléctrica de alta frecuencia provista por la fu ergía 82 se alimenta a cada uno de los transductores, co éctricamente en paralelo, a través de un transformador balanc un respectivo capacitor conectado en serie 86 y 90 , un e nectado en serie mediante la conexión eléctrica a cada un a nsductores. El transformador balanceado también se cono alun" por "unidad de balanceo" . El transformador balanceado núcleo magnético 92 y un par de bobinas idénticas 94 y 96 , nominado bobina primaria y bobina secundaria, respectivamen En algunas modalidades, ios transductores incluyen trans ezoeléctricos disponibles comercialmente, tales como ltrasonics Corporation modelos 1 05 0 502, cada uno diseñado ransductores. La unidad de balanceo 430 asegura una c iquilibrada al proporcionar un flujo de corriente igual a travé ransductores, en consecuencia elimina la posibilidad de c i rculantes. El tamaño del cableado de las bobinas d eleccionado para la carga total de corriente observada con ant el máximo de voltaje que aparece a través de una entrada d S de 93 voltios.

Como alternativa para usar la energía ultrasónica , se pue ispositivos de alta frecuencia, de rotor-estator. Este tipo de di roduce elevadas fuerzas de microcavitación de desintegración e desintegrar la biomasa en contacto con dichas fuerz ispositivos de dispersión de alta frecuencia de roto isponibles comercialmente son los dispositivos Supraton™ f or Krupp I ndustrietechnik GmbH y comercializados por Do eutschland GmbH de Connecticut, y los dispositivos abricados y comercializados por Ika-Works, Inc. de Cincinnati , ótente de los Estados Unidos N . ° 6.624.539. En algunas mod a energ ía ultrasónica es transferida a la corriente de proce ravés de un sistema electrohidráulico.

Si bien el transductor ultrasónico 1226 ha sido descrito a respuesta electromagnética de materiales magnetorrestricti )roducir energía ultrasónica, otras disposiciones son posi lgunas modalidades, se puede aplicar a energía acústica en e una onda de shock intenso directamente a una corriente de 6 que utiliza una chispa subacuática. En algunas modalid nergía ultrasónica es transferida a la corriente de proceso 16 e un sistema termohidráulico. Por ejemplo, las ondas acústica ensidad de energía se pueden producir mediante la aplic nergía a través de un volumen cerrado de electrolitos, por l al ienta el volumen cerrado y produce un aumento de la pre uego es transmitido a través de un medio de propagación d or e em lo, la corriente de proceso 1216). El diseño y la ope Nuevamente respecto del esquema general de la FIG. 8, u aterial 2 que incluye celulosa que tiene un primer número pro eso molecular (TMN 1 ) se somete a pirólisis, por ejemplo, me alentamiento del primer material , en una chimenea en tubo, roveer un segundo material 3- que incluye celulosa que t egundo número promedio de peso molecular (T N2) inferior úmero promedio de peso molecular. El segundo material (o el I segundo material en ciertas modalidades) se combina icroorganismo (por ejemplo, una bacteria o una levadura) que tilizar el segundo y/o el primer material para producir un comb üe es o incluye hidrógeno, un alcohol (por ejemplo, etanol o l como n-, sec- o t-butanol), un ácido orgánico, un hidroc ezclas de cualquiera de ellos.

Dado que el segundo material contiene celulosa q ducido peso molecular respecto del primer material, y en stancias, también reducida cristalinidad, el segundo lolecular (TMN2) es inferior at primer número promedio lolecular (TMN1) en más de aproximadamente 10 por cie ¡jemplo, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 50 por ciento, 60 por ciento, nás de aproximadamente 75 por ciento.

En algunas instancias, el segundo material contiene celu iene una cristalinidad (TC2) que es inferior a la cristalinidad (T ;elulosa del primer material. Por ejemplo, (TC2) puede ser i TC1) en más de aproximadamente 10 por ciento, por ejemplo 5, 30, 35, 40, o incluso más de aproximadamente 50 por ciento En algunas modalidades, la cristalinidad inicial (ante irólisis) es desde aproximadamente 40 hasta aproximadame or ciento, por ejemplo, desde aproximadamente 5 proximadamente 75 por ciento o desde aproximadamente proximadamente 70 por ciento, y el Indice de cristalinidad de a pirólisis es desde aproximadamente 10 hasta aproximadamen iento, or e em lo, desde a roximadamente 15 hasta aproxim :50,000 hasta aproximadamente 700,000, y el número promedio olecular después de la pirólisis es desde aproximadamente asta aproximadamente 200,000, por ejemplo, desde aproxima 0,000 hasta aproximadamente 150,000 o desde aproxima 0,000 hasta aproximadamente 125,000. Sin embargo, en odalidades, por ejemplo, después de la extensa pirólisis, es ner un número promedio de peso molecular int proximadamente 10,000 o incluso inferior a aproximadamente 5 En algunas modalidades, el segundo material puede ivel de oxidación (TQ2) superior al nivel de oxidación (TQ1 ) d aterial. Un mayor nivel de oxidación del material puede contri ispersabitidad, hinchazón y/o solubilidad, para también m uscepti bilidad de los materiales al ataque químico , enzi icrobiano. En algunas modalidades, a fin de incrementar el ni xidación del segundo material respecto del primer material, s pirólisis en un ambiente oxidante, por lo que se produce un La FIG. 14 muestra un diagrama de flujo del proceso 6 icluye diversas etapas en un sistema de pre-tratamiento de limentación de pirólisis. En una primera etapa 6010 , se r uministro de carga de alimentación seca de una fuente de alim Tal como se describió con anterioridad, la carga de alim eca proveniente de la fuente de alimentación se puede pre-ntes del suministro a la cámara de pirólisis. Por ejemplo, si la limentación se deriva de fuentes vegetales, se pueden extrae orciones del material vegetal antes de recolectar el material ve tes de que el material vegetal sea suministrado por el dispo ansporte de la carga de alimentación . Alternativamente, o ad arga de alimentación de biomasa se puede someter a un proce ecánico 6020 (por ejemplo, para reducir la longitud promedi bras en la carga de alimentación) antes del suministro a la c irólisis.

Después del procesamiento mecánico, la carga de alimen esentada por el contenido de agua de la carga de alim crementa el consu mo de energía de las posteriores etapas de En algunas modalidades, si la carga de alimentación t ntenido de humedad que es mayor a aproximadamente 30% puede mezclar el material de carga de alimentación seca 6 ne menor contenido de humedad, por lo que se crea una m rga de alimentación en la etapa 6030 con un promedio de c humedad que está dentro de los límites analizados con ante n ciertas modalidades, la carga de alimentación con elevado c humedad se puede secar simplemente al dispersar el mat rga de alimentación en un convector movible q ue recicla la ¡mentación a través de una unidad de calentamiento en l í idad de calentamiento evapora una porción del agua presen rga de alimentación .

En algunas modalidades, si la carga de alimentación pro la etapa 6020 tiene un contenido de humedad que es demasí e puede precalentar en una etapa opcional de precalentamien a etapa de precalentamiento 6040 se puede usar para incre mperatura de la carga de alimentación hasta entre 75 °C y 1 reparación para la posterior pirólisis de la carga de alim egún la naturaleza de la carga de alimentación y el diseño parti cámara de pirólisis, el precalentamiento de la carga de alim uede asegurar que la distribución de calor dentro de la c imentación permanezca más uniforme durante la pirólisis, ducir la carga térmica en la cámara de pirólisis.

La carga de alimentación luego se transporta a una c ¡rólisis para sufrir pirólisis en la etapa 6050. En algunas mod i transporte de la carga de alimentación es asistida por el agr no o más gases presurizados 6210 a la corriente de e imentación. Los gases crean un gradiente de presión en un e transporte de la carga de alimentación que propulsa la limentación al interior de la cámara de pirólisis (e incluso a tra gregar uno o más agentes eliminadores a la carga de alimentac trapar materiales volátiles liberados durante la pirólisis. Por e pueden liberar diversos compuestos basados en azufre tal ulfuros durante la pirólisis, y se puede agregar un agente tal c idrógeno a la carga de alimentación para causar la desulfuriz S productos de pirólisis. El hidrógeno se combina con sulfu rmar el gas sulfuro de hidrógeno, el cual se puede extraer de e alimentación sometida a pirólisis.

La pirólisis de la carga de alimentación dentro de la ede incluir el calentamiento de ta carga de aliment mperaturas relativamente elevadas para causar la descom arcial de la carga de alimentación. Generalmente, la c limentación se calienta hasta una temperatura en un rango de hasta 1 100 °C. La temperatura a la cual la carga de aliment alienta depende de numerosos factores, incluso la composici arga de alimentación, el tamaño promedio de partículas de la ilimentación se someten a pirólisis a una temperatura j usto po le la temperatu ra de descomposición para el material en una a nerte, por ejemplo, desde aproximadamente 2 °C por enci proximadamente 10 °C por encima de la tempera escomposición o desde aproximadamente - 3 °0 por enci proximadamente 7 °C por encima de la temperatura de descom ? dichas modalidades, el material generalmente se mantien emperatura durante más de 0.5 horas, por ejemplo, más de 1 , ás de aproximadamente 2.0 horas. ' En otras modalida ateriales se someten a pirólisis a una temperatura bien por e a temperatura de descomposición para el material en una a nerte, por ejemplo, desde aproximadamente 75 °C por enci proximadamente 1 75 °C por encima de la tem pera escomposición o desde aproximadamente 85 °C por enci proximadamente 1 50 °C por encima de la tempera escomposición . En dichas modalidades, el material general antiene a esta temperatura durante menos de 1 minuto, por ienos de 30 segundos, menos de 15 segundos, menos de 10 s íenos de 5 segundos, menos de 1 segundo o menos de 500 ms odalidades generalmente se refieren como pirólisis flash.

En algunas modalidades, la carga de alimentación se cal rma relativamente rápida hasta una temperatura de eleccionada dentro de la cámara. Por ejemplo, la cámara s iseñar para calentar la carga de alimentación a una tasa de e /s y 11,000 °C/s. Las tasas de calentamiento típicas para el e carga de alimentación derivado de biomasa son de 500°C 000 °C/s, por ejemplo.

Usualmente es ventajoso un flujo turbulento de material e alimentación dentro de la cámara de pirólisis, dado que aseg ansferencia de calor relativamente eficiente al material de la limentación desde el subsistema de calentamiento. Se puede n flujo turbulento al soplar el material de la carga de alimen limentación.

En algunas modalidades, la pirólisis de la carga de alim curre sustancialmente en ausencia de oxígeno y otros gases r I oxígeno se puede extraer de la cámara de pirólisis mediante p eriódicos de la cámara con nitrógeno a alta presión (por ej resiones de nitrógeno de 2 bar o más). Después del purga mara , una mezcla de gas presente en la cámara de piról i emplo, durante la pirólisis de la carga de alimentación) pued enos de 4 moles % de oxígeno (por ejemplo, menos de 1 m ígeno e incluso menos de 0.5 moles % de oxígeno) . La aus xígeno asegura que la ignición de la carga de alimentación gar a temperaturas de pirólisis elevadas.

En ciertas modalidades, se pueden introducir ca lativamente pequeñas de oxígeno en la carga de alimentación resentes durante la pirólisis. Esta técnica se refiere como idativa . Generalmente, la pirólisis oxidativa ocurre en múltiple oductos de hidrocarburos). En general , el proceso de calentar alimentación en la cámara de pirólisis para iniciar la descom endotérmico. Sin embargo, en la pirólisis oxidativa, la form óxido de carbono por la oxidación de la carga de alimentació oceso exotérmico. El calor liberado por la formación de dió rbono puede contribuir a las posteriores etapas de calentami rólisis, por lo que se reduce la carga térmica presentada por alimentación.

En algunas modalidades, ocurre pirólisis en un ambient l como cuando los materiales de carga de alimentación se b s argón o nitrógeno. En ciertas modalidades, puede ocurrir pir ambiente oxidante, tal como en aire o argón enriquecido con gunas modalidades, puede ocurrir pirólisis en un ambiente red rno mientras los materiales de carga de alimentación son ba ñ s hidrógeno. Para facilitar la pirólisis, se pueden agregar entes químicos, tales como oxidantes, reductores, ácidos o b iról isis flash entre 500 °C y 650 °C , con tiempos de residencia , 5 y 3 segundos. En general , muchos de los parámetros del pr irólisis, incluso tiempo de residencia, temperatu ra de rbulencia de carga de alimentación , contenido de h omposición de carga de al imentación, composición de pro irólisis, y composición de gas aditivo, se pueden utomáticamente mediante un sistema de reguladores y un sis ontrol automático.

Después de la etapa de pirólisis 6050 , los productos de ufren una etapa de apagado 6250 para reducir la temperatur roductos antes del procesamiento ulterior. General mente, la pagado 6250 incluye el rociado de productos de pirólisis con c e agua de enfriado 6260. E l agua de enfriamiento también fo asta que incluye material sólido, productos no disueltos y roductos disueltos. En la corriente de producto también se na mezcla que incluye diversos gases, incluso gases de pr jemplo, filtros de carbón activado) a fin de extraer partícula purezas. En una etapa posterior 61 50, el gas filtrado s omprimir y almacenar para el uso posterior. Alternativament ltrado se puede someter a ulteriores pasos de procesamiento 6 jemplo, en algunas modalidades, el gas filtrado se puede c ara separar diferentes compuestos gaseosos dentro de la m ases. Los diferentes compuestos pueden incluir, por ejemplo, roductos de hidrocarburos (por ejemplo, alcoholes, alca nos, a lquinos, éteres) producidos durante la pirólisis. En ciertas mod l gas filtrado que contiene una mezcla de componentes de hidr e puede combinar con gas vapor 61 70 (por ejemplo , una m apor de agua y oxígeno) y se sometió a un proceso de craqueo ducir los pesos moleculares de los componentes de hidroca rbu En algunas modalidades, la cámara de piról isis incluye fu alor que queman los gases de hidrocarburos tales como ropano y/o butano para calentar la carga de alimentación. Un lativamente elevadas. El material calentado de la c limentación se puede enfriar mediante un sistema de interca alor que extrae parte del exceso de calor desde la c limentación irradiada. El sistema de intercambio de calor s onfigurar para transportar parte ele la energía calórica a la ca i rólisis para calentar (o precalentar) material de la c limentación, para así reducir el costo de energ ía para el pr í ról isi s.

La pasta que contiene productos l íquidos y sólidos de la uede ser sometida a una etapa opcional de deshidratación 60 ual se puede extraer el exceso de agua de la pasta a tr rocesos tales como presión mecánica y evaporación. El exceso 280 se puede filtrar y luego hacer recircular para uso ulteri roductos de descomposición del apagado por pirólisis en la eta La pasta deshidratada luego es sometida a una e eparación mecánica 6080, en la cual el material del produc urificados 6200 luego pueden ser sometidos a ulteriores et rocesamiento. Se puede filtrar el agua residual 61 90 de ser n hacer recircular para el uso en el apagado de los prod escomposición por pirólisis en la etapa 6250.

Después de la separación en la etapa 6080, el mat roducto sólido 61 1 0 opcionalmente se somete a una etapa d 1 20 que puede incluir la evaporación de agua. El material sóli ego se puede almacenar para uso posterior, o someter a u tapas de procesamiento, segú n corresponda.

Los parámetros del proceso de pi rólisis analizad nterioridad son ejemplificativos . En general, los valores arámetros pueden tener grandes variaciones, de conformida aturaleza de la carga de al imentación y los productos d demás, se puede usar una amplia variedad de diferentes téc irólisis, incluso mediante el uso de fuentes de calor tales com e hidrocarburo y/u hornos, láser infrarrojo, calentad En ciertas modalidades, la pirólisis puede incluir el calent l material por inducción , tai como mediante el uso de un pir urríe-Poi nt. En algunas modalidades, la pirólisis puede in lentamiento del material por aplicación de radiación , ta di¾ción infrarroja. La radiación puede ser generada por un l rno un láser infrarrojo.

En ciertas modalidades, la pirólisis puede incluir el calent l material con calor por convección . El calor por convección p nerado por una corriente fluida de gas calentado. El gas cale ede mantener a una temperatura de menos de aproximadame , tales como menos de 1 000 °C , menos de 750 °C, menos de enos de 400 °C o i ncluso menos de 300 °C. El gas calentado s antener a una temperatura superior a aproximadamente 25 lor por convección se puede generar mediante un cuerpo cali dea el primer material, tal como una estufa.

En algunas modalidades, la pirólisis puede inclui r el calent stema de apagado 6540 q ue i ncluye un perforador 661 0 para m roductos de pirólisis, chorros de agua 6550 para rociar los p e pirólisis con agua de enfriado, y un separador de gases para s productos gaseosos 6580 de una pasta 6570 que conten ía p l idos y líquidos.

Otra modalidad de una cámara de pirólisis se muestr IG . 16. La cámara 6700 incluye una pared de cámara aislada nducto de suministro de carga de alimentación 6720 , una mara interna en pendiente 6730, quemadores 6740 que gener ara el proceso de pirólisis, un ventilador 6750 para los g scape, y un separador de gases 6760 para separar los p aseosos 6770 de los productos líquidos y sólidos 6780. La 700 está configurada para rotar en la dirección mostrada con 790 a fin de asegurar el mezclado adecuado y el flujo turbule arga de alimentación dentro de la cámara .

Otra modalidad de una cámara de pirólisis se muestr emplo, un gas inerte, o un gas oxidante o reductor, atra porte de la muestra 171 3 mientras que el elemento de calen or resistencia se rota y calienta hasta una temperatura dese emplo, 325 °C . Después de un tiempo apropiado, por ejemplo inutos, el material sometido a pirólisis se vací del soport uestra. El sistema mostrado en la FIG. 17 se puede hacer en ntinuo. Por ejemplo, en lugar de tener un alambre como ele lentamiento, el elemento de calentamiento puede ser un rforador. El material puede caer continuamente dentro del so muestra, y golpear un tornillo calentado que somete el m ról¡sis. Al mismo tiempo, el tornillo puede empujar el material pirólisis del soporte de la muestra para permitir la entrada de evo, no sometido a pirólisis.

Otra modalidad de una cámara de pirólisis se muestra en , que presenta un pirolizador Curie-Point 1820 que incl mara de muestra 1821 que aloja una película ferromagnéti 31 y un horno 132. En un uso típico, la muestra se baja (tal idica con la flecha 137) en una zona caliente 1 35 del hor lientras que un gas portador llena el recinto 136 y atraviesa el e la muestra 131. La muestra se calienta a la temperatura urante un tiempo deseado para proveer un producto so irólisis. El producto sometido a pirólisis se extrae del piroli levar el soporte de la muestra (tal como se indica con la flecha En ciertas modalidades, tal como se muestra en la FIG bjetivo celulósico 140 se puede someter a pirólisis por tratami bjetivo, el cual se aloja en una cámara de vacío 141 , con luz or ejemplo, una luz que tiene una longitud de onda proximadamente 225 nm hasta aproximadamente 1500 emplo, el objetivo se puede extraer a 266 nm, mediante l rmónica de un láser Nd-YAG (Spectra Physics, GCR170, S alif.). La configuración óptica mostrada permite dirigir la onocromática 143 generada por el láser 142 mediante espej stados Unidos N. ° 5.942.649.

Respecto de la FIG. 21 , en algunas modalidades, un lulósico puede ser sometido a pirólisis flash por recubrimient lamento de tungsteno 150, tal como a 5 a 25 mil filame ngsteno, con el material celulósico deseado, mientras que el aloja en una cámara de vacío 151. Para afectar la pirólisis, rriente a través del filamento, lo cual causa un rápido calent l filamento durante un tiempo deseado. Generalme lentamiento se continúa durante segundos antes de permitir frie el filamento. En algunas modalidades, el calentamiento s rias veces, a fin de efectuar la cantidad deseada de pirólisis.

En ciertas modalidades, el material de biomasa que dratos de carbono se puede calentar en ausencia de oxigen actor de lecho fluido. Si se desea, la biomasa que contiene hid rbono puede tener secciones transversales relativamente del ede incluir cualquiera de los materiales fibrosos descrito limentación, y proporcionar material orgánico parcialmente de ue funciona como entrada para ulteriores etapas y/o secue rocesamiento.

Nuevamente en referencia a la FIG. 8, un primer materi cluye celulosa que tiene un primer número promedio de peso m MN1) y que tiene un primer contenido de oxígeno (T01) se o emplo, por calentamiento del primer material en una estufa de a corriente de aire o de aire enriquecido con oxígeno, a fin de segundo material 3 que incluye celulosa que tiene un mero promedio de peso molecular (TMN2) y que tiene un ntenido de oxígeno (T02) superior al primer contenido de 01). El segundo material (o el primer y el segundo material e odalidades), por ejemplo, se puede combinar con una resina, a resina termoplástica fundida o un microorganismo, a fin de compuesto 4 que tiene propiedades mecánicas deseable mbustible 5. La provisión de oxidación puede mej n l íquido. Por ejemplo, el líquido puede estar en la forma lución y el sólido puede estar en forma particulada. El líq l ido puede incluir un microorganismo, por ejemplo, una bact a enzima. Por ejemplo, la bacteria y/o la enzima pueden trabaj aterial celulósico o lignocelulósico para producir un combust rno etanol, o un coproducto, tal como una protelna. Los eje mbustibles y co-productos se describen en "Fibrous Materi ompounds\ USSN 1 1 /453.951 , presentado el 15 de junio de 20 En algunas modalidades, el segundo número promedio olecular no es más del 97 por ciento inferior al primer omedio de peso molecular, por ejemplo, no más del 95 por cie , 80, 75, 70, 65, 60, 55, 50, 45, 40, 30, 20, 12.5, 10.0, 7.5, 0, 2.5 , 2.0 o no más de 1 .0 por ciento inferior al primer omedio de peso molecular. La cantidad de reducción d olecular dependerá de la aplicación. Por ejemplo, en odalidades preferidas para proveer compuestos, el segundo ?, ???, y el número promedio de peso molecular despué idación es desde aproximadamente 175,000 hasta a proxima , 000,000, por ejemplo, desde aproxi madamente 200,000 roximadamente 750,000 o desde aproximadamente 225, 00 roximadamente 600,000.

Las resinas utilizadas pueden ser termofijas o termoplásti emplos de resinas termoplásticas incluyen termoplásticas rí astoméricas. Las termoplásticas rígidas incluyen poliolefin emplo, copol ímeros de polietileno, polipropileno, o pol i liésteres (por ejemplo, tereftalato de polietileno) , poliami emplo, nailon 6, 6/1 2 o 6/1 0) , y polietileniminas. Los eje sinas termoplásticas elastoméricas incluyen copolímeros es astoméricos (por ejemplo, copol ímeros de estireno-etileno-b tireno) , elastómeros de poliamida (por ejemplo, copol ím liéter-poliamida) y copolímero de etileno- acetato de vinilo.

En modalidades particulares, se utiliza lignina , por eso molecular respecto del número promedio de peso m uperior a 1 .5, por ejemplo, superior a 2.0, superior a 2.5, su .0, superior a 7.5, o incluso superior a 1 0.0.

En modalidades específicas, se utilizan poliolefinas o me oliolefinas como resina termoplástica. ^ Los ejemplos de resinas termofijas incluyen caucho aucho de butadieno y poliuretanos.

En algunas modalidades en las cuales los materiales ara fabricar un combustible o un coproducto, el número promed e peso molecular (antes de la oxidación) es desde aproxima 00,000 hasta aproximadamente 3, 200,000, por ejemplo , proximadamente 250,000 hasta aproximadamente 1 ,000, 000 proximadamente 250,000 hasta aproximadamente 700, 000 , y el romedio de peso molecular después de la oxidación e proximadamente 50,000 hasta aproximadamente 200,000, por esde aproximadamente 60,000 hasta aproximadamente 1 5 iento superior. En algunas modalidades preferidas, el ontenido de oxígeno es al menos aproximadamente 20.0 po uperior al contenido de oxígeno del primer material . El cont xígeno se mide por análisis elemental al someter a piróli uestra en un horno que opera a 1300 °C o superior. Un an lemental adecuado es el analizador LECO CHNS-932 con un irólisis de alta temperatura VTF-900.

En algunas modalidades, la oxidación del primer materia a por resultado un cambio sustancial de la cristalinidad de la in embargo, en algunas instancias, por ejemplo, después de xidación, el segundo material contiene celulosa que ti ristalinidad (TC2) que es inferior a la cristalinidad (TC1 ) de la eí primer material. Por ejemplo, (TC2) puede ser inferior a ( ás de aproximadamente 5 por ciento, por ejemplo, 10, 15, 20, 5 por ciento. Esto puede ser deseable cuando el objetivo es s propiedades de fatiga por flexión del compuesto. Por eje oxidación es desde aproximadamente 30 hasta aproximadame or ciento, por ejemplo, desde aproxi madamente 35.0 proximadamente 70,0 por ciento o desde aproxi madamente 37 proximadamente 65.0 por ciento. Sin embargo, en ciertas mod or ejemplo, después de extensa oxidación, es posi ble tener u e cristalinidad inferior al 5 por ciento. En algunas modalid aterial después de la oxidación es sustancial mente amorfo .

Sin pretender estar ligado a cualquier teoría particular, ue la oxidación incrementa el número de grupos de puentes hi n la celulosa , tales como grupos hidroxilo, grupos aldehido , etona , gru pos de ácido carboxílico o grupos a nh ídrido, lo ueden incrementar su dispersabilidad y/o su solubilidad (por n un líquido) . Para mejorar aún más la dispersabilidad en una r sina puede incl uir un componente que incluye gru pos de idrógeno, tales como uno o más grupos anh ídrido, grupos arboxílicó, grupos hidroxilo, grupos amida , grupos amina o me urante la oxidación. Por ejemplo, se puede añadi r un peróx emplo, peróxido de benzoílo) antes de la oxidación . istemas de oxidación La FIG. 22 muestra un diagrama de flujo del proceso 5 ctuye diversas etapas de un sistema de pre-tratamiento oxidati rga de alimentación. En una primera etapa 5010, se re ministro de carga de alimentación seca de una fuente de alim a fuente de alimento puede incl uir, por ejemplo, un l lmacenamiento o contenedor que está conectado con un re xidación en l ínea a través de u na cinta de convector u otro di e transporte de carga de alimentación .

Tal como se describe con anterioridad, la carga de alim ca proveniente de la fuente de alimento puede ser pre-proces l sum inistro al reactor de oxidación. Por ejemplo, si la C limentación se deriva de fuentes vegetales, ciertas porcio aterial vegetal pueden ser extraídas ates de la recolección del ezclado mecánico. Al combinar agua con la carga de alim ocesara en u na etapa de mezclado 5040 se crea una pasta ac carga de ali mentación 5050, la cual después puede ser trat o o más agentes oxidantes.

Generalmente, se añade un litro de agua a la mezcla p 02 kg a 1 .0 kg de carga de alimentación seca . La proporción alimentación respecto del agua en la mezcla depende de la f carga de alimentación y los agentes oxidantes específicos ás adelante en el proceso general . Por ejemplo, en las cuencias de procesamiento industrial para la biomasa lignocel pasta acuosa de carga de ali mentación 5050 incl uye roximadamente 0.5 kg hasta aproximadamente 1 .0 kg de ca por litro de agua.

En algunas modalidades, también se pueden añadir un itivos protectores de fibras 5170 a la pasta de la c imentación en la etapa de mezclado de la carga de alimentaci rga de alimentación de biomasa , por ejemplo.

En ciertas modalidades, la pasta acuosa de carga de ali m 50 puede ser sometida a una extracción opcional 5180 lvente orgánico para extraer las sustancias insolu bles en ag sta. Por ejemplo, la extracción de la pasta 5050 con uno lventes orgánicos produce una pasta purificada y una corri siduos orgánicos 521 0 que incluye materiales i nsol ubles asas, aceites, y otras sustancias no polares, basadas en hidro s solventes adecuados para realizar la extracción de la pas cluyen diversos alcoholes, hidrocarburos y halohidrocarbur emplo.

En ciertas modalidades, la pasta acuosa de carga de alim 50 se puede someter a un tratamiento térmico opcional 51 mbién preparar la carga de alimentación para la oxidación . Un un tratamiento térmico incluye el calentamiento de la past rga de alimentación en presencia de vapor presurizado. En I ubsiguiente oxidación de la carga de alimentación. Los agentes ados a título de ejemplo incluyen los hidróxidos alca lcalinotérreos tales como el hidróxido de sodio, hidróxido de p idróxido de calcio. En general, puede utilizarse una vari gentes básicos, típicamente, en una concentración de aproxima .01% a aproximadamente 0.5%, referido al peso de la e (¡mentación.

