[go: up one dir, main page]

MX2010011973A - Procesamiento de biomasa. - Google Patents

Procesamiento de biomasa.

Info

Publication number
MX2010011973A
MX2010011973A MX2010011973A MX2010011973A MX2010011973A MX 2010011973 A MX2010011973 A MX 2010011973A MX 2010011973 A MX2010011973 A MX 2010011973A MX 2010011973 A MX2010011973 A MX 2010011973A MX 2010011973 A MX2010011973 A MX 2010011973A
Authority
MX
Mexico
Prior art keywords
biomass
approximately
raw material
materials
sample
Prior art date
Application number
MX2010011973A
Other languages
English (en)
Inventor
Marshall Medoff
Thomas Craig Masterman
Original Assignee
Xyleco Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xyleco Inc filed Critical Xyleco Inc
Publication of MX2010011973A publication Critical patent/MX2010011973A/es

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07H—SUGARS; DERIVATIVES THEREOF; NUCLEOSIDES; NUCLEOTIDES; NUCLEIC ACIDS
    • C07H3/00—Compounds containing only hydrogen atoms and saccharide radicals having only carbon, hydrogen, and oxygen atoms
    • C07H3/02—Monosaccharides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/02—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group
    • C12P7/04—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group acyclic
    • C12P7/06—Ethanol, i.e. non-beverage
    • C12P7/08—Ethanol, i.e. non-beverage produced as by-product or from waste or cellulosic material substrate
    • C12P7/10—Ethanol, i.e. non-beverage produced as by-product or from waste or cellulosic material substrate substrate containing cellulosic material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07H—SUGARS; DERIVATIVES THEREOF; NUCLEOSIDES; NUCLEOTIDES; NUCLEIC ACIDS
    • C07H3/00—Compounds containing only hydrogen atoms and saccharide radicals having only carbon, hydrogen, and oxygen atoms
    • C07H3/04—Disaccharides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/20—Bacteria; Culture media therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/38—Chemical stimulation of growth or activity by addition of chemical compounds which are not essential growth factors; Stimulation of growth by removal of a chemical compound
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P19/00—Preparation of compounds containing saccharide radicals
    • C12P19/02—Monosaccharides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P5/00—Preparation of hydrocarbons or halogenated hydrocarbons
    • C12P5/02—Preparation of hydrocarbons or halogenated hydrocarbons acyclic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/02—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group
    • C12P7/04—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group acyclic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/02—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group
    • C12P7/04—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group acyclic
    • C12P7/06—Ethanol, i.e. non-beverage
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/02—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group
    • C12P7/04—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group acyclic
    • C12P7/16—Butanols
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/02—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group
    • C12P7/04—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group acyclic
    • C12P7/18—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group acyclic polyhydric
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/02—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group
    • C12P7/04—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group acyclic
    • C12P7/18—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group acyclic polyhydric
    • C12P7/20—Glycerol
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/40—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a carboxyl group including Peroxycarboxylic acids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/40—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a carboxyl group including Peroxycarboxylic acids
    • C12P7/42—Hydroxy-carboxylic acids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/40—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a carboxyl group including Peroxycarboxylic acids
    • C12P7/44—Polycarboxylic acids
    • C12P7/46—Dicarboxylic acids having four or less carbon atoms, e.g. fumaric acid, maleic acid
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/40—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a carboxyl group including Peroxycarboxylic acids
    • C12P7/52—Propionic acid; Butyric acids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/40—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a carboxyl group including Peroxycarboxylic acids
    • C12P7/54—Acetic acid
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/40—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a carboxyl group including Peroxycarboxylic acids
    • C12P7/56—Lactic acid
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/40—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a carboxyl group including Peroxycarboxylic acids
    • C12P7/58—Aldonic, ketoaldonic or saccharic acids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/64—Fats; Fatty oils; Ester-type waxes; Higher fatty acids, i.e. having at least seven carbon atoms in an unbroken chain bound to a carboxyl group; Oxidised oils or fats
    • C12P7/6409—Fatty acids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P2201/00—Pretreatment of cellulosic or lignocellulosic material for subsequent enzymatic treatment or hydrolysis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P2203/00—Fermentation products obtained from optionally pretreated or hydrolyzed cellulosic or lignocellulosic material as the carbon source
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Virology (AREA)
  • Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
  • Agricultural Chemicals And Associated Chemicals (AREA)
  • Compounds Of Unknown Constitution (AREA)
  • Saccharide Compounds (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

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, sistemas pueden usar materiales de materia prima, tales como materiales celulósicos y/o lignocelulósicos, para producir etanol y/o butanol, por ejemplo, mediante fermentación.

Description

PROCESAMI ENTO DE BIOMASA Todas las patentes, solicitudes de patente y publ feridas en la presente o adjuntas a la presente como Apéndi n incorporadas en la presente por referencia en su totalidad . mpo técnico Esta invención se refiere al procesam iento de bi oductos hechos a parti r de la misma . tecedentes Varios carbohidratos, tales como materiales celul nocelulósicos, por ejemplo, en forma fibrosa, son pr ocesados y usados en grandes cantidades en una vari l icitudes. Frecuentemente tales materiales son usados un tonces son descartados como desechos, o simpleme Debido a que los materiales celulósicos y lingocelulósic n ampliamente disponibles, y los materiales celuló nocelulósicos de desecho requieren eliminación, sería rles a tales materiales un buen uso. El uso de materiales ce lignocelulósicos para hacer biocombustibles tales como et ndo considerado, pero todavía no ha sido impl mercialmente a gran escala. evé descripción En general, los materiales que contienen carbohidra mplo, materiales de biomasa o materiales derivados de bio scriben en la presente, por ejemplo materiales amiláceos, m lulósicos, materiales lignocelulósicos, o los materiales de e son o que incluyen cantidades significativas de azúcares so molecular (por ejemplo, monosacáridos, disacár sacáridos) y métodos para hacer y procesar tales materiales mplo, etanol o butanol), ácidos orgánicos (por ejempl ético), hidrocarburos, co-productos (por ejemplo, proteínas) o cualquiera de los mismos.
En algunos casos, la biomasa funcionalizada es más s fácilmente utilizada mediante microorganismos en compara biomasa que no ha sido funcionalizada. Además, mucho teríales funcionalizados descritos en la presente son opensos a oxidación y pueden tener estabilidad de lar ensificada (por ejemplo, oxidación en aire bajo condiciones ar chos de los productos que se obtienen, como por ejemplo et tanol, se pueden utilizar como combustible para impulsar aut miones, tractores, barcos o trenes, por ejemplo, como co ra combustión interna o como materia prima para ce mbustible. Muchos de los productos que se obtienen ta eden utilizar para propulsar aeronaves, como por ejemplo avi mplo, con motores a reacción o helicópteros. Además, los p i azúcar de peso molecular bajo, un solvente o sistema de so microorganismos, mejora significativamente el rendimient oducto obtenido mediante conversión del azúcar, por eje cohol tal como etanol, en algunos casos sin conversión signi presión de la biomasa por sí misma. Incluir la biomasa tambi evenir la conversión de producto incompleta, lenta o "atasc emplo, mediante fermentación.
La biomasa no puede ser convertida por sí misma al pro mo etanol), o puede ser convertida parcial o completa oducto junto con el azúcar de bajo peso molecular.
En casos donde la biomasa es convertida parcialmente, e perficie y porosidad de la biomasa es incrementada en re ea de superficie y porosidad de la biomasa inicial, lo cu rementar ventajosamente la velocidad de conversión del a jo peso molecular al producto.
En algunos casos, la biomasa puede ser los remanent lventes o sistemas de solventes incluyen agua, hexano, hex icerol, cloroformo, tolueno, acetato de etilo, éter de petróleo tróleo licuado (LPG), líquidos iónicos y mezclas de los mis ívente o sistema de solventes puede estar en la forma de ple o dos o más fases. La biomasa puede ser estar, por eje rma fibrosa.
En algunos casos, tener presente un material de biorri mplo, tratado mediante cualquier método descrito en la pres tado) durante la producción de un producto, tal como etan ensificar la velocidad de producción del producto. Sin dese a teoría particular, se cree que tener un sólido presente, tal I r do de alta área de superficie y/o alta porosidad, puede inc velocidades de reacción al incrementar la concentración ef iutos y proporcionar un substrato sobre el cual pueden o acciones.
Por ejemplo, un material de biomasa no irradiado, por roximadamente 25 por ciento en peso, o entre aproximadame nto y aproximadamente 12.5 por ciento en peso. dalidades, la biomasa está presente en cantidades may roximadamente 0.5 por ciento en peso, tal como ma roximadamente 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 o incluso m roximadamente 10 por ciento en peso. Por ejemplo, en dalidades, un material oxidado, sonicado, explotado con V olizado, tal como una fibra de algodón o papel, puede ser a un proceso de fermentación de azúcar de bajo peso molec mplo, para intensificar la velocidad de fermentación y rendim¡ Debido a que el material de biomasa no es consumid smo durante el proceso de conversión, el material de bioma G reusado en múltiples procesos por lote, o puede se ntinuamente para la producción de un volumen relativament \ producto.
Algunas implementaciones incluyen una o más de las si El método puede incluir además irradiar la biomasa fibro \ mezclado, por ejemplo, con radiación ionizante, por ejempl sificación total de al menos 5 Mrad. La irradiación p alizada usando un haz de partículas. La irradiación p nducida bajo condiciones seleccionadas para reducir lecular de la biomasa.
La biomasa puede tener una densidad en masa de roximadamente 0.5 g/cm3. La biomasa puede tener un perficie BET mayor 0.25 m2/g, y/o una proporción de lo metro de al menos 5. La biomasa puede tener una porosid e 50%, por ejemplo, mayor que 70%.
El método puede incluir además preparar físicamente la r ejemplo, al cortar, o al reducir el tamaño de la biomasa lienda por piedra, rasgado mecánico o desgarre, molie rrilete, o molienda por desgaste con aire. La biomasa pue ras internas, y pueden haber sido cortadas a un grado que s zclas de los mismos.
El método puede incluir además someter la biomasa a zimática, y en algunos casos, convertir el material h id ro oducto.
En otro aspecto, la invención caracteriza un método para material celulósico o lignocelulósico, comprendiendo el mbinar un material celulósico o lignocelulósico con un si lventes comprendiendo DMSO y una sal.
Los sistemas de solventes para materiales celul nocelulósicos incluyen sistemas de DMSO-sal. Tales luye, por ejemplo, DMSO en combinación con una sal gnesio, potasio, sodio o cinc. Las sales de litio incluyen L l} perclorato de lito y nitrato de litio. Las sales de magnesio rato de magnesio y cloruro de magnesio. Las sales de luyen yoduro y nitrato de potasio. Ejemplos de sales uyen yoduro de sodio y nitrato. Ejemplos de sales de cinc nsiste de papel, productos de papel, desechos de papel, blero de partículas, aserrín, desechos agrícolas, aguas c silado, pastos, cascarillas de arroz, bagazo, algodón, yute, o, babú, sisal, abacá, paja, mazorcas de maíz, hojas y tallos itchgrass (Panicum virgatum), alfalfa, heno, cascarillas ras de coco, algodón, algas marinas, algas y mezclas de los algunos casos, el material celulósico o lignocelulósico t nsidad en masa de menos de aproximadamente 0.5 g/cm3 (an lición al sistema de solventes) y una porosidad de al menos 5 Los materiales descritos en la presente incluyen una plur idades de sacáridos dispuestas en una cadena molecular, sde aproximadamente 1 de cada 2 hasta aproximadamente 1 0 unidades de sacárido incluyen un grupo de ácido carboxíl ter o sal del mismo. En otro aspecto, los materiales incl ralidad de tales cadenas moleculares. Por roximadamente 1 de cada 8, 1 de cada 10, 1 de cada 50, o 1 En algunas modalidades, el peso molecular promedi ateríales en relación a los estándares de PEG pueden s roximadamente 1,000 hasta aproximadamente 1,000,000, tre 1,500 y 200,000 o 2,000 y 10,000. Por ejemplo, el peso omedio de los materiales en relación a los estándares de PE r menor que aproximadamente 10,000.
Los métodos para cambiar una estructura molec pramolecular de una materia prima de biomasa se describ esente, que incluyen 1) irradiar la materia prima de bio diación, tales como fotones, electrones o iones de suficiente ra ionizar la materia prima de biomasa, para proporcionar u el de radicales, por ejemplo, los cuales son detectables pectrómetro de resonancia de espin de electrones; 2) exti dicales a un grado que los radicales están a un segundo niv e el primer nivel, de manera que a un nivel que ya no es d n el espectrómetro de resonancia de espin de electrones, por ida de combustible, por ejemplo, para generar electri nvertir la materia prima de biomasa irradiada con un microo niendo la capacidad para convertir al menos una porción, por menos aproximadamente 1 por ciento en peso, de la bi oducto.
En algunas modalidades, la irradiación es realizada atería prima de biomasa mientras que la materia prima de bi puesta a aire, nitrógeno, oxígeno, helio o argón. En dalidades, el pre-tratamiento puede incluir pretratar la mate biomasa con explosión de vapor.
En algunas modalidades, el método incluye además redu s dimensiones de piezas individuales de biomasa, por diante corte transversal, molienda húmeda o seca, corte, e mpresión o mezclas de cualquiera de estos procesos. Por ej rte transversal puede ser realizado con un cortador de tatorias. El cote transversal puede producir fibras tenie roximadamente setenta por ciento en peso de la biomasa p -hidrolizada, por ejemplo, al menos 95 por ciento en pe masa no ha sido hidrolizada. En modalidades esp bstancialmente nada de la biomasa ha sido hidrolizada.
En algunas modalidades, la irradiación es realizad masa, en la cual menos de aproximadamente 25 por ciento la biomasa es humectada con un líquido, tal como agua. D pecífica, en algunas modalidades, al menos un método tamiento es realizado en biomasa, en la cual substancialme la biomasa es humectada con un líquido, tal como agua. La ede tener, por ejemplo, menos de aproximadamente cinco p peso de agua retenida, medida a 25°C y un cincuenta por medad relativa.
En algunas modalidades, la irradiación es realizada en la cual menos de aproximadamente 25 por ciento en pe masa está en un estado hinchado, siendo caracterizado e ezcla también incluye un microorganismo.
Ejemplos de materia prima de biomasa incluyen papel, papel, desechos de papel, madera, tablero de partículas, sechos agrícolas, aguas cloacales, ensilados, pastos, casc ??, bagazo, algodón, yute, cáñamo, lino, bambú, sisal, aba azorcas de maíz, hojas y tallos de maíz, switchgrass rgatum), alfalfa, heno, cascarillas de arroz, fibras de coco, ulosas sintéticas, algas marinas, algas o mezclas de és omasa puede ser o puede incluir un material natural o uno sint Ejemplos de combustibles incluyen uno más de hi coholes e hidrocarburos. Por ejemplo, los alcoholes pu anol, n-propanol, isopropanol, n-butanol o mezclas de éstos.