La pasta acuosa de la carga de alimentación, 5050, se tr or ejemplo, en un sistema de tubería en la línea de producció na cámara, que puede ser una cámara de pre-procesami xidación o un reactor de oxidación. En el paso de pre-procesa idación, 5060, se añaden uno o más agentes de oxidación, 5 asta de la carga de alimentación, 5050, de manera de formar idante. En algunas modalidades, por ejemplo, los age idación 5160 pueden incluir peróxido de hidrógeno. El per idrógeno puede añadirse a la pasta 5050 en forma de un e la corriente de desechos resulta ser relativamente d conómica.

En ciertas modalidades, los agentes de oxidación 5160 cluir oxígeno (por ejemplo, oxígeno gaseoso) sea solo ombinación con peróxido de hidrógeno. El oxígeno gaseos acerse burbujear en la pasta 5050 en proporciones en el inte .5% a 1 0% en peso referido a la pasta 5050. Como alternat tulo adicional , también es posible introducir oxígeno gaseoso se acuosa en equilibrio con la pasta 5050 (por ejemplo , un es apor (cabezal de vapor) arriba de la pasta 5050) . El oxígeno uede introd ucirse sea en una cámara de pre-procesami xidación sea en un reactor de oxidación (o en ambos) , en funci nfiguración del sistema de procesamiento por oxidación . Tipi or ejemplo la presión parcial de oxígeno en el vapor arriba de 050 es mayor que la presión ambiente de oxígeno, y varía entr 35 bar, en función de la naturaleza de la carga de alimentación xidar la carga de alimentación, después de lo cual la e limentación puede transportarse a un recipiente presurizado or ejemplo, un reactor de oxidación) para su procesamiento.

En ciertas modalidades, los agentes de oxidación 51 60 cluir oxígeno naciente (por ejemplo, radicales oxígeno) . Tipi e produce el oxígeno naciente en la medida de lo necesari actor de oxidación o en una cámara en comunicación de fl uido actor de oxidación, mediante una o más reaccio escomposición . Por ejemplo, en algunas modalidades, es roducir oxígeno naciente a partir de una reacción entre NO y O ezcla de gases o en una solución. En determinadas moda líd osible producir oxígeno naciente a partir de la descomposición n solución . Otros métodos mediante los cuales es posible xígeno naciente incl uyen la generación electroq uímica en lectrol ítica, por ejemplo.

En términos generales, el oxígeno naciente es un a ncentraciones de oxígeno naciente de entre aproximadament % del peso seco referido a la carga de a limentación, p xidación eficiente.

Si bien no deseamos quedar comprometidos con ningun eemos que el oxígeno naciente reacciona con la carga de alim nocelulósica de acuerdo con al menos dos mecanismos difere n primer mecanismo, el oxígeno naciente experimenta una rea ición con la lignina , siendo el resultado una oxidación parci nina , que solubiliza la lignina en solución acuosa. Como resu llo , es posible remover la lignina solubilizada del resto de la limentación , por medio de un lavado. En un segundo mecan ígeno naciente desintegra los enlaces reticulados del butano s anillos aromáticos que están conectados por intermedio laces cruzados de butano. Como resultado de ello, au l ubilidad de la lignina en solución acuosa, y es posible se acción de lignina del resto de la carga de alimentación , por lav limentación, y se la transporta hacia el mismo en la etapa adec roceso.

Si bien no deseamos que da comprometidos con teoría eemos que el oxígeno se descompone en oxígeno y radicales que los radicales oxígeno (por ejemplo, el oxígeno naciente) sponsables de las propiedades de oxidación del ozono de la scrita en lo que precede. Típicamente, el ozono referentemente la fracción de lignina en forma de m nocelulósicos, quedando la fracción de celulosa relativam rturbada.

Las condiciones para la oxidación, basada en ozono, de alimentación de biomasa, dependen por lo general de la na la biomasa. Por ejemplo, para cargas de alimentación celuló nocelulósicas, la concentración de oxígeno de 0.1 g l m3 a 20 rga de alimentación seca provee una oxidación eficiente de alimentación. Típicamente, el contenido en agua en la pasta e ha observado que este proceso reduce de manera signifi escomposición de la biomasa en la pasta 5050. Típicam jemplo, una concentración de iones hidróxido en la solución al e entre 0.001 % y 1 0% en peso de la pasta 5050. U na vez que e alimentación ha sido humedecida mediante su contact olución alcalina, el gas que contiene ozono se introduce en e oxidación, donde entra en contacto con la ca rga de alimenta xida.

Los agentes de oxidación 51 60 también pueden incl ustancias. En algunas modalidades, por ejemplo, es posible i n la pasta 5050 agentes de oxidación basados en halógeno ta os agentes cloro y oxicloro (por ejemplo, hipoclorito). En dete odalidades, en la pasta 5050 es posible introducir s xidantes que contienen nitrógeno. Las sustancias oxida contienen nitrógeno, dadas a título de ejemplo, i ncluyen NO y ejemplo. Los agentes que contienen nitrógeno también omasa , que se extraen en pasos de procesamiento subsiguient Otros agentes de oxidación pueden incluir, por ejemplo, roxiácidos, ácidos peroxiacéticos, persulfatos, percar rmanganatos, tetróxido de osmio, y óxidos de cromo.

Después d©l paso de pre-procesamiento de oxidación sta de la carga de alimentación 5050 se oxida en el paso 507 entes de oxidación 51 60 se añadiesen a la pasta 5050 En un oxidación , en tal caso la oxidación tienen lugar en el mismo título de alternativa, si los agentes de oxidación 5160 se aña pasta 5050 en una cámara de pre-procesamiento, ento ansporta la pasta 5050 hacia un reactor de oxidación por med stema de tuberías en la l ínea de producción . Una vez de actor de oxidación , la oxidación de la biomasa utilizado como imentación tiene lugar bajo un conjunto controlado de con bientales. Típicamente, por ejemplo, el reactor de oxidació cipiente cili ndrico que está cerrado con respecto al entorno e argas de alimentación, la oxidación es particularmente eficie emperatura de pasta 5050 se mantiene entre 1 50 *C y 220 'C. 050 puede ser calentada mediante una variedad de dispositi ransferir el calor. Por ejemplo, en algunas modalidades, el re xidación entra en contacto con un baño de calentamiento qu ceite o sales fundidas. En determinadas modalidades, una berías intercambiadores de calor rodea el reactor de oxidació contacto con el mismo, y la circulación del fluido caliente d s tuberías calienta la pasta 5050 presente en el reactor. tros dispositivos de calentamiento que pueden utilizarse para pasta 5050 se incluyen elementos de calentamiento por res lentadores por inducción, y fuentes de microondas, por ejempl El tiempo de residencia de la pasta de carga de alimentac n el reactor de oxidación puede variarse como se desee a ef rocesar la carga de alimentación . Típicamente, la pasta 5050 e un minuto a 60 minutos de exposición a la oxidación en el esde el reactor a intervalos específicos y analizárselas para d s concentraciones de productos particulares de interés tal acáridos complejos. La información acerca del incremento oncentraciones de determinados productos en la pasta 5050 c unción del tiempo, puede utilizarse para determinar tie ermanencia para clases determinadas del material utilizado co e alimentación.

En algunas modalidades, durante la oxidación de la pa arga de alimentación, 5050, es posible llevar a cabo el ajuste d pasta mediante la introducción de uno o más agentes quími actor de oxidación. Por ejemplo, en determinadas modalid xidación tiene lugar de manera sumamente eficiente en un ínt H de aproximadamente 9-1 1 . Para mantener un pH en este i s posible introducir en el reactor de oxidación agentes tal idróxidos alcalinos y alcalino tórreos, carbonatos, amo oluciones amortiguadoras alcalinas. esde el fondo del reactor, y lo recircula hacia la parte sup eactor mediante bombeo, con lo cual se asegura que l xperimenta un remezclado continuo y no se estanca dentro del Después de haberse completado la oxidación de la limentacióí (- se transporta la pasta hacia un aparato de separ i que tiene lugar un paso de separación mecánica 5080. Tipi i paso de la sepa ración mecánica, 5080, incluye una o más e iltrado crecientemente fino de la pasta a efectos de ecánicamente los constituyentes sólidos y l íquidos.

La fase l íquida 5090 se separa de la fase sólida eguidamente se procesan ambas fases independientemente en ase sólida 51 00 puede opcionalmente experimentar un paso d )120 en un aparato secador, por ejemplo. El paso del secad >uede incluir por ejemplo, la dispersión mecánica del materi obre una superficie de secado, y la evaporación del agua desd olida 5100 mediante un calentamiento suave del materia ás agentes de secado químicos para remover el agua de la fas 090. Después del paso de secado 51 10 (o como alternativa , s or el paso de secado 51 10) , se transporta la fase líquida 5090 asos de procesamiento ulteriores 5130, que pueden ind ariedad de pasos de tratamiento . químicos y biológicos tal idrólisis química y/o enzimática.

El paso de secado 51 10 crea la corriente residual o de d 220, que es una solución acuosa que puede incluir agentes ¡sueltos tales como ácidos y bases en concentraciones relati ajas. El tratamiento de la corriente residual , 5220 puede in emplo la neutralización del pH con uno o más ácidos inerales. En función de la concentración de las sales disuelt rriente residual 5220, es posible desionizar la solución parc or ejemplo, haciendo pasar la corriente residual a travé stema intercambiador de iones). Seguidamente, la corriente r ue incluye primariamente agua- puede hacerse recircular emicelulosa y de lignina.

En algunas modalidades, es posible llevar a cabo la oxi levada temperatura en un reactor tal como una cámara de piró jemplo, y nuevamente con referencia a la Figura 1 7, la limentación puede oxidarse en el pirolizador de filamentos 1 71 SO típico, un gas portador oxidante , por ejemplo, aire o una m ire/argón, pasa a través del portamuestras 1 71 3 mientras se h i elemento calefactor resistivo y se calienta a una te eseada, por ejemplo, 325 °C . Después de un tiempo adecú jemplo, de 5 a 10 minutos, se retira el material oxid ortamuestras. El sistema mostrado en la Figura 2 puede di me ? escala y adecuarse para su operación continua. Por ejemplo, e utilizarse un alambre como miembro calefactor, el miembro c uede ser un tornillo de trépano. El material puede caer de ontinua en el portamuestras, haciendo impacto sobre un alefaccionado que piroliza el material. Al mismo tiempo, e arga de alimentación pueden oxidarse en un pirolizador de ho ? un uso típico, se hace bajar la muestra (como se indica me echa 137) hacia el interior de una zona caliente 135 del ho iientras un gas portador oxidante llena el alojamiento 136 y atr ortamuestras 131. Se calienta la muestra a la temperatura urante un intervalo de tiempo deseado, a efectos de pr roducto oxidado. Se retira el producto oxidado del pirolizador ual se eleva el portamuestras (como se indica mediante la flec Con referencia nuevamente a ta Figura 20, los material arga de alimentación pueden oxidarse mediante la formació bjetivo celulósico 140, junto con un oxidante, tal como un peró atamiento del objetivo, que se halla alojado en una cámara 41, con luz láser, por ejemplo, una luz que tiene una longitud e aproximadamente 225 nm a aproximadamente 1600 onfiguración óptica permite que la luz monocromática 143 gene ? láser 142 sea dirigida mediante el uso de espejos 144 y 145 cumento Patente de E E. UU . de América N° 5,942,649.

Con referencia nuevamente a la Figura 21 , los material rga de alimentación pueden oxidarse rápidamente medi vestimiento de un filamento de tungsteno, 1 50, junto con un o l como un peróxido, con el material celulósico deseado míe atería! se halla alojado en una cámara de vacío 1 51 . Para ¾bo la oxidación se hace pasar corriente eléctrica a tra amento, lo cual ocasiona un rápido calentamiento del fi jrante un tiempo deseado. Típicamente, se continúa el calent jrante alg unos segundos antes de permitir que el filamento s i algunas modalidades, el calentamiento se lleva a cabo una i veces para obtener el grado de oxidación deseado.

Con referencia nuevamente a la Fig ura 1 2, en Ddalidades, los materiales de la carga de alimentación idarse con la ayuda de sonido y/o cavitación . En términos ge ra llevar a cabo la oxidación los materiales se someten a so tros procesos Puede utilizarse la explosión de vapor de agua, solo sin e los procesos descritos en la presente, o en combinación co e los procesos descritos en la presente.

La Figura 23 muestra una vista general de la totalidad del e la conversión de una fuente de fibras 400 en un prod ucto omo etanol , mediante un proceso que i ncluye el cizallamie xplosión de vapor de agua para producir un material fibroso 40 eguidamente se hidroiiza y convierte, por ejemplo se ferm anera de obtener el producto. La fuente de fibras puede trans n el material fibroso 401 por medio de una cantidad de osibles, que incluyen por lo menos un proceso de cizallami eños un proceso de explosión de vapor de agua .

Por ejemplo, una opción incluye cizallar la fuente d guido por uno o más pasos, opcionales de clasificación , y izallamiento adicionales opcionales(s) , para producir una f En otro método, primero se hace explotar al vapor de aterial fibroso 401 de manera de producir una fuente xplotadas al vapor de agua , 410. La fuente de fibras expl apor de agua, resultante, se somete seguidamente a un pcional de recuperación de las fibras, a efectos de remover lo el licor. La fuente de fibras explotada al vapor de agua , re uede seg uidamente cizallarse a efectos de producir el materia a fuente de fibras explotadas al vapor de agua, puede ometerse a uno o más pasos de clasificación opcionales y/o ás pasos de cizallamiento adicionales opcionales. El pro izallam iento y de la explosión al vapor de agua, de la fuente efectos de producir el material fibroso cizallado y explotado e agua , se expondrá con mayor detalle en lo que sigue .

La fuente de fibras puede cortarse en pedazos o fr naterial confeti antes del cizallamiento o explosión al vapor .os procesos de cizallamiento pueden tener lugar en un mate En un proceso de explosión al vapor de agua, la fuente e la fuente de fibras cizallada es puesta en contacto con vapor ajo alta presión , y el vapor de agua se difunde en el i nterio structuras de la fuente de fibras (por ejemplo, las est nocelulósicas). El vapor seguidamente se condensa bajo alta n lo que se "humedece" la fuente de las fibras. La humed ente de las fi bras puede hidrolizar cualesquiera grupos aceti ente de las fibras (por ejemplo, los grupos acetilo en las fracci micelulosa) , formándose ácidos orgánicos tales como ácido ido urónico. A su vez, los ácidos pueden catal spolimerización de la hemicelulosa, li berándose xilano y ca ducidas de glucano. La fuente de las fibras, húmeda, (o la f s fibras, cizallada, etc. ) , seguidamente se hace "explotar" cu era la presión. La humedad condensada se evapora instantán bido a la repentina disminución de la presión , y la hinchazón d a ua e erce una fuerza de cizallamiento trozado o corte ue seguidamente se exponen a fermentación para obtener el ambién pueden util izarse otros métodos, conocidos y desco ará convertir el material fibroso en combustibles.

En algunas modalidades, antes de la combinac itcroorganismo, el material fibroso, cizal lado y -explotado al gua, 401 , es sometido a una esterilización a efectos de matar icroorganismo que puedan estar presentes sobre el material or ejemplo, el material fibroso puede ser esterilizado me xposición del material fibroso a radiación , tal como radiación i diación ultravioleta , o una radiación de ionización , tal como r amma. Los microorganismos también pueden matarse sterilizantes q uímicos, tales como lejía (por ejemplo, hipoc odio) , clorhexidina , y óxido de etileno.

Uno de los métodos para hidrolizar el material fibroso ci xplotado al vapor de agua, es mediante el uso de cél ula l ulasas son un grupo de enzimas que actúan sinérgicanr e las actividades expresadas por los componentes individ ecanismo generalmente aceptado de un sistema de particularmente de T. longibrachiatum) sobre la celulosa crist i siguiente: la endoglucanasa hidroliza los enlaces interno licosídicos de las regiones amorfas, con lo que se incre antidad de extremos no reductores expuestos. Las exogl eguidamente desdoblan las unidades celobiosa desde los extr eductores, que a su vez se hidrolizan en forma de unidades glu s ß-glucosidasas. Existen varias configuraciones tanto de end e exoglucanasas que difieren en cuanto a sus c stereoespecíficos. En términos generales, se requiere l inérgica de los componentes en diversas configuraciones rdrólisis óptima de la celulosa. Sin embargo, las celulasas ropensas a hidrolizar las regiones amorfas de la celulosa. E lación lineal entre la cristalinidad y las velocidades de hidról que los índices de cristalinidad más elevados corresp anera de obtener un combustible, puede por ello incluir opció n paso de aplicación de cal antes de la fermentación , a ef recipitar alg unos de los tóxicos. Por ejemplo, es posi ble ele el material fibroso cizallado y explotado al vapor de agua d ue sea superior a pH = 10, para los cual se a ñade hidróxido Ca(OH)2) seguido por el paso de la disminución de proximadamente 5 mediante la adición de H2S04. El materi obre encalado puede seguidamente utilizarse tal cual , sin la e los materiales precipitados. Como se muestra en la Figu aso del sobreencalado, opcional , tiene lugar justo antes del p idrólisis del material fibroso cizallado y hecho explotar al gua, pero también se considera la posi bilidad de llevar a cab el sobreencalado después del paso de hidrólisis y antes del p rmentación .

La Figura 24 ilustra un ejemplo de un aparato para la ex apor de agua, 460. El aparato para la explosión ai vapor de a ente de las fibras y/o las fuente cizallada de las fibras, se erra ndo las válvulas 465, 467 y 469, se entrega vapor de terior de la cámara de reacción 462 mediante la abertura de l e entrada del vapor de agua, 467, lo que permite que el vapor iaje a través de la entrada para el vapor de agua , 466. Una ve mara de reacción haya llegado a la temperatura deseada , uede insumi r aproximadamente 20 - 60 segundos, empieza e e contención . Se mantiene la temperatura de reacción a la tem seada durante el tiempo de contención deseado, que tipi rda de aproxi madamente 1 0 segundos a 5 minutos. Al final del e tiempo de contención, se a bre la válvula de sa lida para per produzca la despresurización explosiva. El proceso espresurización explosiva impulsa el contenido de la cá acción 462 hacia fuera desde la salida de la despres xplosiva, 468, a través de la tubería de conexión, 472, y terior del ciclón 470. La fuente de las fibras o el material 62. La temperatura deseada para la cámara de reacción referentemente de entre 1 80 y 240 grados Celsius o de entre 2 rados Celsius. El tiempo de contención es preferentemente de egundos y 30 minutos, o de entre 30 segundos y 10 minutos, o minuto y 5 minutos.

Dado que el proceso de la explosión al vapor de agua ti esultado un tapón de material fibroso explotado por el vapor de aterial fibroso expl otado al vapor de agua puede opcionalmen n proceso de recu peración de fibras en el que separa el "l aterial fibroso explotado con vapor de agua . Este pas ecuperación de las fibras es úti l por cuanto permite la realiz rocesos ulteriores de cizallamiento y/o de clasificación, y p onversión del material fi broso en combusti ble. El proces ecuperación de las fibras tiene lugar mediante el uso de un esa para separar las fibras del licor. También es posible incl e secado ulteriores a efectos de re arar el material fibro uede llevarse a cabo cualquier proceso o combinación de pr na presión superior a aproximadamente 25 MPa , por ejem plo , 50 MPa, 75 MPa, 100 MPa, 1 50 MPa , 200 MPa, 250 MPa, 3 00 MPa, 750 MPa, 1 , 000 MPa, o superior a 1 ,500 MPa. ombinaciones de dispositivos de radiación, sonicación y oxidac En algunas modalidades, puede ser ventajoso combinar d e dispositivos separados de radiación, sonicación, piroliza xidación, en forma de una única máquina híbrida. Para una brida de este tipo, es posible implementar múltiples proc xtaposición cercana o aún simultáneamente, con el bene crementar la producción horaria del tratamiento preliminar otenciales reducciones en los costos.

Por ejemplo, consideremos los procesos de radiación de lectrones y de sonicación . Cada proceso separador es efecti ducción del peso molecular medio del material celulósico en más en varios ordenes de ma nitud cuando se nto el emisor de haces de electrones 2540 como los cu onicación, 2530.

El emisor de haces de electrones, 2540, genera h lectrones que pasan a través de un dispositivo apuntador de lectrones, 2545, a efectos de incidir^sobre la pasta 2550 que i material celulósico. El dispositivo apuntador de haces de el uede ser un escáner que barre un haz sobre un inter proximadamente 1.80 m (aproximadamente 6 pies) en una proximadamente paralela a la superficie de la pasta 2550.

En ambos lados del dispositivo emisor de haces de el 540, se encuentran los cuernos de sonicación, 2530, los que ergía de ondas ultrasónicas a la pasta 2550. Los cue onicación 2530 terminan en una pieza extrema desprendible halla en contacto con la pasta 2550.

Los cuernos de sonicación 2530 corren el peligro de dañ na exposición residual a largo plazo a la radiación de los xtremas desprendibles 2535 tienen un diseño que permite su r ácil.

Otra ventaja de un proceso simultáneo de haces de ele e ultrasonido, es que ambos procesos tienen resultados omplementan entre si . Si se utiliza la radiación de haces de \ olamente, una dosis insuficiente puede tener como consec eticulación de algunos de los pol ímeros presentes en el el ulósico, lo que reduce la eficiencia del proceso gener espolimerización. También es posible utilizar dosis más radiación por haces de electrones y/o de radiación de ultrason grar un grado de despolimerización similar al que se logra si radiación de haces de electrones y su sonicación por separad También es posible combinar un dispositivo de haces de el on uno o más dispositivos rotor-estator de alta frecuencia, qu tilizarse como una alternativa a dispositivos de energía ultras ue llevan a cabo una función similar. e pirólisis. Nuevamente, una combinación de este tipo puede entaja de una mayor producción horaria. Sin embargo, es n plementar algunas precauciones, ya que puede haber reque onflictivos entre algunos procesos de radiación y la pirólt jemplo, los dispositivos de radiación ultrasónica pueden reque arga de alimentación sea sumergida en un medio líquido oxid tra parte, y tal como se expuso lo que precede, puede ser v e una muestra de carga de alimentación sometida a pirólisis ontenido de humedad específico. En este caso, los nuevos iden y monitorean tratando de establecer un contenido hum articular y de regular el mismo. Por otra parte, algunos ispositivos mencionados, o todos ellos, especialmente el dispo irólisis, pueden combinarse con un dispositivo de oxidación, xpuso en lo que precede. rocesos rimarios El microorganismo puede ser un microorganismo natu icroorganismo diseñado por ingeniería genética . Por eje icroorganismo puede ser una bacteria, por ejemplo, una elulolítica, un hongo, por ejemplo, una levadura, una pla n rotista, por ejemplo, un alga, un protozoario o un protista sim ongo, por ejemplo un hongo del fango. Si los organis ompatibles, es posible utilizar mezclas de organismos.

Para ayudar en la descomposición de los materiales que celulosa, es posible utilizar una o más enzimas, por eje nzima celulol ítica. En algunas modalidades, los materiales que celulosa son tratados én primer término con la enzima, por ediante la combinación del material y de la enzima en una cuosa . Seguidamente puede combinarse este material icroorganismo. En otras modalidades, los materiales que in elulosa, la una o más enzimas y el microorganismo, se imultáneamente, or e em lo mediante su combinación en una e fermentación tal como levadura. Los microorganis ermentación adecuados tienen la capacidad de conv arbohidratos, tales como la glucosa, xilosa, arabinosa, alactosa, los oligosacáridos o los polisacáridos, en prod ermentación. Los microorganismos de fermentación incluyen c énero Sacchromyces spp.r por ejemplo, Sacchromyces c levadura de horno), Saccharomyces distaticus, Saccharomyces el género Kluyveromyces, por ejemplo, las especies Kluyv arxianus, Kluyveromyces fragilis; el género Candida, por andida pseudotropicalis, y Candida brassicae, Pichia stipitis l Candida shehatae, el género Clavispora, por ejemplo, la lavispora lusitaniae y Clavispora opuntiae, del género Pachys jemplo, las especie Pachysolen tannophilus, el género Bretan or ejemplo, la especie Bretannomyces clausenii (Philippidi 996, Cellulose bioconversión technology, in Handbook on Bi oductión and Utilizatión, Wyman, CE., ed., Taylor & btener etanol y otros productos incluyen, por ejemplo, Zy obilis y Clostridium thermocellum (Philippidis, 1996, supra). t al. (International Journal of Systematic y Evolutiónary Mic 002, 52, 1155-1160) han aislado una bacteria celulolítica an esófila a partir del suelo forestal, Clostridium phytofermen ov., que convierte la celulosa en etanol.

La fermentación de biomasa de manera de obtener etano roductos puede llevarse a cabo mediante el uso de deter icroorganismos termófilos o diseñados mediante ingeniería les como las especies Thermoanaerobacter, que incluyen 7". n especies de levadura tales como Pichia spectes. Un ejempl epa de T. mathranii es el A3M4, descrito por Sonne-Hans pplied Microbiology and Biotechnology 1993, 38, 537-541 hring et al. (Arch. Microbio!. 1997, 168, 114-119).

Para la fermentación o conversión pueden utilizarse la le s bacterias Zymomonas. El pH óptimo es de aproximadament zimas pueden ser un complejo de enzimas que actúa n de inérgica de manera de degradar la celulosa cristali na. Los eje zimas celuloiíticas incluyen: las endoglucanasas, celobiohidr elobiasas (ß-glucosidasas) . Inicialmente se hidroliza un el ulósico mediante endoglucanasas en emplazamientos al roduciéndose compuestos intermedios oligoméricos. Estos co termedios son seguidamente sustratos para glucanasa esdoblantes tales como celobiohidrolasas, para producir cel artir de los extremos del pol ímero de celulosa . La celobios i mero ß— 1 ,4— ligado, soluble en agua, de gl ucosa . Fi nal m elobiasa desdobla la celobiosa, obteniéndose glucosa.

U na celulasa es capaz de degradar una biomasa , y pued rigen fungal o bacteriano. Las enzimas adecuadas inclu lulosas de los géneros Bacillus, Pseudomonas, Humicola, F hielavia, Acremonium, Chrysosporium y Trichoderma, e incl s ecies de Humicola, Co rinus, Thielavia, Fusarium, M celi cremonium roseogriseum, Acremonium incoloratum, y Acr uratum; preferentemente de las especies Humicola insolens D usarium oxysporum DSM 2672, Myceliophthora thermoph 17.65, Cephalosporium sp. RYM-202, Acremonium sp. CBS cremonium sp. CBS 265.95, Acremonium persicinum CBS cremonium acremonium AHI) 9519, Cephalosporium sp. CBS cremonium brachypenium CBS 866.73, Acremonium dichro BS 683.73, Acremonium obclavatum CBS 311.74, Acr inkertoniae CBS 157.70, Acremonium roseogriseum CBS cremonium incoloratum CBS 146.62, y Acremonium furat 99.70H. También es posible obtener enzimas celulolíticas a hrysosporium, preferentemente mediante una cepa de Chrys cknowense. Adicionalmente puede utilizarse Tri particularmente Trichoderma viride, Trichoderma reesei, y Tri oningii), Bacillus alcalófilo (ver, por ejemplo, la patente U .844.890 y el documento EP 458162), y Streptomyces (ver, po cnología recombinante (Véase por ejemplo los documen 07/071818 y WO 2006/110891).

Las enzimas celulolíticas utilizadas pueden producirse fermentación de las cepas microbiana designadas en lo que bre un medio nutriente que contiene fuentes adecuadas de c nitrógeno ademas de sales inorgánicas, para lo cual se ocedimientos conocidos en la técnica (ver, por ejemplo, Benne LaSure, L. (eds.), More Gene Manipulatións in Fungí, Academi 1991). Los medios adecuados son provistos por prov merciales, o pueden prepararse de acuerdo con compo blicadas (por ejemplo, en cátalogos de la American Type llectión). Los intervalos de temperatura y otras con ecuadas para el cultivo y la producción de celulosa, son cono técnica (véase, por ejemplo, Bailey, J. E., y Ollis, D. F., Bio gineering Fundamentáis, McGraw-Hill Book Company, NY, 19 El tratamiento de la celulosa con celulasa se lleva usual olicitud provisional de los Estados U nidos serie número 60/ ctualmente Solicitud Internacional Publicada N . ° WO 2008/01 1 5 asificación Además del uso de la pi rólisis para el tratamiento prelimi rga de alimentación, también puede utilizarse la pi róli rocesar la carga de alimentación pre-tratada a efectos de ateriales útiles. En particular, puede emplearse una forma de nocida como gasificación para generar combustibles gaseós n diversos otros productos gaseosos, l íquidos y sól idos. Para bo la gasificación , se introduce la carga de alimentación pr una cámara de pirólisis, y se le calienta a una elevada tem e típicamente es de 700 °C o superior. La temperatura pende de una cantidad de factores, q ue incluyen la naturale rga de alimentación y de los productos deseados.

Para facilita la clasificación también se añaden cantid egunda reacción que convierte un a cantidad adicional de e (¡mentación en hidrógeno y monóxido de carbono .

En un primer paso de la reacción global , el calentami aterial de la carga de alimentación produce un material car ue puede incluir una am plia variedad de diferentes especies n hidrocarburos. Es posible que se produzcan determi nados m látiles (por ejemplo, determinados materiales h idro aseosos), siendo el resultado una reducción del peso gl aterial de la carga de alimentación . A continuación , en un aso de la reacción, parte del material volátil que se produ rimer paso, reacciona con oxígeno en una reacción de combu anera de formar tanto monóxido de carbono como dióxido de a reacción de combustión libera calor, lo que promueve el ter e la reacción. En el tercer paso, el dióxido de carbono y el ua (por ejemplo, el agua) reaccionan con el materia l car l m ra de formar monóxido de c ñera mediante el proceso de gasificación, puede ser quem emplo para generar electricidad y/o el calor de proceso , rigirse hacia otros fines de utilización en otras ubicacione stema de procesamiento. Como resultado de ello, el sist ocesamiento global puede ser autosuficiente, por lo rcialmente. Es también posi ble obtener una cantidad d oductos, que incluyen aceites de pirólisis y sustancias g sadas en hidrocarburos, durante y/o después de la gasifica ismos pueden separarse y almacenarse o tra nsportarse , c see.

Hay una cantidad de diferentes cámaras de pirólisis ecuadas para la gasificación de la carga de alimentación pre s cuales incluyen las cámaras de pirólisis reveladas en la pres rticular, los sistemas de reactor de lecho fluidizado en los rga de alimentación pre-tratada se fluidiza en vapor de í eno/aire ermiten una roducción horaria relativamente el estilarse utilizando, por ejemplo, una "columna de cerve eparar el etanol y otros alcoholes de la mayoría del agua y siduales. El valor expedido desde la columna de cerveza pued 5% en peso de etanol y ser alimentado a una columna de recti na mezcla dé~- etanol casi azeotrópica (92 , 5%) y agua provenie olumna de rectificación puede ser purificada para obtener eta 9, 5%) utilizando tamices moleculares de fase de vap recipitados de la columna de cerveza pueden ser enviados ecto de un evaporador de tres efectos. El condensador de r lumna de rectificación puede proveer calor a este primer uego del primer efecto, los sólidos pueden ser separados u na máquina centrifuga y son secados en una secadora rotat orción (25%) del efl uente centrífugo puede ser recicla rmentación y el resto es enviado al segundo efecto y al terc evaporador. La mayoría del condensado de evaporado resar al rocedimiento como un condensado bastante lim io ficiencia general del procedimiento de prod ucción de eta jemplo, de acuerdo con lo descrito en mayor detalle a cont ueden utilizarse lodo y biogas para generar vapor y electric ueden emplearse en diversos procedimientos de planta .

El agua residual es inicialmenté bombeada a través de or ejemplo, una criba de barra) para eliminar grandes partíc on recopiladas en una tolva . En algunas modalidades, las artículas son enviadas a u n vertedero. En forma adicional o alt s grandes partículas son quemadas para generar vapor y/o el e acuerdo con lo descrito en mayor detalle a continuación. En l espaciado en la criba de barra es un espaciado de entre 1 /4 .6 cm) y 1 pulgada (2.5 cm) (por ejemplo, un espaciado de 1 /2 .3 cm)) .

Luego, el agua residual fluye hacia un tanque de comp onde la concentración orgánica del agua residual es co n i ompensación a través de un intercambiador de calor líquido l intercambiador de calor es controlado (por ejemplo, contr audal de fluido a través del intercambiador de calor) de form gua residual que es expedida por el intercambiador de calor e mperatura conveniente para tratamiento anaeróbico. Por e\ mperatura conveniente para tratamiento anaeróbico puede ser O °C y 60 °C.

Luego de salir del intercambiador de calor, el agua gresa a uno o más reactores anaeróbicos. En algunas modali oncentración de lodo en cada reactor anaeróbico es la mism oncentración total de lodo en el agua residual. En otras modali actor anaeróbico presenta una mayor concentración de lod oncentración total de lodo en el agua residual.

Una solución de nutrientes que contiene nitrógeno y f osifica dentro de cada reactor anaeróbico que contiene agua atalizador de desulfurización . En forma adicional o altern ompresor puede desplazar la única corriente de biog as a trav It ro de sedimentos.

Una segunda bomba desplaza el efluente anaeróbico d actores' anaeróbicos hasta uno o más reactores aeróbi jemplo, reactores de lodo activado) . Se dispone un aireador d ada reactor aeróbico para mezclar el efluente anaeróbico, xígeno (por ejemplo , oxígeno contenido en ai re) . Dentro actor aeróbico , la oxidación de material celular en el naeróbico produce dióxido de carbono, agua, y amon íaco.

El efluente aeróbico se desplaza (por ejemplo, vía grave eparador, donde el lodo se separa del agua tratada. Una parte gresa a uno o más reactores aeróbicos para crear una conc levada de lodo en los reactores aeróbicos, facilitando escomposición aeróbica de material celular en el agua resi bacterias patógenas. En algunas modatidades, se utilizan u técnicas de separación fisicoquímica para purificar aún más tratada. Por ejemplo, el agua tratada puede ser bombeada a un reactor de adsorción de carbono. A modo de otro emplo tratada puede ser bombeada a través de un reactor de osmosis Combustión de desechos La producción de alcohol a partir de biomasa puede te resultado la producción de varias corrientes de subprod generar vapor y electricidad que deben utilizarse en otras pa planta. Por ejemplo, el vapor generado al quemar corr subproducto puede ser utilizado en el procedimiento de dest modo de otro ejemplo, la electricidad generada al quemar cor subproducto puede ser utilizada para energizar generadores electrones y transductores ultrasónicos durante un pre-tratamie Los subproductos utilizados para generar vapor y electr derivados de diversas fuentes en todo el procedimiento. Por e atural de encendido por chispa. A modo de otro ejemplo, uede utilizarse como una fuente de combustible para un mo atural de inyección directa. A modo de otro ejemplo, el biog tilizarse como una fuente de combustible para una tu ombustión. En forma adicional o alternativa, el motor de co uede estar configurado en una configuración de cogenera jemplo, el calor residual de tos motores de combustión puede ara proveer agua caliente o vapor en toda la planta.

El lodo, y sólidos post-destilados se queman para cale ue fluye a través de un intercambiador de calor. En odalidades, el agua que fluye a través del intercambiador de vapora y es supercalentada a vapor. En ciertas modalidades, e utiliza en el reactor de pre-tratamiento y en el intercambio d s procedimientos de destilación y evaporación. En forma a lternativa, el vapor se expande para energizar una turbina mu apor conectada a un generador eléctrico. El vapor expedi Si bien se han descrito ciertas modal idades, otras mo resultan posibles.

A modo de ejemplo, si bien el biogas es descrito como d un motor de combustión conectado a un generador eléctrico , modalidades, el biogas puede ser pasado a través de un refor combusti ble para producir hidrógeno . El hid rógeno es luego en electricidad a través de una celda de combustible .

A modo de otro ejemplo, si bien el biogas es desc quemado en forma adicional al lodo y sól idos post-desti l ados, modalidades, todos los subprod uctos residuales pueden j untos para producir vapor.

Productos/Co-productos Alcoholes El alcohol producido puede ser un alcohol monohidrox ejemplo, etanol, o un alcohol polihidroxilado, por ejemplo, etil tro ejemplo, el butanol puede utilizarse en plastificantes, acas, y líquidos para frenos.

El bioetanol producido por la planta es útil como in tilizado en la industria de alimentos y bebidas. Por ejemplo, roducido por la planta puede ser purificado a alcohol grado al utilizado como ingrediente primario en las bebidas alcohólicas El bioetanol producido por la planta también tiene un ercado como combustible de transporte. El uso de eta ombustible de transporte puede implementarse con una inv apital relativamente baja para fabricantes y propietarios de m ncendido por chispa (por ejemplo, modificaciones de tempori nyección, relación entre combustible y aire, y componentes de e inyección de combustible). Varios fabricantes de automóvile n forma corriente vehículos de combustible flexible capaces on mezclas de etanol/gasolina de hasta un 85% de etanol en por ejemplo, equipamiento estándar de una 4 x 4 Chevy Tahoe) combustible para motores con el fin de mejorar las co ambientales y económicas más allá de la ubicación de la pl ejemplo, el etanol producido por esta planta y utiliza combustible puede reducir las emisiones de gases de efecto in desde fuentes construidas por el hombre (por ejemplo, fu transporte). A modo de otro ejemplo, el etanol producido por e y utilizado como combustible para motores puede desplazar, a consumo de gasolina refinada del petróleo.

El bioetanol presenta una mayor cantidad de octano gasolina convencional, y de esta manera, puede utilizarse par el rendimiento (por ejemplo, permitir mayores relaciones de co de motores de encendido por chispa. Por ejemplo, pequeñas c (por ejemplo, 10% en volumen) de etanol pueden mezcl gasolina para actuar como un intensificador de octano para co utilizados en motores de encendido por chispa. A modo de otr mayores cantidades (por ejemplo, 85% en volumen) de etan e 2005; Lynd en "Análisis de microbiología y biología m Microbiology and Molecular Biology Reviews), 66:3, 506-57 jungdahl y colaboradores en la patente estadounidense N.° 4 Bellamy en la patente estadounidense N." 4.094.742. cidos orgánicos Los ácidos orgánicos producidos pueden incluir onocarboxílicos o ácidos policarboxílicos. Ejemplos d rgánicos incluyen ácido fórmico, ácido acético, ácido propióni utírico, ácido valérico, ácido caproico, ácido palmítico, ácido cido oxálico, ácido malónico, ácido succínico, ácido glutári leico, ácido linoleico, ácido glicólico, ácido láctico, idroxibutírico o mezclas de estos ácidos. roductos alimenticios En algunas modalidades, todo el procedimiento de ferme na porción de él puede interrumpirse antes de que el elulósico se convierta por completo en etanol. Los prod er utilizados como alimentos. Por ejemplo, puede utiliz ecadora para eliminar la humedad de los productos de fer ntermedia con el fin de facilitar el almacenamiento, manipulaci til. En forma adicional o alternativa, los productos de fer ntermedia pueden ser molidos a un tamaño de partícula fin oledora de acero inoxidable de laboratorio con el fin de pro ustancia tipo harina. limento para animales Los granos de destilador con solubles pueden ser conv n subproducto útil det procedimiento de destilación-deshi uego del procedimiento de destilactón-deshidratación, los g estilador con solubles pueden secarse para mejorar la cap lmacenar y manipular el material. Los granos secos de desti olubles (DDGS) resultantes presentan un bajo contenido de al lto contenido de grasas, un alto contenido de proteínas, ontenido de fibras, y un alto contenido de fósforo. Así, por ej modalidades, la sonicación puede estimular la bioactiv biodisponibilidad de los componentes medicinales de pia propiedades medicinales. En forma adicional o alternativa, la i estimula la bioactividad y/o biodisponibilidad de los co medicinales de plantas con propiedades medicinales. Por ej sonicación e irradiación pueden combinarse durante el pre-tr de corteza de sauce para estimular la producción de salicina. Nutricéuticos En algunas modalidades, los productos de fer intermedia (por ejemplo, productos que incluyen altas conce de azúcar y carbohidratos) pueden complementarse para g nutricéutico. Por ejemplo, los productos de fermentación i pueden complementarse con calcio para generar un nutricé provea energía y ayude a mejorar o mantener la resistencia ós Co-productos Residuo de lignina alor con menor costo. tros co-productos Se han identificado materia de células, furfural, y acid omo co-productos potenciales de instalaciones de procesa iomasa a combustible. La materia de células intersticiales p aliosa, pero puede requerir una purificación significativa, ercados de furfural y acido acético, aunque no es probable qu uficientemente grandes como para consumir la producción ndustria de lignocelulosa a etanol totalmente comercializada. onversión de materiales de almidón Las Figuras 26 y 27 muestran diagramas de bloque rocedimiento de molido en seco y en húmedo, respectiva lustran la conversión, por ejemplo, la fermentación, de semilla n etanol y otros co-productos valiosos.

Con referencia ahora en particular a la Figura 26, en mplementaciones, un procedimiento de molido en seco ratamiento, las semillas de maíz pueden ser molidas y/o corta btener un polvo. Aunque uno cualquiera o más de los pre-trat escritos en la presente pueden aplicarse luego de mole ualquier momento durante el procedimiento de molido epresentado en la Figura 26, el pre-tratamiento anterior a m orte puede resultar ventajoso ya que las semillas son, en gen uebradizas luego del pre-tratamiento y, como resultado, encillas de moler y/o cortar y pueden requerir una menor ene llo. En algunas modalidades, puede aplicarse un pre-tr eleccionado más de una vez durante una conversión, por ntes del molido y posteriormente, después del molido.

Luego del molido y/o corte, las semillas secas molidas p pcionalmente hidratadas agregando el material molido en un r ue contenga agua, y, en forma opcional, agentes hidratantes, ensoactivos. En forma opcional, este recipiente de reacci ncluir, además, una o más enzimas, como ser amilasa, para co Luego de la conversión, los sólidos restantes son eli secados para obtener granos secos de destilador (DDG), mi destila el etanol. En algunas modalidades, se utiliza un termofílico para la conversión y el etanol se elimina continua evaporación a medida que se produce. Si se considera conve etanol destilado puede ser deshidratado por completo, c pasando el etanol húmero a través de un lecho de zeolit destilación con benceno.

Con referencia ahora en particular a la Figura 27, en implementaciones, el procedimiento de molido en húmedo conversión de semillas de maíz en etanol anhidro comienza c ratamiento de las semillas secas de maíz con uno cualquiera los pre-tratamientos descritos en la presente, como ser radia jemplo, uno cualquiera o más de los tipos de radiación descr presente (por ejemplo, un haz de electrones donde cada presenta una energía de aproximadamente 5 MeV). Luego presente, por ejemplo, para reducir su peso molecular funcionalizar el almidón de forma de que sea más soluble. E modalidades, el almidón es luego cargado en un recipiente de que contiene agua y, en forma opcional, agentes hidratantes, tensoactivos. En forma opcional, este recipiente de reacci incluir, además, una o más enzimas, como ser amilasa, para co descomponer aún más el almidón, o el recipiente de reacci contener uno o más ácidos, como ser un ácido mineral, por ácido sulfúrico diluido. De acuerdo con lo mostrado, puede pr una sacarificación en varios recipientes y luego el cont recipiente final puede ser vaciado en un recipiente de conve jemplo, un recipiente de fermentación, que incluye uno o más e conversión, como ser una o más levaduras o bacterias.

Luego de la conversión, el etanol es destilado. En odalidades, se utiliza un microbio termofílico para la conve tanol se elimina continuamente por evaporación a medid Se obtuvo dé International Paper un estiba de 1500 libras e cajas de jugo de medio galón (2 litros) vírgenes fabricadas raft blanco polirevestido no impreso con una densidad volur 0 Ib/ ft3. Cada caja se plegó, y luego fue alimentada al i nter riturado Fltnch Baugh de 3 hp a una velocidad proximadamente 1-5 y 20 libras por hora. El triturador estaba on dos paletas rotativas de 12 pulgadas (30.5 cm), dos palet na criba de descarga de 0.30 pulgada (0.8 cm). La separación aletas rotativas y fijas se ajustó a 0.10 pulgada (0.3 cm). La p el triturador se asemejaba a papel picado con un ancho de ulgada (0,3 cm) y 0.5 pulgada (1.3 cm), una longitud de e ulgada (0.6 cm) y 1 (2.5 cm) pulgada y un grosor equivale aterial de inicio (aproximadamente 0.075 pulgada (0.2 cm)).

El material tipo papel picado se alimentó en un cortado unson, Modelo SC30. El modelo SC30 estaba equipado c aletas rotativas, cuatro paletas fijas, y una criba de dese una L/D promedio de 42:1. Un micrógrafo de electrones de b material fibroso es mostrado en la Figura 26 a una ampliación d Ejemplo 2 - Preparación de material fibroso a partir de papel k blanqueado Se obtuvo una estiba de 1500 libras (680 kg) de papel kr blanqueado virgen con una densidad volumétrica de 30 lb/ft3. E se plegó, y luego fue alimentado al interior de un triturador Flin de 3 hp a una velocidad de entre aproximadamente 15 y 20 hora. El triturador estaba equipado con dos paletas rotativ pulgadas (30.5 cm), dos paletas fijas y una criba de descarg pulgada (0.8 cm). La separación entre las paletas rotativas ajustó a 0.10 pulgada (0.3 cm). La producción del trit asemejaba a papel picado con un ancho de entre 0.1 pulgada 0.5 pulgada (1.3 cm), una longitud de entre 0.25 pulgada (0. (2.5 cm) pulgada y un grosor equivalente al del material promedio de las fibras fue de 1 .063 mm y un ancho promed fibras fue de 0.0245 mm , produciendo una L/D promedio de micrógrafo de electrones de barrido del material fibroso es mo l a Figura 29 a una ampliación de 25 X.

Ejem plo 3 - Preparación de material fibroso cortado dos veces de papel kraft blanqueado Se obtuvo u na estiba de 1 500 libras (680 kg) de papel kr blanqueado virgen con una densidad volumétrica de 30 lb/ft3. E se plegó, y luego fue alimentado al interior de u n triturador Flin de 3 hp a una velocidad de entre aproxi madamente 1 5 y 20 hora . El triturador estaba equ ipado con dos paletas rotativ pulgadas (30.5 cm) , dos pa letas fijas y una criba de desca rg ulgada (0.8 cm) . La separación entre las paletas rotativas justó a 0.1 0 pulgada (0.3 cm). La producción del tritu semejaba a papel picado (de acuerdo con lo m +/- 0,0156 m2/g, una porosidad de 90,8998 por ciento y una volumétrica (@0,53 psia) de 0,1298 g/mL Una longitud prome fibras fue de 0.891 mm y un ancho promedio de las fibras fue mm, produciendo una L/D promedio de 34:1. Un micró electrones de barrido del material fibroso es mostrado en la Fi una ampliación de 25 x.

Ejemplo 4 - Preparación de material fibroso cortado tres veces e papel kraft blanqueado Se obtuvo una estiba de 1500 libras (680 kg) de papel kr lanqueado virgen con una densidad volumétrica de 30 !b/ft3. E e plegó, y luego fue alimentado al interior de un triturador Flin e 3 hp a una velocidad de entre aproximadamente 15 y 20 l ora. El triturador estaba equipado con dos paletas rotativ ulgadas (30.5 cm), dos paletas fijas y una criba de descarg ulgada (0.8 cm). La separación entre las paletas rotativas criba de 1/16 pulgada. Se cortó este material. El material res segundo corte fue alimentado de regreso a la misma configur criba fue reemplazada por una criba de 1/32 pulgada. Se material. El material fibroso resultante presentó un área de su BET de 1,6897 m2/g +/- 0,0155 m2/g, una porosidad de 8 ciento y una densidad volumétrica (@0.53 psia) de 0.1448 longitud promedio de las fibras fue de 0.824 mm y un ancho pr las fibras fue de 0.0262 mm, produciendo una L/D promedio d micrógrafo de electrones de barrido del material fibroso es m la Figura 31 a una ampliación de 25 x.

Ejemplo 5 - Preparación de material fibroso densificado a papel kraft blanqueado sin ligante agregado Se preparó un material fibroso de acuerdo con el Eje roció aproximadamente 1 Ib de agua sobre cada 10 Ib d fibroso. El material fibroso fue densificado utilizando una m Se roció aproximadamente 1 Ib de la solución madre s 10 Ib de material fibroso. El material fibroso fue densificado una moledora de granulos California 1100 que operaba a obtuvieron gránulos con una densidad volumétrica comprend aproximadamente 15 lb/ft3 y aproximadamente 40 lb/ft3.

Ejemplo 7 - Reducción del peso molecular de celulosa en p fibroso por radiación gamma con una mínima oxidación Se preparó un material fibroso de acuerdo con el Eje papel kraft fibroso es densificado de acuerdo con el Ejemplo 5.

Los gránulos densificados se ubican en una ampolla de una capacidad máxima de 250 mL. La ampolla de vidrio es ev alto vacío (10-5 torr) durante 30 minutos, y luego rellenada rgón. La ampolla es sellada bajo argón. Los gránulos en la a irradiados con radiación gamma durante alrededor de 3 hor elocidad de dosis de aproximadamente 1 Mrad por hora con radiación gamma durante alrededor de 3 horas a una velocidad de aproximadamente 1 Mrad por hora con el fin de proveer un irradiado donde la celulosa presente un peso molecular men material de inicio de kraft fibroso.

Ejemplo 9 - Procesamiento de haz de electrones Las muestras fueron tratadas con un haz de electrones un acelerador abovedado de onda continua Rhodotron® T administra electrones de 5 MeV a 80 kW de potencia de salida. 1 describe los parámetros utilizados. La Tabla 2 informa nominal utilizada para la ID muestra (en MRad) y correspondiente administrada a la muestra (en kgy). abla 1. Parámetros de Rhodotron® TT 200 Haz Haz producido Elecrones acelerados refrigeración 0N)\ A potencia de haz de 50 kW: <210 kW A potencia de haz de 80 kW: <260 kW Sistema de RF Frecuencia: 107,5 ± 1 MHz Tipo de tétrodo: Thomson TH781 Sonda de barrido Longitud de barrido nominal (medida a 25-35 cm de la 120 cm ventana): Desde 30% hasta 100% de Rango de barrido: longitud de barrido nomina Frecuencia de barrido nomina! ( 100 Hz ± 5% máxima longitud de barrido): Uniformidad de barrido (a través del 90% de la longitud de barrido ± 5% Tabla 2. Dosificación administrada a muestras , 9.9 kgy fueron administrados en 11 segund presentados en las siguientes tablas incluyen papel kraft ( trigo (VVS), alfalfa (A), celulosa (C), césped varilla (panicu (SG), hierbas (G), y almidón (ST), y sacarosa (S). El número ID muestra se refiere al tamaño de partícula del material lue a través de una criba de 1/32 pulgada, El número después d refiere a la dosificación de radiación (MRad) y "US" s tratamiento ultrasónico. Por ejemplo, una ID muestra "P1 refiere a papel kraft que ha sido cortado a un tamaño de malla 132 y que ha sido irradiado con 10 MRad.

Para muestras que fueron irradiadas con haz de ele número posterior al guión se refiere a la cantidad administrada a la muestra. Por ejemplo, una ID muestra " refiere a papel kraft al que se ha administrado una dosis de aproximadamente 100 MRad o aproximadamente 1000 kgy (T Tabla 3. Peso molecular promedio pico de papel kraft irradia **Bajas dosis de radiación parecen aumentar e! peso mol algunos materiales Velocidad de dosificación = 1 M Rad/hora 2 Tratamiento durante 30 minutos con ultrasonido de 20 kHz una son da de 1 000 W bajo condiciones de recirculación con e dispersado en agua.

Tabla 4. Peso molecular promedio pico de papel kraft irradiado de electrones Fuente I D Dosificación MW promed de muestra (MRad) desv. es muestreo P-1 e 1 6 P-5e 5 5 Peso molecular promedio pico de materiales irradiados ID Muestra Pico # Dosis1 Ultrasonido2 Promed (MRad) Desv.

WS132 1 0 No 1407411 2 3914 3 288 WS132-10* 1 10 2604 WS132-100* 1 100 2362 A132 1 0 160488 2 3752 3 285 A132-10* 1 10 5085 2 246 A132-100* 1 100 38291 2 248 *Los picos coalescen luego del tratamiento **Bajas dosis de radiación parecen aumentar el peso molecular algunos materiales Velocidad de dosificación = 1 Rad/hora tratamiento durante 30 minutos con ultrasonido de utilizando una sonda de 1000 W bajo condiciones de recirculaci material dispersado en agua.

Tabla 6. Peso molecular promedio pico de material irradiado co electrones ID MW promedio ± Pico # Dosificación muestra desv. est. 1 " 1004783 ± 97518 A-1e 2 1 34499 ± 482 3 2235 ± 1 G-1e 2 1 32165 ± 779 3 3004 ± 25 G-5e 1 5 62167 ± 6418 2 2444 ± 33 1 72636 ± 4075 G-10e 10 2 3065 ± 34 G-30e 1 30 17159 ± 390 G-50e 1 50 18960 ± 142 ? : 923336 ± 1883 ST 0 2 150265 ± 4033 1 846081 ± 5180 ST-1e 1 2 131222 ± 1687 ST-5e 1 5 90664 ± 1370 ST-10e 1 10 98050 ± 255 ST-30e 1 30 41884 ± 223 ST-70e 1 70 9699 ± 31 abla 6C. Pesos moleculares (Mp) promedio pico de muestras tr Se utiliza una cromatografía de permeación en gel distribución de peso molecular para la muestra.

Se utiliza una distribución de pesos moleculares en lug único peso molecular para caracterizar polímeros sintétic caracterizar esta distribución, se utilizan promedios estadísti más comunes de estos promedios son el "peso molecular promedio" ( n) y el "peso molecular peso promedio" (Mw). Los para calcular estos valores se describen en el Ejemplo PCT/US/2007/022719.

El índice de polidispersidad o Pl se define como la relac Mw y Mn. Cuanto mayor sea el Pl, más amplia o más dispers distribución. El menor valor que puede presentar un Pl es representa una muestra monodispersa; es decir, un poltme todas las moléculas en la distribución presentan el mis molecular.

El valor de peso molecular pico (MP) es otro descripto como el modo de la distribución de peso molecular. Signific lo tanto, los resultados de GPC son principalmente útiles c hace una comparación entre las distribuciones de pesos molec diferentes muestras durante la misma serie de determinaciones.

Las muestras lignocelulósicas requirieron una pr muestra antes del análisis de GPC. En primer lugar, se pre solución saturada (8.4% on peso) de cloruro de litio ( dimetilacetamida (DMAc). Se agregaron aproximadamente 100 muestra a aproximadamente 10 g de una solución sat LiCI/DMAc recientemente preparada, y cada mezcla se calent 150 °C y 170 °C aproximadamente con agitación durante una soluciones resultantes presentaron, en general, un color amaril amarillo oscuro. La temperatura de las soluciones se aproximadamente 100 °C y las soluciones se calentaron durant más. La temperatura de las soluciones se redujo aproximadamente 50 °C y las soluciones muestra se calentaro entre 48 y 60 horas aproximadamente. Cabe destacar que las determinado por cromatografía de permeación en gel (GPC), se en las Tablas 3 a 6. Cada muestra se preparó por duplicad preparación de la muestra se analizó por duplicado (dos iny ara un total de cuatro inyecciones por cada muestra. Los están oliestireno EasiCal® PS1A y PS1B fueron utilizados para gen urva de calibración para la escala de peso molecula proximadamente 580 hasta 7.500.00 Dalton. abla 7. Condiciones de análisis de GPC Instrumento: Waters Alliance GPC Plgel 10 µ B- mezcl Columnas (3) S/N's: 10MB-MB-148-83 148-84;10MB-174-1 Fase Móvil (solvente) 0.5% LiCI en DMAc (1.0 i Temperatura Detector / Columna 70°C Temperatura de inyector 70°C eliminadas de monocapas atómicas sobre la superfici secundarios), Estas partículas luego son aceleradas dentro de de vuelo" y su masa se determina midiendo el tiempo exacto llegan al detector (es decir, tiempo de vuelo). ToE-SI información molecular y esencial detallada sobre la superfic delgadas, ¡nterfaces de la muestra, y otorga un análisis tridi completo. Ei uso es amplio e incluye semiconductores, p pintura, revestimientos, vidrio, papel, metales, cerámica, biom productos farmacéuticos y tejido orgánico. Dado que ToE-SIM técnica de sondeo, se detectan todos los elementos en periódica, incluyendo H. Los datos de ToF-SIMS se present Tablas 8 a 11. Los parámetros utilizados se informan en la Tabl Tabla 8. Intensidades medias normalizadas de varios iones po interés (Normalizadas con relación a los recuentos de iones 39 C3H3 333 10 463 37 474 41 C3H5 703 19 820 127 900 43 C3H7 657 11 757 162 924 115 C9H7 73 13.4 40.3 4.5 42.5 128 C10H8 55.5 11.6 26.8 4.8 27.7 73 C3H9SÍ* 181 77 65.1 18.4 81.7 147 C5H150SÍ2* 72.2 33.1 24.9 10.9 38.5 207 C5H1503SÍ3* 17.2 7.8 6.26 3.05 7.49 647 C42H64P03 3.63 1.05 1.43 1.41 10.7 abla 9. Intensidades medias normalizadas de varios iones neg Normalizadas con relación a los recuentos de iones totales x 0 P132 P132-10 P132- m/z Especie Media s Media s Medi 19.2 a bla 1 0. I ntensidades medias norm al izadas de va ri os io nes e interés (Norma lizadas con relación a los recuentos de i ones 0000) 1 0e 30e 70e rvz Especie Media s Media s Mede s Media s Media s 3 Na 232 56 370 37 241 44 518 57 350 27 7 Al 549 194 677 86 752 371 761 158 516 159 8 Si 87.3 11.3 134 24 159 100 158 32 93.7 17. 5 114 23 92.9 3.9 128 18 110 16 147 16 7 C2H3 501 205 551 59 645 165 597 152 707 94 9 C3H3 375 80 288 8 379 82 321 57 435 61 1 716 123 610 24 727 182 607 93 799 112 115 CgHz 49.9 14.6 43.8 2.6 42.2 7.9 41.4 10.1 27.7 8 128 38.8 13.1 39.2 1.9 35.2 11.8 31.9 7.8 21.2 6.1 73 QrtSr 92.5 3.0 80.6 2.9 72.3 7.7 75.3 11.4 63 3.