La irradiación puede ser realizada, por ejemplo, utiliz diación ionizante, tales como rayos gamma, un haz de electro diación ultravioleta C teniendo una longitud de ond roximadamente 100 nm hasta aproximadamente 280 n En algunas modalidades, la biomasa incluye una primera niendo un primer peso molecular promedio de número y el m rbohidrato comprende una segunda celulosa teniendo un so molecular promedio de número menor que el primer peso omedio de número. Por ejemplo, el segundo peso molecular número es menor que el primer peso molecular promedio d r más de aproximadamente 1 vez. En algunas modalid imera celulosa tiene una primera cristalinidad, y la segunda ne una segunda cristalinidad menor que la primera cristalini mplo, la segunda cristalinidad puede ser menor que la istal i nidad por más de aproximadamente 10 por ciento.
En algunas modalidades, la primera celulosa puede imer nivel de oxidación y la segunda celulosa tiene un segú oxidación mayor que el primer nivel de oxidación.
El material de biomasa puede incluir además un amortigu mo bicarbonato de sodio o cloruro de amonio, un electrolito, Para ayuda adicional en la reducción del peso molecul masa, una enzima, por ejemplo, una enzima celulolític ímico, por ejemplo, hipoclorito de sodio, un ácido, una b ente de hinchamiento, puede ser utilizado con cualquier scrito en la presente. La enzima y/o tratamiento químic urrir antes, durante o después de la irradiación u oro pre-trata Cuando un microorganismo es utilizado, puede croorganismo natural o un microorganismo diseñado. Por ej croorganismo puede ser una bacteria, por ejemplo, una lulolítica, un hongo, por ejemplo, una levadura, una plañ otista, por ejemplo, un alga, un protozoario o un protista ngo, por ejemplo, un moho de limo. Cuando los organis mpat¡bles, pueden utilizarse las mezclas. En general croorganismos pueden producir una variedad de producto es como un combustible, al operar sobre, por ejemplo, ferm teríales. Por ejemplo, alcoholes, ácidos orgánicos, hidro rboxílicos adecuados incluyen ácido fórmico, ácido acétic opiónico, ácido butírico, ácido valérico, ácido caproic lmítico, ácido esteárico, ácido oxálico, ácido malónic ccínico ácido glutárico, ácido oleico, ácido linoleico, ácido ido láctico, ácido ?-hidroxibutí rico y combinaciones de los emplos de hidrocarburos adecuados incluyen metano, etano, ntaño, n-hexano y combinaciones de los mismos. Muchos oductos pueden ser usados como combustibles. Otros produ scritos en la solicitud provisional estadounidense se /139,453, cuya descripción completa es incorporada por refer presente. Los productos o co-productos producidos pu ductos pretendidos para ser usados como se produce o os p ducidos pueden ser intermediarios para cualquier otro scrito en la presente o cualquier proceso descrito en licitud incorporada por referencia en la presente.
Ejemplos de microorganismos que pueden usarse para r ejemplo, un material fibroso se puede preparar a partir de aft blanqueado como fuente de fibra utilizando corte por nsversal, por ejemplo, con un cortador de cuchillas rotatorias.
El término "tamiz", según se usa aquí, significa un miemb tamizar material de acuerdo con su tamaño. Los ejemplos de luyen una placa o cilindro perforado u otro cuerpo simila lia de alambre o tela.
El término "pirólisis", según se usa aquí, significa ror iones en un material por aplicación de energía térmica. La ede ocurrir mientras el material sujeto se encuentra al mergido en un material gaseoso, como por ejemplo un gas r ejemplo, aire u oxígeno, o un gas reductor, como por rógeno.
El contenido de oxígeno se mide por análisis eleme ólisis de una muestra en un horno que opera a 1300 °C o más El término "biomasa" se refiere a cualquier materia org xativa, cosechas agrícolas o de alimentos (por ejemplo, úcar, remolacha azucarera o granos de maíz) o un extract ismos (por ejemplo, azúcar de caña de azúcar y almidón siduos y residuos de cosechas agrícolas tales como hojas y aíz, paja de trigo, paja de arroz, bagazo de la caña de azúcar, similares. La biomasa vegetal también incluye, pero de m xativa, árboles, cosechas energéticas leñosas, residuos y res dera tales como madera blanda de raleos de montes, res tezas, aserrín, corrientes de residuos de la industria pa lpera, fibra de madera y similares. Adicionalmente, cose stos, como por ejemplo switchgrass (Panicum virgatum) nen potencial para ser producidas a gran escala como otra f masa vegetal. Para áreas urbanas, la mejor materia masa vegetal potencial incluye residuos de jardín (por ejemp rtado, hojas, podas de árboles, y arbustos) y residuos de trat vegetales. azorcas de maíz, paja de trigo, paja de cañóla, paja de arroz ena, cascarillas de avena, fibras de maíz, fibra reciclada de adera, aserrín, madera dura, por ejemplo madera y aserrín adera blanda, o una combinación de los mismos. Además, l ima Iignocelulósica puede incluir material de desperdicios c es como, pero de manera no taxativa, periódicos, cartón, cétera.
La materia prima Iignocelulósica puede incluir una especi como alternativa, la materia prima Iignocelulósica puede in ezcla de fibras originadas en diferentes materias nocelulósicas. Además, la materia prima Iignocelulósic mprender materia prima Iignocelulósica recién preparada, ima Iignocelulósica secada parcialmente, materia prima lignoc cada completamente, o una combinación de las mismas.
Para los propósitos de la presente divulgación, los carb n materiales compuestos por completo por una o más unidades), triméricos, diméricos, o monoméricos. Cua rbohidratos están formados por más de una única unidad r da unidad repetitiva puede ser la misma o pueden ser erentes.
Los ejemplos de carbohidratos poliméricos incluyen año, pectina, y almidón, mientras que celobiosa y lact mplos de carbohidratos diméricos. Los ejemplos de carb noméricos incluyen glucosa y xilosa.
Los carbohidratos pueden ser parte de una e pramolecular, por ejemplo, pueden estar unidos covale ntro de la estructura. Los ejemplos de dichos materiales teríales lignocelulósicos, como por ejemplo aquellos cuentran en la madera.
Un material amiláceo es uno que consiste en almidón ntidades significativas de almidón o un derivado de almidón, mplo más de aproximadamente 5 por ciento en peso de almi rtéticamente y almidón que es resistente a la digestión.
Para los propósitos de la presente divulgación, un azú jo peso molecular un carbohidrato o un derivado del mismo peso fórmula (excluyendo a la humedad) que es m roximadamente 2,000, por ejemplo, menor de aproximadamen 600, menor de aproximadamente 1,000, menor de aproxim O, menor de aproximadamente 350 o menor de aproximadam r ejemplo, el azúcar de bajo peso molecular puede nosacárido, por ejemplo, glucosa o xilosa, un disacárido, por lobiosa o sacarosa, o un trisacárido.
Un combustible es un material capaz de arder en pres ígeno. Los ejemplos de combustibles incluyen etanol, n-pro tanol, hidrógeno y mezclas de dos o más de los mismos.
Según se usa aquí los "agentes que producen hinchami teríales que causan un hinchamiento discernible, por eje mento de volumen del 2.5 por ciento respecto del estado si Un "material sometido a esfuerzo de corte", según se usa material que incluye fibras discretas donde por lo roximadamente un 50% de las fibras discretas tiene una proporción longitud/ D) de por lo menos aproximadamente 5, y que tiene una den sa no comprimida menor de aproximadamente 0.6 g/cm3. Por material sometido a esfuerzo de corte es diferente de un mat ha cortado, picado o molido.
Cambiar la estructura molecular de una materia prima de gún se usa aquí, significa que se cambia la disposición de las ímicas, como por ejemplo el tipo y la cantidad de grupos fun la conformación de la estructura. Por ejemplo, el cambi tructura molecular puede incluir el cambio de la e pramolecular del material, oxidación del material, cambiar lecular promedio, cambiar la cristalinidad promedio, cambia perficial, cambiar el grado de polimerización, cambiar la p A no ser que se definan de otra manera, todos los cnicos y científicos que se utilizan aquí tienen el mismo si n que los entiende comúnmente alguien con una experienci el arte al cual pertenece la presente invención. Aunque en l práctica o en las pruebas de la presente invención se puede étodos y materiales similares o equivalentes a aquellos scriben aquí, más adelante se describen métodos y ropiados. Todas las publicaciones, apéndices, solicitudes de tentes, y otras referencias que se mencionan aquí o adju esente se incorporan como referencia en su totalidad en su mpleto. En caso de conflicto, prevalecerá la presente scriptiva, incluyendo las definiciones. Además, los m todos, y ejemplos se dan solo como ilustración y no se d an limitantes.
Otras características y ventajas de la invención s identes al ver la siguiente descripción detallada, La Figura 4 es un diagrama de bloques que ilustra la conv una fuente de fibra en un primer, segundo y tercer material fi La Figura 5 es un diagrama de bloques que ilustra la den un material.
La Figura 6 es una vista en perspectiva de un molino de p La Figura 7A es un material fibroso densificado de llas.
La Figura 7B es una sección transversal de una pella hue centro del hueco está alineado con el centro de la pella.
La Figura 7C es una sección transversal de una pella hue centro del hueco no está alineado con el centro del a pella.
La Figura 7D es una sección transversal de una pella bulos.
La Figura 8 es un diagrama de bloques que ilustra una s tratamiento para el procesamiento de materia prima.
La Figura 9 es una vista en perspectiva, en corte, de un i a corriente de proceso de material celulósico en un medio líq La Figura 13 es una vista esquemática de un sonicador nsductores acoplados a un único resonador.
La Figura 14 es un diagrama de bloques que ilustra un ra el pre-tratamiento pirolítico de materia prima.
La Figura 15 es una vista lateral en sección transversa mara de pirólisis.
La Figura 16 es una vista lateral en sección transversa mara de pirólisis.
La Figura 17 es una vista lateral en sección transvers rolizador que incluye un filamento caliente.
La Figura 18 es una vista lateral esquemática en nsversal de un pirolizador de punto de Curie.
La Figura 19 es una vista lateral esquemática en nsversal de un horno pirolizador.
La Figura 20 es una vista esquemática en sección t r ra explosión con vapor.
La Figura 25 es una vista lateral esquemática en nsversal de un dispositivo híbrido de haz de electrones/sónic La Figura 26 es una microfotografía de barrido de elect material fibroso que se produjo a partir de papel polirrecub a ampliación de 25 X. El material fibroso se produjo en un co chillas rotatorias utilizando un tamiz con aberturas de 1/8 pul La Figura 27 es una microfotografía de barrido de elect material fibroso que se produjo a partir de cartón Kraft bla n una ampliación de 25 X. El material fibroso se produj rtador de cuchillas rotatorias utilizando un tamiz con abertur lgada.
La Figura 28 es una microfotografía de barrido de elect material fibroso que se produjo a partir de cartón Kraft bla n una ampliación de 25 X. El material fibroso se sometió dos fuerzos de corte en un cortador de cuchillas rotatorias utili man de 3D de la superficie de fibras de las muestras P132, 32-100, P-1e, P-30e y P100e, respectivamente.
La Figura 30 es una vista lateral esquemática de un nicador, mientras que la Figura 31 es una vista en sección tr través de la celda de tratamiento de la Figura 30.
La Figura 32 es una microfotografía de barrido de electr a ampliación de 1000 X de un material fibroso que se diante corte por esfuerzo transversal de switchgrass gatum) en un cortador de cuchillas rotatorias, y luego hacien material cortado a través de un tamiz de 1/32 pulgada.
Las Figuras 33 y 34 son microfotografías de barrido de el l material fibroso de la Figura 32 luego de la irradiación con 1 O Mrad de rayos gamma, respectivamente, con una ampli 00 X.
La Figura 35 es una microfotografía de barrido de electr terial fibroso de la Figura 32 luego de la irradiación con 10 32, P132-10, P132-100, P-1e, P-5e, P-30e, y P100e en el ej Figura 38J es una comparación del protón intercambiable a las Figuras 38L-38M son 13C-NMR de la muestra P-100 mpo de retraso de 10 segundos. La Figura 38N es 1H-N ncentración de 10% en peso de la muestra P-100e.
La Figura 39 es una vista esquemática de un proces nversión de biomasa.
La Figura 40 es vista esquemática de otro proceso nversión de biomasa. scripción detallada de la invención La biomasa ( por ejemplo biomasa, tal como es o tiene u úcares de bajo peso molecular, biomasa animal, y bio sechos municipales) puede ser procesada para producir iles tales como combustibles, por ejemplo, combustibles para combustión interna, motores de jet o alimentación para c les como materiales celulósicos, materiales lignoce ateriales de almidón o materiales que son o que incluyen azú jo peso molecular, como materiales de alimentación. Tales n frecuentemente disponibles rápidamente, pero pueden ser procesar, por ejemplo, por fermentación, o pueden dar ren b-óptimos a una proporción menor. Los materiales de alimen atería prima son primero preparados físicamente para cuentemente por reducción de tamaño de materia p imentación. El material de alimentación físicamente prepara G pre-tratado o procesado usando uno o más de los mé diación, sonicación, oxidación, pirólisis, y explosión de va ferentes sistemas de preparación pueden ser usa mbinaciones de de dos, tres o incluso cuatro de estas tecnolo En algunos casos, para proveer materiales que inc rbohidrato, tales como celulosa, que pueden ser convert icroorganismos en un número de productos deseables, ta pos de biomasa En general, cualquier material de biomasa que con rbohidratos compuestos por completo por una o más cárido o que incluyen una o más unidades sacárido, o que lo puede tratar por cualquiera de los métodos que se descri r ejemplo, los materiales de biomasa pueden ser m lulósicos o lignocelulósicos, materiales amiláceos, como por anos de maíz, granos de arroz u otros alimentos, o materi nsisten en uno o más azúcares de bajo peso molecular o luyen, como por ejemplo sacarosa o celobiosa.
Por ejemplo, dichos materiales pueden incluir papel, prod pel, madera, materiales relacionados con la madera, tab rticulas, gramíneas, cascarillas de arroz, bagazo, algod ñamo, mijo, bambú, sisal, abacá, paja, mazorcas de maíz, c arroz, fibras de coco, algas, clorofíceas, algodón, téticas, o mezclas de cualquiera de los mismos. Los m aíz, cascarillas de arroz, fibras de coco; fuentes de fibra ntenido de a-celulosa, por ejemplo, algodón; y fuentes téticas, por ejemplo, hilos extruidos (hilos orientados o ientados). Las fuentes de fibras naturales o sintéticas se tener de descartes de materiales textiles vírgenes, por manentes o los mismos pueden ser residuos post-consum mplo, trapos. Cuando se utilizan productos de papel como fu ra, los mismos pueden ser materiales vírgenes, por teríales de descarte vírgenes, o los mismos pueden ser st-consumidor. Además de los materiales vírgenes en bru entes de fibra también se pueden utilizar materiales post-con ustriales (por ejemplo, residuos), y residuos de tratamie mplo, efluentes del tratamiento de papel). También, la fuent puede obtener o derivar de residuos humanos (por ejempl siduales), animales o vegetales. Las fuentes de fibra adicio n descrito en las Patentes estadounidenses Nos. 6, Los materiales amiláceos incluyen al almidón en sí mi mplo, almidón de maíz, almidón de trigo, almidón de papa arroz, un derivado de almidón, o un material que incluye o por ejemplo un producto alimenticio comestible o un cose esente como Apéndice A.