Tabla 1 1 . Intensidades medias normalizadas de varios iones de interés (Normalizadas con relación a los recuentos de iones totales x 1 P-1e P-5e P-10e P-30e P-70e m/z Especi Media s Media s Media s Media s Media s 13 CH 1950 72 1700 65 1870 91 1880 35 2000 46 25 C2H 154 47 98.8 36.3 157 4 230 17 239 22 19 F 25.4 1 24.3 1.4 74.3 18.6 40.6 14.9 25.6 1 .9 35 Cl 39.2 13.5 38.7 3.5 46.7 5.4 67.6 6.2 45.1 2.9 26 CN 71 .9 18.9 6.23 2.61 28, 1 10.1 34.2 29.2 57.3 28.9 42 CNO 0.572 0.183 0.313 0.077 0.62 0.199 1.29 0.2 1 .37 0.55 46 N02 0.331 0.057 0.596 0.255 0.668 0.149 1.44 0.19 1 .92 0.29 Tabla 12. Parámetros de ToF-S I MS Condiciones de ToE-SIMS utiliza un haz de partículas pulsadas (típicamente Cs o Ga) para desalojar especies químicas s superficie de materiales. Las partículas producidas más cerca lugar de impacto tienden a ser iones disociados (positivos o n Las partículas secundarias generadas más lejos del lugar de tienden a ser compuestos moleculares, típicamente fragm macromoléculas de mucho mayor tamaño. Las partículas l aceleradas dentro de un trayecto de vuelo en su camino detector. Dado que es posible medir el "tiempo de vuelo partículas desde el tiempo de impacto hasta el detector a una nanosegundos, es posible producir una resolución de masa como 0.00X unidades de masa atómica (es decir, una parte en masa de un protón). Bajo condiciones operativas típicas, los r e un análisis de ToE-SIMS incluyen; un espectro de masas qu odas las masas atómicas por encima de un rango de entre 0 mu, el haz de trama produce mapas de cualquier masa de ínte s cinco mejores nanómetros de superficie; la XPS utiliza un a nergía de foto-ionización y energía de dispersión de los fotoel mitidos para estudiar la composición y estado electrónico de e superficie de una muestra. La espectroscopia de fotoelectr ayos X está basada en un único fotón de entrada/electrón d os rayos X suaves estimulan la eyección de fotoelectró nergía cinética es medida por un analizador de energía de e lectrostáticos. Pequeñas modificaciones de energía son provo stados de valencia químicamente desptazada de los átomos uales se eyectan los electrones; así, la medición provee inf uímica sobre la superficie muestra. abla 13. Concentraciones atómicas (en %)a b ID muestra Átomo C O Al Si P132 (Area 1) 57.3 39.8 1.5 1.5 Tabla 14. Estado químico de carbono (en % C) C-C, C-H C-0 C=0 0 ID muestra P132 (Área 1) 22 49 21 P132 (Área 2) 25 49 20 P132-10 (Área 1) 34 42 15 P132-10 (Área 2) 43 38 14 P132-100 (Área 1) 27 45 15 P132-100 (Área 2) 25 44 23 Tabla 15. Concentraciones atómicas (en %)a b ID muestra Átomo Al Si N P-50e (Área 1) 59.9 37.9 1.4 0.8 <0.1 P-50e (Área 2) 59.4 38.3 1.4 0.9 <0.1 P-70e (Área 1) 61.3 36.9 1.2 0.6 <0.1 P-70e (Área 2) 61.2 36.8 1.4 0.7 <0.1 P-100e (Área 1) 61.1 37.0 1.2 0.7 <0.

P-100e (Área 2) 60.5 37.2 1.4 0.9 <0. a Normalizadas al 100% de los elementos detectados. XPS no d o He. b Un símbolo menor que "<" indica que no puede efectuarse una cuantificación precisa debido a intensidad débil de señal.

Tabla 16. Tabla de estado químico de carbono (en % C) C-C, C-H C-0 C=0 O P-50e (Área 1) 29 45 20 P-50e (Área 2) 28 50 16 P-70e (Área 1) 32 45 16 P-70e (Área 2) 35 43 16 P-100e (Área 1) 32 42 19 P-100e (Área 2) 30 47 16 Tabla 17. Parámetros analíticos Instrumento: PHI Quantum 2000 Fuente de rayos X: Alka monocromado 1486.6 eV Ángulo de aceptación: ±23° Án ulo de des e ue: 45° los fotoelectrones que son sometidos a excitación desde el energía de ios fotoelectrones que abandonan la muestra se utilizando un analizador hemisférico concéntrico (CHA) y esto espectro con una serie de picos de fotoelectrones. La energía de los picos es característica de cada elemento. Las áreas pueden utilizarse (con factores de sensibilidad apropiad determinar la composición de la superficie de materiales. La cada pico y la energía de unión pueden ser levemente altera estado químico del átomo emisor. Por lo tanto, XPS puede además, información de enlace químico. La XPS no es s hidrógeno o helio, pero puede detectar todos los demás elem XPS requiere condiciones de ultra alto vacío (UHV) y comúnmente para los análisis de superficie de revestimientos, catalizadores, compuestos, fibras, cerámica, farmacéuticos/médicos, y materiales de origen biológico. Los XPS se informan en las Tablas 13 a 16.

Raman típico de celulosa.

Ejemplo 14- Análisis de superficie de microscopía de sonda d (SPM) utilizando un microscopio de fuerza atómica (AFM) El objeto de este análisis fue obtener imágenes de micr fuerza atómica (AFM) de las muestras en las Tablas 18 y 19 rugosidad de superficie.

La microscopía de sonda de barrido (SPM) es una r microscopía que genera imágenes de superficies utilizando física que barre el espécimen. Se obtiene una imagen de desplazando en forma mecánica la sonda en un barrido de espécimen, línea por línea, y registrando la interacción ent superficie como una función de posición. El microscopio atómica (AFM) o microscopio de fuerza de barrido (SFM) es microscopio de sonda de barrido de muy alta resolución resolución demostrada de fracciones de un nanómetro má egistra el ángulo de reflexión desde un haz de láser enfoca arte superior del voladizo. abla 18. Resultados de rugosidad para muestras irradiadas por ID muestra RMS (A) Ra (A) Rmax (A) P132 927.2 716.3 8347.6 P132-10 825.7 576.8 11500 P132- 1008 813.5 7250.7 100 abla 19. Resultados de rugosidad para muestras irradiadas co lectrones ID RMS (A) Ra (A) muestra max (A) UU.). El instrumento se calibró en comparación con un estánda al NIST con una precisión superior al 2%. Se utilizaron puntas NanoProbe. Se emplearon procedimientos de procesam imágenes que involucran auto- aplanamiento, adaptación d circonvolución.

Sé creó una imagen de área de 5 pm x 5 pm en una aleatoria por encima de una única fibra. Se incluyen perspectiva (3D) de estas superficies con exageraciones indicadas en los gráficos (Figuras 31- A a 31-F). Los a rugosidad fueron llevados a cabo y se expresan en: (1) rug raíz cuadrática media, RMS; (2) rugosidad media, Ra; y máxima (valor máximo a valor mínimo), Rmax. Los resul resumen en las Tablas 18 y 19.

Ejemplo 15 - Determinación de cristalinidad de materiales irra por difracción de rayos X Tabla 20. Datos de XRD que incluyen tamaño de dominio cristalinidad Tamaño de % de !D muestra dominio (A) cristalinidad P132 55 55 P132-10 46 58 P132-100 50 55 P132-181 48 52 P132-US 26 40 A132 28 42 A132-10 26 40 A132-100 28 35 WS132 30 36 WS132-10 27 37 WS132-100 30 41 r Una vez obtenidos los patrones de difracción, las fase identificadas con la ayuda del archivo de difracción de publicado por el Centro Internacional para Datos de ("International Centre for Diffraction Data"). En todas las mu fase cristalina identificada fue celulosa - la, que pres estructura triclínica.

La característica distintiva entre las 20 muestras es la pico, que se refiere al tamaño de dominio de cristalita. La amp xperimental se utilizó para calcular el tamaño de dominio y p e cristalinidad, que se informan en la Tabla 4.

El porcentaje de cristalinidad (Xc %) se mide como una entre el área cristalina y el área total bajo los picos de dif r rayos X y equivale al 100% x (Ac/(Aa + Ac), donde Ac Area de fase cristalina A a Area de fase amorfa Xc Porcentaje de cristalinidad intensidad de fondo. En primer lugar, se aplicó un fondo lineal se eliminó. En segundo lugar, dos picos gaussianos centrado 30° con anchos de entre 10° y 12° cada uno fueron adecua crestas por debajo de los picos cristalinos. En tercer I determinaron el área por debajo de los dos picos gaussianos del patrón. Finalmente, se calculó el porcentaje de cri dividiendo el área por debajo del pico cristalino por la intensi (luego de una sustracción de fondo). El tamaño de dominio y cristalinidad de las muestras de acuerdo con lo determi difracción de rayos X (XRD) se presentan en la Tabla 20.

Ejemplo 16 - Análisis de porosimetría de materiales irradiados Un análisis de volumen de poro y tamaño de poro de (Tabla 21) se basa en forzar al mercurio (un líquido no hui hacia el interior de una estructura porosa bajo presiones fi controladas. Dado que el mercurio no humecta la mayorí Tabla 21 . Distribución de volumen y tamaño de poro por porosir mercurio ID de Volumen Area de Diámetro Diámetro Diámetro Densidad Densi muestra de poro de poro de poro de poro a granel apare intrusión total medio medio promedio @ 0.50 (esqu tota! (m2/g) (Volu(Area) (4V/A) psia to) (g/ (mL g) men) (pm) (pm) (g/mL) (pm) P132 6.0594 1.228 36.2250 13.7278 19.7415 0.1448 1.17 P132-10 5.5436 1.211 46.3463 4.5646 18.3106 0.1614 1.53 P132-100 5.3985 0.998 34.5235 18.2005 21.6422 0.1612 1.24 P132-181 3.2866 0.868 25.3448 12.2410 15.1509 0.2497 1.39 P132-US 6.0005 14787 98.3459 0.0055 1.6231 0.1404 0.88 A132 2.0037 1.759 64.6308 0.0113 0.6846 0.3683 1.40 A132-10 1.9514 10.326 53.2706 0.0105 0.7560 0.3768 1.42 A132-100 1.9394 10.205 43.8966 0.0118 0.7602 0.3760 1.38 SG132 2.5267 8.265 54.6958 0.0141 1.2229 0.3119 .47 SG132-10 2.1414 8.643 26.4666 0.0103 0.9910 0.3457 1.33 SG132- 2.51.42 10.766 32.7118 0.0098 0.9342 0.3077 1.35 A-5e 1.9697 6.503 29.5954 0.0336 1.2117 0.3748 1.431 A-10e 2.0897 12.030 45.5493 0.0101 0.6948 0.3587 1.432 A-50e 2.1141 7.291 37.0760 0.0304 1.1599 0.3577 1.467 G-1e 2.4382 7.582 58.5520 0.0201 1.2863 0.3144 1.347 G-5e 2.4268 6.436 44.4848 0.225 1.5082 0.3172 1.378 G-10e 2.6708 6.865 62.8605 0.0404 1.5562 0.2960 1.41 G-50e 2.8197 6.798 56.5048 0.0315 1.6591 0.2797 1.31 P-1e 7.7692 1.052 49.8844 22.9315 29.5348 0.1188 1.54 P-5e 7.1261 1.212 46.6400 12.3252 23.5166 0.1268 1.31 P-10e 6.6096 1.113 41.4252 17.4375 23.7513 0.1374 1.49 P-50e 6.5911 1.156 40.7837 15.9823 22.7974 0.1362 1.33 P-100e 5.3507 1.195 35.3622 10.7400 17.9063 0.1648 1.39 S 0.4362 0.030 102.8411 42.5047 57.8208 0.9334 1.57 S-1e 0.3900 0.632 90.6808 0.0041 2.4680 0.9772 1.57 S-5e 0.3914 0.337 97.1991 0.0070 4.6406 0.9858 1.60 S-10e 0.4179 0.349 113.4360 0.0042 4.7873 0.9469 1.56 S-30e 0.4616 5.329 102.0559 0.0042 0.3464 0.9065 1.55 S-50e 0.5217 7.162 137.2124 0.0051 0.2914 0.8521 1.53 S-100e 0.8817 15.217 76.4577 0.0053 0.2318 0.6478 1.51 de muestras y recopilación de datos de macroporo desde 0.2 p 50 psia. Hay dos cámaras de alta presión, que recopilan datos psia hasta 60, 000 psia . La muestra se coloca en un aparato t denominado un penetrómetro, que está unido a un vastago vidrio con un revestimiento metálico. Cuando el mercurio i cavidades dentro y al rededor de la muestra, se desplaza hacia el vastago capi lar. La pérdida de mercurio desde el vastag o ca como resultado una modificación de la capacitancia elé modificación de capacitancia durante el experimento es con volumen de mercurio conociendo el volumen de vás penetrómetro en uso. U na variedad de penetrómetros con ta maños de bol (muestra) y capilares se encuentran d isponi alojar la mayoría de las config uraciones y tamaños de muestra. 22 a continuación define algunos de los parámetros clave para cada muestra. oro de volumen acumulativo. ediana volumen)! iámetro de El tamaño en el percentil 50 en el gráfico de oro de acumulativa ediana (área): iámetro de El volumen de poro total dividido por el área oro promedio: total (4V/A). ensidad La masa de la muestra dividida por el vol olumétrica : volumétrico. El volumen volumétrico se dete la presión de carga, típicamente 0,5 psia. ensidad La masa de muestra dividida por el volumen parente: muestra medida a la presión más alta, norma 60,000 psia. orosidad: (Densidad volumétrica/densidad aparente) x etallada de tamaño de partículas. La Tabla 23 resume el ta artícula utilizando un diámetro de mediana, un diámetro me iámetro modal como parámetros. abla 23. Tamaño de partículas por dispersión por láser (disper uestra en seco) Diámetro de Diámetro Diámetro m D muestra mediana(pm) promedio (pm) (pm) A132 380,695 418,778 442,25 A132-10 321,742 366,231 410,15 A132-100 301,786 348,633 444,16 SG132 369,400 411,790 455,50 SG132-10 278,793 325,497 426,71 SG132-100 242,757 298,686 390,09 WS132 407,335 445,618 467,97 Velocidad de alimentación; 35% Presión de dispersor: 4 Bar Modelo óptico: (2.610, 1.000Í) 1.000 Se introdujo una cantidad apropiada de muestra s bandeja vibratoria. La velocidad de alimentación y presión d ajustaron para asegurar que las partículas se dispersaran apropiada. El componente clave es seleccionar una presión de quiebre aglomeraciones, pero que no comprometa la integri muestra. La cantidad de muestra necesaria varía de acuerd tamaño de las partículas. En general, las muestras con partíc requieren de una menor cantidad de material que las mué partículas gruesas.

Ejemplo 18— Análisis de área de superficie de materiales irra El área de superficie de cada muestra fue analizada utili dentro del tubo de muestra se mide con el transductor de pre dosis adicionales de gas continuarán hasta alcanzar la presió y hasta que se le permita compensarse. La cantidad de gas ads determina sumando múltiples dosis en la muestra. La presión y definen una isoterma de adsorción de gas y se utilizan para diversos parámetros, incluyendo área de superficie de BET (Ta abla 24. Resumen de área de superficie por adsorción de gas ID de Area de superficie de único punto muestra (m2g) s P132 @P/Po= 0.250387771 1.5253 P132-10 @P/Po= 0.239496722 1.1.0212 P132-100 @P/Po= 0.240538100 1.0338 P132-181 @P/Po= 0.239166091 0.5102 G-10-US G100-US G132-US WS132 @P/Po= 0.237823664 0.6582 WS132-10 @P/Po= 0.238612476 0.6191 WS132-100 @P/Po= 0.238398832 0.6255 A-1e @P/Po= 0.238098138 0.6518 A-5e @P/Po= 0.243184477 0.6263 A-10e @P/Po= 0.243162326 0.4899 A-50e @P/Po = 0.243225512 0.4489 G-1e @P/Po= 0.238496102 0.5489 G-5e @P/Po= 0.242792602 0.5621 G-10e @P/Po= 0.243066031 0.5021 G-50e @P/Po = 0.238291132 0.4913 P-1e @P/Po = 0.240842223 1.1413 P-5e @P/Po= 0.240789274 1.0187 S-100e @P/Po = 0.224698551 0.0368 ST @P/Po= 0. 238324949 0.3126 ST-1e @P/Po= 0. 238432726 0.3254 ST-5e @P/Po= 0. 238363587 0.3106 ST-10e @P/Po= 0. 238341099 0.3205 ST-30e @P/Po = 0. 238629889 0.3118 ST-50e @P/Po = 0. 244630980 0.3119 ST-100e @P/Po= 0. 238421621 0.2932 El modelo de BET para isotermas es una teoría am utilizada para calcular el área de superficie específica. El nvolucra la determinación de la capacidad monocapa de la sup uestra calculando la cantidad requerida para cubrir la ompleta con una única capa densamente empaquetada de c apacidad monocapa se multiplica por el área en corte trans na molécula de gas de sondeo para determinar el área de Tabla 25. Sumario de datos de ancho y longitud de fibra lignoce ID de Promedio Longitud Longitud muestra aritmético promedio promedio (mic (mm) ponderada estadísticamente en longitud corregida (mm) ponderada en longitud (mm) P132-10 0.484 0.615 0.773 P132-100 0.369 0.423 0.496 P132-181 0.312 0.342 0.392 A132-10 0.382 0.423 0.650 A132-100 0.362 0.435 0.592 SG132-10 0.328 0.363 0.521 SG132-100 0.325 0.351 0.466 WS132-10 0.353 0.3681 0.565 WS132-100 0.354 0.371 0.536 sonicación en cada muestra durante 30 minutos utilizando ultra 20 kHz desde una sonda de 1000 W bajo condiciones de reci Cada muestra se dispersó en agua a una concentr aproximadamente 0, 10 g/mL.

Las Figuras 32 y 33 muestran el aparato utilizado para s El aparato 500 incluye un conversor 502 conectado a u n potenc que se com unica con una sonda 506 fabricada a partir de titá aleación de titanio . La sonda, que tiene un sello 51 0 fabr VITON® alrededor de su perí metro sobre el l ado de proce forma un sell o hermético contra l íquidos con una procesam iento 508. El lado de procesamiento de la sonda est en un l íquido, como ser agua , que ha dispersado en él la mu debe sonicarse. La presión en la celda es monitoreada con un de presión 512. En la operación , cada muestra es desplazad bomba 517 desde el tanque 516 a través de la celda de proces es sonicada. Luego de la sonicación, la muestra es captur Las muestras de césped de pradera para los microgr lectrones de barrido se aplicaron a cinta de carbono y revesti or pulverización (70 segundos). Se tomaron imágenes icroscopio de electrones de barrido de emisión de campo J EO La Figura 34 es una micrografía a una a mpliación de obre un material fibroso producido a pa rtir de corte de c radera en un cortador rotativo, y l uego pasan do el material ravés de una cri ba de 1 /32 pulgada .

Las Figuras 35 y 36 son micrografías de electrones de b aterial fi broso de la Figura 34 l uego de irradiación con 1 0 Mr rad de rayos gamma , respectiva mente, a u na ampl iación de 1 0 La Figura 37 es una micrografía de electrones de ba aterial fibroso de la Figura 34 luego de i rradiación con 1 onicación a una ampliación de 1000 X.

La Figura 38 es una micrografía de electrones de ba aterial fibroso de la Figura 34 luego de irradiación con 10 acuerdo con el Ejemplo 4, mientras que la Figura 40 es un infrarrojo del papel kraft de la Figura 39 luego de irradiación Mrad de radiación gamma. La muestra irradiada presenta adicional en la región A (centrado a aproximadamente 1730 c no se encuentra en el material no irradiado. Cabe destaca detectó un aumento de la cantidad de absorción de carrbonito cm-1 al pasar de P132 a P132-10 a P132-100. Se o resultados similares para las muestras P-1e, P-5e, P-10e, P 70e, y P-100e.

Las Figuras 40-1 a 40-4 son espectros infrarrojos de a lfalfa irradiada a 50e (A-50e), sacarosa irradiada a 50e ( acarosa irradiada a 100e (S-100e), respectivamente. Cabe ue se detectó un aumento de la cantidad de absorción de c 1650 cm-1 para la muestra A-50e, asi como también S-100e.

Las muestras de alfalfa mostraron un pequeño pico p 720 cm-1 en la muestra no tratada, que crece hasta el con DMSO-d6 con 2% de trihidrato de fluoruro de tetra butil muestras que habían sido sometidas a bajos niveles de fueron significativamente menos solubles que las muestras irradiación. Las muestras no irradiadas formaron un gel en solvente, pero el calentamiento a 60 *C resolvió los pi espectros de NMR. Las muestras que habían sido sometida más altos de irradiación fueron sol ubles a una con centración peso.

Análisis Los espectros de 1 H-NM R de las muestras a 1 5 mg/m un pico de resonancia muy amplio ca racterístico centrado (Figuras 40-A a 40-J) . Este pico es característico de un pr intercambiable para un enol y se confirmó por medio de un de D20". Se analizaron compuestos modelo (aceti lace glucurónico, y ácido ceto-gulónico) y fueron un caso convinc este pico era de hecho un protón de enol intercambiable. compuestos modelo (-6 ppm) (Figura 40-N). Estos resultados a la conclusión de que esta resonancia no es confiable para ca este grupo funcional; no obstante, los datos sugieren que la ca hidrógeno intercambiable aumenta con una irradiación en aum muestra. Además, no se detectaron protones de vinilo.

Los espectros de 13C NMR de las muestras confirman la de un nuevo pico (a 168 ppm) no se encuentra presente en las no tratadas (Figura 40-K). Un espectro de 13C NMR con un lar permitió la cuantificación de la señal para P-100e (Figuras 4 M). Una comparación de la integración de la resonancia de c las resonancias a aproximadamente 100 ppm (las señale sugiere que la relación entre carbono de carbonilo y C1 es 1:1 sentido amplio, 1 carbonilo para cada 14 unidades de gl desplazamiento químico a 100 ppm se correlaciona de manera con ácido glucurónico.

El espectro de 13C NMR para A-50E (166.000 barrid 93,20, 82,42 77,51 75,09, 73,68, 73,44, 72,14, 70,31, 63,4 61,24 ppm). Estas señales son más intensas en comparació espectros desde S-70E hasta S-100E. Los espectros de 1H N una mayor cantidad de picos superpuestos y no se in fácilmente.

Titulación manual Las muestras P-100e y P132-100 (1g) se sometieron a agua desionizada (25 mL). Se agregó el indicador amarillo de a cada muestra con agitación. La P— 100e fue más compl humectar. Ambas muestras fueron tituladas con una solución d NaOH. El punto fina! fue muy sutil y se confirmó utilizando pa pH inicial de las muestras era - 4 para ambas muestras. requirió 0.4 miliequivalentes de hidróxido, lo cual otorga molecular al ácido carboxílico de 2500 amu. Si se utilizan 180 un monómero, esto sugiere que hay un grupo de ácido carbox 13.9 unidades de monómero. De igual modo, P— 00e re muestra con los niveles más altos de irradiación se correlació cantidad en aumento de protones de ácido carboxílico. Un m propuesto para la degradación de "celulosa oxidada por C-6" a continuación en el Esquema 1 .

Resultados P-30E presentó un ácido carboxílico por cada 57 uni acárido. P-70E presentó una unidad de ácido carboxílico por unidades de sacárido. P-100E presentó un ácido carboxílico po nidades de sacárido. Es de particular interés que las mu scurecieron significativamente al momento de titulación adqui olor rojo oxidado. (Esto no se notó durante las titulaciones m na curva de titulación para la muestra P-30e se presenta en 0O. jemplo 24 - Combinación de haz de electrones y pre-tratamie onicación Se utiliza césped de pradera como carga de alimenta orta con un cortador rotativo unson en un material fibroso. aterial fibroso se distribuye de manera uniforme sobre una bierta de estaño con un área mayor que aproximadamente 50 Mrad. Algunas muestras se conservan bajo las mismas condici las muestras restantes, pero no son irradiadas, para act controles. Luego de refrigeración, el material fibroso irra enviado para procesamiento posterior a través de un disp sonicación.

El dispositivo de sonicación incluye un conversor conec potenciador que se comunica con una sonda fabricada con tita aleación de titanio. La sonda, que tiene un sello fabricado d alrededor de su perímetro sobre el lado de procesamiento, sello hermético contra líquidos con una celda de procesamient de procesamiento de la sonda está inmerso en un líquido, agua, dentro del cual está inmerso el material fibroso irradiado sonicarse. La presión en la celda es monitoreada con una presión. En la operación, cada muestra es desplazada por una través de la celda de procesamiento y es sonicada.

Para preparar el material fibroso irradiado para soni algunas muestras irradiadas se conservan bajo las mismas co que las muestras restantes, pero no son sonicadas, para act controles. En forma adicional, algunas muestras que n irradiadas son sonicadas, para actuar como controles una vez algunos controles no son procesados, algunos son solamente ir algunos son solamente sonicados.

Ejemplo 25 - Ensayo microbiano de biomasa pre-tratada Los materiales lignocelulósicos específicos pre-tratados escribe en la presente se analizan para determinar toxicid epas comunes de levaduras y bacterias usadas en la ind iocombustibles para la etapa de fermentación en la produ tanol. En forma adicional, se examinan el contenido de az ompatibilidad con enzimas celulasas para determinar la viab roceso de tratamiento. El análisis de los materiales pre-tra leva a cabo en las dos fases siguientes. medio microbiológico estándar para cada organismo. Se usa el para las dos cepas de levaduras, S. cerevisiae y P. stipitis. El se usa para Z. mobilis y medio CM4 para C. thermocellum. U positivo, con azúcar pura agregada, pero sin carga de aliment usa para comparación. Durante la incubación, se toma un total muestras durante un periodo de 12 horas a tiempo 0, 3, 6, 9, y y se analiza para determinar la viabilidad (recuentos de plac mobilis y recuentos directos para S. cerevisiae) y concentr etanol.