Los materiales de biomasa que i ncluyen azúcares de b lecular pueden incluir, por ejemplo, por lo menos aproxim por ciento en peso del azúcar de bajo peso molecular, por r lo menos aproximadamente 2, 3, 4 , 5, 6 , 7, 8, 9, 10 , 12,5, 2 , 70, 80, 90 o aún por lo menos aproximadamente 95 por S O del azúcar de bajo peso molecular. En algunas insta masa está compuesta sustancialmentedel azúcar de b lecular, por ejemplo, más del 95 por ciento en peso , c mplo 96, 97, 98, 99 o sustancial mente 1 00 por ciento en úcar de bajo peso molecular.
Los materiales de biomasa que incluyen azúcar de b lecular pueden ser productos agrícolas o productos ali mo por ejemplo caña de azúcar y remolacha azucarera o un los mismos, por ejem plo, jugo de la caña de azúcar, o olacha azucarera. Los materiales de biomasa que incluyen a ferentes.
Los ejemplos específicos de azúcares de bajo peso cluyen celobiosa, lactosa , sacarosa, glucosa y xitosa, j rivados de los mismos. En algunas instancias, los derivados disuelven más rápidamente en solución o son utilizados icrobios para proveer una materia útil, como por ejem plo tanol. A continuación se muestran varios de dichos az rivados de azúcar. (1 '-mouoácído de sacarosa) 2-celo-ácido glucónico Mezclas de cualquier material de biomasa descritos en la eden ser utilizadas para la elaboraci'pon de cualquiera oductos descritos en la presente, tales como etanol. Por zclas de materiales celulósicos y materiales de almidón pu ilizados para ta elaboración de cualquier producto descrito aq stemas para tratar biomasa emplo, reduce el tamaño de la biomasa y la homogeneiza), y biomasa en sus formas tanto en bruto como de materia atería prima de biomasa con una significativa cant mponentes celulósicos y/o lignocelulósicos, o componentes a ede tener un alto peso molecular promedio y cristalinidad q cer difícil el tratamiento de la materia prima para dar produc or ejemplo, fermentando la materia prima para producir eta mplo, otros han utilizado ácidos, bases y enzimas pa terías primas celulósicas, lignocelulósicas o amiláceas. scri be aqu í, en algunas modalidades, dichos tratamie ecesarios, o son necesarios solo en pequeñas cantidad ntidades catalíticas.
El subsistema de pre-tratamiento 1 14 recibe la mater tada proveniente del subsistema de preparación de la ali 0 y prepara a la materia prima para utilizarla en proc oducción primaria, por ejemplo, red uciendo el peso l sistema de tratamiento primario 1 1 8 que lo requieran (por stilación y desnaturalización del etanol) así como el tratami corrientes de desperdicios provenientes de los otros subsist unos casos, los co-productos de los subsistemas 1 14, mbién pueden ser directa o indirectamente útiles como cundarios y/o para aumentar la eficiencia total del sistema mplo, el subsistema de después del tratam iento 122 puede ua tratada para ser reciclada para utilizar como agua de pr os subsistemas y/o puede producir desperdicios que se emar que se pueden utilizar como combustible para cald oducen vapor y/o electricidad.
El tamaño óptimo para las plantas de conversión de biom ctado por factores que incl uyen las econom ías de escala y el ponibilidad de la biomasa que se utiliza como materia mento del tamaño de la planta tiende a aumentar las econ cala asociadas con los procesos de la planta. Sin em ponibilidad varía estacionalmente (por ejemplo, hojas y íz) requiriendo u n mayor almacenam iento de materia prima e fuera del mismo que las plantas diseñadas para tratar mate ya disponibilidad es relativamente estable (por ejemplo, res pel) . eparación física En algunos casos, los métodos de tratamiento comienzan eparación física de la materia pri ma , por ejemplo , reduc año de las materias primas en bruto, como por ejemplo p lienda , corte por esfuerzo transversal , molienda en mol ino tamiento en prensa de rodillos, o picadura . En algunos terial se puede reducir en partícu las usando a molino de inador de disco, o picadora. E n algunos casos, la mater elta (por ejemplo, papel reciclado , materiales amilá itchgrass (Panicum virgatum)) se prepara utilizando c mplo, aumentarla o reduci rla) . ducción del tamaño En algunas modalidades, el material que se va a t cuentra en la forma de un material fibroso que incl uye fibra veen utilizando corte por esfuerzo transversal sobre una f ra. Por ejemplo, el corte por esfuerzo transversal se puede bo con un cortador de cuchillas rotativas.
Por ejemplo, y haciendo referencia a la Figura 2, una f ra 210 se corta, por ejemplo, en un cortador de cuchillas r ra proveer un primer material fibroso 212. El primer materi 2 se hace pasar a través de un pri mer tamiz 214 con un medio de abertura de 1 , 59 mm o menor (1 /16 pulgada, igada) para proveer un segu ndo material fibroso 216. Si se nte de fibra se puede cortar antes del corte por esfuerzo tra r ejemplo, con un deshebrador. Por ejemplo, cuando se uti li ente de fibra y el pasaje del primer material fibroso q ue s mo resultado a través del primer tamiz se llevan a cabo d ncurrente. El corte por esfuerzo transversal y el pasaje ta eden llevar a cabo de forma consecutiva, por ejemplo, en un l tipo por lotes.
Por ejemplo, se puede utilizar un cortador de cuchillas ra cortar la fuente de fibra y tamizar el primer material fi ñera concurrente. Con referencia a la Figura 3, un cor chi llas rotativas 220 incl uye una tolva 222 que se puede ca a fuente de fibra deshebrada 224 que se prepara desfib nte de fibra. La fuente de fibra deshebrada se corta chillas estacionarias 230 y las cuchil las giratorias 232 para pr imer material fibroso 240. El primer material fi broso 240 pasa i tamiz 242, y el segundo material fibroso 244 que se obtie ultado se captura en el silo 250. Para contribuir a la recole gundo material fibroso, el silo puede tener una presión por d ciendo que la celulosa de los materiales sea más suscepti cisión de la cadena y/o a la reducción de la cristalini teríales abiertos también pueden ser más susceptibles de idación cuando son irradiados.
La fuente de fibra se puede someter a un esfuerzo trans tado seco, en estado hidratado (por ejemplo, con hasta diez p peso de agua absorbida), o en estado húmedo, por eje tre aproximadamente 10 por ciento y aproximadamente 75 p peso de agua. La fuente de fibra aún se puede cortar mien mergida parcial o completamente en un líquido, como por ua( etanol , o isopropanol.
La fuente de fibra también se puede cortar por nsversal en un gas (tal como una corriente o atmósfera erente del aire), por ejemplo, oxígeno o nitrógeno, o vapor.
Otros métodos para hacer los materiales fibrosos inclu mplo, molienda con piedra, corte mecánico longitudinal o ectroimán, y luego haciendo pasar el material fibroso que s mo resultado a través de una serie de tamices, donde ca ne aberturas de diferente tamaño.
El material fibroso también se puede separar, por ejempl gas a alta velocidad, por ejemplo, ai re. En un enfoque co racterísticas, los materiales fi brosos se separan abs erentes fracciones, que se pueden caracterizar fotónicamen sea. Un aparato de separación con dichas características s Lindsey et al . , Patente estadounidense No. 6,883,667.
Los materiales fibrosos se pueden irradiar inmedi spués de la preparación del material, o luego de un paso de r la humedad, por ejemplo, secando a aproximadamente rante 4-18 horas, de tal manera que el contenido de humedad mplo, menor de aproximadamente 0.5% antes del uso.
Si se desea , la lignina se puede separar de cualquier teríales fibrosos incluyendo a la l ignina. También, para contr 0.18 mm (0.007 pulgada) , menor de 0.1 3 mm (0.005 pulgad nor de menor de 0.10 mm (1 /256 pulgada , 0.00390625 pul iz se prepara entretejiendo monofilamentos con un ropiado para dar el tamaño de abertura deseado. Por ejer nofilamentos se pueden hacer de un metal , por ejempl xidable. A medida que el tamaño de las aberturas se h queño, las demandas estructurales sobre los monofilamento cer mucho. Por ejemplo, para un tamaño de abertura meno , puede ser ventajoso hacer los tamices de monofilamento un material diferente del acero inoxidable, por ejemplo aciones de titanio, metales amorfos, níquel , tungsteno, rodi rámica, o vidrio. En algunas modalidades, el tamiz se hac cá, por ejemplo, una placa de metal , con aberturas, por rtadas en la placa usando un láser. E n algunas modalidades ierta del tamiz es menor del 52%, por ejemplo, menor del 41 36%, menor del 31 %, menor del 30% . 2 con un tamaño promedio de abertura menor que el del pri 4.
En general, las fibras de los materiales fibrosos pueden omedio relativamente grande de la proporción entre la long metro (por ejemplo, más del 20 a 1), aún han sido cortada a vez. Además, las fibras del material fibroso que se descri eden tener una distribución relativamente estrecha de longit la proporción entre la longitud y el diámetro.
Según se usa aquí, anchos promedio de la fibra (por eje metros) son aquellos que se determinan ópticamente selec azar aproximadamente 5.000 fibras. Las longitudes promedi ras son longitudes corregidas ponderadas en función de la s áreas superficiales BET (Brunauer, Emmet y Teller) s perficiales multipunto, y las porosidades se determi osimetría con mercurio.
El promedio de la proporción entre la longitud y el diá gundo material fibroso 14 es menor de 60 por ciento de una omedio del segundo material fibroso 14, por ejemplo, menor d nto de la longitud promedio, menor del 40 por ciento de la omedio, menor del 25 por ciento de la longitud promedio, men ciento de la longitud promedio, menor del 5 por ciento de la omedio, o aún menor del 1 por ciento de la longitud promedio.
En algunas modal idades, u n área superficial BET del terial fibroso mayor que 0.1 m2/g, por ejemplo, más del 0. yor que 0.5 m2/g , mayor que 1 .0 m2/g , mayor que 1 .5 m2/g, m 5 m2/g, mayor que 5.0 m2/g, mayor q ue 10 m2/g , mayor que yor que 35 m2/g, mayor que 50m2/g, mayor que 60 m2/g , m m2/g, mayor que 100 m2/g, mayor que 1 50 m2/g , mayor que aú n mayor que 250 m2/g. A porosidad del segundo material fi ede ser, por ejemplo, más del 20 por ciento, mayor q ue 25 p yor que 35 por ciento, mayor que 50 por ciento, mayor qu nto, mayor que 70 por ciento, por ejemplo, más del 80 po nor de 1.025, o aún sustancialmente igual a 1.
En algunas modalidades en particular, el segundo materi vuelve a cortar y el material fibroso que se obtiene como res ce pasar a través de un segundo tamiz con un tamaño pror ertura menor que el del primer tamiz para proveer a tercer roso. En dichas instancias, la proporción entre el promed porción entre la longitud y el diámetro del segundo material promedio de la proporción entre la longitud y el diámetro d terial fibroso puede ser, por ejemplo, menor de 1.5, por nor de 1.4, menor de 1.25, o aún menor de 1.1.
En algunas modalidades, el tercer material fibroso se ha ravés de un tercer tamiz para producir un cuarto material fib mplo, el cuarto material fibroso se puede hacer pasar a trav arto tamiz para producir un quinto material. Los procesos de ilares se pueden repetir todas las veces que se desee para material fibroso deseado con las propiedades deseadas. ayor densidad en masa. Por ejemplo, una composición de ma a densidad en masa de 0.05 g/cm3 se puede densificar se aterial fibroso en una estructura relativamente impermea ses, por ejemplo, una bolsa hecha de pol ietileno o una bolsa pas alternadas de polietileno y Nylon, y luego evacuand rapado, por ejemplo, aire, de la estructura. Luego de evacú la estructura , el material fibroso puede tener, por eje nsidad en masa mayor que 0.3 g/cm3, por ejemplo, 0.5 g cm3, 0.7 g/cm3 o más, por ejem plo, 0.85 g/ cm3. Lue nsifícación, el producto se puede pretratar mediante cualquie étodos que se describen aqu í, por ejemplo, se puede irra emplo, con radiación gamma. Esto puede ser ventajoso c seable transportar el material a otra localización , por eje anta de fabricación distante, donde la composición de materi puede agregar a una solución, por ejem plo, para produci ego de pinchar la estructura sustancialmente impermeable livinílico de tal manera que se disuelva al entrar en contact tema de base acuosa . Dichas modalidades permiten tructuras densificadas directamente a sol uciones que ind croorganismo , sin liberar antes los contenidos de la estruc mplo, por corte.
Con referencia a la Figura 5, un material de biomasa mbinar con cualquier aditivo que se desee y para agl bsiguientemente densificar por aplicación de presión , por ciendo pasar el material a través de una línea de conta ilios definida en una prensa de rodi llos contra rotatorios o sar el material a través de un molino de pellas. Durante la a presión, opcionalmente se puede apl icar calor para contri nsificación del material fibroso. Luego, el material densifi ede irradiar.
En algunas modalidades, antes de la densificación el ne una densidad en masa menor de 0.25 g/cm3, por ejem barrido. Con "ligantes solubles en agua" , los inventores se r antes con una solubilidad en agua de por lo menos aproxim 05 por ciento en peso. Con "ligantes que se hinchan en a entores se refieren a ligantes cuyo volumen aumenta en má r ciento al ser expuestos al agua .
En algunas modalidades, los ligantes que son solubl chan en agua incluyen un grupo funcional que es capaz d a unión, por ejemplo, una unión por puente hidrógeno, con ? l material fibroso, por ejemplo, el material fibroso celuló mplo, el grupo funcional puede ser un grupo ácido carbo upo carboxilato, un grupo carbonilo, por ejemplo, de un aldehí tona, un grupo ácido sulfónico, un grupo sulfonato, un gru fórico, un grupo fosfato, un grupo amida, un grupo amina, roxilo, por ejemplo, de un alcohol , y combinaciones de dicho r ejemplo, un grupo ácido carboxílico y u n grupo hidro mplos específicos de monómeros incluyen gl icerina , gliox lietilenimina, poli vinilpiridrna, poli(sodio-4-estirenosulfonato) rilamido-metil-1 -ácido propansulfónico).
En algunas modalidades, el aglutinante incluye un polí ne una temperatura de transición vitrea menor de 25 °C. Los dichos polímeros incluyen elastomeros termoplásticos (TP mplos de TPEs incluyen poliéter bloque amidas, como por uellas que se pueden obtener con la marca comercial stómeros de poliéster, como por ejemplo aquellos que s tener con la marca comercial HYTREL®, y copolímeros d tirénicos, como por ejemplo aquellos que se pueden obten rca comercial KRATON®. Otros polímeros con una temper nsición vitrea menor de 25 °C que son apropiados polímero de etileno-acetato de vinilo (EVA), poliolefinas, por lietileno, polipropileno, copolímeros de etileno-propil olímeros de etileno y alfa olefinas, por ejemplo, 1-octeno, mplo aquellos que se pueden obtener con la marca por ciento, 1,0 por ciento, 5 por ciento, 10 por ciento o mplo, 25 por ciento, en base al peso total del material densif lutinante se puede agregar al material como un líquido puro, uido con el aglutinante disuelto en el mismo, como un polvo lutinante, o como pellas del aglutinante.
El material fibroso densificado se puede hacer en un lias. Con referencia a la Figura 6, un molino de pellas 300 t va 301 para contener material no densificado 310 que teríales que contienen carbohidratos, como por ejemplo cel va se comunica con un tornillo sinfín 312 que es impulsad tor de velocidad variable 314 de tal manera que el ma nsificado se puede transportar a un acondicionador 320 que terial no densificado con paletas 322 que se hacen girar por i acondicionador 330. Otros ingredientes, por ejemplo, cualq aditivos y/o cargas que se describen aquí, se pueden agre misión 332. Si se desea, se puede agregar calor mie ne agujeros 250 en el dado que se extienden radialmente. 2 se hace girar alrededor del eje mediante el motor 360, qu medidor de potencia, que indica el consumo total de en tor. El material densificado 370 , por ejemplo, en la forma d e por el conducto 372 y se lo captura y trata, como por eje adiación.
Luego de la densificación , el material pued nvenientemente en la forma de pel las o pequeños trozos riedad de formas. Luego, las pel las se pueden irradiar. En dalidades, las pellas o pequeños trozos son de forma cilínd mplo, con una dimensión transversal máxima por ejemplo, d s, por ejemplo, 2 mm, 3 mm , 5 mm, 8 mm, 1 0 mm , 15 mm o mplo, 25 mm . Otras formas convenientes incl uyen pellass o zos con una forma similar a placas, por ejem plo, con un esp o más, por ejemplo, 2 mm, 3 mm , 5 mm , 8 mm , 10 mm o mplo, 25 mm ; un ancho por ejemplo, de 5 mm o más, por eje Ahora con referencia a la Figura 7D, la pella puede t mplo, una forma transversal que es multilobulada, por eje s lóbulos según se muestra , o de cuatro lóbulos, de cinco ló is lóbulos o de diez lóbulos. Al hacer las pellas de dicha nsversales también se puede aumentar la velocidad de disol a solución luego de la irradiación.
Como alternativa , el material densificado puede tener a forma que se desee, por ejem plo, el materia l densificad er la forma una estera , rollo o fardo. em plos En un ejemplo, como materia prima se pueden utilizar car o de medio galón hechos de cartón Kraft blanco sin imprimir sidad en masa de 20 ib/pie3. Los cartones se pueden ple anarlos y luego se pueden alimentar a un deshebrador para material similar a papel picado con un ancho de entre 0.1 p shebrador. En otra modalidad , se pueden disponer tre shebradores-cortadores en serie donde la salida del primer alimenta como entrada al segundo deshebrador y l veniente del segundo cortador que se alimenta como e cer deshebrador. Se anticipa que m últi ples pasadas a trav nes deshebradores-cortadores mejoran la reducción del ta rticula y aumentan el área superficial total dentro de la cor mentación.
En otro ejemplo, el material fi broso que se produce por d corte por esfuerzo transversal de cartones de jugo se pue ra aumentar su densidad en masa . En algunos casos, el roso se puede rociar con ag ua o para diluir una solución LYOX™ WSR N 1 0 (óxido de polietileno) preparada en agua. terial fibroso humedecido se puede tratar en un molino de p era a la temperatura ambiente. El moli no de pellas puede aur nsidad en masa de la corriente de alimentación en más de mero y los carbohidratos que se obtienen como resultado incl gunda celulosa con un segundo promedio de pesos molec mero que es menor que el primer promedio de pesos molec mero. Por ejemplo, el segundo promedio de pesos molecu mero es menor que el primer promedio de pesos molecu mero en más de aproximadamente 25 por ciento, por eje ucción de 2x, 3x, 5x, 7x, 1 0x, 25x, aún 100x.
En algunas modalidades, la primera celulosa tiene una stali nidad y la segunda celulosa tiene una segunda cri nor que la primera cristalinidad , como por ejemplo m roximadamente dos, tres, cinco , diez, qui nce o 25 por ciento En algunas modalidades, la pri mera celulosa tiene un prir oxidación y la segunda celulosa tiene un segu ndo nivel de yor que el primer nivel de oxidación , como por ejemplo d atro, cinco, diez o aún 25 por ciento mayor.
Los procesos de pre-tratamiento pueden incluir uno o tamiento con un homogeneizador rotor-estator), oxidación, p plosión con vapor con o sin una preparación de la mate gún se describe aquí ya sea anterior, en una etapa inter bsíguiente. Los procesos se pueden aplicar a la biomasa en den o de manera concurrente. Por ejemplo, un carbohidrato eparar aplicando radiación, sonicación, oxidación, pir cionalmente, explosión con vapor a un material celuló nocelulósico (en cualquier orden o de manera concurr terial provisto que contiene carbohidrato se puede conve diante uno o más microorganismos, como por ejemplo aduras, o mezclas de levaduras y bacterias, para dar oductos deseables, según se describe aquí. Los procesos eden proveer materiales que pueden ser utilizados más fácil a variedad de microorganismos debido a su menor peso nor cristalinidad, y/o solubilidad mejorada. Los procesos eden proveer sinergia y pueden reducir entrada total de materia prima en el producto, como por ejemplo el combustibl ndiciones de pre-tratamiento En algunas modalidades, el proceso no incluye hidr terial celulósico y/o l ignocelulósico, como por ejemplo con r ejemplo, un ácido mineral , como por ejemplo ácido clor |f úrico, una enzima o una base. Si se desea, algo de la mate nada de la misma puede inclui r un materia! hidrolizado. Por algunas modalidades, por lo menos aproximadamente un se nto en peso de la materia prima es un material no hidroli mplo, por lo menos un 95 por ciento en peso de la materia material no hidrolizado. En algunas modalidades, sustan da la materia prima es un material no hidrolizado.
Cualquier materia prima o cualq uier reactor o termentado n una materia prima puede incluir un amortiguador de pH , mplo bicarbonato de sodio, cloru ro de amonio o Tris; un el estra que esté seca o húmeda, o aún dispersa en un l íqui r ejemplo agua . Por ejemplo, la irradiación se puede lleva bre material celulósico y/o lignocelulósico donde m roximadamente 25 por ciento en peso del material celul nocelulósico tiene sus superficies h umedecidas con un l íqui r ejemplo agua . En algunas modalidades, la irradiación s bo sobre material celu lósico y/o lignocelulósico stancialmente nada de los materiales celulósicos y/o lignoce tá humedecido con un l íquido, como por ejemplo agua.
En algunas modalidades, cualquiera de los tratamiento scriben aqu í ocurre con el material celulósico y/o l ignocelul eo tal como se adquirió o luego de secar el material, por ando calor y/o presión reducida. Por ejemplo, en dalidades, el material celulósico y/o l ig nocelulósico tiene roximadamente cinco por ciento en peso de agua retenida, °C y con un cincuenta por ciento de humedad relativa. pecíficas, cuando se utiliza radiación , el material celuló nocelulósico incluye u n agente que produce hincham lulósico y/o lignocelulósico hinchado recibe una dosis m roximadamente 1 0 Mrad. En otras modalidades, cuando S iación sobre un material celulósico y/o lignoc stanciaimente ninguno de los materiales celulósic nocelulósicos se encuentra en estado hinchado. En mo pecíficas cuando la radiación es utilizada , el material cel ul nocelulósico incl uye un agente de hinchamiento, y el lulósico/lignocelulósico hinchado recibe una dosis de m roximadamente 10 Mrad.
Cuando se uti liza radiación en cualquier proceso , esta licar mientras el celulósico y/o lignocelulósico está expuest e enriquecido con oxígeno, o aún oxígeno, o se puede util nta de un gas i nerte tal como nitrógeno, argón, o helio. C sea una máxima oxidación, se utiliza un ambiente oxidante, adiación para tratar la materia prima en bruto proveniente plia variedad de fuentes diferentes para extraer sustancias materia prima, y para proveer materia orgánica par gradada que funciona como entrada para los pasos y/o secu tamiento adicionales. La irradiación puede reducir el peso la cristalinidad de la materia prima . En algunas modalid ergía depositada en un material que libera un electrón desde mica, se usa para irradiar materiales. La radiación puede ser r 1 ) partículas pesadas cargadas, como por ejemplo partícul toñes, 2) electrones, que se producen , por ejemplo, por dec ta o aceleradores de haz de electrones, o 3) ctromagnética, por ejemplo, rayos gamma, rayos X, ravioletas. En un enfoque, para i rradiar la materia prima s lizar la radiación producida por sustancias radioactivas. En dalidades, se puede utilizar cualq uier combi nación de (1 ) alquier orden o de manera concurrente. En otro enfoque, par ilizar partículas más pesadas que los electrones, como por tones, núcleos de helio, iones de argón, iones de silicio, ón, iones de carbono, iones de fósforo, iones de oxígeno o trógeno. Cuando se desea la escisión de la cadena con ab illo, se pueden utilizar partículas cargadas positivamente deb opiedades de ácidos de Lewis para intensificar la escisi dena con abertura del anillo. Por ejemplo, cuando se desea cionales que contengan oxígeno, se puede llevar a adiación en presencia de oxígeno o incluso irradiación con ígeno. Por ejemplo, cuando se desean grupos funcion ntengan nitrógeno, se pueden llevar a cabo la irradiación en nitrógeno o incluso irradiación de iones de nitrógeno.
Con referencia a la Figura 8, en un método, se irradia terial 2 que consiste en celulosa con un primer promedio leculares en número (TMN1) o que la incluye, por ejemplo, tratamiento con radiación ionizante (por ejemplo, en la r ejemplo, etanol o butanol, tal como n-, sec- o t-butanol) , ánico, un h idroca rburo o mezclas de cualquiera de estos.
Debido a que el segundo material 3 tiene celulosa con so molecular en relación al primer material , y en alguno bién una menor cristalinidad, el segundo material por lo g ede dispersar, dilatar y/o solubilizar en mayor grado en una e contiene microorganismo. Estas propiedades hacen que el terial 3 sea más susceptible a ataque químico, enzim lógico en relación al primer materia l 2, lo que puede mejora dida la tasa de producción y/o el nivel de prod ucción de un e se desee, por ejemplo, etanol . La radiación tambié terilizar los materiales.
En algunas modalidades, el segundo promedio d leculares en número (MN2) es menor que el pri mer promedio leculares en número (TMN 1 ) en más de aproximadament nto, por ejemplo, 1 5, 20, 25, 30, 35, 40, 50 por ciento, 60 p por ciento o entre aproximadamente 60 y aproximadament nto, y el índice de cristalinidad l uego de la irradiación roximadamente 1 0 y aproximadamente 50 por ciento, por tre aproximadamente 1 5 y aproximadamente 45 por ciento roximadamente 20 y aproximadamente 40 por ciento. Sin em unas modalidades, por ejemplo, l uego de u na gran irradi sible tener un índice de cristalinidad menor que el 5 por ci unas modalidades, el material luego de la irradia stancialmente amorfo.
En algunas modalidades, el peso molecular promedio e cial (antes de la irradiación) es entre aproximadamente 2 roximadamente 3,200,000, por ejemplo, entre aproxima 0,000 y aproximadamente 1 ,000, 000 o entre aproxima 0,000 y aproximadamente 700, 000, y el peso molecular pror mero luego de la irradiación es entre aproximadamente oximadamente 200, 000 , por ejemplo, entre aproximadament tenciando adicionatmente la susceptibilidad de los mate que químico, enzimático o biológico. En algunas modalidad mentar el nivel de oxidación del segundo material en reí mer material , la irradiación se lleva a cabo bajo un ambiente r ejemplo, bajo una cubierta de aire u oxígeno, lo que pr gundo material que está más oxidado que el primer mate mplo, el segundo material puede tener más grupos hidroxil ehído, grupos cetona, grupos ésteres o grupos ácidos car e pueden i ncrementar su hidrofilicidad . diación ionizante Cada forma de radiación ioniza la biomasa mediante inter tre partículas, según se determina por la energía de la radia rticulas pesadas cargadas en principio ionizan a la mat persión de Coulomb; además, dichas i nteracciones ctrones energéticos que pueden seguir ionizando la mat tancias donde se desea ía escisión de la cadena, las p rgadas positivamente pueden ser deseables, en parte, deb turaleza ácida. Cuando se util izan partículas, las partícula er la masa de un electrón en reposo, o mayor, por ejem 00, 1 500, o 2000 o más veces la masa de un electrón en rep mplo, las partículas pueden tener una masa d roximadamente 1 unidad atóm ica y aproximadamente 1 50 micas, por ejemplo, entre aproximadamente 1 unidad at roximadamente 50 unidades atómicas, o entre aproximadam oximadamente 25, por ejemplo, 1 , 2, 3 , 4, 5, 1 0, 1 2 o 1 5 micas. Los aceleradores que se util izan para acelerar las p eden ser electrostático de corriente continua , electrodi ná rriente continua, lineal de RF, de inducción magnética l in das estacionarias. Por ejem plo, los aceleradores del tip lotrones se pueden obtener de I BA, Bélgica, como por ej tema Rhodotron®, mientras que los aceleradores del tipo de oceedings of EPAC 2006, Edinburgh , Escocia , una copia de junta a la presente documentación como Apéndice D, y Leit al . , "Status of the Superconducting ECR Ion Source oceedings of EPAC 2000, Viena , Austria , una copia del junta a la presente documentación como Apéndice E .
Los electrones interactúan por dispersión de Coulomb y msstrahiung que se produce por cam bios en la velocida ctrones. Los electrones pueden ser producidos por ioactivos que sufren decaimiento beta, como por ejemplo isó do, cesio, tecnecio, e iridio. Como alternativa , se puede ut ón de electrones como fuente de electrones por emisión terr La radiación electromagnética i nteractúa mediante tres p sorción fotoeléctrica , dispersión de Com pton , y producción d interacción dominante está determinada por la energí iación incidente y el número atómico del material. La eracciones que contribuyen a la radiación absorbida en el macenamiento 16, por ejemplo, hecho de una pluralidad de rro, todas las cuales se alojan en una cámara de conte ncreto (bóveda) 20 que incluye un laberinto de entrada 22 erta 26 forrada de plomo. El almacenamiento 16 ind ralidad de canales 30, por ejemplo, dieciséis o más can rmiten pasar las fuentes de radiación gamma a tra acenamiento en su camino cercano a la mesada de trabajo.
Durante la operación, la muestra que se va a irradiar bre la mesada de trabajo. El irradiador se configura para ad tasa de dosis deseada y el equipo de monitoreo se cone que experimental 31 . Luego, el operador deja la cár ntención, pasando a través del laberinto de entrada y a tra erta forrada con plomo. El operador comanda un panel de c viando instrucciones a una computadora 33 para elevar las fu iación 1 2 a su posición operativa usando al cilindro 36 con a bomba hidráulica 40.
Las fuentes de radiación ultravioleta incluyen lamp uterio o cadmio.
Las fuentes de radiación infrarroja incluyen lámparas con árnica, de zafiro, cinc, o seleniuro.
Las fuentes de microondas incluyen clistrones, fuentes o Slevin, o fuentes de haces de átomos que emplean rógeno, oxígeno, o nitrógeno.