El contenido de azúcar de las cargas de alimentación usando cromatografía líquida de alto rendimiento (HPLC) equi un azúcar Shodex® SP0810 o columna Biorad Aminex® HPX-8 una de las cargas de alimentación (aprox. 5 g) se mezcla con osmosis reversa (RO) para 1 hora. Se extrae la porción líqu mezcla y se analiza para determinar el contenido de glucosa, xilosa, mañosa, arabinosa y celobiosa. El análisis se realiza d urante este tiempo, se toman muestran cada tres horas en tie , 9, y 12 horas para determinar la concentración de los eductores (Hope and Dean, Biotech J., 1974, 144:403) en l íquida de los matraces. jemplo 26- Análisis de concentración de azúcar usando HPLC Se analizaron 13 muestras para determinar concentr zúcar (HPLC) y toxicidad contra 3 microorganismos (Pichi accharomyces cerevisiae, y Zymomonas mobilis. La Tabla 26 l equipo usado para estos experimentos. Las Tablas roporcionan una lista de los azúcares (que incluyen los núr endedor y lote) usados para preparar el estándar de H rotocolo usado para preparar el estándar de HPLC, respectiva abla 26. Equipo utilizado en experimentos quipo Fabricante, nombre Tabla 27. Azúcares usados en el análisis de HPLC Azúcar Fabricante Ref # Lote # glucosa 49140 1284892 Xilosa 95731 130447351707231 celobiosa BioChemika 22150 1303157 14806191 arabinosa 10840 118897924105272 mañosa 63582 363063/1 22097 galactosa 48259 46032/1 33197 abla 28. Preparación de estándares de HPLC Conc. Deseada Vol. Sol. Azúcar Vol. Agua (mg/mL) nanopura (mL) 4 50 mL de 4 mg/mL 0 2 25 mL de 4 mg/mL 25 1 25 mL de 2 mg/mL 25 y se filtró a través un filtro de jeringa de 0.2. Las mue onservaron a -20 °C antes del análisis para mantener la inte s muestras. Las observaciones realizadas durante la prepar s muestras se presentan en la Tabla 29. abla 29. Observaciones durante la preparación de muestra por Muestra Cantidad Agua adi- pH Observació usada (g) donada (mL) P132 ? 30 5.38 Esponjosa, difíc mezclar P132-10 1 25 6.77 Esponjosa, difí mezclar P132-100 1 20 3.19 El pH es bajo, de llevar a pH usó NaOH 10 N P132-US 0.3 5 6.14 SG132-100-US 0.3 5 4.97 WS132 1 15 5.63 WS132-10 1 15 5.43 WS132-100 15 5.02 *el pH de estas muestras se ajustó a pH usando NaOH 1 N Los estándares se prepararon frescos partir de una patrón de 4 mg/mL de los 6 azúcares combinados, glucos celobiosa, arabinosa, mañosa y galactosa. La solución patrón s por la disolución de 0.400 gramos de cada azúcar en 75 mL nanopura (filtrada en 0.3 micrones). Una vez disuelta, la soluci se diluyó a 100 mL usando un matraz volumétrico y se conse *C. Las soluciones de trabajo estándares de 0.1, 0.5, 1, 2, y 4 prepararon por dilución seriada de la solución patrón nanopura. Además, también se preparó un estándar de verifi urva estándar (valor R2) fue al menos 0.989 y la concentraci stándares de verificación estaba dentro del 10% de la conc eal. Las condiciones de HPLC eran los siguientes: abla 30. Parámetros de HPLC Volumen de inyección: 20 pL Fase móvil; 0.45 pmm agua nanopura desgasificada Velocidad de flujo: 0.5 mL/min Temperatura de columna: 85°C Detector de temperatura: Temperatura de evaporad temperatura de nebulizad Pruebas iniciales indicaron que se observó la mejor separacio e utiliza agua nanopura que 15/85 acetonitrilo:agua en la fase abricante no recomienda usar más de 20% de acetonitrilo olumna) Tabla 32. Concentración de azúcar expresada en % de papel Tabla 33. Concentración de azúcar expresada en % de muestra ConcenA A132 A132- SG SG132 SG132 SG132- SG132- ws W tración de 132 -10 100 132 -10 -100 0-US 10 US 132 - azúcar (% jemplo 27- Estudio de toxicidad Se analizaron doce muestras para determinar la toxicid n panel de tres cultivos productores de etanol. En este es ñadió glucosa a las muestras a fin de distinguir entre inanici ultivos y toxicidad de las muestras. Se analizó una decirr uestra para determinar toxicidad contra Pichia stipitis. Una si rotocolo usado se enumera en la Tabla 32. Una descripció roductos químicos y el equipamiento usado se informa en la 4-36. abla 34. Condiciones para análisis de toxicidad Variable Organismo Zymomonas mobilis Saccharomyces Pic ATCC 31821 cerevisiae ATCC 24858 NR Repetición de Duplicado prueba Volumen medio 100 mi 100 mi Tiempo de 36 36 incubación total (horas) Análisis de etanol 24, 30, 36 24, 30, 36 2 (horas) Conteos de células 24, 36 24, 36 (horas) pH 0 horas 0 horas abla 35. Reactivos usados para prueba de toxicidad Componente de Fabricante Referencia # Lo media Urea ScholAR 9472706 AD-8 Chemistry Base de Becton 291 940 812 levadura (usado Dickinson para S. cerevisiae) Extracto de Becton 212750 716 levadura (usado Dickinson para P. stípitis y Z. mobilis) MgS047H20 Sigma M5921 034K (NH4)S04 Sigma A4418 117K KH2P04 Sigma P5379 074K Caldo Y Becton 271120 627 Dickinson abla 36. Componentes de YSI usados en es estudio de matraz gitación Catalogo # Se realizó una pruba usando los tres microorganism describen a continuación.

Saccharomyces cerevisiae ATCC 24858 (American Typ Collection) Se preparó un cultivo sesgado de S. cerevisiae a p cultivo liofil izado rehidratado obtenido de ATCC. Una p material del cultivo sesgado se colocó en estrías en un cald g/L de agar (pH 5.0) y se incubó a 30 °C durante 2 días. Erlenmeyer de 250 mL que contiene 50 mL de medio (20 g/L 3 g/L de extracto de levadura, y 5.0 g/L de peptona, pH 5.0) con una colonia de la placa de YM y se incubó durante 24 ho y 200 rpm. Después de 23 horas de cultivo, se tomó una m analizó para determinar la densidad óptica (600 n espectrofotómetro UV) y la pureza (tinción de Gram). Sobre estos resultados, se combinaron dos matraces de siembra, ca contaminación. Además de las muestras de ensayo, 1 mL (1 material del matraz de siembra se añadió a cada matraz. Los se incubaron como se describió anteriormente durante 36 hora Pichia stipitis NRRL Y-7124 (ARS Culture Collectión) Un cultivo sesgado de P. stipitis se preparó a partir de liofilizado rehidratado obtenido de ARS Culture Collectión. Un del material del cultivo sesgado se colocó en estrías en un c 20 g/L de agar (pH 5.0) y se incubaron a 30 °C durante 2 matraz Erlenmeyer de 250 mL que contiene 100 mL de medi glucosa, 1,7 g/L base nitrogenada de levadura, 2.27 g/L de g/L de peptona, 40 g/L de xilosa, pH 5.0) se inoculó con un cantidad del material de la placa y se incubó durante 24 horas 125 rpm. Después de 23 horas de cultivo, se tomó una mu analizó para determinar la densidad óptica (600 nm espectrofotómetro UV) y pureza (tinción de Gram). Sobre l autoclave cambiará el contenido de las muestras y estenltza filtro no es apropiada para la esterilización de los sólidos. Las de ensayo se añadieron en el momento de la inoculación (más de) para reducir la posibilidad de contaminación. Ademá muestras de ensayo, 1 mL (1% v/v) de material del matraz de añadió a cada matraz. Los matraces se incubaron como se anteriormente durante 48 horas.

Zymomonas mobilis ATCC 31821 (American Type Culture) Un cultivo sesgado de Z. mobilis se preparó a partir de liofilizado rehidratado obtenido de ATTC. A porción del ma cultivo sesgado se colocó en estrías en placas de DYE (gluco extracto de levadura 10 g/L, agar 20 g/L, pH 5.4) y se incubó 5% C02 durante 2 días. Un tubo de ensayo con tapa a rosca que contiene 15 mL de medio (25 g/L de glucosa, 10 g/L de e levadura, 1 g/L de gS04 . 7H20, 1 g/L de (NH4)2S04, determinar la densidad óptica (600 nm en un espectrofotómet pureza (tinción de gram) . Sobre la base de estos resu ltados, matraz (l lamado matraz de siembra) con una DO de 3.72 para odos los matraces de ensayo .

Los recipientes de ensayo eran matraces E rlen meyer d que contienen 1 00 mL del medio estéril descrito anteriormen xcepci ón d el extracto de levad ura a razón de 5 g/L. Todos los e sometieron a autoclave vacíos a 1 21 C y 15 psi y se añadió sterilizado por filtración (filtro de 0, 22 pm) a los matraces an dición de los materiales de ensayo . Los materiales de ensa sterilizaron, ya que el someterse a a utoclave cambiara el con as m uestras y esterilización con filtro no es apropiada steril ización de los sólidos. Las muestras de ensayo se añadie omento de la inoculación para reducir la posibilidad de conta demas de las muestras de ensayo, 1 mL (1 % v/v) de ma atraz de ensayo se añadió a cada matraz. Los matraces se i apropiadamente diluidas de S. cerevisiae y P, stipitis se mezc 0.05% azul de tripano, se cargaron en un hemocitómetro de Las células se contaron con aumento de 40 X.

Se analizaron tres muestras para determinar concent etanol usando el analizador YSI Biochem sobre la base del e alcohol deshidrogenasa (YSI, Interscience). Las mué centrifugaron a 14,000 rpm durante 20 minutos y el sobreñ conservó a -20 "C para mantener la integridad. Las mu diluyeron entre 0-3.2 g/L de etanol antes del análisis. Se a estándar de 3.2 g/L de etanol aproximadamente cada 30 mue asegurar la integridad de la membrana se mantuvo durante el La densidad óptica (600 nm) de las muestras no se informa p muestras de ensayo sólido interfirieron la medición de absor aumentar la turbidez de las muestras y son imprecisos.

Resultados del análisis de etanol Se usó el rendimiento para comparar cada muestra con Tabla 37. Concentración de etanol y % de rendimient Saccharomyces cerevisiae Muestra # 24 horas 30 horas 36 h Conc. de % de Conc. de % de Conc. de etanol desempeño etanol desempeño etanol (g/L) (g/L) (g/L) P132 4.0 140 5.2 127 3.26 P132-10 4.2 - 47 5.1 125 3.89 P132-100 4.3 149 5.6 136 3.47 A132 5.5 191 6.5 160 5.24 A132-10 1.9 67 6.3 153 5.54 A132-100 4.4 154 5.6 137 4.04 G132 5.3 186 6.0 146 3.99 G132-10 5.2 180 6.4 156 4.63 G132-100 5.5 191 6.3 155 4.60 WS 32 4.8 768 6.3 155 4.51 Tabla 38. Concentración de etanol y % de rendimiento usando stipitis Muestra # 24 horas 30 horas 36 h Conc. de %de Conc. de %de Conc. de etanol desempeño etanol desempeño etanol (gL) (g/L) (g/L) P132 2.8 130 3.4 188 8.1 P132-10 7.3 344 11.9 655 15.8 P132-100 5.2 247 8.6 472 13.3 A132 12.2 575 14.7 812 14.9 A132-10 15.1 710 18.7 1033 26.0 A132-100 10.9 514 16.7 923 22.2 G132 8.0 375 12.9 713 13.3 G132-10 10.1 476 16.0 884 22.3 G132-100 8.6 406 15.2 837 21.6 WS 32 9.8 460 14.9 820 17.9 (H.K. Sreenath Y T.W. Jeffries Bioresource Technology 72 (2 260).

*Analizada en el experimento de matraz de agitación posterior.

Tabla 39, Concentración de etanol y % de rendimiento usando Zimomonas mobilis Control 8.8 100 8,0 100 8.1 Resultados del análisis de concentración de células El % de células se usa para comparar cada muest ontrol para cada organismo (Tablas 40-42). Sin embargo, élulas no se puede usar para comparar entre cepas. Cu omparan cepas, se debe usar la concentración de células uando se analizan los datos, un % de rendimiento de meno uede indicar toxicidad cuando se acompaña con concentr tanol baja. La ecuación usada para determinar el % de rendimi % de células = (número de células en la muestra/número de cé control) x 100 abla 40. Resultados del análisis de concentración celu accharomyces ce revi si ae A132-100 3.98 331 2.51 G132 2.14 178 3.12 G132-10 2.33 194 2.59 G132-100 3.57 298 2.66 WS132 4.10 341 2.66 WS132-10 2.63 219 2.81 WS132-100 2.29 191 2.40 Control 1.20 100 3.03 Tabla 41. Resultados del análisis de concentración celular par sti itis Muestra # 24 horas 48 horas Concentración % Concentración celular Células celular C ( x 108/mL) ( x 108/mL) WS132 17.6 117 8.2 WS132- 10 5.3 35 10.8 WS132- 9.3 62 10.7 Tabla 42. Resultados del análisis de concentración cel Zymomonas mobilis Muestra # 24 horas 36 horas Concentración % Células Concentración celular celular Cé ( x 108/mL) ( x 108/mL) P132 7.08 86 2.97 P132-10 21.80 264 4.37 P132-100 4.50 54 3.35 A132 6.95 84 1.99 Ejemplo 28- Fermentación en matraz de agitación de muestras celulosa usando P. stipitis Sumario Se analizaron trece muestras en cuanto a la producción en cultivos de P. stipitis sin adición de azúcar. Estas se so pruebas en presencia y ausencia de celulasa (Accelleras Genencor). El equipamiento y los reactivos usados para el ex se listan en las siguientes Tablas 43-45.

Tabla 43. Equipamiento y frecuencia de mantenimiento Equipo Fabricante Frecuenci mantenmi Agitadores (2) B. Braun Biotech, Trimest Certomat BS-1 Espectrofotómetro Unicam, UV300 Bianu Analizador YSI Interscience, YSI Mensu Tabla 45. Productos químicos usados para la fermentación en agitación Componente Fabricante Referencia # Lo - medio Urea ScohIAR 9472706 AD-7 Chemistry Base de Becton 291940 712 nitrógeno de Dickinson levadura Peptona Becton 211677 627 Dickinson Caldo YM Becton 271120 1600 Dickinson Complejo Genencor Accellerase® 130 Accellerase® 100 Enzyme nitrogenada de levadura, 2.27 g/L de urea, 6.56 g/L de pepton de xilosa, pH 5.0) se inoculó con una colonia y se incubó d horas at 25 C y 100 rpm. Después de 23 horas de cultivo, se muestra y se analizó para determinar la densidad óptica (600 espectrofotómetro UV) y pureza (tinción de Gram). Sobre la estos resultados, se eligió un matraz (llamado matraz de siemb densidad óptica de 6.79 y con una tinción de Gram pura par todos los matraces de ensayo.

Los recipientes de ensayo eran matraces Erienmeyer d que contienen 100 mL de medio (1.7 g/L de base nitrog levadura, 2.27 g/L de urea, y 6,56 g/L de peptona). No se añad (glucosa o xilosa) al medio del matraz de cultivo. Todos los ma sometieron a autoclave vacíos a 121 °C y 15 psi y se añadió esterilizado por filtración (filtro de 0.22 pm) a ios matraces a adición de los materiales de ensayo. Los materiales de ens esterilizaron, ya que el someterse a autoclave cambiará el con Un conjunto de matraces duplicados por carga de ali contenía el complejo enzimático Accellerase® (1 ,25 mL por dosis recomendada más alta es 0.25 mL por gramo de Genencor) para intentar la sacarificación y fermentación si (SSF) . El otro conjunto de matraces duplicados no conten í a n enzimático Accellerase®. Se analizaron un total de 52 matraces También se analizaron seis matraces de control . Los control positivos contenían celulosa en polvo Solka Floc 200 UA1 58072, I nternational Fiber Corporation) a una concentrad gramos por matraz de 1 00 mL (25 gramos por L) con y sin la a complejo enzimático Accellerase®. Además, solo se usó un co contiene azúcares (glucosa y xilosa) . abla 46. La cantidad_de cada carga de alimentación agregada matraz G132-10 5 G132-100 5 WS132 5 WS132-10 5 WS132-100 5 Muestra A 5 Análisis Las muestras se analizaron para determinar la concent etanol (Tablas 47, 48, y 49) usando e! analizador YSI Bioche base del ensayo de alcohol deshidrogenasa (YSI, Interscie muestras se centrifugaron a 14,000 rpm durante 20 minu sobrenadante se conservó a -20 °C. La muestras se diluyeron 3.2 gIL de etanol antes del análisis. Un estándar de 2.0 gíL de analizó aproximadamente cada 30 muestras para asegurar la i de la membrana se mantuvo durante el análisis.

Que contiene celulosa cristalina 0.00 0.00 0.00 (Solka Floc), no azúcar, no enzima Que contiene 7.88 celulosa cristalina (Solka Floc) a 25 6.56 9.80 gIL, no azúcar, Accellerase® agregada abla 48. Resultados de matraces de agitación sin Accellerase WS132-100 0.14 0.07 0.08 Muestra A 1.88 1.89 2.30 abla 49. Resultados de matraces de agitación con Accellerase Genencor) en condiciones óptimas de temperatura y pH.

Protocolo El protocolo es una modificación del NREL "Laboratory Procedure LAP-009 Enzymatic Saccharificatión oí Ligno Biomass". Una muestra de material se añadió a 10 mL de citrato de sodio 0.1 (pH 4.8) y 40 mg/mL de tetraciclina (par l crecimiento de bacterias) en un tubo de 50 mL por dupli antidad de muestra agregada a cada tubo se lista en la lgunas muestras eran difíciles de mezclar (P132, P132-10, P1 or eso se añadieron a una concentración más baja. Tar 15 incluyeron un control positivo de 0.2 gramos de celulosa olkaFloc 200 NF (lote # UA158072. International Fiber Corp n control negativo (no muestra). Se añadió suficiente agua po eversa (RO) para llevar el volumen a un total de 20 mL a los gente amortiguador de citrato de sodio y el agua se calentaro ntes de usar. disolución de 2.500 gramos de glucosa (Sigma Cat# G7 Lote#:107H0245) en agua destilada. Una vez disuelto, el volu se llevó a 1 L con agua destilada en un matraz volumétrico. S estándar fresco en forma semanal y se conservó a 4 C.

Tabla 50. Cantidad de cada muestra agregada Cantidad agregada al Número de Xyleco (g/20 mL) P132 0.5 P132-10 0.5 P132-100 0.5 A132 0.75 A132-10 0.75 A132-100 0.75 G132 0.75 G132-10 0.75 Tabla 51. Componentes de YSI usados en un estudio de matraz agitación Componente Catálogo # Lot Membrana de glucosa YSI 2365 07D1 Amortiguador de glucosa YSI 2357 0146 Tabla 52. Resultados del ensavo de celulasa Control negativo 0.03 0.03 0.01 0.01 0.02 0.01 0.02 0.02 (no muestra) Control positivo 0.17 2.38 3.65 4.71 5.25 5.98 7.19 9.2 (SdkaFloc) Cuadro 1. Concentración de glucosa (4 mejores producto 20 40 60 80 Ti ndo (lioras) La cantidad de celulosa digerida en el tubo se calculó de la Tabla 53. Resultados del ensavo de celulasa Número de Porcentaje de muestra total liberada como glucosa (%) en el tiempo de in muestra 0 3 6 9 12 18 24 4 P132 2.02 14.98 25.16 31.36 34.85 39.38 43.81 54.

P132-10 1.19 12.02 18.25 22.97 25.06 27.00 32.29 40.

P132-100 3.17 13.79 20.38 26.28 29.02 34.06 38.45 45.

A132 0.86 3.55 4.58 5.74 6.29 7.27 7.87 9.

A132-10 0.94 4.25 5.42 6.29 6.82 7.56 8.18 9.

A132-100 1.03 4.94 6.50 7.56 8.18 9.05 9.77 11.

G132 0,89 2.71 3.22 3.62 3.79 3.98 4.39 4.

G132-10 0.74 3.14 3.91 4.66 4.82 4.99 5.62 6.

G132-100 1.39 4.34 5.54 6.91 7.49 8.42 9.48 11.

WS132 0.77 3.48 4.32 5 11 5.38 5.98 6.43 7.

WS132-10 0.98 4.18 5.30 6.22 6.58 6.24 7.51 8.

WS132- 1.61 6.55 8.69 10.99 11.42 12.67 14.26 16.

Muestra A 0.94 2.54 3.19 3.70 4.01 3.96 5.16 7.

Protocolo corrieron experimentos con los parámetros descrito ablas 54-56 abla 54. Equipamiento y frecuencia de mantenimiento Equipo Fabricante, nombre Frecuenci mantenmi Agitadores (2) B. Braun Biotech, Trimestr Certomat BS-1 Espectrofotómetro Unicam, UV300 Bianua Analizador Biochem Interscience, YSI Mensu YSI abla 55. Componentes de YSI usados en el estudio de matraz Tabla 56. Productos químicos usados para la fermentación en r agitación. de hongos y levaduras (YM) + 20 g/L de agar (pH 5,0) y se in C durante 2 días. Las placas se mantuvieron durante 2 dí antes de usar. Un matraz Erlenmeyer de 250 mL que contiene 1 medio (40 g/L de glucosa, 1,7 g/L de base nitrogenada de leva g/L de urea, 656 g/L de peptona, 40 g/L de xilosa, pH 5.0) con una colonia y se incubó durante 24 horas a 25 'C y Después de 23 horas de cultivo, se tomó una muestra y se an determinar la densidad óptica (600 nm en un espectrofotómetr pureza (tinción de Gram). Sobre la base de estos resultados, matraz (llamado matraz de siembra) a uná densidad óptica de 8 y con una tinción de Gram pura para inocular todos los ma ensayo.

Se corrieron tres experimentos usando las muestras A132-1 100, G132-10, y G132-100. El experimento #1 sometió a pru muestras para la concentración de etanol a varias concentra xilosa y a concentraciones de glucosa constantes. El experi listan en la siguiente Tabla 57.

Tabla 57. Composición del medio de los matraces del Experime Tratamiento Concentración de Concentrac xilosa (g/L) glucosa ( 100% xilosa 40.0 400 50% xilosa 20.0 40.0 25% xilosa 10.0 40.0 10% xilosa 4.0 40.0 0% xilosa 0.0 40.0 Los recipientes de ensayo (un total de 40, matraces E de 250 mL) contenían 100 ml_ de medio. Se prepararon cinc medios diferentes con la cantidad de xilosa y glucosa descri Tabla 57. Además, el medio contenía 1.7 glL de base nitrog levadura (Becton Dickinson # 291940) 2.27 glL de urea de ensayo (A132-10, A132-100, G132-10, y G132-100 a 5 mL) se añadieron en el momento de la inoculación (más que para reducir la posibilidad de contaminación. Además de las de ensayo, se añadió 1 mL (1% vlv) del material del matraz de cada matraz. Los matraces se incubaron a 30 °C y 150 rpm d horas.

Desafortunadamente, se rompió un matraz (muestra con 100% de xilosa) durante el ensayo. En consecuencia, resultados después de 24 horas de incubación se informan matraz solo. Después de 72 horas de incubación, 100% de la de material celulósico original (5,0 g) se añadió al 100% de los con 100% de xilosa (7 matraces en total, un matraz que c muestra A132-100 se rompió) y se incubaron como antes d horas adicionales.

Tabla 58. Adición de la carga de alimentación a matraces con 1 Análisis Se tomaron muestras de los 40 matraces de ensay tiempos de incubación de 0, 6, 12, 24, 36, 48, y 72 horas. Ad tomaron, muestras a 24 y 48 horas post-adición de la segunda de carga de alimentación en los matraces de 100% de xilosa ( 58).

Un total de 292 muestras se analizaron para dete concentración de etanol usando un analizador YSI Biochem base del ensayo de alcohol deshidrogenasa (YSI, Interscie muestras se centrifugaron a 000 rpm durante 20 minutos y el sobrenadante se conservó Cabe destacar, que las muestras del tiempo 0 requirieron fi través de un filtro de jeringa de 0.45 pm. Las muestras se dilu 0-3.2 gIL de etanol antes del análisis. Un estándar de 2.0 gIL se analizó aproximadamente cada 30 muestras para asegurar mantuvo integridad de la membrana. 50 mL) contenían 100 mL de medio. El medio contenía 4 lucosa, 40 g/L de xilosa, 1.7 g/L de base nitrogenada de Becton Dickinson # 291940) 2.27 g/L de urea (ScholAR 9472706) y 6.56 g/L de peptona (Becton Dickinson #2116 atraces se prepararon como en el Experimento #1. Las mu nsayo (A132-10, A132-100, G132-10, y G132-100 a razón de 00 mL) se añadieron en el momento de la inoculación (más q e) para reducir la posibilidad de contaminación. Además uestras de ensayo, se añadió 1 mL (1% v/v) of material del nsayo a cada matraz. Los matraces se incubaron a 30 *C y urante 72 horas. nálisis Las muestras provenían de 8 matraces de ensayo en un t ncubación de 0, 6, 12, 24, 36, 48 y 72 horas. Se realizaron lo e etanol de las 56 muestras como en el experimento #1 y se n la Tabla 59. Se realizó un recuento celular sobre la muest 24 19.05 15.35 16.55 1 36 21.75 17.55 18.00 1 48 26.35 23.95 24.65 72 26.95 27.35 28.90 abla 60. Concentración celular en el tiempo de incubación de n los matraces con doble carga de alimentación Muestra Concentración celular ( x 10 /mL) A132-10 4.06 A132-100 5.37 G132-10 5.18 G132-100 4.47 Experimento #3 Concentraciones variadas de xilosa y glucosa Se analizaron cuatro muestras celulósicas (A132-10, A 10 % Azúcar 0 % Azúcar Los recipientes de prueba (un total de 32, matraces Erlen 50 mL) contenían 100 mL de medio. Se prepararon cuatro edio diferentes con la cantidad de xilosa y glucosa descri abla 61. Además, el medio contenía 1.7 gIL de base nitrog evadura (Becton Dickinson # 291940) 2,27 gIL de urea hemtstry #9472706) y 6.56 gIL de peptona (Becton 211677). Los matraces se prepararon como en el Experiment uestras de ensayo (A132-10, A132-100, G132-10, y G132 ñadieron en el momento de la inoculación (más que antes educir la posibilidad de contaminación. Además de tas mu nsayo, se añadió 1 mL (1% v!v) of material del matraz de ada matraz. Los matraces se incubaron a 30 °C y 150 rpm d oras. de 0.45 pm. Las muestras se dil uyeron entre 0-3.2 gI L de eta del análisis. U n estándar de 2.0 g I L de etanol se aproximadamente cada 30 muestras para asegurar que se m integridad de la membrana de YS'.

Tabla 62. Muestras de resultados de Etanol A1 32-1 0 Tiempo Concentración de etanol (g/L) de 0% 10% 25% 50% 100% 0% 10% 25 muestra xilosa xilosa xilosa xilosa xilosa azúcaazúcaazú res* res* res 0 0.43 0.42 0.42 0.41 0.39 0.53 0.57 0.5 6 1.16 1.16 1.15 1.16 1.12 0.93 0.91 0.8 12 1.72 1.86 1.71 1.79 1.90 1.21 2.13 2.4 24 15.55 15.90 17.05 17.05 16.95 1.02 4.88 9.7 36 17.10 17.40 20.25 21.35 20.25 1.29 4.27 9.9 48 16.40 17.05 19.70 23.00 26.80 1.47 3.03 85. abla 63. Muestras de resultados de Etanol A132-100 iempo Concentración de etanol (g/L) de 0% 10% 25% 50% 100% 0% 10% 25 uestra xilosa xilosa xilosa xilosa xilosa azúcaazúcaazúc res* res* res 0 0.11 0.09 0.17 0.20 0.18 0.12 0.14 0.0 6 0.13 0.15 0.15 0.15 0.14 0.10 0.11 0.1 1 12 0.88 1.00 1.18 1.25 0.89 0.18 1.58 1 .5 24 15.90 15.70 16.50 16.05 14.60** 0.18 3.33 7.9 36 16.00 17.90 16.90 19.45 17.80** 0.21 2.85 8.3 48 15.75 16.70 19.30 22.15 .27.00** 0.54 1.47 7.5 72 14.85 15.35 18.55 21.30 28.50** 0.78 0.51 4.4 hoas 24.80** postdición 48 23.60** 355 * Las muestras estaban muy contaminadas después de 72 cultivo. Esto.se esperaba debido a que Pichia no se cultivó b adición de azúcar, y los contaminantes (de las muestras no pudieron crecer más que Pichia.

Tabla 67. Recuentos celulares en el tiempo de incubación de 4 post- adición (100% de xilosa y glucosa) Muestra Concentración celular (x mL) A132-10 10.17 A132-100 3.38 G132-10 3.94 G132-100 6.53 356 Tabla 68. Condiciones para análisis de toxicidad Organismo Variable Saccharomyces Pichia sti ce revi si ae NRRL Y-7 ATCC 24858 Volumen de 0.5-1 1 inoculación (ml_) (blanco 6-7 x 105 (blanco 3-4 células/mL) células/ Repetición de prueba Matraces simples Temperatura de 25°C 25°C incubación (± 1°C) Velocidad de agitador 200 200 (rpm) Tipo de recipiente Matraz erlenmeyer 500 Matraz erlenm mi mi Volumen de media 100 mi 100 m 352 abla 64. Resultados de etanol de la muestra G 1 32-1 0 iempo Concentración de etanol (g/L) de 0% 10% 25% 50% 100% 0% 10% 25 uestra xilosa xilosa xilosa xilosa xilosa azúcaazúcaazúc res* res* res 0 0.09 0.08 0.08 0.05 0.08 0.05 0.05 0.0 6 0.14 0.13 0.14 0.14 0.13 0.1 1 0.12 0.1 12 1.01 0.96 1.00 0.87 1.14 0.48 1.60 1.7 24 15.90 15.70 16.30 16.05 14.60 0.13 3.96 8.5 36 15.10 17.45 16.80 18.75 22.15 0.09 3.02 8.6 48 15.95 16.90 19.25 21.10 24.00 0.07 2.05 8.1 72 13.50 15.80 18.55 21.25 26.55 0.09 0.11 5.5 hoas - - - - 24.95 - - -postdición 48 - - 24.20 357 Protocolo Un sumario del protocolo usado se enumera en la Tabl descripción de los productos químicos usados en el ensayo de se enumera en la Tabla 69. Se emplearon dos matraces co agregado de muestra) para cada microorganismo para cada s ensayo. Se analizó un total de 82 matraces.