En los métodos que se divulgan en la presente se puede os diversos dispositivos para irradiación, que incluyen fu ización de campo, separadores electrostáticos de iones, gen ionización de campo, fuentes de emisión termoiónica, fu es con descarga de microondas, aceleradores con recirc táticos, aceleradores lineales dinámicos, aceleradores de aaff, y aceleradores en tándem paralelo. Dichos disposi ulgan, por ejemplo, en la solicitud provisoria de los E.U. No. /073,665, cuyo contenido completo se incorpora aquí como re ejemplo 40 mm .
Los haces de electrones se pueden generar, por ejem eradores electrostáticos, generadores en cascada, gen nsformadores, aceleradores de baja energ ía con un sis rrido, aceleradores de baja energía con un cátodo lineal , acel eales, y aceleradores de pulsos. Los electrones como f iación ionizante pueden ser úti les, por ejemplo, para las teríales relativamente delgadas, por ejemplo, menores lgada, por ejemplo, menores de 0.4 pulgada, 0.3 pulg lgada, o menores de 0.1 pulgada. En algunas modalidades, l cada electrón del haz de electrones es de entre aproximada V y aproximadamente 2.0 MeV (Mega electrón voltios) , por tre aproximadamente 0.5 MeV y aproxi madamente 1 .5 MeV, roximadamente 0.7 MeV y aproxi madamente 1 .25 MeV.
La Figura 1 1 A m uestra un diag rama de flujo del proceso luye diversos pasos en una secuencia de pre-tratami emás, según se expresa en el paso opcional 3020, la materia omasa se puede someter a tratamiento mecánico (por ejem ducir la longitud promedio de fibras en la materia prima) ministrarla a los dispositivos de irradiación de haces de elect En el paso 3030, la materia prima seca se transfie positivo de transporte de materia prima (por ejemplo, u nsportadora) y se distribuye sobre todo el ancho en nsversal del dispositivo de transporte de materia prima d e es aproximadamente uniforme en volumen . Esto s nseguir, por ejemplo , manualmente o induciendo a m ratorio localizado en algún punto del dispositivo de trans tería prima antes del tratamiento por irradiación con el ctrones.
En algunas modalidades, un sistema mezclador intro ente qu ímico 3045 en la materia prima en un proceso opcio e produce una suspensión . La combinación de agua con l ntinua a través de las duchas y entre las mismas, o puede h usa en cada ducha, seguida de un movimiento súbito a la eha. En el paso 3053, una pequeña tajada de la suspe tería prima se expone en cada ducha durante cierto ti posición predeterminado.
Los dispositivos de irradiación de haces de electrones s tener comercialmente de Ion Beam Applications, Louvain-? lgica o la Titán Corporation, San Diego, CA. Las energías tí electrones pueden ser de 1 MeV, 2 MeV, 4,5 MeV, 7,5 M V. La potencia típica de un dispositivo de irradiación po ctrones puede ser de 1 kW, 5 kW, 10 kW, 20 kW, 50 kW, 100 /, o 500 kW. La efectividad de la despolimerización de la su materia prima depende de la energía de los electrones que de la dosis que se aplique, mientras que el tiempo de e pende de la potencia y la dosis. Las dosis típicas pued lores de 1 kGy, 5 kGy, 10 kGy, 20 kGy, 50 kGy, 100 kGy, o 20 ase, por ejemplo, Bouchard , et al. , Cellulose (2006) 1 3: neralmente, los generadores se aloja n en bodegas, por eje rno o de concreto revestido de plomo.
Para proveer un proceso de despolimerización más efecti r ventajoso proveer una doble pasada de i rradiación con e ctrones. Por ejemplo , el dispositivo de transporte de mate dría dirigir la materia prima (en forma seca o de suspen bajo y en una dirección i nversa a la dirección inicial del tr s sistemas de doble pasada pueden permitir el tratam spensiones de materia prima más espesas y pueden pro polimerización más uniforme a través del espesor de la su materia prima.
El dispositivo de irradiación por haz de electrones puede sea un haz fijo o un haz que realiza un barrido. Un haz que r rrido puede ser ventajoso con una gran longitud de barrid locidades de barrido, ya que esto podría reemplazar de paración de la suspensión. Luego, una porción sólid spensión de materia prima se adelanta al próximo paso de tra 70 mediante el dispositivo de transporte de materia prima. dalidades, la materia prima se mantiene en forma de suspen meterla a un tratamiento adicional. diación electromagnética En modalidades donde la irradiación se lleva a cabo con ctromagnética, la radiación electromagnética puede te mplo, una energía por fotón (en electrón voltios) mayor qu r ejemplo , mayor que 103, 104, 105, 106, o aún mayor que 10 unas modalidades, la radiación electromag nética tiene una r fotón de entre 104 y 107, por ejemplo , entre 105 y 106 iación electromagnética puede tener una frecuencia por yor de 1016 Hz, mayor de 1017 Hz, 101 8, 1 019, 1020, o aún 21 Hz. En alg unas modalidades, la rad iación electromagnét tre 1 .0 Mrad y 6.0 Mrad , por ejem plo, entre 1 .5 Mrad y 4.0 Mr En algunas modalidades, la irradiación se lleva a cabo a de dosis de entre 5.0 y 1 500.0 kilorads/hora, por ejemp .O y 750.0 kilorads/hora o entre 50.0 y 350,0 kilorads/hora.
En algunas modalidades, se uti lizan dos o más fu iación, como por ejemplo dos o más radiaciones ionizan mplo, las muestras se pueden tratar, en cualquier orden, co electrones, seguida de radiación gamma y luz UV con longi da entre aproximadamente 1 00 nm y aproximadamente 280 unas modalidades, las muestras se tratan con tres fu iación ionizante, como por ejemplo un haz de electrones, mma, y luz UV energética .
Alternativamente, en otro ejemplo, un material fibroso qu terial celulósico y/o lignocelulósico es irradiado y, opcion tado con energía acústica , por ejemplo, ultrasonido.
En un ejemplo del uso de radiación como pre-tratami e opera a la temperatura ambiente. Las pellas densificados s ner en u na ampolla de vidrio que se evacúa bajo alto vacío y elve a llenar con gas argón. Se sella la ampolla baj ernativamente, en otro ejemplo, se sella la ampolla en u na a aire. Las pellas en la ampolla se irradian con radiació rante aproximadamente 3 horas con u na tasa de d roximadamente 1 Mrad por hora para proveer u n material nde la cel ulosa tiene un menor peso molecular que la materi a itivos para la reducción de peso molecular durante la irradiaci En algunas modalidades, antes de la irradiación, se regar diferentes materiales, por ejemplo, sólidos o l iquid masa para mejorar la reducción del peso molecular. En esos e se usa un l íquido , el líquido puede estar en contacto perficies externas de la biomasa y/o el l íquido puede ciones interiores de la biomasa, por ejemplo, infundido den mo ácido fórmico, ácido acético, ácido tricloroacético, agua hidrógeno o un ácido catiónico, tal como una sal de amonio. tinción de radicales y funcionaíización controlada de la bioma Luego del tratamiento con una o más radiaciones ionizant r ejemplo radiación fotónica (por ejemplo, rayos X o rayos diación de un haz de electrones o partículas más pesadas ctrones con carga positiva o negativa (por ejemplo, protone carbono) , todos los materiales que contienen carbohi zclas que se describen aqu í se ionizan ; es decir, que los luyen radicales a niveles detectables con un espectró sonancia de espi n electrónico. El l ímite de detección actú dicales es de aproximadamente 1 014 espines a la te ibíente. Luego de la ionización, todo el material de biomasa q izado se puede "extingui r" para reducir el nivel de radical masa ionizada, por ejemplo, de tal manera que los radical upos amino, grupos alquil amino, g rupos alquilo , grupos cloro upos clorofluoroalquilo. En algunas i nstancias, dicha exti dicales puede mejorar la estabilidad de algunas de los mate masa ionizados. Por ejemplo, la extinción puede m sistencia de la bi omasa a la oxidación . La funcionalización tinción también puede mejorar la solubilidad cualquier scrita en la presente documentación , puede mejorar su e mica , y puede mejorar la utilización de material por erentes microorganismos. Por ejemplo , los grupos funcionale parten al material de biomasa mediante la extinción puede mo sitios receptores para la unión de microorganismos, por ra mejorar la hid rólisis de celulosa mediante por parte de d croorganismos.
La Figura 1 1 B ilustra el cambio de una estructura mole pramolecular de una materia prima de biomasa por pre-trata materia prima de biomasa con radiación ionizante, como por les en algunas instancias para la solubilidad y la util iz croorganismos. Sin embargo, como los radicales puede rante cierto tiempo luego de la irradiación , por ejemplo, dur 1 día, 5 días, 30 días, 3 meses, 6 meses o aún durante ? , las propiedades de los materiales pueden continuar cambi transcurso del tiempo, lo cual en algunas instancias pued seable. La detección de radicales en muestras irradia pectroscopía de resonancia de espin electrónico y los tiempo los radicales en dichas muestras se exponen en Bartolott ysics in Medicine and Biology, 46 (2001 ), 461 -471 y en Bar , Radiation Protection Dosimetry, Vol. 84, Nos. 1 -4, pp. 99), que se adjuntan a la presente documentación como Apé éndice G , respectivamente. Como se muestra en la Figura masa ionizada se puede extinguir para funcionalizar tabilizar la biomasa ionizada. En dicho punto, por ejemplo, c terial está "vivo" , "parcialmente vivo" o completamente extin cuentemente están atrapados en dominios cristalinos, como radicales puedan recombinarse, o reaccionar con otro g es instancias, la presión se aplica junto con la apl icación mo por ejemplo una cantidad de calor suficiente como para peratura de la biomasa sobre el punto de fusión o el landamiento de un componente de la biomasa, como por ej nina, celulosa o hemicelulosa. El calor puede mejorar la r lecular en el material polimérico, lo que puede contrtb tinción de los radicales. Cuando se uti liza presión para la exti sión puede ser mayor de aproximadamente 1000 psi , c mplo mayor de aproximadamente 1250 psi , 1450 psi , 3625 i , 7250 psi, 10000 psi o aún mayor de 1 5000 psi .
En algunas modalidades, la extinción de radicales incl u contacto a la biomasa con un fluido, como por ejemplo un s, por ejem plo, un gas capaz de reaccionar con los radical r ejemplo acetileno o una mezcla de acetileno en nitrógeno, sma, y la extinción de radicales puede provenir del cont tioxidante disperso en la materia prima de biomasa con los ra Son postbles otros métodos para extinción de radica mplo, para la extinción de radicales en cualquiera de los m biomasa ionizados que se describen aqu í se puede util izar c los métodos para la extinción de radicales en materiales po scritos en Muratoglu et al . , Solicitud de Patente de blicación No. 2008/0067724 y Muratoglu et al. , Patente de . 7, 166,650, que se adjuntan como Apéndice H y Ap pectivamente. Además, para exting uir cualquier material de izado se puede utilizar cualq uier agente para la exti icales (que en las divulgaciones de Muratogl u citadas anter describe como un "agente sensibilizante") y/o cualquier ant scrito en cualquiera de las referencias de Muratoglu .
La funcionalización se puede i ntensificar util izando iones rgados, como por ejemplo cualquiera de los iones más pes mplo radiación ionizante o no ionizante, sonicación, pi ¡dación para obtener un cambio adicional de la estructura supramolecular.
En modalidades particulares, los materiales funció scritos en la presente son tratados con ácido, base, o ácido ra un cambio adicional en la estructura molecular y/o supram es como un adicional colapso de peso molecular. Ejemplos d luyen ácidos orgánicos, tales como ácido acético y ácidos m es como clorhídrico, sulfúrico y/o n ítrico. Ejemplos de bases ses minerales fuertes, tales como una fuente de iones de h es básicos, tales como ión fluoruro, o bases débiles orgánic mo aminas. Aún el agua y el bicarbonato de sodio , por ando se disuelve en agua, puede afectar el cambio e lecular / supramolecu lar, tal como un colapso adicional lecular. divulgan aquí (u otro ti po de acelerador) se acoplan f elerador a través de una abertura de salida (por ejem mbrana delgada tal como una lámina de metal) , pasan a trav umen espacial ocupado por el fluido, y luego inciden terial. Además de tratar directamente el material , alguna rticulas generan especies químicas adicionales por i nterac partículas del fluido (por ejemplo, iones y/o radicales gen rtir de los diversos constituyentes del aire, como por ejemplo idos de nitrógeno) . Dichas especies químicas que se generan eden interactuar con el material, y pueden actuar como inicia a variedad de diferentes reacciones de ruptura de uniones el material . Por ejemplo, cualquier oxidante que se produz idar el material , lo que puede dar como resultado una redu SO molecular.
En algunas modal idades, se pueden introducir fluidos ad manera selectiva en el cam ino de un haz de partículas ante seada para controlar la eficiencia del tratamiento total, inclu ctos que son el resultado del tratamiento basado en partícu ctos debidos a la interacción de especies generadas dinámic rtir del fluido introducido con el material . Además de ai idos indicativos que se pueden introducir al haz de iones ígeno, nitrógeno, uno o más gases nobles, uno o más haló rógeno. adiación de materiales de biomasa de baja densidad en friamiento de biomasa irradiada Durante el tratamiento de materiales de biomasa con izante, especial mente con altas dosis, como por ejemplo c yores de 0.1 5 rad por segundo, por ejemplo, 0.25 Mrad/ ad/seg, 0.5 Mrad/seg, 0.75 Mrad/seg o aún mayores que 1 materiales de biomasa pueden retener cantidades signific lor de tal manera que la temperatura de los materiales de bio roximadamente 0.1 5 g/cm3, especial mente cuando se comb teríales que tienen secciones transversales delgadas, c mplo fibras con pequeñas dimensiones transversales, gene n más fáciles de enfriar. Además, los fotones y las p eralmente pueden penetrar más allá dentro de los materiales nsidad en masa relativamente baja y atravesarlos , lo qu rmitir el tratamiento de mayores vol úmenes de materi yores velocidades, y puede permitir el uso de fotones y part nores energías, por ejem plo, 0.25 MeV, 0.5 MeV, 0.75 M V, lo que puede reducir los requerimientos de bli ndajes de s r ejemplo, en un método para cambiar una estructura mole pramolecular de una materia prima de biomasa, la biomasa se una primera temperatura con radiación ion izante, como por ones, electrones o iones (por ejemplo, cationes o aniones rga o con o múltiples cargas) , du rante un tiempo suficiente sis suficiente para elevar la temperatura de la materia s de las dimensiones de las piezas individuales de la mate biomasa de modo que la materia pri ma se pueda proc icientemente, por ejemplo, enfriarse más rápidamente y/o p s fácilmente mediante una radiación ionizante.
En algunas formas de implementación , se aplica la nizante a un dosis total de menos de 25 Mrad o menos de 10 mo menos de 5 Mrad o menos de 2.5 Mrad , y a una velocida 0.25 Mrad por segundo, tal como más de 0.5, 0.75 o má ad/s, antes del enfriam iento de la biomasa.
El pre-tratamiento de la materia prima de biomasa con izante se puede llevar a cabo a medida que la materia masa se conduce neumáticamente en un fluido, tal como un mplo, nitrógeno o aire. Para contribui r a la reducción lecular y/o a la funcionalización de los materiales, el gas turar con cualquier agente que produzca hinchamiento de lo scri ben aquí y/o vapor de ag ua. Por ejemplo, se puede utili tería prima de biomasa . Por ejem plo, la biomasa se puede tr sde una pri mera ci nta transportadora a una primera altura reno y l uego puede ser capturada por una segun nsportadora a un segundo nivel sobre el terreno, menor que el. Por ejemplo, en algunas modalidades, donde el borde de primera cinta transportadora y el borde de entrada de la ta transportadora definen una brecha . Con ventaja , la izante, como por ejemplo un haz de electrones, protones, es, se puede aplicar en la brecha para prevenir daños al si nsporte de biomasa .
El enfriamiento de la biomasa puede incl ui r poner en cont masa con un fl uido, como por ejemplo un gas, a una te nor que la primera o la segunda temperatura , como por rógeno gaseoso a aproximadamente 77 K. Hasta se pued ua, como por ejemplo agua a una temperatura menor peratura ambiente nominal (por ejemplo , 25 grados Celsius) . s de aproximadamente 0.25 mm, no más de aproximadament o más de aproximadamente 0.05 mm.
En algunas modalidades, la materia prima de biomasa E dalidades, la materia prima de biomasa a la cual se iación ionizante tiene una densidad en masa m roximadamente 0.35 g/cm3, como por ejemplo m roximadamente 0.3, 0.25, 0.20, o menor de aproximadam m3 durante la aplicación de la radiación ionizante. E dalidades, la materia prima de biomasa se puede enfriar, y ede aplicar radiación ionizante a la biomasa enfriada. En dalidades ventajosas, la materia prima de biomasa es o inclu cretas y/o partículas con una dimensión máxima no roximadamente 0.5 mm, como por ejemplo no m roximadamente 0.25 mm, no mayor de aproximadamente 0.1 yor de aproximadamente 0.05 mm, o no mayor de aproxim 25 mm.
Con referencia nuevamente a la Figura 8, en un método, terial 2 que incluye celulosa con un primer promedio d leculares en número (TMN1) se dispersa en un medio, c mplo agua, y se sónica y/o se cavita de otra manera, para pr gundo material 3 que incluye celulosa con un segundo pror sos moleculares en número (TMN2) menor que el primer pror sos moleculares en número. El segundo material (o los p gundo materiales en algunas modalidades) se puede combin croorganismo (por ejemplo, una bacteria o una levadura) q lizar el segundo y/o el primer material para producir un comb e es o que incluye hidrógeno, un alcohol, un ácido orgá rocarburo, o mezcla de cualquiera de estos.
Como el segundo material tiene celulosa con un peso ucido con relación al primer material, y en algunas in bién una menor cristalinidad, el segundo material se puede inchar en general más fácilmente, y/o es más soluble en una leculares en número (TMN2) es menor que el primer pro Sos moleculares en número (TMN 1 ) en más de aproximada r ciento, por ejem plo, 1 5, 20, 25, 30, 35, 40, 50 por cient nto, o aún más que aproximadamente 75 por ciento.
En algunas i nstancias, el segundo material tiene celu see una cristalinidad (TC2) q ue es menor que la cristalinidad celulosa del primer material . Por ejem plo , (TC2) puede ser m 1 ) en más de aproximadamente 1 0 por ciento, por ejemplo , 30, 35, 40, o aún más q ue aproxi madamente 50 por ciento.
En algunas modalidades, el índice de cristalinidad inicial ( sonicación) es de entre aproxi madamente 40 y aproxi madam r ciento, por ejemplo, entre aproximadamente 50 y aproxima por ciento o entre aproximadamente 60 y aproximadament nto, y el índice de cristalinidad luego de la sonicación es roximadamente 1 0 y aproximadamente 50 por ciento, por tre aproximadamente 1 5 y aproximadamente 45 por ciento roximadamente 250,000 y aproximadamente 700,000, y el pro S0S moleculares en número luego de la sonicación es roximadamente 50,000 y aproximadamente 200,000, por tre aproximadamente 60,000 y aproximadamente 150,000 roximadamente 70,000 y aproximadamente 125,000, Sin em unas modalidades, por ejemplo, luego de una sonicación inte sible tener un promedio de pesos moleculares en número roximadamente 10,000 o aún menor de aproximadamente 5,0 En algunas modalidades, el segundo material puede tene oxidación (T02) que es mayor que el nivel de oxidación ( mer material. Un mayor nivel de oxidación del materi ntribuir a su dispersibilidad, capacidad de hincharse y/o sol mentando adicionalmente la susceptibilidad de los mate que químico, enzimático o microbiano. En algunas modalida mentar el nivel de oxidación del segundo material con re mer material, la sonicación se lleva a cabo en un medio lfato de sodio, y agentes dispersantes no ión icos, por l i (etileng I i col) .
En otras modalidades, el medio de la sonicación no es r ejemplo, la sonicación se puede llevar a cabo en un hidr v ejemplo, tolueno o heptano, un éter, por ejem plo, diet rahidrofurano, o aún en un gas licuado tal como argón , rógeno.
Sin deseos de verse lim itados por ningu na teoría en parti e que la sonicación rom pe las uniones en la cel ulosa rbujas en el medio que contiene la celulosa, que crecen lapsan violentamente. Durante el colapso de la burbuja , q ceder en menos de un nanosegundo, la fuerza implosiva peratura local dentro de la burbuja hasta aproxi madament un mayor en algu nas instancias; véase, por ejemplo, Susli ture 434 , 52-55) y genera presiones de entre unos pocos ci ósferas y más de 1 000 atmósferas o más. Se dice que so tente de los E.U. No. 5,766,764; Roberts, Patente de los 28,156; Masón, Chemistry with Ultrasound, Elsevier, Oxford slick (editor), Ultrasound: its Chemical, Physical and fects, VCH, Weinheim, (1988); Price, "Current Tr nochemistry" Royal Society of Chemistry, Cambridge, (1992) al., Ann. Rev. Mater. Sci. 29, 295, (1999); Suslick et al., Na 4 (1991); Hiller et al., Phys. Rev. Lett. 69, 1182 (1992); Barb ture, 352, 414 (1991); Suslick et al., J. Am. Chem. Soc, 1 86); Tang et al., Chem. Comm., 2119 (2000); Wang et al., ter., 12, 1137 (2000); Landau et al., J. of Catalysis, 201, 2 rkas et al., Chem. Comm., 988 (2001); Nikitenko et al., Ange er. Ed. (Diciembre 2001); Shafi et al., J. Phys. Chem B 1 99); Avivi et al., J. Amer. Chem. Soc. 121, 4196 (1999); y Av Amer. Chem. Soc. 122, 4331 (2000). temas para sonicación El reservorio 1214 incluye una primera admisión 123 gunda admisión 1234 en comunicación de fluidos con un 36. Un transportador (no se muestra) suministra la corr terial celulósico 1 210 al reservorio 1214 a través de la misión 1232. La corriente de agua 1 212 entra al reservori vés de la segunda admisión 1234. En algunas modalid rríente de agua 1212 entra al volumen 1236 a lo largo de una tableciendo un flujo en forma de remolino dentro del volum algunas modal idades, la corriente de material cel ulósico 1 riente de agua 1 212 se pueden introd ucir al volumen 1236 s opuestos para mejorar la mezcla dentro del volumen.
La válvula 1238 controla el flujo de la corriente de agu vés de la segunda admisión 1232 para prod ucir una p seada de material celulósico a agua (por ejemplo, aproxim % de material celulósico , peso en vol umen) . Por ejemplo, s mbinar 2000 toneladas/día de material celulósico con entre 1 14, el volumen 1236 puede ser de aproximadamente 32,000 ra producir un mínimo tiempo de residencia de aproximadar nutos para que ocurra la mezcla.
Reservorio 1214 incluye una mezcladora 1240 en comuni idos con el volumen 1236. La mezcladora 1240 agita los c i volumen 1236 para dispersar el material celulósico a travé agua presente en el volumen. Por ejemplo, la mezcladora 12 r una pala rotativa dispuesta en el reservorio 1214. En dalidades, la mezcladora 1240 dispersa el material celulósic ñera sustancialmente uniforme a través de toda el agua.
El reservorio 1214 también incluye una salida 1 municación de fluidos con el volumen 1236 y la corriente de 16. La mezcla de biomasa y agua en el volumen 1236 í\u era del reservorio 1214 a través de la salida 1242. La sa I tá dispuesta cerca del fondo del reservorio 1214 para permit vedad impulse a la mezcla de biomasa y agua a salir del r oceso 1216 para crear un flujo turbulento que persiste a lo la rríente de proceso entre la primera bomba y la admisión 12 lda de flujo 1224.
La celda de flujo 1224 incluye un volumen de reactor municación de fluidos con la admisión 1220 y salida 1222. E dalidades, el volumen de reactor 1244 es un tubo de acero i paz de soportar altas presiones (por ejemplo, 10 bars). A mo alternativa, el volumen de reactor 1244 incluye una nsversal rectangular.
La celda de flujo 1224 también incluye un intercambiador 46 en comunicación térmica con por lo menos una po urnen de reactor 1244. El fluido refrigerante 1248 (por ejemp ye dentro del intercambiador de calor 1246 y absorbe nerado cuando se sónica la corriente de proceso 1216 en el i reactor 1244. En algunas modalidades, el caudal y/o la te l fluido refrigerante 1248 hacia el interior del intercambiador mplo, acoplado mecánicamente usando una brida) al tr rasónico 1226. Por ejemplo, la sección adaptadora 1226 pue conjunto de brida y O-ring dispuesto para crear una co ueba de fugas entre el volumen del reactor 1244 y el reforza algunas modalidades, el transductor ultrasónico 1226 nsductor ultrasónico de alta potencia que produce trasonics de Teltow, Alemania.
Durante la operación, un generador 1252 suministra elect transductor ultrasónico 1252. El transductor ultrasónico 122 elemento piezoeléctrico que convierte a la energía elé nido en el rango ultrasónico. En algunas modalidades, los m sonican usando sonido con una frecuencia de entre aproxima kHz y aproximadamente 110 kHz, por ejemplo oximadamente 18 kHz y aproximadamente 75 kHz roximadamente 20 kHz y aproximadamente 40 kHz (por nido con una frecuencia de entre 20 kHz y 40 kHz). En cierta ensidad suficiente para crear cavitación en la corriente de 16. La cavitación disgrega el material celulósico disper riente de proceso 1216. La cavitación también produce res en el agua de la corriente de proceso 1216. Dichos res actúan descomponiendo adicionalmente el material celul corriente de proceso 1216.
En general, se aplican entre 5 y 4000 MJ/m3, por ejemplo , 100, 250, 500, 750, 1000, 2000, o 3000 MJ/m3, de rasónica a la corriente de proceso 16 que fluye con una velo roximadamente 0,2 m3/seg (aproximadamente 3200 galó ego de la exposición a la energía ultrasónica en el volu ctor 1244, la corriente de proceso 1216 sale de la celda de f través de la salida 1222. La segunda bomba 1230 trasl rriente de proceso 1216 al tratamiento subsiguiente (por alquiera de diversas bombas de vórtice de rotor cóncavo que sco Pumps & Controls, Los Angeles, California). se sonican en paralela (por ejemplo , usando una plura nsductores ultrasónicos de 16 kW) .
Como otro ejemplo, aunque se ha descrito a un único tr rasónico 1226 acoplados a una celda de fl ujo 1224, son posib posiciones. En algunas modalidades, en la celda de flujo puestos una pluralidad de transd uctores ultrasónicos 1 mplo, en una celda de flujo 1224 se pueden dispo nsductores ultrasónicos) . En algunas modal idades, las o ido generadas por cada uno de la pluralidad de trans rasónicos 1226 están sincronizadas (por ejem plo, sincroniza fase entre sí) para mejorar la cavitación que actúa sobre la proceso 1216.
Como otro ejemplo, aunq ue se ha descrito una única celd 24, son posibles otras disposiciones. En algunas modalida gunda bomba 1230 traslada a la corriente de proceso h gunda celda de flujo donde un segundo reforzador y tra oceso 1 21 6.
Como otro ejemplo, aunque se ha descrito un proceso n posibles otras disposiciones. En algunas modalidades, la s puede llevar a cabo en un proceso por lotes. Por ejemplo, lenar un volumen con una mezcla 1 0% (peso en volumen) de agua y se puede exponer al son ido con una i ntensidad roximadamente 50 W/cm2 y aproximadamente 600 W/cm2, por tre aproximadamente 75 W/cm2 y aproxi madamente 300 W/cm roximadamente 95 W/cm2 y aproxi madamente 200 icionalmente o como alternativa , la mezcla en el volumen nicar durante entre aproximadamente 1 hora y aproximada ras , por ejemplo, entre aproxi madamente 1 .5 h roxi mada mente 1 2 horas, o entre aproximadamente 2 roximadamente 1 0 horas. En algunas modalidades, el ma nica durante un tiempo predeterminado, y luego se deja e rante un segundo tiempo predeterminado antes de volverlo a sonadores de acoplamiento, que se pueden construir para pro nancia mecánica, como por ejemplo con una proporción de s resonadores se proveen de respectivas bridas de montaje ra sostener el conjunto de transductor y resonador en un al acionario.
Las vibraciones transmitidas desde los transductores a t resonadores de acoplamiento o reforzadores se acopl perficie de entrada 78 del resonador y son transmitidas a t onador a la superficie de salida 80 dispuesta en posición e, durante la operación, está acoplada de manera forzada za de trabajo (no se muestra) al cual se aplican las vibracion La energía eléctrica de alta frecuencia provista por el s energía 82 se alimenta a cada uno de los transductores, c ctricamente en paralelo, a través de un trans étrico/asimétrico 84 y un respectivo capacitor conectado en 0, un capacitor conectado en serie con la conexión eléctrica sificación de potencia máxima de 3 kW. El voltaje que sum ergía para proveer un máximo desplazamiento espacia perficie de salida del transductor es de 930 volt rms. El fl rríente a través de un transductor puede variar entre ce peres dependiendo de la impedancia de carga. A 930 vo splazamiento a la salida es de aproximadamente 20 microne nto, la máxima diferencia de voltaje terminal para la misma movimiento, puede ser de 186 volt. Dicha diferencia de volta iginar una circulación de grandes corrientes que fluyen nsductores. El transformador simétrico/asimétrico 430 ase ndición equilibrada proveyendo un flujo de corriente igual a t transductores, eliminando de esa manera la posibilida rrientes de circulación. El tamaño del alambre de los bobi be seleccionar para la corriente de carga completa que se teriormente y el máximo voltaje que aparece a través de la l bobinado es de 93 volt. tal dispositivo de microcavitación es discutida en Stuart, tadounidense no. 5,370,999.
Aunque el transductor ultrasónico 1226 se ha descrito in o o más elementos piezoeléctricos activos para crear rasónica, son posibles otras disposiciones. En algunas mod transductor ultrasónico 1226 incluye elementos activos h OS tipos de materiales magnetostrictivos (por ejemplo, rosos). El diseño y la operación de un transductor ultrasónic tencia con dichas características se expone en Hansen et al., los E.U. No. 6,624,539. En algunas modalidades, la rasónica se transfiere a la corriente de proceso 16 a trav tema electrohidráulico.