Durante los experimentos, no aparecieron etanol o célul matraces de P. stipitis que contienen las muestras C, C-1e, C 10e en las primeras 24 horas de incubación. A fin de con resultados, se repitió el ensayo. El segundo ensayo confirm inhibición del crecimiento de P. stipitis cuando se añad muestras C, C1E, C5E, y C10E a los matraces.

Tabla 69. Productos químicos y materiales usados para A toxicidad Componente de Fabricante Referencia # Lo 353 Tabla 65. Resultados de etanol de la muestra G 1 32- 1 00 Tiempo Concentración de etanol (g/L) de 0% 10% 25% 50% 100% 0% 10% 25 muestra xilosa xilosa xilosa xilosa xilosa azúcaazúcaazúc res* res* res 0 0.04 0.04 0.04 0.04 0.05 0.05 0,05 0.0 6 0.07 0.07 0.08 0.08 0.07 0.04 0.05 0.0 12 0.60 0.56 0.67 0.58 0.71 0.13 1.37 1.4 24 13.05 14.45 14.90 13.95 12.05 0.03 3.67 7.6 36 15.10 17.10 18.25 18.20 19.25 0.01 3.09 8.7 48 14.40 17.00 19.35 22.55 24.45 0.01 1.91 7.7 72 14.70 15.40 18.45 22.10 27.55 0.03 0.01 5.0 4 hoas 25.20 postadición 48 ** 24.60 354 de 40 X.

Resultados Se usó un matraz de siembra para inocular los mat ensayo de Experimento #1 y #2. La densidad óptica (600 nm) d de siembra medida fue 5.14 y la concentración celular fue 4 células/mL (Tablas 65-66). En consecuencia, la concentrad de células en los matraces de ensayo fue aproximadamente 4 células/mL.

Se usó un segundo matraz de siembra para inocular los del Experimento #3. La densidad óptica (600 nm) del matraz d fue 5,78 y la concentración celular fue 3.75 x 108 célula consecuencia, la concentración inicial de células en los ma ensayo fue aproximadamente 3,75 x 106 células/mL.

Tabla 66. Recuentos celulares en el tiempo de incubación de 7 Glucosa Sigma G-5400 107 Extracto de Becton 288620 40 levadura Dickinson Caldo YM Becton 271120 62 Dickinson Tabla 70. Componentes de YSI usados en el estudio de toxicid Componente Catálogo # Membrana de etanol YSI 2786 Estándar de etanol YSI(3,2 gIL) 2790 Buffer de etanol YSI 2787 Muestras de ensayo Siete muestras de ensayo (todas con la denominaci molieron usando un molinillo de café adecuado para muestras Las muestras se molieron a un tamaño de partícula consta - muestras A y G se podrían agregar a razón de 100 gramos po futuro.

Se realizó el análisis usando los dos microorganis describen a continuación.

Saccharomyces cerevisiae ATCC 24858 (American Ty Collection) Un banco de células de trabajo de S. cerevisiae ATC preparó a partir de un cultivo liofilizado rehidratado o American Type Culture Collection. Los crioviales que contie de S. cerevisiae en 15% en v/v de glicerol se conservaron a porción de el material del banco de células de trabajo desc estriara en un caldo de hongos y levaduras (YM) + 20 g/L 5,0) y se incubó a 30 °C durante 2 días. Un matraz Erlenm mL que contiene 50 mL de medio (20 g/L de glucosa, 3 g/L de levadura y 5.0 g/L de peptona, pH 5.0) se inoculó con un añadieron 0.5 mL de material de siembra (a diferencia del pla mL) a cada recipiente de ensayo.

Los recipientes de ensayo eran matraces Erlenmeyer d que contienen 100 mL del medio estéril descrito anteriormen los matraces se sometieron a autoclave a 121 *C y 15 psi an adición de los materiales de ensayo. Lós materiales de ensa esterilizaron, ya que el someterse a autoclave cambiaría el con las muestras. Las muestras de ensayo se añadieron en el mom inoculación (más que antes de) para reducir la posibi contaminación. Además de las muestras de ensayo, 0.5 -1.0 1.0% v/v) de material del matraz de ensayo se añadieron a cad Los matraces se incubaron como se describió anteriormente d horas.

Pichia stipitis (ARS Culture Collection) Un banco de células de trabajo de P. stipitis NRRL Y colonia y se incubó durante 24 horas a 25 °C y 125 rpm. Desp horas de cultivo, se tomó una muestra y se analizó para det densidad óptica (600 nm en un espectrofotómetro UV) y ? (tinción de Gram). Sobre la base de estos resultados, se usó (llamado matraz de siembra) a una densidad óptica de 5-9 tinción de gram pura para inocular todos los matraces de ensay Los recipientes de ensayo eran matraces Erlenmeyer d que contienen 100 ml_ del medio estéril descrito anteriormen los matraces se sometieron a autoclave vacíos a 121 °C y 1 añadió medio esterilizado por filtro (filtro de 0.22 pm) a los antes de la adición de los materiales de ensayo. Los mat ensayo no se esterilizaron, ya que el someterse a autoclave ca contenido de las muestras y la esterilización con filtro no es para la esterilización de los sólidos. Las muestras de e añadieron en el momento de la inoculación (más que antes reducir la posibilidad de contaminación. Además de las mu hemocitómetro de Neubauer. Las células se contaron bajo un de 40 X.

Se tomaron muestras de cada matraz a 0, 6, 12, 24, 36 horas y se analizaron para determinar la concentración de etan e! analizador YSI Biochem sobre la base del ensayo d deshidrogenasa (YSI, 25 Interscience). Las muestras se centri 14,000 rpm durante 20 minutos y el sobrenadante se conservó Las muestras se diluirán a 0-3.2 g/L de etanol antes del an estándar de 2.0 g/L de etanol se analizó proximadamente muestras para asegurar la integridad de la membrana se durante el análisis.

Cálculos Se usaron los siguientes cálculos para comparar los celulares y la concentración de etanol en los matraces control. de cada matraz fue 6,75 x 105/mL Durante la segunda s ensayo, el matraz de siembra de S. cerevisiae tenía una densid (600 nm) de 4,87 y una concentración celular de 3,15 x 107 c Un mL de material del matraz de ensayo se añadió a cada u matraces de ensayo. En consecuencia, la concentración celu en cada matraz fue 6,30 x 105/mL. El pH de los matrac cerevisiae a un tiempo de muestra de 0 horas se presenta en 71. El pH de los contenidos del matraz estaba dentro del pH óp el cultivo de S. cerevisiae (pH 4-6). No se requirió ajuste de p Tabla 71. pH de los matraces de S. cerevisiae en el tiempo de t de 0 horas Número de Número de pH pH muestra muestra P 5,04 C 5.46 P1E 4.99 C1E 5.54 A 5.72 ST30E 5.68 A1E 5.69 ST50E 4.48 A5E 5.62 ST100E 4.23 A10E 5.61 control A 5.02 A50E 5.74 control B 5.04 S* 5.10 S1E 5.08 S5E 5.07 S10E 5.04 S30E 4.84 S50E 4.57 S100E 4.33 "S" se refiere a sacarosa "C" se refiere a maíz "ST" se refiere a almidón Tabla 72. Concentración de etanol de los matraces con S. cere Número Concentración de etanol (gL) en los tiempos siguientes (horas de 0 6 12 24 36 48 muestra P 0.02 0.04 0.38 5.87 7.86 5.41 P1E 0.03 0.03 0.28 5.10 8.03 5.46 P5E 0.03 0.04 0.57 8.84 6.38 3.40 P10E 0.06 0.05 0.65 6.63 7.66 5.57 P50E 0.04 0.03 0.26 2.80 5.85 8.59 P100E 0.04 0.02 0.12 3.64 8.26 7.51 G 0.04 0.04 0.57 10.20 8.24 6.66 G1E 0.04 0.05 0.46 10.20 9.24 6.94 G5E 0.11 0.11 0.44 10.00 8.7 6.36 G10E 0.05 0.04 0.40 9.97 8.41 5.79 G50E 0.05 0.05 0.48 9.72 8.33 6.13 A 0.29 0.38 0.48 8.43 8.76 7.09 S50E* 0.13 0.19 0.47 5.46 7.96 13.00 StOOE 0.11 0.10 0.21 7.00 10.6 13.80 C 0.01 0.04 0.32 8.47 7.57 5.48 C1E 0.00 0.06 0.37 8.93 7.86 5.99 C5E 0.03 0.05 0.48 9.32 7.92 5.69 C10E 0.02 0.04 0.52 9.14 7.67 5.34 C30E 0.02 0.05 0.28 9.15 8.15 5.84 C50E 0.03 0.06 0.44 9.31 7.79 5.78 C100E 0.03 0.06 0.58 9.06 6.85 5.95 ST 0.02 0.05 0.99 8.54 6.69 5.09 ST1E 0.03 0.04 0.70 8.87 7.29 4.81 ST5E 0.02 0.04 0.52 8.61 7.16 4.97 ST10E 0.02 0.05 0.33 8.97 7.05 5.26 ST30E 0.03 0.04 0.71 8.47 6.96 4.89 ST50E 0.04 0.07 0.34 8.46 8.19 7.04 ST100E 0.03 0.10 0.30 9.30 8.62 7.29 cortrdA 0.01 0.07 0.85 5.92 8.18 7.81 Tabla 73. Rendimiento de los matraces de S. cerevisiae Número de Rendimiento (%) en los siguientes tiempos (h muestra 24 36 48 P 108.9 107.6 68.4 1 P1E 94.6 109.9 69.0 P5E 164.0 87.3 43.0 P10E 123.0 104.9 70.4 2 P50E 51.9 80.1 108.6 8 P100E 67.5 113.1 94.9 4 G 189.2 112.8 84.2 4 G1E 189.2 126.5 . 87.7 4 G5E 185.5 119.1 80.4 1 G10E 185.0 115.1 73.2 G50E 180.3 114.0 77.5 3 A 156.4 119.9 89.6 7 A1E 179.2 121.8 90.8 4 S100E 129.9 145.1 174.5 19 C 157.1 103.6 69.3 98 C1E 165.7 107.6 75.7 21 C5E 172.9 108.4 71.9 21 C10E 169.6 105.0 67.5 5 C30E 169.8 11.6 73.8 37 C50E 172.7 106.6 73.1 27 C100E 168.1 93.8 75.2 16 ST 158.4 91.6 64.3 6.

ST1E 164.6 99.8 60.8 16 ST5E 159.7 98.0 62.8 13 ST10E 166.4 96.5 66.5 10 ST30E 157.1 95.3 61.8 3.

ST50E 157.0 112.1 89.0 49 ST100E 172.5 118.0 92.2 65 control A 109.8 112.0 98.7 96 Tabla 74. Recuentos celulares y % de células de S cerevisiae Número de Recuento celular % de Células muestra (células x 108/ mL) (cuenta/ cuenta del 24 horas 72 horas 24 horas 7 P 0.62 0.96 97.7 P1E 0.35 1.18 54.1 P5E 1.13 1.93 177.3 P10E 0.59 1.42 91.8 P50E 0.32 1.40 49.4 P100E 0.45 1.94 70.6 G 0.74 3.48 116.5 G1E 0.68 3.65 107.1 G5E 0.62 3.87 96.5 G10E 0.70 2.73 109,5 G50E 0.46 2.10 71.8 A 0.55 3.53 86.0 C1E 0.71 2.40 110.6 C5E 0.53 2.33 83.6 C10E 0.77 1.55 120.0 C30E 0.75 1.80 117.6 C50E 0.64 1.70 100.1 C100E 0.81 1.51 127.1 ST 0.75 1.75 117.6 ST1E 0.57 1.36 89.4 ST5E 0.58 1.49 90.7 ST10E 0.61 1.32 95.4 ST30E 0.59 0.60 91.8 ST50E 0.59 1.30 91.8 matraces de ensayo. En consecuencia, la concentración celu de cada matraz fue 3.30 x 106/mL. Durante la segunda s ensayo, el matraz de siembra de P. stipitis tenía una densid (600 nm) de 5,45 y una concentración celular de 3,83 x 108 c Un mL de material del matraz de ensayo se añadió a cada u matraces de ensayo. En consecuencia, la concentración ceiu de cada matraz fue 3,83 x 106/mL El pH de los matraces de si P. stipitis a un tiempo de muestra de 0 horas se presenta en la El pH de los contenidos del matraz estaban dentro del pH 6pti crecimiento de P. stipitis (pH 4-7). No se requirió ajuste de pH.

Tabla 75. pH de los matraces de P. stipitis al tiempo de muestr Número de pH Número de pH muestra muestra P 4.91 C 5,36 P1E 4.87 C1E 5,30 A 5.69 ST30E 4,91 A1E 5.66 ST50E 4,24 A5E 5.60 ST100E 4,07 A10E 5.58 control A 4,93 A50E 5.69 control B 4,91 S 5.00 S1E 4.94 S5E 4.86 S10E 4.78 S30E 4.51 S50E 4.27 S100E 4.08 La concentración de etanol y el rendimiento de los matra stipitis se presentan en la Tabla 76 y 77. Las concentraciones más altas eran la serie G y A. Los matraces C-30e, C-50e, Ta b la 76. Concentració n de eta nol en l os matraces de P. stipiti Número Concentración de etanol (g/L) en los siguientes tiempos (h de 0 6 12 24 36 48 muestra P 0.01 0.05 0.26 4.98 8.57. 14.10 P1 E 0.02 0.03 0.04 4.24 9.03 12.40 P5E 0.02 0.03 0.42 ^ 6.72 2.40 15.60 P10E 0.02 0.02 0.01 1 .38 8.69 13.00 P50E 0.01 0.02 0.02 0.03 3.77 10.50 P100E 0.02 0.03 0.02 3.75 10.50 15.60 G 0.02 0.08 0.20 10.80 17.70 19.40 G1 E 0.04 0.12 0.50 12.20 19.60 23.80 G5E 0.07 0.14 0.73 12.50 19.10 24.50 G10E 0.04 0.19 0.42 10.20 19.10 22.90 G50E 0.05 0.22 0.25 8.73 18.40 22.20 A 0.13 0.28 0.82 16.10 19.40 19.30 S50E 0.08 0.05 0.04 2.24 6.13 7.95 S100E 0.11 0.10 0.08 3.36 7.82 10.50 C* 0.02 0.03 0.05 0.23 1.66 2.68 C1 E* 0.03 0.03 0.03 0.07 0.95 1.85 C5E* 0.03 0.02 0.04 0.05 0.37 1.59 C10E* 0.03 0.04 0.04 0.05 3.91 15.20 C30E 0.01 0.03 0.60 12.30 21.20 26.00 C50E 0.02 0.02 0.45 12.30 19.50 23.80 C100E 0.05 0.04 0.38 11.40 18.70 22.90 ST 0.03 0.03 0.37 6.69 10.70 13.50 ST1 E 0.01 0.00 0.48 5.24 9.37 12.50 ST5E 0.02 0.03 0.29 5.45 10.10 11 .90 ST10E 0.02 0.02 0.42 5.60 9.44 12.20 ST30E 0.05 0.04 0.73 5.70 9.50 12.10 ST50E 0.02 0.05 0.19 5.16 9.47 12.70 ST100E* 0.07 0.15 0.11 4.98 10.70 15.40 control A 0.02 0.03 0.37 4.05 7.50 9.24 Tabla 77. Rendimiento de los matraces de P. stipitis Número de Rendimiento (%) en los siguientes tiempos muestra 24 36 48 P 120.3 114.7 151.0 P1E 102.4 120.9 132.8 P5E 162.3 166.0 167.0 P10E 33.3 116.3 139.2 P50E 0.7 50.5 112.4 P100E 90.6 140.6 167.0 G 260.9 236.9 207.7 G1E 294.7 262.4 254.8 G5E 301.9 255.7 262.3 G10E 246.4 255.7 245.2 G50E 210.9 246.3 237.7 A 388.9 259.7 206,6 A1E 388.9 299.9 295.5 S100E 81.2 104.7 112.4 c* 4.2 17.0 22.2 C1E* 1.4 9.7 15.4 C5E* 0.9 3.8 13.2 C10E* 0.9 40.1 126.1 C30E 297.1 283.8 278.4 C50E 297.1 261.0 254.8 C100E 275.4 250.3 245.2 ST 161.6 143.2 144.5 ST1E 126.6 125.4 133.8 ST5E 131.6 135.2 127.4 ST10E 135.3 126.4 130.6 ST30E 137.7 127.2 129.6 ST50E 124.6 126.8 136.0 ST100E* 120.3 109.7 127.8 control A 97.8 100.4 98.9 Tabla 78. Recuentos celulares y % de células de P. stipitis Número de Recuento celular % de célula muestra (células x 108/ mL) (cuenta/ cuenta 24 horas 72 horas 24 horas 7 P 2.78 11.00 80.6 P1E 2.10 7.20 60.9 P5E 2.93 9.68 84.9 P10E 1.42 7.73 41.2 P50E 0.33 8.63 9.6 P100E 1.58 8.25 45.8 G 1.50 14.20 43.5 G1E 3.90 8.10 113.0 G5E 2.93 6.45 84.9 G10E 4.35 13.30 126.1 G50E 3.75 11.60 108.7 A 7.43 8.55 215.4 S50E 2.63 6.15 76.2 S100E 2.25 4.43 65.2 C* 0.00 0.26 0.00 C1 E* 0.00 0.36 0.00 C5E* 0.00 0.08 0.00 C10E* 0.00 5.85 0.00 C30E 5.78 4.20 167.5 C50E 3.40 7.35 98.6 C100E 1.98 6.60 57.4 ST 2.55 7.65 73.9 ST1E 2.00 8.70 58.0 ST5E 1.85 6.75 53.6 ST10E 1.83 5.40 53.0 ST30E 2.78 6.15 80.6 ST50E 1.33 3.45 38.6 T100E* 4.35 3.83 59.8 contienen P- 132-10, G-132-10 y WS-132-10 en el punto de t la 24 horas. Las cantidades de células en presencia de muestras fueron comparables con el control. Esta observaci que los sustratos no eran tóxicos para Z. mobilis durante hasta después de la siembra.

En el punto de tiempo de 36 horas, se observó una dismi la cantidad de células (por ejemplo, debido a la pérdida de muerte celular) en todas las muestras, que incluyen el control. disminución de las cantidades de células se observó en todas que contienen P-132- 10, G-132-10. La probable causa de e es común a todas las muestras, incluyendo el control. En cons la causa de este efecto no es los sustratos de ensayo, ya varían en cada muestra, y no están presentes en el control. La explicaciones para esta observación incluyen condiciones ina (por ejemplo, temperatura, composiciones del medio), o conce de etanol en la muestra.

Como se muestra en el Cuadro 1 B , todas las células pro cantidades comparables de etanol (por ejemplo , 5-1 0 g/L) en c de tiempo, independientemente del sustrato. En conformida datos de número de células presentados en el Cuadr concentración de etanol de cada muestra alca nzó el pi co en tiempo de 24 horas. En contraste . con los datos de número data , la concentraci ón de eta nol no disminuyó en los puntos subsig uientes . Esto era de esperar ya que el etanol no fue ex sistema. Además, estos datos sugieren que la producción en estas muestras puede provenir de la fermentación de g luc medio de cultivo. N inguno de los sustratos ensayados pareció la producción de eta nol.

Cuadro 1 B. Concentraciones de etanol para Z. mobilis r¿ 1Ü En conjunto, los Cuadros 1A y 1B sugieren concentraciones de etanol por encima de aproximadamente 6 g ser tóxicas para Z. mobilis. Estos datos también se presenta porcentaje normalizado frente al control, como se muestra en 1C.

Cuadro 1C. % de crecimiento y producción de etanol para Z. m ¦ Células 24 hr ? Boh 24 hr E Células 36 hr O Boh 36 hr Pichia sti itis Como se muestra en el Cuadro 2A, las cantidades de cél comparables con el control. Además, si bien en las mue contienen G-132 y WS-132 estuvieron presentes cantidades ligeramente reducidas, no se observó reducción de las canti células en G-132-10, G-132- 100, A- 32-10 o A-132 consecuencia, es poco probable que los sustratos G o A sea Más bien, la reducción de las cantidades de células observada y WS-132 están probablemente causadas por una experimental o por la presencia de sustrato no procesado que manera impide el crecimiento celular. En conjunto, estos datos que la glucosa presente en el control y las muestras experime probablemente suficiente para promover el crecimiento ópti tipitis, y que la presencia de un sustrato adicional en la m umenta esta tasa de crecimiento. Estos resultados también ue ninguna de las muestras son tóxicas en P. stipitis.

Cuadro 2A. Concentraciones celulares para P. stipitis Como se muestra en el Cuadro 2B, a pesar de las canti células similares informadas en el Cuadro 2B, se obs producción de etanol muy aumentada en todas las mue contienen un sustrato experimental. Las concentraciones aumentaron respecto del tiempo para cada uno de los tres tiempo analizados. La mayor concentración de etanol se obs -132-10 en el punto de tiempo de 48 horas (por eü hr rjSbhr EHtt En conjunto, los resultados presentados en los Cuadro sugieren que los sustratos experimentales no promueven el a crecimiento de P. stipitis, sin embargo ellos incrementan cantidad de etanol producida por este tipo de célula. Es también se presentan como un porcentaje normalizado frente como se muestra en el Cuadro 2C.

Saccharomyces cerevisiae Como se muestra en el Cuadro 3A, G-132-1 00 , A-1 32, A A- 1 32-1 00, y WS-132 promovieron una cantidad de células lig elevada en com paración con el control. No se observaron re significativas del número de células en ninguna resultados sugieren que ninguna de las muestras ce revi si a e .

Cuadro 3A. Concentraciones celulares para S. cerevisiae c vi ra 24 hrt30 hr SS hr j Estos datos también se presentan como un normalizado frente al control, como se muestra en el Cuadro 3 Cuadro 3C. % de Crecimiento y producción de etanol pa ce revi si ae Sumario Se realizaron estudios de fermentación en matraz de mediante varias enzimas, tratamientos físicos y Pichia stipitis. Protocolo Se realizaron experimentos con los parámetros descri Tabla 79.

Tabla 79. Productos químicos y materiales usados para el expe de matraz de agitación Componente de media Fabricante Referenc Urea ScholAR Chemistry 94727 Base de nitrógeno de Becton Dtckinson 29194 levadura Peptona Becton Dickinson 21167 Xilosa Alfa Aesar A1064 Glucosa Sigma G-540 Desarrollo de siembra Un banco de células de trabajo de P. stipitis NRRL Y preparó a partir de un cultivo liofilizado rehidratado obtenid Culture Collection. Los crióviales que contienen cultivo de P. 15% de v/v de glicerol se conservaron a -75 °C. Una porción d del banco de células de trabajo descongelado se estrió en un hongos y levaduras (YM) + 20 g/L de agar (pH 5,0) y se incub durante 2 días. Las placas se mantuvieron hasta siete días a de usar.

Un matraz Erlenmeyer de 250 mL que contiene 100 mL (40 g/L de glucosa, 1,7 g/L de base nitrogenada de levadura, 2 urea, 6,56 g/L de peptona, 40 g/L de xilosa, pH 5,0) se inocul colonia y se incubó durante 24 horas a 25 *C y 150 rpm. Desp horas de cultivo, se tomó una muestra y se analizó para det densidad óptica (DO 600 nm en un espectrofotómetro UV) y (tinción de Gram). Sobre la base de estos resultados, se combi Se añadieron quinientos mililitros de agua a un precipitado de vidrio de 1 L. La punta de un sonicador Bran 450 se colocó 1/2 pulgada dentro del vaso de precipitado y s una potencia máxima constante durante 60 minutos. La tempe agua se midió cada 10 minutos durante 60 minutos de sontcaci Se realizó un experimento para determinar si 1) la con de Celiuclast 1,5 FG y Novozyme 188 (0.5 mL y 0.1 mL por biomasa, respectivamente) fue suficiente para los experi matraz de agitación y 2) si la adición de Pluronic F68 a hidrólisis de celulosa. Se prepararon cuatro matraces de 25 100 mL de caldo estéril (1.7 g/L de base nitrogenada de leva g/L de urea, 6.56 g/L de peptona, pH 5,0). Los matraces por contenían 1% de p/v de Pluronic F-68. Celulosa cristalina Sol g) se añadió a los matraces y se dejó remojar a temperatura durante 14 horas. Se añadieron Celiuclast 1,5 FG y Novozym mL y 0.1 mL por gramo de Solka Floc, respectivamente) y ca Matraces de ensayo Los matraces de ensayo eran matraces Fernbach de 2 contienen 900 mL de caldo (1.7 g/L de base nitrogenada de 2.27 g/L de urea, 6.56 g/L de peptona, pH 5.0). Los matrace eran matraces de 250 mL que contienen 100 mL de caldo ( glucosa, 1.7 g/L de base nitrogenada de levadura, 2.27 g/L de u g/L de peptona, 40 g/L de xilosa, pH 5.0). La naturaleza exact matraz fue decidido por Xyleco y se describe en la siguiente Ta Las muestras no se esterilizaron antes de com xperimento.

Todas las muestras se añadieron a los matraces y s emojar durante 15 horas a temperatura ambiente. Algunas mu onicaron durante una hora usando un sonicador Branson M quipado con una punta de ruptura de 1/2 pulgada. El plan or ividir los contenidos del matraz en dos y sonicar cada mitad ontinua con la máxima potencia para el equipamiento hasta trataron durante 30m¡nutos usando el Kinematica Polytron grande. El generador (punta) fue un PTA 20 con un diámetro de 20 mm. El instrumento se operó a una velocidad de 11,0 operación por encima de 11,000 rpm causó salpicadur contenidos del vaso de precipitado, movimiento del precipitado y calentamiento excesivo del equipamiento. Desp muestras #23 y #24, se frenó el funcionamiento del Polytron presumiblemente debido al uso excesivo con muestras viscosas. En consecuencia, se usó el Polytron PT1200C generador (punta) fue un PT-DA 1212 con un diámetro del es mm. El instrumento se podría operar a 25,000 rpm. El oper que se observó un grado similar de mezcla con el instrument 25,000 rpm en comparación con el modelo más grande a 11 ,0 muestra fue mezclada periódicamente por el operador para as mezcla uniforme. Las muestras 19 a 22 se mezclaron con PT1200C manual.

Tabla 80. Sumario de tratamientos de ensayo Semana 1 1 SP 35 Remojo r.t. 15 h 2 XP 35 Remojo r.t. 15 h 3 SP 35 Remojo r.t. 15 h 4 SP 35 Remojo r.t. 15 h 5 XP 35 Remojo r.t. 15 h 6 XP 35 Remojo r.t. 15 h hora de sonicación Semana 2 XP-10e 35 Remojo r.t. 15 h, 10 min de sonicación XP-30e 35 Remojo r.t. 15 h, 10 min de sonicación XP-50e 35 Remojo r.t. 15 h, 10 min de sonicación XP-10e 35 Remojo r.t. 15 h, 30 min de sonicación XP-30e 35 Remojo r.t. 15 h, 30 min de sonicación XP-50e 35 Remojo r.t. 15 h, 30 min de sonicación XP-10e 35 Remojo r.t. 15 h, 10 min de sonicación 24 XP-50e 35 Remojo r.t.15 h, 30 min de sonicación Análisis Se tomó una muestra de cada matraz después del pre-tr físico y/o enzimático (inmediatamente antes de la adición de y se analizó la concentración de glucosa usando el analiz Biochem (YSI, Interscience). Las muestras se centrifugaron rpm durante 20 minutos y el sobrenadante se conservó a -2 muestras se diluyeron entre 0-25.0 g/L de glucosa antes del an analizó un estándar de glucosa aproximadamente cada 30 mue segurar que se mantuvo la integridad de la membrana.

Un total de cinco muestras se tomaron de cada matraz a 8, 72 horas y se analizó la concentración de etanol u nalizador YS Biochem sobre la base del ensayo de eshidrogenasa (YSI, Interscience). Las muestras se centrif cargaron en un hemocitómetro de Neubauer. Las células se bajo un aumento de 40 X.

Resultados Experimentos Los resultados de un experimento del sonicador se pre la Tabla 81. No hubo problemas con excesivo calor del agua.

Tabla 81. Experimento del sonicador Temperatura Tiempo (C) 0 18 10 18 20 19 30 19 40 19 50 19 de glucosa permanecieron en los matraces. Esto indica que n glucosa se usó dentro de 24 horas de incubación.

No hubo evidencia de toxicidad de Pluronic F-68 stipitis. Sin embargo, no hubo aumento de la cantidad de generada después de un tratamiento enzimático de 24 hora adición de Pluronic F-68.

Tabla 82. Resultados de glucosa Matraz Concentración de glucosa (g/L) Después del Antes del tratamiento Despué tratamiento enzimático stipitis d enzimático (50 'C, 24 horas, ho 100 rpm ontrol A 0.28 34.3 23 ontrol B 0.64 35.7 25 Tabla 83. Resultados de etanol Durante la semana uno de análisis, el matraz de siembra uno de los matraces de ensayo y 1.5 mL a los matraces de c % v/v). En consecuencia, la concentración celular inicial de c fue 3.80 x 106/mL.