Aunque se ha descrito que el transductor ultrasónico 12 respuesta electromagnética de materiales magnetorestricti ducir energía ultrasónica, son posibles otras disposicio unas modalidades, se puede aplicar energía acústica en la rmohidráulico con dichas características se expone en Hartma tente de los E . U . 6,383, 152. rólisís Se pueden utilizar una o más secuencias de tratami ólisis para tratar la materia prima en bruto proveniente de un riedad de fuentes diferentes para extraer sustancias útil masa, y para proveer materia orgánica parcialmente degra ciona como entrada para los pasos y/o secuencias de tra icionales.
Con referencia nuevamente al esquema general en la Fig oliza un primer material 2 que incluye celulosa con u omedio de pesos moleculares en número (TMN 1 ) , por lentando el primer material en un horno de tubo, para pr gundo material 3 que incluye celulosa con un segundo pro sos moleculares en número (TMN2) menor que el primer pro mbién una menor cristalinídad , el segundo material se puede hinchar en general más fácilmente, y/o es más soluble en una e contiene el microorganismo, por ejemplo , a una conc yor que 106 microorgan ismos/ml. Dichas propiedades hace gundo material 3 sea más susceptible al ataque químico, e microbiano con relación al pri mer material 2, que puede cho la velocidad de producción y/o el nivel de producció oducto deseado, por ejemplo , etanol . La pirólisis tambié terilizar al primer y segundo materiales.
En algunas modalidades, el segundo promedio d leculares en número (TMN2) es menor que el primer pro S0S moleculares en número (TMN 1 ) en más de aproximada r ciento, por ejemplo, 15 , 20, 25, 30, 35, 40, 50 por cient nto, o aún más que aproximadamente 75 por ciento.
En algunas i nstancias, el segundo material tiene cel ul see una cristalinidad (TC2) q ue es menor que la cristalinídad tre aproximadamente 15 y aproximadamente 45 por ciento roximadamente 20 y aproximadamente 40 por ciento. Sin em unas modalidades, por ejemplo, luego de una pirólisis exte sible tener un índice de cristalinidad menor que un 5 por ci unas modal idades, luego de la pi rólisis el material es sustan orfo.
En algunas modalidades, el promedio inicial de pesos mo número (antes de la piról isis) es de entre aproximadamente aproximadamente 3, 200,000, por ejem plo, entre aproxim 0, 000 y aproximadamente 1 ,000, 000 o entre aproxim 0,000 y aproximadamente 700.000, y el promedio d leculares en n úmero luego de la pirólisis es d roximadamente 50,000 y aproximadamente 200,000, por tre aproximadamente 60,000 y aproximadamente 1 50, 000 roximadamente 70, 000 y aproximadamente 1 25, 000. Sin em unas modalidades, por ejemplo, luego de una pirólisis exte imer material, la pirólisis se lleva a cabo en un ambiente oduciendo un segundo material que está más oxidado que terial . Por ejemplo, el segundo material puede tener má roxi los, gru pos aldeh ido, grupos cetona, grupos éster o gru rboxílico, lo q ue puede aumentar su ca rácter hidrofílico.
En algunas modalidades, la pirólisis de los materiales es otras modalidades, el material se piroliza durante u edeterminado, y luego se deja enfriar durante un segund edeterminado antes de volver a pi rolizarla. stemas de pirólisis La FIG. 14 muestra un diagrama de flujo de proceso luye varios pasos en un sistema pirolítico de pre-tratam tería prima. En el primer paso 601 0, se recibe una fuente de ma seca desde una fuente de alimento.
Tal como se describió anteriormente, la materia prima s Luego del procesamiento mecánico, la materia prima se paso de ajuste de humedad 6030. La naturaleza del paso humedad depende del contenido de humedad de la mate ocesada mecánicamente. General mente, la pi rólisis de la ima ocurre más eficazmente cuando el contenido de h umed tería prima se encuentra entre aproxi madamente roximadamente 30% (por ejemplo, entre 1 5% y 25%) en tería prima. Si el contenido de humedad de la materia prima e aproximadamente 40% en peso, la carga calórica extra pr r el conten ido de agua de la materia prima aumenta el con ergía de los siguientes pasos de piról isis.
En algunas modalidades, si la materia prima tiene un cont medad que es mayor que aproxi madamente 30% en peso, zclar con material de la materia prima más seco 6220, que jo contenido de humedad , creando una mezcla de materia pri so 6030 con un contenido de humedad promedio que se enc cánicamente puede ser procesada con material de materia p meda 6230 con un contenido mayor de humedad , tal co siduales. Como alternativa, o adiciona lmente, se puede ag re 40 a la materia prima seca del paso 6020 para aumentar su c humedad .
En el paso 6040, la materia prima - ahora con su cont medad ajustado para entrar en límites adecuados - s calentar en un paso de precalentamiento opcional 6040. El tamiento 6040 se puede usar pa ra aumentar la temperatu tería prima a entre 75 °C y 150 °C en preparación para la ólisis de la biomasa. Dependiendo de la naturaleza de la ma y del diseño particular de la cámara de piró calentamiento del material celulósico puede asegurar tribución de calor en la materia prima de biomasa se manti iforme durante la pirólisis, y puede reducir la carga calóri mara de pirólisis. fín, que transporta la materia prima a la cámara de pirólisis.
Se pueden agregar otros gases 621 0 a la materia prima cámara de pirólisis. En algunas modalidades, por ejemplo, s regar uno o más gases catalizadores a la materia prima para descomposición de la materia prima durante la pirólisis. En dalidades, se puede agregar uno o más agentes secuestra tería prima para secuestrar materiales volátiles liberados d ólisis. Por ejemplo, durante la piról isis se pueden l iberar d mpuestos basados en azufre tales como sulfuros, y se pued agente tal como gas hidrógeno a la materia prima para sulfurización de los productos de pirólisis. El hidrógeno se n los sulfuros para formar gas sulfuro de hidrógeno, que minar de la materia prima pirolizada .
La pirólisis de la materia prima en la cámara puede i lentamiento de la materia prima a temperaturas relativame ra causar la descomposición parcial de la materia mperatura de pirólisis, la composición de la materia prima, e partícula promedio de la materia prima, el contenido de hu productos deseados de pirólisis. En algunas modalida teríales de materia prima son sometidos a pirólisis a una te to por encima de la temperatura de descomposición del m a atmósfera inerte, por ejemplo, entre aproximadamente cima y aproximadamente 10 °C por encima de la temper scomposición o entre aproximadamente 3 °C por e roximadamente 7 °C por encima de la temperatura de descom dichas modalidades, el material generalmente se mantien mperatura por más de 0.5 horas, por ejemplo, más de 1.0 ho aproximadamente 2.0 horas. En otras modalidades, los mate meten a pirólisis a una temperatura muy por encima de la te descomposición del material en una atmósfera inerte, por tre aproximadamente 75 °C por encima y aproximadamente 1 cima de la temperatura de descomposición o entre aproxim roximadamente 400 °C por encima de la tempera scomposición . En dichas modalidades, el material generalr ntiene a esta temperatura durante menos de 1 minuto, por nos de 30 segu ndos, 1 5 segundos, 1 0 segundos, 5 seg gundo o menos de 500 milisegundos. Dichas mo neralmente se refieren como piról isis rápida .
En algunas modalidades, la materia prima se lativamente rápido a la temperatura de pirólisis selecciona mara. Por ejemplo, la cámara se puede diseñar para ca tería prima a una velocidad de entre 500 °C/s y 1 1 .000 mplo 500 °C/s y 1 000 °C/s.
Un flujo turbulento de material de materia prima en la c ól isis generalmente es ventajoso, ya que asegura una tran calor relativamente eficaz al material de materia prima bsistema de calentamiento. El flujo turbulento , por ejemplo, rar arrastrando el material de materia pri ma a través de l stancialmente en la ausencia de oxígeno y otros gases rea ígeno se puede eliminar de la cámara de pirólisis por medio d riódicas de la cámara con nitrógeno a alta presión (por eje esiones de nitrógeno de 2 bar o más). Luego del purga mara, una mezcla de gas presente en la cámara de pi ról mplo, durante la pirólisis de la materia prima) puede incluir mol % de oxígeno (por ejemplo, menos de 1 mol % de oxíge nos de 0.5 mo l% de oxígeno) . La ausencia de oxígeno ase ignición de la materia prima no ocurra a las elevadas tem per ólisis.
En algunas modalidades, se pueden i ntroducir c lativamente pequeñas de oxígeno en la materia prima y q esentes durante la pirólisis. Esta técnica se refiere como ¡dativa. General mente, la pirólisis oxidativa se lleva a cabo e calentam iento múltiples. Por ejemplo, en una primera lentamiento, la materia prima se calienta en la presencia de idativa , la formación de dióxido de carbono por oxidaci tería prima es un proceso exotérmico. El calor liberad rmación de dióxido de carbono puede ayudar a las sig uiente calentamiento de pi rólisis, reduciendo de esta manera lórica presentada por la materia prima .
En algunas modalidades, la pi rólisis ocurre en un ambien como cuando los materiales de materia prima se cubren ón o nitrógeno. En algunas modalidades, la pi rólisis puede o ambiente oxidante, tal como en ai re o argón enriq uecido en unas modalidades, la pirólisis se puede real izar en un uctor, tal como cuando los materiales de materia prima se cu s hidrógeno. Para ayudar con la pi ról isis, se pueden erentes agentes químicos, tales como oxidantes, red uctores, ses al material a ntes o durante la pirólisis. Por ejemplo, s regar ácido sulfú rico, o se puede ag regar un peróxido (por róxido de benzoílo) . 0 °C , con tiempos de residencia de ente 0.5 y 3 segundos. En chos de los parámetros del proceso de pi rólisis, incluyendo t sidencia, temperatura de pirólisis, turbulencia de la materi ntenido de humedad, composición de la materia prima , co l producto de pirólisis, y composición del gas agregado, s gular automáticamente por un sistema de regu ladores y un si ntrol automatizado.
Luego del paso de pi rólisis 6050, los productos de pirólis paso de enfriamiento 6250 para reducir la tem peratur oductos antes del procesamiento adicional. General mente, el friamiento 6250 incluye el rociado de los productos de pir rientes de agua refrigerante 6260. El agua refrigerante tambi a suspensión que incluye material producto no disuelto, erentes productos d isueltos. También se encuentra presen rriente de producto una mezcla que incluye d iferente luyendo gases producto, gases veh ículo, y otros tipos de través de uno o más filtros (por ejemplo, filtros de carbono ra eliminar particulados y otras im purezas. En un paso poster gas filtrado puede ser comprimido y al macenado para el post rno alternativa, el gas filtrado puede ser sometido a p ocesamiento adicionales 6160. Por ejemplo, en algunas mod gas filtrado puede ser condensado para separar los d mpuestos gaseosos en la mezcla de gas. Los diferentes cor eden incluir, por ejem plo, diferentes productos hidrocarb mplo, alcoholes, alcanos, alquenos, alquinos, éteres) pr rante la pirólisis. En algunas modalidades, el gas filtrado que a mezcla de componentes hidrocarbu ros se puede combinar por 6170 (por ejemplo, una mezcla de vapor de agua y oxíge metido a un proceso de ruptura para reducir los pesos molec componentes hidrocarburos.
En algunas modalidades, la cámara de piról isis incl uye fu or que quema gases hidrocarburo tales como metano, pro tería prima a temperaturas relativamente altas. Los mate tería prima calentados se pueden enfriar por medio de un si ercambío de calor que elimina parte del exceso de calor de l ima irradiada. El sistema de i ntercambio de calor se puede c ra transportar parte de la energ ía calórica hacia la cámara d ra calentar (o precalentar) el material de materia prima , redu ta manera los costos de energ ía para el proceso de piról isis.
La suspensión que contiene productos l íquidos y só ólisis puede ser sometida a un paso opcional de extracción 70, en el cual el exceso de ag ua puede ser eliminad spensión por medio de procesos tales como presión me aporación . El exceso de agua 6280 se puede fi ltrar y luego r ra el posterior uso en el enfriamiento de los produ scomposictón de pirólisis en el paso 6250.
La suspensión deshidratada luego sufre un paso de se cánica 6080, en la cual el material producto sólido 61 1 0 s eden ser sometidos a pasos de procesamiento adicionales. El secho 6190 puede ser filtrada si es necesario, y recirculad sterior uso en el enfriamiento de los productos de descompo ólisis en el paso 6250.
Luego de la separación en el paso 6080, el material de lido 61 1 0 se somete opcionalmente a un paso de secado ede incluir la evaporación de agua. El material sólido 61 1 0 p tonces almacenado para su posterior uso, o sometido icionales de trata miento, como sea apropiado.
Los parámetros del proceso de pirólisis expuestos anter n ejemplificativos. En general , los valores de estos pa eden variar ampliamente de acuerdo a la naturaleza de la ima y de los productos deseados. Más aun , una gran vari erentes técnicas de pirólisis, incluyendo el uso de fuentes es como l lama de hid rocarburos y/u hornos, láseres in lentadores de microondas, calentadores por inducción, cale En algunas modalidades, la pirólisis puede incluir el calen i material por inducción, tal como por uso de un pirolizador rie. En algunas modalidades, la pirólisis puede i lentamiento del material por la aplicación de radiación, iación infrarroja. La radiación puede ser generada por un I mo un láser infrarrojo.
En algunas modalidades, la pirólisis puede incluir el calen l material con un calentador por convección. El calor por co ede ser generado por una corriente de gas calentado que fluy lentado puede ser mantenido a una temperatura me roximadamente 1200°C, tal como a menos de 1000°C, m 0°C, menos de 600°C, menos de 400°C o incluso a menos d gas calentado puede ser mantenido a una temperatura m roximadamente 250°C. El calor por convección puede ser r un cuerpo caliente rodeando el primer material, tal com rno. \ conducto 6530 en un flujo turbulento, y un sistema de enf 40 que i ncluyen un sinfín 661 0 para el movimiento de los pro ólisis, chorros de agua 6550 para rociar los productos de pi r ua refrigerante, y un separador de gas para separar los p seosos 6580 de una suspensión 6570 que contiene producto íquidos.
Otra modalidad de una cámara de pirólisis se muestra e . La cámara 6700 incluye una pared de cámara aislada nducto de suministro de materia prima 6720 , u na pared in mara con declive 6730, quemadores 6740 que generan calo ceso de pirólisis, una salida de ventilación 6750 para los cape, y un separador de gases 6760 para separar los p seosos 6770 de los prod uctos l íquidos y sól idos 6780. La 00 está configurada para rotar en la dirección que se muest cha 6790 para asegurar el mezclado adecuado y el flujo turb materia prima en la cámara . mplo, entre 200 y 250 °C . En un uso típico, un gas vehí mplo, un gas inerte, o un gas oxidante o reductor, atravie porte para m uestra 171 3 mientras que el elemento de calen r resistividad se hace rotar y se calienta a una temperatura r ejemplo, 325 °C . Luego de un tiempo apropiado, por ejempl 10 minutos, el material pirolizado se vacía del soporte para sistema que se muestra en la FIG . 17 puede ser modificado hacerlo continuo. Por ejemplo, en lugar de un cable como lefactor, el miembro calefactor puede ser un tornillo si nfín . El ede caer continuamente en el soporte para muestra, golpe illo caliente que piroliza el material . Al mismo tiempo, e ede empujar el material pirolizado hacia afuera del sopo estra para perm itir la entrada de material nuevo sin pirolizar.