La concentración de etanol en los matraces se pres Tabla 84. La mayor concentración de etanol se observó en el (Muestra XP, remojo toda la noche, tratamiento con E2 a 50 21 horas). Una concentración de 19.5 g/L (17.55 g/por generó a partir de 35 gramos originales de sustrato en 48 producción de etanol (gramos de etanol/gramo de sustrato) e #6 fue 0.50.

Tabla 84. Concentración de etanol Concentración de etanol (g/L) en tiempo de incubación ( Número de 0 12 24 48 muestra Control A 0.249 1.57 9.31 13.60 9 0.183 0.47 0.53 12.00 10 0.216 0.35 6.11 13.80 11 0.199 0.33 0.88 9.02 12 0.264 0.43 0.41 8.76 Control A 0.49 0.84 7.93 13.00 Control B 0.50 0.93 8.39 13.40 13 0.86 0.99 8.42 10.50 14 0.95 0.88 3.79 10.90 15 1.18 0.42 1.12 9.26 16 0.88 0.42 5.41 6.78 17 0.99 0.45 1.73 10.60 18 1.17 0.46 1.12 10.60 19 0.78 0.50 9.75 12.60 20 0.94 0.39 2.54 11.10 21 1.28 0.43 1.46 11.50 22 0.84 1.09 10.00 14.00 7 11.10 (Muestra XP, remojo toda la noche, tratamiento con E2 a 50 ° 21 horas) . Esto también fue el matraz con la mayor concent etanol (ver Tabla 84) . Después de 72 horas, muy poca glucosa los matraces . No se detectó glucosa en los matraces 1 y 2.

Tabla 85. Concentra ción de gl ucosa Concentración de glucosa (g I L) N úmero en tiempo de incubación de (horas) muestra 0 72 1 0.0 0.00 2 0.0 0.00 3 7.2 0.02 4 13.3 0.03 5 15.9 0.05 6 19.6 0.05 16 13.2 0.03 17 13.4 0.04 18 15.8 0.06 19 15.3 0.04 20 14.3 0.04 21 15.5 0.06 22 14.7 0.04 23 13.5 0.04 24 16.6 0.07 Los resultados de los recuentos celulares directos se en la Tabla 86. La concentración de células viables fue ma matraces control. Los recuentos más bajos se observaro matraces 1 a 4.

Tabla 86. Recuentos celulares 5 0.15 6 1.05 7 1.50 8 1.95 9 1.05 10 3.60 11 1.28 12 0.90 Control A 39.80 Control B 30.80 13 0.98 14 0.40 15 0.63 16 0.71 17 1.15 18 0.83 19 1.25 afectado por factores que incluyen economía de escala disponibilidad de biomasa usada como carga de aliment aumento de tamaño de la planta tiende a incrementar la eco escala asociada con los procesos de la planta. Sin embargo, el tamaño de la planta también tiende a aumentar los eo ejemplo, costos de transporte) por unidad de carga de alimen biomasa. Los estudios que analizan esto factores sugiere amaño apropiado para las plantas de conversión de bioma ariar de 2,000 a 10,000 toneladas secas de carga de alimen iomasa por día. La planta que se describe a continuación es ara procesar 2,000 toneladas secas de carga de aliment iomasa por día.

La FIG. 39 muestra un proceso quimérico esquemáti istema de conversión de biomasa configurado para el proceso arilla. El subsistema de preparación de la alimentación p arga de alimentación de biomasa cruda para eliminar objetos subsistema del proceso fermenta la glucosa y otros azúcares bajo presentes después del pre-tratamiento para formar alcohol Ejemplo 32 - Irradiación protónica de material celulósico El material fibroso del Ejemplo 4 es irradiada al vacío co e protones de un acelerador Pelletron® 5SDH-2 en tándem Electrostatics Corporation). La energía de cada protón y la ctual pueden variar de 2.0 a 3.12 MeV y de 0.3 a 140 espectivamente, que corresponde a una velocidad de flu proximadamente 109 - 1012 cm-2 s-1. La degradación olecular puede comenzar a ocurrir de aproximadamente 1 eticulado puede producirse por debajo de este nivel. reparación de la alimentación La velocidad de alimentación del diseño seleccionad lanta es 2.000 toneladas secas de biomasa de pasto s de alimentación de biomasa luego se transporta a un magnético para eliminar impurezas metálicas, después de l introduce en los trenes trituradores-cortadores donde el m reduce de tamaño. Finalmente, la carga de alimentación de bi transporta al subsistema de tratamiento.

En algunos casos, los fardos de pasto switchgrass virgatum) se envuelven con una red de plástico para asegurar rompan cuando se manipulan, y también se pueden envolv película plástica para proteger el fardo del clima. Los fardos p cuadrados o redondos. Los fardos son recibidos en la depósitos remotos en grandes remolques de camiones.

Debido a que el pasto varilla solo está disponible estacional, se requiere depósito a largo plazo para propo alimentación a la planta durante un año. El depósito a la probablemente consistirá en 400-500 acres de hileras apilados destapados en una localización (o múltiples local material depositado proporciona un suministro de corto plazo de semana, vacaciones y cuando se interrumpe la administraci normal del material en el proceso. Los fardos son descargad montacargas y se colocan directamente en transportadoras de en el área de depósito a corto plazo. Los fardos también se r depósito de corto plazo con montacargas y se cargan transportadoras de fardos.

Los fardos se desplazan a una de dos estaci desempaquetado de fardos. Los fardos desempaquetados s usando una barra tensora y luego se descarga en un transpor pasa un separador magnético para eliminar metal antes del trit proporciona imán para impurezas de hierro para captu magnético perdido y una criba de separación elimina el m grosor excesivo y extraño delante de los múltiples trenes trit cortadores, que reducen la carga de alimentación de biomasa apropiado para el pre-tratamiento. Los trenes trituradores- pies cúbicos de la carga de alimentación de biomasa (-3 operación de planta).

Pre-tratamiento Una cinta transportadora lleva la carga de alimen biomasa del subsistema de preparación de la alimentació subsistema de pre-tratamiento 114. Como se muestra en la FI el subsistema de pre-tratamiento 114, la carga de alimen biomasa se irradia usando emisores de rayos electrónicos, con agua para formar una pasta y se somete a la aplicación d ultrasónica. Como se describió anteriormente, la irradiación d de alimentación de biomasa cambia la estructura molec ejemplo, reduce el peso molecular promedio. y la cristalinid carga de alimentación de biomasa. La mezcla de la alimentación de biomasa irradiada en una pasta y la apli energía ultrasónica a la pasta además cambia la estructura mo puede volver la estructu ra física total de la carga de ali men biomasa más quebradiza . Después la carga de ali mentación d quebradiza se mezcla en una pa sta , la aplicación de energía u además modifica la estructura molecular (por ejem plo , reduc molecular promedio y la cristali nidad) y también puede red uci r de las partículas de la carga de alimentación de biomasa .

I rradiación con haz electrónico La cinta transportadora 491 que lleva la carga de alime biomasa al subsistema de pre-tratamiento distribuye la alimentación de biomasa en múltiples corrientes de alimenta ejemplo, 50 corrientes de al imentación) cada una que l leva a s emisores de rayo electrónico 492. En esta moda lidad , la alimentación de biomasa se irradia cuando está seca . Cada co alimentación se transporta en una cinta transportadora separ emisor de rayo electrónico asociado. Cada cinta transportad emisores de rayo electrónico son dispositivos de rayo de barrid ancho de barrido de 1 metro que corresponde al ancho de ransportadora . E n algunas modal idades, se usan emisores electrónico con anchos de rayo fijos y grandes . Los fact incluyen ancho cinta/rayo, dosis deseada, densidad de limentación de biomasa y potencia apl icada pa ra dirigir la ca misores de rayo electró nico req ueridos para la pla nta q ue , 000 toneladas por d ía de alimentación seca. onicación La carga de ali mentación de biomasa irradiada se m gua pa ra formar una pasta antes de apl icar energ ía ultrasóni aber un sistema de sonicación separada asociada con cada e alimentación de rayo electrónico o se pueden agreg orrientes del rayo electrónico como alimentación para un si onicación único. la carga de alimentación de biomasa en el agua.

En cada sistema de sonicación, la pasta se bombea (por usando una bomba de agitador con impulsor incorporado 1218) reservorio 1214 a y a través de una celda de flujo 1224 que ¡ transductor ultrasónico 1226. En algunas modalidades, la bo se configura para agitar la pasta 1216 de modo que la mez carga de alimentación de biomasa y el agua sea sustan uniforme en la entrada 1220 de la celda de flujo 1224. Por ej bomba 1218 puede agitar la pasta 1216 para crear un flujo t que persiste en toda la tubería entre la primera bomba y la ent de la celda de flujo 1224.

Dentro de la celda de flujo 1224, el transductor ultrasó transmite energía ultrasónica a la pasta 1216 a medida que fluye a través de la celda de flujo 1224. El transductor ultrasO convierte la energía eléctrica en energía mecánica de alta f (por ejemplo, energía ultrasónica) que luego se administra a l biomasa que incluyen por ejemplo, material celulósico y ligno disperso en la corriente del proceso 1216 (por ejemplo, p cavitación también produce radicales libres en el agua de la del proceso 1216 (por ejemplo, pasta). Estos radicales libr para romper adicionalmente el material celulósico en la cor proceso 1216. En general, aproximadamente 250 MJ/m3 de l ultrasónica se aplica a la corriente del proceso 1216 que fragmentos de astillas de álamo. Otros niveles de energía u (entre aproximadamente 5 y aproximadamente 4000 MJ/m3, po 10, 25, 50, 100, 250, 500, 750, 1000, 2000, o 3000) se pueden otras cargas de alimentación de la biomasa. Después de la ex la energía ultrasónica en el volumen del reactor 1244, la cor proceso 1216 sale de la celda de flujo 24 hacia la salida 1222.

La celda de flujo 1224 también incluye un intercambiado 1246 en comunicación térmica con al menos una porción del vo reactor 1244. El fluido refrigerante 1248 (por ejemplo, agua) f La salida 1242 de la celda de flujo 1224 se dispone extremo inferior del reservorio 1214 para inducir una aiimen gravedad de la corriente del proceso 1216 (por ejemplo, pasta) reservorio 1214 hacia la entrada de una segunda bomba bombea la corriente del proceso 1216 (por ejemplo, pasta) subsistema del proceso primario.

Los sistemas de sonicación pueden incluir un trayecto nico (como se describió anteriormente) o múltiples trayecto aralelos, cada uno con unidades de sonicación individuales a as unidades de sonicación también se pueden disponer en s umentar la cantidad de energía sónica aplicada a la pasta. roceso primario Un filtro tipo tambor giratorio al vacío elimina sólidos d ntes de la fermentación. El líquido proveniente del filtro s efrigerado antes de entrar a los fermentadores. Los sólidos fil serie de tanques y se transporta a los otros tanques de la serie.

La fermentación de la segunda etapa consiste fermentadores continuos en serie. Ambos fermentadores continuamente con mezcladores mecánicos de velocidad temperatura se controla con agua fría en intercambiadores ext recirculación continua. Las bombas de recirculación son d cavidad progresiva a causa de la alta concentración de sólidos.

El gas de escape de los tanques de fermentaci fermentadores se combinan y se lavan en una columna contracorriente antes de descargar a la atmósfera. El gas de lava para recuperar etanol más que para el control de las emi aire.

Post-procesamiento Destilación La destilación y adsorción con tamiz molecular se u Las ventilaciones de la fermentación (q ue contienen ma de C02, pero también algo de etanol) así como la ventila columna de cervezase limpian en un depurador de agua , que casi el total del etanol . El efluente depurador se incorpora en l columna de destilación junto con la cerveza de ferment extremos inferiores de la primera destilación contienen todos l no co nvertidos i nso lubles y disueltos . Los sól idos i nsol deshidratan con un filtro de presión y se env ían a u n si combustión. El l íquido del fi ltro de presión que no se r concentra en un evaporador de múltiple efecto usando calor r la destilación. El jarabe concentrado proven iente del evap mezcla con los sólidos que se envían al sistema de combus condensado evaporado se usa pa ra reciclar agua relativament proceso.

Debido a que la cantidad de agua del destilado que reciclar es limitada, un evaporador se incluye en el proceso. L el agua residual. ratamiento del agua residual La sección de tratamiento del agua residual trata el roceso para reducir los requerimientos de agua de reposici lanta. El agua residual se filtra inicialmente para eliminar randes, que se recolectan en una tolva y se envían a u anitario. La filtración es seguida por digestión anaeróbica y eróbica para digerir materia orgánica en ta corriente. La naeróbica produce una corriente de biogas que es rica en me e incorpora en el sistema de combustión. La digestión aeróbic na corriente de agua relativamente limpia para reusar en el pr omo un sedimento que está compuesto principalmente de mas l sedimento también se quema en el sistema de combusti squema de filtración / digestión anaeróbica / digestión aer stándar dentro de la industria e instalaciones de etanol actúal concentra en un jarabe rico en sólidos solubles. La digestión a del agua residual restante produce un biogas rico en m digestión aeróbica produce una pequeña cantidad de biomas (sedimento) . La combustión de estas corrientes de su bprodu generar vapor y electricidad permite que la planta sea a utos ufi energ ía , reduzca los costos de m anejo de residuos sólidos i ngresos a d iciona les a través de ventas de exceso de electricid Tres corrientes de combustibles prima rios (sól idos pos-biogas y jarabe del evaporador) se incorpora n en un si ombustión de lecho fluido ci rculante. La pequeña ca ntidad d residual (sedimento) proveniente del tratamiento del agua también se envía al sistema de combustión . Un ventilador m ue dentro de la cámara de combustión. El agua tratada entra en del intercambiador de calor del sistema de combustión y se eva sobrecalienta a 51 0*C (950 *F) y 86 atm (1 ,265 psia) de vapor. :ombustión del sistema de combustión precalienta el aire de c intercambiadores de calor del proceso. El agua bien tratada reposición para reemplazar el vapor usado en la inyección di Otras modalidades Se han descrito numerosas modalidades de la inv obstante, se entenderá que se pueden realizar varias modifi apa rtarse del espí ritu y a lcance de la invención .

En algunas modalidades, se utiliza n dosis relativame radiación, opcionalmente, combinadas con energ ía ac ejemplo, ultrasonido , para reticular, injertar o a umentar de o peso molecular de un material que contiene carboh idratos sintéticos, tales como cualquiera de los materia les en cua l (por ejemplo, forma fibrosa) que se describen en la pr ejemplo, materiales celulósicos o lignocel ulósicos cort cortados, tales como celulosa . El reticulado, injerto o aum modo del peso molecular del material q ue contiene c ruptura. El reticulado, injerto o aumento de otro modo molecular de un material seleccionado puede mejorar la e térmica del material respecto de un material no tratado. El au la estabilidad térmica del material seleccionado puede procesarlo a mayores temperaturas sin degradación. Ad tratamiento de los materiales con radiación puede ester materiales, lo que puede reducir su tendencia a la podredu ejemplo, mientras está en un compuesto. El reticulado, aumento de otro modo del peso molecular de un material que carbohidratos naturales o sintéticos se puede llevar a cab manera controlada y predeterminada para una aplicación parti proporcionar propiedades óptimas, tales como resistencia, al s el tipo o tipos de radiación empleados y/o la dosis o las radiación aplicada.

Cuando se usa, la combinación de radiación, por adiación de dosis baja, y energía acústica, por ejemplo, ener varios aditivos inorgánicos y orgánicos, tales como lignina, ela asfaltos, vidrio, y las mezclas de algunos de estos y/o resina se agregan al cemento, se pueden producir cementos reforz fibra que tienen propiedades mecánicas mejoradas, tales propiedades descritas en la presente, por ejemplo, resiste compresión y/o resistencia a la fractura.

El reticulado, injerto o aumento de otro modo del peso de un material que contiene carbohidratos naturales o sinté utilizan radiación pueden proporcionar materiales útiles e formas para muchas aplicaciones. Por ejemplo, material que carbohidratos puede estar en forma de producto de papel, papel, pulpa de papel o efluente de papel, aglomerado, la madera, por ejemplo, enchapado, o contrachapado, ma ejemplo, pino, álamo, roble o incluso madera balsa. El trata papel, aglomerado, laminados o madera, pueden aume propiedades mecánicas, tales como su resistencia. Por ejem celulósico y/o lignocelulósico q ue tiene un primer peso mol puede irradiar de manera de proporcionar un segundo celulósico y/o lignocelulósico que tiene un segu ndo peso mayor que el primer peso molecular. Por ejemplo, si se utiliza gamma como fuente de radiación , se puede aplicar u na aproximadamente 0.2 Mrad a aproximadamente 1 0 M rad , por ej a proximadamente 0.5 Mrad a aproxi madamente 7.5 M ra a proximadamente 2.0 Mrad a aproximadamente 5.0 Mrad . Si una radiación de rayo e, se puede utilizar una dosis menor (co a la radiación gamma) , tal como una dosis de a proximada Mrad a aproximadamente 5 Mrad , por ejemplo , entre aproxim 0.2 Mrad a aproximadamente 3 Mrad, o entre aproximadam Mrad y aproximadamente 2.5 Mrad . Después de la dosis de relativamente baja , el segundó material celulósico y/o ligno material se puede combinar con un material , tal como una formar en un compuesto, por ejemplo, por moldeado por com egundo material celulósico y/o lignocelulósico que tiene un eso molecular mayor que el primer peso molecul jemplo, si su utiliza radiación gamma como fuente de radi uede aplicar una dosis de aproximadamente 1 Mrad a aproxim 0 Mrad. Usando este método aumenta el peso molecular del ientras esté con una matriz, tal como una matriz de resina. E odalidades, la resina es una resina reticulante y, tal como, ntrecruza a medida que el material que contiene carbohidratos e peso molecular, lo que puede proporcionar un efecto sinér roveer propiedades mecánicas máxima a un compuesto. Por ichos compuestos pueden tener un rendimiento excelent emperatura, por ejemplo, tener una tendencia reducida a rom uebrarse a bajas temperaturas, por ejemplo, temperaturas i nf 'C, por ejemplo, inferior a -10 °C, -20 *C, -40 'C, -50 'C, -60 nferior a -100 *C, y/o excelente rendimiento a altas temperat jemplo, capaces de mantener sus ventajosas propiedades me retícula durante la irradiación. En algunas modalidades, radiación adicional mientras que el material que contiene carb stá dentro de la matriz para aumentar adicionalmente el peso el material que contiene carbohidratos. En algunas modali radiación produce enlaces se forman entre matriz y el mat ontiene carbohidratos.

En algunas modalidades, el material que contiene carb stá en forma de fibras. En dichas modalidades, cuando las tilizan en un compuesto, las fibras se pueden orientar al azar a matriz. En otras modalidades, las fibras se pueden orienta os, tres o cuatro direcciones. Si se desea, las fibras pu ontinuas o discretas.

Se pueden agregar cualquiera de los siguientes aditi ateriales fibrosos, materiales fibrosos densificados o cualqui os materiales y compuestos descritos en la presente. Los ueden estar por ejemplo, en forma de un sólido, un líquido o u mecánicas o de compatibilidad. Otros aditivos incluyen fragancias, agentes de acoplamiento, compatibilizantes, por polipropileno maleado, auxiliares de procesamiento, lubrica ejemplo, poMetileno fluorado, plastificantes, antioxidantes, opa estabilizadores térmicos, colorantes, agentes es modificadores de i mpactos, polímeros, por ejemplo, degrada bles, fotoestabilizadores, biocidas , agentes a ntiestát jemplo, estearatos o am inas de ácidos grados etoxila compuestos antiestáticos adecuados incluyen negros d onductores, fibras de carbón , rellenos metálicos , co atiónicos, por ejemplo , compuestos de amon io cuatern jemplo, cloruro de N-(3-cloro-2~hidroxipropil)-trime lcanolamidas, y aminas . Los pol ímeros degradables repre ncluyen polihidroxiácidos, por ejemplo, poliláctidos, poligli opolímeros de ácido láctico y glicólico, ácido poli (hidroxibutíri oli(hidroxivalérico) , poli[láctido-co-(e-caprolactona)] , poli[ ciento o more, por ejemplo, 40 por ciento.

Cualquiera de los aditivos descritos en la presente encapsular, por ejemplo, secar por aspersión o microencap ejemplo, para proteger los aditivos del calor o humedad d manipulación.

Los materiales fibrosos, materiales fibrosos densificado o aditivos pueden estar teñidos. Por ejemplo, el material f puede teñir entes de combinarse con la resina y formar los co En algunas modalidades, esta tintura puede ser útil para enm ocultar el material fibroso, especialmente grandes aglomera material fibroso, en partes moldeadas o extrudidas, según Dichas grandes aglomeraciones, cuando están pres concentraciones relativamente altas, pueden mostrar como pun superficies de las partes moldeadas o extrudidas.

Por ejemplo, el material fibroso deseado se puede teñ una tintura ácida, tintura directa o una tintura reactiva. Dicha luego se combinan con el material fibroso deseado, el materi se puede teñir in situ durante la formación del compu concentrados coloreados están disponibles en Clariant.

Puede ser ventajoso agregar una esencia o fragan materiales fibrosos, materiales fibrosos densificados o compu ejemplo, puede ser ventajoso para los compuestos oler y/o i madera natural, por ejemplo, madera de cedro. Por ej fragancia, por ejemplo, las fragancias de madera natural, s componer en la resina usada para preparar el compuesto. E implementaciones, la fragancia se agrega en el compuesto dir en la resina como un aceite. Por ejemplo, el aceite se puede la resina usando un molino giratorio, por ejemplo, un Banbury® o un extrusor, por ejemplo, un extrusor de doble t tornillos contragiratorios. Un ejemplo de mezclador de Banb mezclador F-Series Banbury®, fabricado por Farrel. Un ejemp extrusor de doble tornillo es el WP ZSK 50 MEGAcom Otras fragancias de madera natural incluyen árboles p secuoyas. Otras fragancias incluyen menta, cereza, frutilla, lima, menta, canela, anís, albahaca, bergamota, pimient alcanfor, camomila, citronela, eucalipto, pino, abeto, geranio, pomelo, jazmín, enebro, lavanda, limón, mandarina, mejorana, mirra, naranja, pachuli, rosa, romero, salvia, sándalo, té verd gaulteria, ylang ylang, vainilla, nuevo vehículo o mezclas fragancias. En algunas modalidades, la cantidad de fragan combinación material fibroso-fragancia está entre aproxim 0.005% en peso y aproximadamente 20% en peso, por ejem aproximadamente 0.1% y aproximadamente 5% o aproximadamente 2.5%.

Si bien se han descrito materiales fibrosos, tales como fibrosos celulósicos y lignocelulósicos, se pueden usar otro para preparar los compuestos. Por ejemplo, se pueden usa inorgánicos tales como carbonato de calcio (por ejemplo, car e 1 micrón, por ejemplo, mayor de 2 micrones, 5 micr icrones, 25 micrones o aun mayor de 35 micrones.

También se pueden usar rellenos de escala nanométrica n combinación con los materiales fibrosos de cualquier tar orma. Los rellenos pueden estar en forma de, por ejem artícula, una placa o una fibra. Por ejemplo, se pueden usar a amaño nanométrico, nanotubos de silicio y carbón y nanoc ilicio y carbón. El relleno puede tener una dimensión trans enos de 1000 nm, por ejemplo, menos de 900 nm, 800 nm, 00 nm, 500 nm, 350 nm, 300 nm, 250 nm, 200 nm, menos de 1 ncluso menos de 50 nm.

En algunas modalidades, la nanoarcilla es una montm ichas arcillas están disponibles en Nanocor, Inc. y prod outhern Clay, y han sido descritas en las patentes estadou ros. 6.849.680 y 6.737.464. Las arcillas se pueden tratar en ntes de mezclar, por ejemplo, en una resina o un material fib Procesamiento móvil de biomasa Las instalaciones de procesamiento estacionario para biomasa han sido descritas. No obstante, según la fuente de alimentación de biomasa y los productos producido a partir de puede ser ventajoso procesar o parcialmente procesar !a bi instalaciones móviles que se pueden ubicar cerca de la fuente de alimentación y/o cerca de los mercados blanco para los producidos a partir de la carga de alimentación. Como eje algunas modalidades, varios pastos tales como pasto aguja como carga de alimentación de biomasa. Transportar grandes v de pasto aguja desde los campos en donde se cultiva a las inst de procesamiento a cientos o incluso miles de millas de distan ser costoso tanto en lo económico como en la energía gas ejemplo, el transporte de carga de alimentación por tren se es costo entre $3.00 y $6.00 por tonelada por 500 millas). lgunos de los productos para procesar carga de alimentación procesamiento 8000 incluye cinco camiones de transporte 80 8006, 8008 y 8010 (si bien se ilustran cinco camiones en la Fl general, se puede usar cualquier número de camiones). El ca incluye un suministro de agua y sistemas de procesamiento y de suministro eléctrico para otros camiones. Cada uno de los 8004, 8006, 8008 y 8010 son configurados para procesar alimentación de biomasa en paralelo.

El camión 8002 incluye una entrada de suministro de a ara recibir agua de un suministro continuo (tal como tubería p n reservorio (por ejemplo, un tanque u otro camión, o un tan eservorio ubicado en el sitio de procesamiento). El agua del p irculada a cada uno de los 25 camiones 8004, 8006, 8008 ravés de un conducto para suministro de agua 8020. Cada u amiones 8004, 8006, 8008 y 8010 incluye una parte del condu uando los camiones están posicionados en proximidad uno a stablecer la instalación móvil de procesamiento, las p 8002, que trata el agua para extraer los materiales de desech y luego se recicla el agua tratada mediante un conducto 8030 al conducto de suministro 8020. Los materiales de desecho ext agua del proceso utilizada pueden ser desechados en el almacenados (por ejemplo, en otro camión, no ilustrado) y tra a una instalación de almacenamiento.

El camión 8002 también incluye una estación de eléctrico 8016 que provee energía eléctrica a cada uno de los 8004, 8006, 8008 y 8010. La estación de suministro eléct puede estar conectada a una fuente de energía externa med conexión 8014. De manera alternativa, o en forma adicional, l de suministro eléctrico puede estar configurada para genera (por ejemplo, por combustión de una fuente de combustible). L eléctrica es provista a cada uno de los camiones 8004, 800 8010 por medio de un conducto de suministro eléctrico 8040. de los camiones 8004, 8006, 8008 y 8010 incluye una te ada uno de los camiones 8004, 8006, 8008 y 8010 puede ser c una entrada común de carga de alimentación (por osicionada en el camión 8002) y cada camión puede des aterial de desecho a través de una salida común (por ejemplo osicionada en el camión 8002).

Cada uno de los camiones 8004, 8006, 8008 y 8010 pue arios tipos de unidades de procesamiento; por ejempl onfiguración ilustrada en la FIG. 63, cada uno de los camión 006, 8008 y 8010 incluye un acelerador iónico 8032 (por ej celerador plegado en tándem basado en Pelletron horizo alentador/estación de pirólisis 8034, una unidad de proce uímico húmedo 8036 y una unidad de procesamiento biológico eneral, cada uno de los camiones 8004, 8006, 8008 y 80 ncluir cualquiera de los sistemas de procesamiento revelad resente. En ciertas modalidades, cada uno de los camión 006, 8008 y 8010 incluye los mismos sistemas de procesam procesamiento paralela ejemplificativa; cada uno de los camió 8006, 8008 y 8010 procesa la carga de alimentación de bi paralelo. En ciertas modalidades, las instalaciones mó procesamiento son implementadas como instalaciones de proc en serie. Una modalidad de instalación móvil de procesamient basada en trenes 8500 se ilustra en la FIG. 64. La instal procesamiento 8500 incluye tres vagones 8502, 8504 y general, cualquier número de vagones puede ser usado), cad ellos configurados para realizar uno o más pasos de procesa odo el procedimiento de procesamiento de biomasa. El va incluye una entrada de carga de alimentación para recibir mate un repositorio de almacenamiento (por ejemplo, un equ almacenamiento, u otro vagón). La carga de aliment ransportada desde una unidad de procesamiento a otra entr agones mediante un sistema de transporte continuo. El va ambién incluye una estación de suministro eléctrico 8 ibroso es transportado a un acelerador de electrones de baj 524.

El material fibroso es posteriormente transportado a un e procesamiento químico 8526 en el vagón 8506 para uno o m e tratamiento químico. El vagón 8506 incluye una entrada de roceso 8532 que recibe agua del proceso desde un reservori por ejemplo, un tanque u otro vagón).

Después del tratamiento químico en la unidad de proce 526, el material es transportado a una unidad de proce iológico 8528 para iniciar la fermentación de azúcares lib artir del material. Después del procesamiento biológico es co aterial es transportado a un separador 8530, que desvía los tiles en un conducto 8510 y los materiales de desecho en un 512. El Conducto 8510 puede ser conectado a una u lmacenamiento (por ejemplo, un vehículo contenedor o un t lmacenamiento externo). En forma similar, los productos de lujo de proceso de carga de alimentación desde cada v onectado al próximo vagón en serie para completar la secu rocesamiento.

En general , una amplia variedad de diferentes config óviles de procesamiento se puede usar para procesar la limentación de biomasa . Las instalaciones m óviles de proce asadas ta nto en camiones como en trenes se pueden config peración en serie u operación paralela . Por lo general , el dise arias unidades de procesamiento es reconfigurable y no t nidades de procesamiento se pueden usar pa ra cargas de al i articulares. Cuando una u nidad de procesa miento partícul sada para una cierta carga de al imentaci ón , la un rocesamiento puede ser retirada del fl ujo del proceso . lternativa, la unidad de procesamiento puede permanecer en e roceso total , pero que puede ser desactivada de manera t arga de alimentación atraviesa la unidad desactivada rápida instalación móvil de procesamiento y/o valores para un parámetros del proceso implicados en el procedimi procesamiento de biomasa que será implementado. ratamiento de materiales que contienen hidrocarburo En algunas modalidades, los métodos y sistemas revela presente para tratar biomasa pueden ser usados para ateriales que contienen hidrocarburo tales como alquitrán ituminosa, esquisto de petróleo, petróleo crudo (por ejemplo rudo pesado y/o petróleo crudo liviano), betún, carbón, gas jemplo, metano, etano, propano, butano, isobutano), ga atural y/o gas sintético, asfalto y otros materiales natur ncluyen varios tipos de hidrocarburos. Por ejemplo, una insta rocesamiento para materiales que contienen hidrocarburo uministro de material. El material puede ser suministrado dir esde una mina, por ejemplo, mediante un transportador y/o s material derivado de arena bituminosa y que contiene betún , puede luego ser procesado en uno o más productos de hid usando los métodos descritos en la presente . En algunas mo la arena bituminosa puede ser extraída de las minas de su p como minas abiertas . En ciertas modalidades , el material bituminosa subsuperficie puede ser extra ído usando u n pr fl otamiento de agua caliente que extrae el petróleo de las pa r a rena y luego agregando nafta para permiti r el bombeo del pet instalación de procesamiento.

El procesamiento de betún por lo genera l incluye dos e la primera etapa , los hidrocarburos de betú n relativamente g q uiebran en moléculas más pequeñas usando coq uización , hidr u otra combinación de las dos técnicas. En el proceso de co se extrae carbono de las molécula de hidrocarburo del betú temperaturas (por ejemplo, 400 "C o más), lo que genera el q las moléculas . En el hidrocraqueo, se agrega hidrógeno a las 2.5 toneladas de arena bituminosa procesada. Asimismo, un equivalente de aproximadamente un barril de petróleo es u producir tres barriles de petróleo crudo sintético a partir de f betún derivadas de arena.

Como otro ejemplo, el esquisto de petróleo incluye por l roca sedimentaria de granos finos que incluye cantidades sig de querógeno (una mezcla de varios compuestos orgánicos sólida). Al calentar esquisto de petróleo, se libera vapor que purificado para obtener un esquisto de petróleo rico en hidroc un esquisto de gas de hidrocarburo combustible. Por lo g esquisto de petróleo es calentado a entre 250 °C y 550 °C en de oxígeno para liberar el vapor.

La eficiencia y efectividad en costos con las cuales s extraer los productos de hidrocarburos a partir de material bituminosa, esquisto de petróleo, petróleo crudo y otros basados en petróleo pueden ser mejoradas al aplicar los arbono, iones de oxígeno, iones de hidruro) se pueden u rocesar los materiales. Los haces iónicos pueden inclui r iones /o iones negativos, en dosis que varían de 1 Mrad a 2500 Mra or ejemplo, 50, 100, 250, 350, 500, 1000, 1 500, 2000 , o 250 ncluso niveles superiores.

E n algunas modalidades, los iones metálicos pueden se ara trata r materia! de biomasa . además de , o como altern arios tipos de iones revelados con a nterioridad . Por ejemplo, e metales que funcionan como catalizadores en los pro raqueo, reformación y alquilación de hidrocarburos , tales co e rodio, iridio y platino , pueden ser generados y los mate iomasa pueden ser expuestos a dichos iones para iniciar reac egradación en la biomasa. Los pasos de procesamiento ta raqueo de hidrocarburo también pueden ser usados antes, du espués de la exposición a iones metálicos.

En ciertas modalidades, otros métodos se pueden u reveladas con anterioridad en relación con los materiales de Varias combinaciones de estas técnicas también pueden se para procesar materiales crudos e intermedios.

En general, las varias técnicas pueden ser utilizadas en orden y en cualquier número de veces, para tratar materiales c intermedios. Por ejemplo, para procesar betún de arena bitumi o más de las técnicas reveladas en la presente se pueden usar cualquier paso de descomposición mecánica, siguiendo uno o e descomposición mecánica, antes del craqueo, después de /o antes del hidrotratamiento y después del hidrotratamien tro ejemplo, para procesar el esquisto de petróleo, una o m écnicas reveladas en la presente pueden ser usadas ualquiera o de ambos pasos de vaporización y purificación on anterioridad. Los productos derivados de los materiales b idrocarburo se pueden tratar nuevamente con cualquie ombinación de técnicas antes del transporte de productos fu métodos revelados en la presente se pueden usar para i sostener la reacción de materiales crudos y/o intermedios que hidrocarburo, extracción de materiales intermedios de los (por ejemplo, extracción de componentes de hidrocarburo componentes sólidos o l íq uidos) , distribución de materiales e i ntermedios y separación de materiales intermed ios de los por ejempl o , separació n de componentes q ue contienen hid roc tros componentes de matriz sólida para incrementa r la conc /o pureza y/o homogeneidad de los componentes de hid roca rb Además, los m icroorganismos pueden ser usados rocesamiento de materiales crudos o intermed ios, ya sea espués del uso de exposición a haces iónicos, exposición a lectrones, pirólisis, oxidación , sonicación y/o procesamiento os microorganismos adecuados incluyen varios tipos de acterianas y mezclas de las mismas, como se discutió previa nstalación de procesamiento puede ser equipada para peso. En ciertas modalidades, el uso de una o más de las eveladas en la presente genera un incremento en el peso mol material crudo o intermedio que es procesado . Por ejemplo , I écnicas reveladas en la presente pueden i nducir la form nlaces entre las moléculas de los componentes , lo que p ormación de ca ntidades i ncrementadas de ciertos productos e uevos prod u ctos de mayor peso. Además de los prod idrocarburo, varios otros compuestos pueden ser extra ídos a os materiales, que incluyen com puestos basados en n itróg jem plo , amoníaco) , compuestos basados en sulfuro y si licato ompuestos basados en silicona . En ciertas modalidades, u roductos extra ídos de los materiales pueden ser quema enerar calor de proceso para calentar agua , materiales ntermedios, generar energía eléctrica , o para otras aplicacione En algunas modalidades, el procesamiento de material /o intermedios por medio de uno o más de exposición a hace squisto de petróleo. En ciertas modalidades, los pasos tal raqueo o vaporización pueden incluso no ser necesarios si las eveladas en la presente se usan primero para tratar el demás, en algunas modalidades, al tratar materiales cr ntermedios, los productos se pueden hacer más solubles e olventes, en la preparación para los pasos posteri rocesamiento en la solución (por ejemplo, difusión d onicación). Mejorar la solubilidad de los productos puede m ficiencia de los pasos de tratamiento basado en la solución po l mejorar la eficiencia de otros pasos de procesamiento (por raqueo y/o hidrotratamiento de betún, vaporización de es etróleo), la energía total consumida en el procesamient ateriales puede ser reducida, haciendo que la extr rocesamiento de los materiales sea económicamente factible.

En ciertas modalidades, los haces iónicos pue articularmente eficientes en el procesamiento de materiales e contienen hidrocarburo pueden incluir uno o más compuestos a para uso como combustibles. Los compuestos de combusti ble S usar en sitio (por ejemplo, quemados pa ra generar energ ía elé se pueden transportar a otra instalación para almacenamiento y Procesamiento de petróleo crudo Los métodos y si stemas revelados en l a presente se pueden procesar petróleo crudo además de, o como alternativa a, tecn refinamiento de petróleo convencional . En particular, los m tratamiento de haces iónicos -en forma individual o en combin cualquiera de los métodos revelados en la presente- pueden s para craqueo de petróleo a baja temperatura , ref uncional ización y otros procesos.

El petróleo crudo por lo general incluye grandes nú iferentes especies de hidrocarburo , que va de hidr elativamente livianos, volátiles y de bajo peso molecular a f refinerías más complejas de conversión profunda son necesaria rocesamiento de petróleo crudo pesado, ácido.

El gran número de especies diferentes de hidrocarburo n petróleo crudo por lo. general establecen un sistema de s oloidal relativa y delicadamente equilibrado. Cuando ropiedades del petróleo crudo son cambiadas (por emperatura, presión, composición), el equilibrio de solubilid er desestabilizado, que lo hace que una carga de aliment etróleo crudo de fase simple cambie a fase múltiple, ulticomponente (que puede incluir una o más fases gaseosas sólidas). A temperatura y presión ambientes, varios compo etróleo crudo se encuentran en diferentes estados físicos. Por os hidrocarburos más livianos (por ejemplo, metano, etano, utano) son gases a temperatura y presión ambientes. Los com e peso molecular intermedio (por ejemplo, pentano, hexano asolina, querosén, combustible diesel) son líquidos ba as otras técnicas reveladas en la presente, se pueden u ermitir el procesamiento de petróleo crudo a temperatura y/ educidas. Por ejemplo, el petróleo crudo se puede exponer ónicos, lo que ayuda a quebrar los enlaces moleculare racciones de petróleo crudo pesado , formando como roductos de i nferior peso molecular. Si bien l as fracciones on , en general , l íquidos altamente viscosos o i ncl uso sól roductos de inferior peso molecular son típicamente líquid iscosos. Como resultado, los productos pueden ser proce orma ad icional y/o refinados a tem peratu ra y/o presión infer iertas modalidades , por ejemplo, después de la exposición ónicos, el petróleo crudo expuesto puede ser procesad emperatura de 800 °F o menos (por ejemplo, 700 °F o menos, enos, 500 °F o menos, 400 °F o menos , 300 °F o menos, enos, 1 50 °F o menos, 100 °F o menos, 50 °F o menos).

En algunas modalidades, después de la exposición hidrocarburos mediante redisposición molecular (por reacciones químicas que quiebran enlaces) . En algunas modali primer paso en el proceso de refinamiento es un paso de la agua para extraer los componentes solubles ta les como sale del petróleo crudo. En general , el petróleo crudo lavado dirig ido a un horno para precalentamiento. Como se dis antelación , el petróleo crudo puede incl uir un gran número de componentes con diferentes viscosidades; algunos com ponent incluso ser sólidos a temperatura ambiente. Al calentar el crudo, la mezcla de componentes puede ser convertida en u q ue puede flui r de un sistema de procesam iento a otro (y de u de un sistema de procesamiento al otro) durante refin am iento .

El crudo precalentado es luego enviado a una destilación, en donde el fraccionamiento de varios compone mezcla de petróleo se realiza con calentamiento en una co destilación. La cantidad de energ ía de calor suministrada a la diferente es restringida.

En algunas modalidades, el pre-tratamiento de la alimentación de petróleo crudo usando métodos revelad presente, tal como pre-tratamiento de haces iónicos (y/o uno o tratamiento adicionales), puede reforzar la habilidad de un a refinamiento para aceptar el petróleo crudo que tiene composiciones. Por ejemplo, al exponer la corriente de petróle iones incidentes de un haz iónico, se pueden cambi propiedades químicas y/o físicas de la mezcla de petróleo c iones incidentes pueden hacer que los enlaces químicos se generando la producción de componentes de peso molecular rr con menores viscosidades de los componentes más pes viscosidades mayores. En forma alternativa, o en forma adi exposición de ciertos componentes a iones puede oca isomerización de los componentes expuestos. Los isómeros for manera nueva pueden tener viscosidades menores que los co producto a un gran número de diferentes rangos de temperatura , con los componentes del pun ebullición inferior (y, en general , de peso molecular más bajo) de la parte superior de la columna, y los componentes molecular más alto y punto de ebullición su perior obtenido niveles inferiores de la columna . Como ejemplo , los destilado xtra ídos de las reg iones su peri ores de la col umna en general u no o más de gasolina de aviación, gasolina de motore uerosén y petróleos refinados. Los destilados intermedios, ext a región media de la colum na , pueden incluir uno o más de p as, petróleo de horno pesado y petróleo de combustible di estilados pesados, que generalmente son extra ídos de lo nferiores de la columna , pueden incluir uno o más aceites lu rasa , petróleo pesado, cera y reserva de craqueo . Los resi ermanecen en la destilería pueden incluir una varí omponentes de alta ebullición tales como aceite lubricante, por ejemplo, tratamiento con haces iónicos, en forma indivi combinación con uno o más métodos) se pueden usar para mo pesos moleculares, estructuras químicas, viscosidades , sol u densidades, presiones de vapor y otras propiedades física materia les tratados. Los iones típicos que pueden ser usado tratamiento de petróleo crudo y/o componentes del mismo pued protones , io nes de ca rbon o , iones de oxígeno y cua lquier otr iones revelados en la presente. Además , los iones usados p petróleo crudo y/o sus componentes pueden inclui r iones met particular, iones de metales que catalizan ciertos procesos de (por ejemplo, craqueo catal ítico) pueden ser usados pa ra trata crudo y/o componentes del mismo. Los iones metál icos ejemp incluyen , mas no se limitan a , iones de platino, iones de pala de iridio, iones de rodio, iones de rutenio, iones de aluminio, renio, iones de tungsteno e iones de osmio.

En algunas modalidades, se pueden usar pasos mú Posteriormente, una o más exposiciones iónicas pueden ser us causar precipitación de las cantidades remanentes de los co pesados de la mezcla de componentes.

En general, un gran número de diferentes proto procesamiento puede ser implementados, de acuerdo con la co y propiedades físicas de la carga de alimentación. E modalidades, las exposiciones iónicas múltiples puede exposiciones a solamente un tipo de ión. En algunas modalid xposiciones iónicas múltiples pueden incluir exposiciones a ipo de ión. Los iones pueden tener las mismas cargas, o agnitudes de cargas y/o signos.

En ciertas modalidades, el petróleo crudo y/o compon mismo puede fluir durante la exposición a haces iónicos. La e durante el flujo puede incrementar a mayor escala todo el p xposición, permitiendo más adelante la integración con o Dasado en los procesos de refinación. mismo, la movilidad iónica en los compuestos funcionalizados incrementada (generando mayor penetración iónica du exposición) y propiedades físicas tales como viscosidad , d sol ubilidad del petróleo crudo y/o componentes del mismo p alteradas. Al alterar una o más propiedades físicas del petró y/o com ponentes del petróleo crudo, la eficiencia y selectivid pasos posteriores de refi namiento pueden ser ajustadas y las de producto disponibles pueden ser controladas. Asim fu ncionalización del petróleo crudo y/o com ponentes de petró puede generar la eficiencia de activación mejorada de cataliz pasos de refinamiento posteriores.

En general , los métodos revelados en la presente -con de exposición a haces iónicos de petróleo crudo y compo petróleo crudo- pueden ser realizados antes, durante o de cualquiera de los otros pasos de refinamiento revelados en la /o antes, durante o después de cualquiera de los otros pas concurrente con exposición a haces iónicos. Ciertos compon petróleo crudo, tal como componentes que incluyen anillos ar ueden ser relativamente estables a exposición a haces iónico omponentes no aromáticos. En general, por ejemplo, la exp aces iónicos genera la formación de intermediarios reacti omo radicales de los hidrocarburos. Los hidrocarburos pued eaccionar otros hidrocarburos menos reactivos. Para reduci olecular promedio del material expuesto, las reacciones roductos reactivos e hidrocarburos menos reactivo generan e uiebre de enlace molecular, produciendo fragmentos de meno as moléculas a partir de cadenas más largas. No obst ntermediarios reactivos más estables (por ejemplo, intermed idrocarburos aromáticos) pueden no reaccionar con otros hidr pueden incluso someterse a polimerización, generando la for ompuestos de peso mayor. Para reducir el grado de polimeri n petróleo crudo y/o componentes de petróleo crudo expuesto petróleo crudo. Los compuestos reactivos pueden asistir reacciones de degradación (por ejemplo, quiebre de enlaces) q una reducción en el peso molecular del material expu compuesto reactivo ejemplificativo es ozono, que puede ser i directamente como un gas, o generado in situ por aplicación voltaje a un gas de suministro que contiene oxígeno (por eje de oxígeno, aire) o exposición del gas de suministro que oxígeno a un haz de iones y/o un haz de electrones. E modalidades, la exposición a haces iónicos del petróleo componentes de petróleo crudo en presencia de un fluido tal de oxígeno o aire puede originar la formación de gas de o también asiste la degradación del material expuesto.

Antes de y/o después de la destilación en una re petróleo crudo y/o componentes del mismo puede someter variedad de otros procesos de refinamiento para pur componentes y/o convertir los componentes en otros product craqueo se logró en forma térmica, pero el craqueo cata reemplazado el craqueo térmico debido al rendimiento super gasolina (con octano superior) y rendimiento inferior de combustible pesado y gases livianos. La mayoría de los pro craqueo catalítico pueden ser clasificados como procesos de movimiento o de lecho fluido, siendo más prevalentes estos úl lujo del proceso es generalmente como sigue. Una limentación de petróleo caliente entra en contacto con el catal ea como reactor o tubo ascendente de alimentación. D eacción de craqueo, la formación de coque sobre la supe atalizador desactiva el catalizador en forma progresiva. Los v idrocarburo y catalizador se someten a separación mecá etróleo remanente en el catalizador es extraído por separ apor. El catalizador luego ingresa en un regenerador, eactivado calentando con cuidado los depósitos de coque e os vapores de hidrocarburo son dirigidos a una ejorados en los cuales el reactor es operado como un separ eparar los vapores de hidrocarburo y catal izador y el co roceso de craqueo se logra acelerando el catalizador regenera elocidad particular en un reactor-tubo ascendente a ntes de in n el tubo ascendente e inyectando carga de al imentación e scendente.

Los métodos revelados en l a presente se pu eden us ura nte y/o después del craqueo catal ítico para trata r compo etróleo crudo. E n particular, la exposición a haces iónicos ( ndividual o en combi nación con otros métodos) se puede usar ratar la carga de alimentación antes de la i nyección en scendente, para tratar h idrocarburos (con inclusión de va idrocarburo) durante el craqueo y/o para tratar los prod roceso de craqueo catal ítico. Los catalizadores de craqueo e ncluyen materiales ta les como aluminosilicatos naturales trat cido, combinaciones de sílice-alúmina sintéticas am omo compuestos de nitrógeno, hierro , níquel, vanadio y co segurar que la eficiencia del catalizador permanezca alta . os iones pueden reaccionar con coque que se forma s uperficies del catalizador para extraer coque (por ejemplo, rocesos tales como explosión y/o mediante reacciones q uí ea durante craqueo o bien regeneración del catalizador. i i) Alq ui lación En la termi nolog ía referente al petróleo, la alquilación se a reacción de olefinas de bajo peso molecular con una isopar jemplo, isobutano) para formar ¡sopa rafi nas de mayor peso a alqui lación puede real izarse a alta temperatura y pr atálisis, pero las implementaciones comerciales en general lquilación a baja temperatura en presencia de un catalizador cido sulfúrico o bien de ácido fluorhídrico. Los procesos ulfúrico por lo general son más sensibles a la temperatur lrededor del 88% en peso de ácido sulfúrico o ácido fluorhídri parecer polimerización excesiva en los productos de reacció e grandes volúmenes de ácidos fuertes hace que los pro lquilación sean costosos y potencialmente peligrosos.

Los métodos divulgados en la presente pueden ser usad urante y/o después de la alquilación para tratar los compon etróleo crudo. En particular, la exposición a haces iónicos ( ndividual, o en combinación con otros métodos) durante la al uede ayudar a la reacción de adición entre las olefinas e iso n algunas modalidades, la exposición a halos iónicos omponentes de petróleo crudo pueden reducir o incluso el ecesidad de catalizadores de ácido sulfúrico y/o ácido flu educiendo el costo y la naturaleza peligrosa del proceso de al os tipos de iones, el número de exposiciones a halos ió uración de la exposición y la corriente de halos iónicos pu justados para posibilitar preferentemente las reacciones de ad Las cargas de alimentación tí picas para los refo catal íticos son naftas de funcionamiento di recto pesadas hidrocraquéadoras pesadas, que incluyen parafinas, olefinas, n aromáticos. Las parafinas y ñafíenos se someten a dos reacciones durante la conversión a componentes de octa no ciclación e isomerización. En general , las parafi nas so n isom convertidas , a cierto grado, en naftenos. Los ñafíenos se posteriormente en aromáticos. Las olefinas son saturadas pa parafinas , que luego reaccionan como se describió con anterio aromáticos permanecen esencialmente inalterados .

Durante la reformación , las principales reacciones que g ormación de los aromáticos son deshidrogenación de n eshid rociclación de parafinas. Los métodos revelados en la pr ueden usar antes, durante y/o después de reformación catal ratar componentes de petróleo crudo. En particular, la exp aces iónicos (en forma individual , o en combinación con otros pueden incrementar la velocidad a la cual se realiza abstracción, promoviendo reacciones de deshidrogena reacciones de deshidrociclación más eficientes. En modalidades, las reacciones de isomerización pueden real forma efectiva en ambientes ácidos y la exposición a iones carga positiva (por ejemplo, protones) puede incrementar la de las reacciones de isomerización.

Los catalizadores usados en reformación catalítica por l incluyen platino soportado sobre una base de alúmina. El renio combinar con platino para formar catalizadores más esta permiten la operación de presión inferior del proceso de ref Sin ajustarse a una teoría, se cree que el platino sirve com catalítico para las reacciones de hidrogenación y deshidrogen alúmina clorada brinda un sitio de ácidos para las reac isomerización, ciclación e hidrocraqueo. En general, la acti catalizador es reducida por la deposición de coque y/o y p coque y manteniendo/devolviendo el catalizador en/a su esta Los iones también pueden reaccionar directamente con el depositado en el reactor de reformación , evitando la deposici partículas del catalizador. Asimismo, el soporte de alúmina expuesto a iones elegidos en forma adecuada (por ejemplo, cloro) pa ra redorar la superficie del soporte . Al mantener el c en estado activo du rante periodo mayores y/o barrer los sub de la reformación, la exposición a haces iónicos puede rendimiento mejorado y/o costos de operación reducidos de pr reformación catal ítica . (iv) Hid rocraqueo catal ítico El hidrocraqueo catal ítico , una contra parte del pr craqueo catal ítico común, por lo general es aplicado a los co de petróleo crudo que son resistentes a craqueo catal craqueador catalítico en general recibe como carga de ali En general, la reacción de hidrogenación es exotérmica y pro (en general) a las reacciones de craqueo endotérmicas; el exceso es absorbido por gas de hidróge inyectado en el hidrocraqueador. Las reacciones de hidrocr llevan a cabo, en general, a temperaturas entre 550 y 75 presiones de entre 8275 y 15,200 kPa. La circulación de cantidades de hidrógeno con la carga 25 de alimentación a reducción de la contaminación del catalizador y regeneración. de alimentación es hidrotratada, en general, para extrae compuestos de nitrógeno y metales antes de ingresar en l etapa de hidrocraqueo; cada uno de estos materiales puede ac tóxicos para el catalizador de hidrocraqueo.

La mayoría de los catalizadores de hidrocraqueo in mezcla cristalina de sílice-alúmina con una cantidad pequeña le manera relativamente uniforme, de uno o más metales térr [por ejemplo, platino, paladio, tungsteno y níquel) conteni Los métodos revelados en la presente se pueden us durante y/o después del hidrocraqueo catalítico para t componentes del petróleo crudo. En particular, la exposición ónicos (en forma individual o en combinación con otros mét ueden usar para iniciar los procesos de hidrogenación y/o cra xposiciones simples o múltiples de los componentes del petró uno o más tipos diferentes de iones se pueden usar para endimiento de hidrocraqueo a! ajustar las condiciones de exp specíficas a varios pasos de proceso. Por ejemplo, en odalidades, los componentes del petróleo crudo pueden ser iones de hidruro para ayudar a los procesos de hidrogena rocesos de craqueo pueden ser promovidos exponi omponentes a iones reactivos tales como protones y/o arbono.

En ciertas modalidades, la exposición a haces iónic ejorar la eficiencia de los procesos de hidrocraqueo tra os procesos de hidrocraqueo. v) Otros procesos También se pueden mejorar o suplantar una variedad rocesos que se producen durante el curso del refinamiento de rudo por los métodos descritos en la presente. Por eje étodos descritos en la presente, incluyendo el tratamiento ónicos de componentes de pétroleo crudo se pueden us urante y/o después de los procesos de refinería tal oquización, tratamientos térmicos (incluyendo craqueo idroprocesameinto y polimerización para mejorar la efica endimientos generales, y reducir los desechos generados rocesos. Otras modalidades están dentro de los alcance iguientes reivindicaciones.

Claims (1)

1. REIVINDICACIONES 1. Un método, que comprende: dirigir partículas cargadas que tienen una masa mayor qu a, la masa de un protón para que pasen a través de un fluid dirigir las partículas cargadas para que incidan sobre un m biomasa. 2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en partículas cargadas comprenden iones, en particular dos o má iones diferentes. 3. El método de acuerdo con la reivindicación 1 0 2, en partículas cargadas están cargadas negativamente. 4. El método de acuerdo con un cualquiera de las reivin precedentes, en donde las partículas cargadas son selecció entre el grupo que consiste en iones de hidrógeno, iones de iones de oxígeno, iones de nitrógeno, iones de halógeno e iones cargados positivamente a una segunda energía; y dirigir cargados positivamente acelerados para que incidan sobre la b 7. El método de acuerdo con la reivindicación 6, en remoción de la pluralidad de electrones de por lo menos algu cargados negativamente comprende dirigir los iones negativamente para que incidan sobre una lámina de metal. 8. El método de acuerdo con la reivindicación 6 o 7, en aceleración de los iones cargados negativamente a una prime comprende dirigir los iones para que pasen a través de una de electrodos a diferentes potenciales electrostáticos. 9. El método cualquiera de las reivindicaciones 6 comprende además alterar las trayectorias de los iones positivamente antes de que los iones sean acelerados a la energía. 10. Un método para el tratamiento de biomasa, que compren generar una pluralidad de partículas cargadas; acelerar las biomasa a las partículas aceleradas . 12. El método de acuerdo con la reivind icación 1 0, que c además seleccionar una orientación del cam po eléctrico pa corresponda con una dirección de movimiento de las pa rtículas en la cavidad del acelerador. 13. El método de acuerdo con cualquiera de l as reivindicad 1 2 , en donde las partículas cargadas comprenden iones, en seleccionados entre el grupo que consiste en iones de hidróg de ca rbono, iones de oxígeno, iones de nitrógeno , iones de h iones de g ases nobles. 14. El método de acuerdo con una cualq uiera de las reivi nd 1 0 a 1 3, caracterizado porque comprende además exponer la una pluralidad de electrones. 15. Un método para el tratamiento de biomasa , caracteriza comprende: generar una pluralidad de partículas cargadas; acelerar la plu generado por una fuente de campo de microondas. 18. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivin 15 a 17, en donde el campo electromagnético en cada una de de ondas es generado para que coincida con el pasaje de las cargadas a través de cada una de las guías de ondas. 19. Un método, que comprende: procesar un material que contiene petróleo que ha sido un haz de iones para extraer un componente de hidroc material que contiene petróleo, 20. El método de acuerdo con la reivindicación 19, car porque el haz de iones comprende iones cargados positivamen 21. El método de acuerdo con la reivindicación 19, car porque el haz de iones comprende por lo menos uno de proto de carbono, iones de oxígeno e iones de gases nobles. 22. El método de acuerdo con la reivindicación 19, car contiene petróleo comprende retinar por lo menos una parte d en por lo menos un paso seleccionado entre el grupo que cons procedimiento de craqueo catalítico, un procedimiento d catalítica, un procedimiento de hidrocraqueo catalític procedimiento de alquüación. 25. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivin 19 a 24, caracterizado porque comprende además exponer el un haz de electrones. 26. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivin 19 a 25, caracterizado porque comprende además exponer el un gas reactivo, en particular ozono, durante la exposición d al haz de iones. 27. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivin 19 a 26, caracterizado porque la exposición del material al ha comprende exponer el material a un primer tipo de iones de haz de iones y exponer el material a un segundo tipo de io