Otra modalidad de una cámara de pi rólisis se m uestra e , que presenta u n pirolizador de punto Curie 1820 que in mara para muestra 1 821 que al berga un hoja delgada ferrom e se puede desplazar 131 y un horno 132. En un uso t estra se baja (como lo indica la flecha 137) a una zona cait l horno 132, mientras un gas vehículo llena la caja 136 y atra soporte para muestra 131. La muestra se calienta peratura deseada durante un tiempo deseado para pr ducto pirolizado. El producto pirolizado se quita del pi antando el soporte para muestra (como lo indica la flecha 13 En algunas modalidades, como se muestra en la FIG nco celulósico 140 puede ser pirolizado por tratamiento de e está albergado en una cámara de vacío 141, con luz de r ejemplo, luz que tiene una longitud de onda d roximadamente 225 nm y aproximadamente 1500 nm. Por ej nco puede ser vaporizado a 266 nm, usando el cuarto armóni er Nd-YAG (Spectra Physics, GCR170, San José, Califo nfiguración óptica mostrada permite que se dirija la nocromática 143 generada por el láser 142 usando los espej . 5,942,649.
En referencia a la FIG . 21 , en algunas modalidades, ol izar en forma rápida un material celulósico por recubrimie mento de tu ngsteno 1 50 , tal como un filamento de tungsteno y 25 mil, con el material celulósico deseado al mismo tiem terial se encuentra albergado en una cámara de vacío 1 ctuar la piról isis, la corriente se hace pasar a través del filar al causa un rápido calentamiento del fi lamento durante e seado. Generalmente, el calentamiento se sigue duran gundos antes de permitir que se enfríe el filamento. En dalidades, el calentamiento se realiza un número de ve ducir la cantidad deseada de pirólisis.
En algunas modalidades, el material de biomasa que rbohidrato se puede calentar en ausencia de oxígeno en un r ho fluidizado. Si se desea, el material celulósico que rbohidrato puede tener secciones tra nsversales relativament Se pueden usar una o más secuencias de tratamiento ra tratar la materia prima en bruto a partir de una gran var ntes diferentes para extraer sustancias úti les de la materia ra proveer el material orgánico parcialmente degradado que mo un alimentación para posteriores pasos y/o secue tamiento.
En referencia nuevamente a la F IG . 8, se oxida un primer que incluye celu losa que tiene un promedio de peso mole mero inicial (TMN 1 ) y q ue tiene u n contenido de oxígeno (T0 r ejem plo, por calentamiento del pri mer material en un horno corriente de ai re o aire enriquecido con oxígeno, para pr gundo material 3 que i ncluyen cel ulosa que tiene un medio de peso molecular en número (TMN2) y que tiene un ntenido de oxígeno (T02) más alto que el conte ígeno inicial (T01 ) . El segundo material (o el primer y terial en algunas modalidades) puede ser, por ejemplo , c noi, o un producto secundario, tal como una proteí mbustibles y productos secundarios se describen en TERIALS AND CO POSITES," USSN 11/453.951, presenta Junio del 2006. Los contenidos en su totalidad de cada un uientes aplicaciones se incorporan a la presente docume do de referencia.
En algunas modalidades, el segundo no es más del 97 p s bajo del primer promedio de peso molecular en núr mplo, no más del 95 por ciento, 90, 85, 80, 75, 70, 65, 60, 5 , 30, 20, 12.5, 10.0, 7.5, 5.0, 4.0, 3.0, 2.5, 2.0 o no más de nto más bajo que el primer promedio de peso molecular en cantidad de reducción del peso molecular dependerá de la a En algunas modalidades en las cuales los materiales se u eer un combustible o un producto secundario, el promedio lecular en número inicial (antes de la oxidación) roximadamente 200,000 y aproximadamente 3,200,000, por En algunas modalidades, el segundo contenido de oxíg nos aproximadamente cinco por ciento mayor que el primer c oxígeno, por ejemplo, 7.5 por ciento mayor, 10.0 por cient .5 por ciento mayor, 15.0 por ciento mayor o 17.5 por cient algunas modalidades preferidas, el segundo contenido de ox menos aproximadamente 20.0 por ciento mayor que el cont ígeno del material inicial. El contenido de oxígeno se r álisis elemental pirolizando una muestra en un horno operand o más. Un analizador de elementos adecuado es el analizad NS-932 con un horno de alta temperatura de pirólisis VTF-90 En algunas modalidades, la oxidación del primer materia como resultado un cambio sustancial en la cristali nida ulosa. Sin embargo, en algunos casos, por ejemplo, lue ¡dación extrema, el segundo material tiene celulosa que ti stalinidad (TC2) que es más baja que la cristalinidad (TC ulosa del primer material. Por ejemplo, (TC2) puede ser m roximadamente 30 y aproximadamente 75.0 por ciento, por tre aproxi madamente 35.0 y aproximadamente 70.0 por cient roximadamente 37.5 y aproximadamente 65.0 por ciento. Sin algunas modalidades, por ejemplo, luego de una extensa o posible tener un índice de cristalinidad menor que el 5 por C unas modalidades, el material luego de la oxida stancialmente amorfo.
Sin el deseo de estar ligado a n i ng una teoría en parti e que la oxidación aumenta el número de gru pos con pu rógeno en la celulosa , tal como grupos hidroxi los, gru pos al pos cetona , grupos ácido carboxílicos o grupos anhídri eden aumentar su dispersibilidad y/o su solubilidad (por eje l íquido). Para mejorar aun más la d ispersibilidad en una r ina puede incl uir un componente que incluya grupos con pu rógeno, tal como uno o más grupos anh ídridos, gru pos car pos hidroxilo, grupos amida , grupos amina o mezclas de cua ses al material antes o durante la oxidación . Por ejemplo, regar un peróxido (por ejemplo, peróxido de benzoílo) ant idación . temas de oxidación La FIG . 22 muestra un diagrama de fl ujo de procesos luye varios pasos en un sistema de pre-tratamiento oxid tería prima . En un pri mer paso 501 0, se recibe un sumi tería prima seca a parti r de una fuente de alimentación . La Í mento puede i ncluir, por ejemplo, un lecho o conten acenamiento que se conecta a un reactor de oxidación en vés de una cinta transportadora u otro dispositivo de trans tería prima.
Tal como se describió anteriormente, la materia prima se nte de al imento se puede pre-tratar antes de la ad ministr ctor de oxidación . Por ejemplo, si la materia prima es der materia prima en un proceso de mezclado mecánico. La co i agua con la materia prima procesada en el paso de mezcl a una suspensión de materia prima acuosa 5050, que l uego tar con uno o más agentes oxidantes.
General mente, se agrega un litro de ag ua a la mezcla tre 0.02 kg y 1 .0 kg de materia prima seca. La relación de ma a agua en la mezcla depende de la fuente de la materia p agentes oxidantes específicos usados luego en el proceso c r ejemplo, en las secuencias de tratamiento industrial tipi masa lignocelulósica , la suspensión de materia prima acu luye entre aproximadamente 0.5 kg y aproximadamente 1 . masa seca por litro de agua.
En algunas modalidades, también se pueden agregar un itivos protectores de fibra 51 70 a la suspensión de materia pri so de mezclado de la materia prima 5040. Los aditivos prote ra ayudan a red ucir la degradación de ciertos tipos de f 50 puede ser sometida a una extracción adicional 5180 ivente orgánico para eliminar sustancias insolubles en ag spensión. Por ejemplo, con la extracción de suspensión 5050 más solventes orgánicos se obtiene una suspensión purifica rríente de desecho orgánico 5210 que incluye materiales inso ua tales como grasas, aceites, y otras sustancias no polares, hidrocarburos. Los solventes adecuados para realizar la e la suspensión 5050 incluyen diferentes alcoholes, hidroca lo-hidrocarburos, por ejemplo.
En algunas modalidades, la suspensión de materia prim 50 puede ser sometida a un tratamiento térmico opcional 5 parar adicionalmente la materia prima para la oxidación. Un un tratamiento térmico incluye el calentamiento de la suspe tería prima en presencia de vapor presurizado. En la materia masa fibrosa, el vapor presurizado hincha las fibras, exponi cción más grande de superficie de la fibra al solvente acuos tasio, e hidróxido de calcio. En general, se pueden usar una agentes básicos, generalmente en concentracione roximadamente 0.01% y aproximadamente 0.5% del peso s tería prima.
La suspensión de materia prima acuosa 5050 es transpor mplo, por un sistema de tuberías en serie) hacia una cám ede ser una cámara de pre-tratamiento de oxidación o un r ¡dación. En el paso de pre-tratamiento de oxidación 5060, se o o más agentes oxidantes 5160 a la suspensión de mate 50 para formar un medio oxidante. En algunas modalida mplo, los agentes oxidantes 5160 pueden incluir peró rógeno. El peróxido de hidrógeno se puede agregar a la su 50 como una solución acuosa, y en proporciones que varí go entre 3% y entre 30% y 35% en peso de suspensión róxido de hidrógeno tiene varias ventajas como un agente r ejemplo, la solución acuosa de peróxido de hidró róxido de hidrógeno . El gas oxígeno puede ser burbujea spensión 5050 en proporciones que varían en un rango entr % en peso de suspensión 5050. Como alternativa, o adicion gas oxígeno también puede ser i ntroducido en una fase ga uili brio con la suspensión 5050 (por ejemplo, una cabeza de cima de la suspensión 5050) . El gas oxígeno puede ser introd a cámara de pre-tratamiento de oxidación o en un re dación (o en ambos) , dependiendo de la configuración del si tamiento oxidante. Generalmente, por ejemplo, la presión p geno en el vapor por enci ma de la suspensión 5050 es mayo presión ambiente de oxígeno, y varía en un rango entre 0.5 r, dependiendo de la naturaleza de la materia prima .
El gas oxígeno puede ser introducir en forma pu ra , o zclar con u no o más gases vehículo. Por ejemplo, en dalidades, aire con alta presión provee el oxígeno en el v unas modalidades, el gas oxígeno puede ser provisto contin neralmente, el oxígeno naciente se produce a medida q cesita en un reactor de oxidación o en una cámara con com ida con un reactor de oxidación por una o más reacci scompos ici ón . Por ejemplo, en algunas modalidades, el ciente puede ser producido a partir de una reacción entre NO a mezcla de gas o en solución. En algunas modalidades, el ciente puede ser producido a partir de la descomposición de lución . Otros métodos por los cuales se puede producir ciente incl uyen por medio de la generación electroqu ímica lución de electrolitos, por ejemplo.
En general , el oxígeno naciente es un agente oxidant bido a la relativamente alta reactividad del radical oxíg bargo, el oxígeno naciente también puede ser un agente ativamente selectivo. Por ejemplo, cuando la materi nocelulósica es tratada con oxígeno naciente, la oxidación la lignina se produce con preferencia respecto a otros com canismo, el oxígeno naciente sufre una reacción de adicion nina, que da como resu ltado una oxidación parcial de la li al solubiliza la lignina en solución acuosa. Como resultado, l lubilizada puede ser eliminada del resto de la materia prima p lavado. En un segundo mecanismo, el oxígeno naciente a laces de butano y/o abre los anillos aromáticos que están co través de los enlaces de butano. Como resultado, au lubilidad de la lignina en solución acuosa, faci litando la sepa fracción lignina del resto de la materia prima por medio de lav En algu nas modalidades, los agentes oxidantes 5160 ono (03) . E l uso de ozono puede introducir muchas consid l manejo qu ímico en la secuencia de tratamiento de oxidaci lienta muy vigorosamente, una solución acuosa de ozono scomponer violentamente, con consecuencias poten versas para los operarios humanos del sistema y para el equi ? sistema . Por consiguiente, el ozono generalmente es genera alterar.
Las condiciones para la oxidación basada en ozono de l ima de biomasa generalmente dependen de la naturalez masa . Por ejemplo, para materia primas celulósi nocelu lósicas, las concentraciones de ozono de entre 0.1 g 3 de materia prima seca proveen una eficaz oxidación de l ma . Generalmente, el contenido de agua en la suspensión tre 1 0% en peso y 80% en peso (por ejemplo, entre 40% e % en peso) . Durante la oxidación en base a ozono, la tempe suspensión 5050 puede mantenerse entre 0 °C y 1 00 °C para SComposición violenta del ozono.
En algunas modalidades, la suspensión de materia pri ede ser tratada con una solución acuosa , alcali na q ue incl u s hidróxidos alcali nos o alcal i notérreos tales como hidr dio, hidróxido de potasio , e hidróxido de calcio, y entonce go con un gas que contiene ozono en un reactor de oxida stancias. En algunas modalidades, por ejemplo, los agentes sados en halógenos tales como cloro y agentes de oxicl mplo, hipoclorito) se pueden introducir en la suspensión unas modalidades, las sustancias oxidantes que contienen pueden introducir en la suspensión 5050. Las sustancias e contienen nitrógeno ejemplificativas i ncluyen NO y N mplo. Los agentes que contienen nitrógeno también pu mbinados con oxígeno en la suspensión 5050 para crear idantes ad icionales. Por ejemplo, NO y N02 se combi nan con la suspensión 5050 para formar compuestos nitrato, que son entes oxidantes para la materia pri ma de biomasa. Los idantes en base a halógeno y nitrógeno pueden, en dalidades, causar el blanqueamiento de la materia prima de pendiendo de la naturaleza de la materia prima. El blanqu ede ser deseable para ciertos productos derivados de bio n extraídos en pasos de tratamiento posteriores. spensión 5050 es transportada a u n reactor de oxidación a t sistema de tuberías en serie. U na vez dentro del re idación, la oxidación de la materia prima de biomasa proced njunto de condiciones am bientales controladas. Generalm mplo, el reactor de oxidación es un reci piente cil indrico rrado al medio ambiente externo y presurizado. Tanto la ope e así como la continua es posible, a pesar que las co ibientales son general mente más fáciles de controlar en una o tratamiento en lote en serie.
La oxidación de la suspensión de materia pri eralmente ocurre a temperaturas elevadas en el re idación . Por ejemplo, la tem peratu ra de la suspensión 50 actor de oxidación generalmente se mantiene por encima de r ejemplo en un rango entre 1 20 °C y 240 °C . Para muchos tería prima de biomasa, la oxidación es particularmente efi peratura de la suspensión 5050 se mantiene entre 1 50 °C lentadores por inducción, y fuentes de microondas, por ejemp El tiempo de residencia de la suspensión de materia pri el reactor de oxidación puede ser variado tal como se de ocesar la materia prima . Generalmente, la suspensión 5050 p minuto y 60 mi nutos sometida a la oxidación en el react teríales de biomasa relativamente blandos tales como nocelulósica , el tiempo de residencia en el reactor de oxidaci r entre 5 min utos y 30 mi nutos, por ejemplo, a una presión de entre 3 y 1 2 bar en el reactor, y a una temperatura de la su entre 1 60 °C y 21 0 °C . Para otros tipos de materia p bargo, los tiempos de residencia en el reactor de oxidació r mayores, por ejemplo, tan largos como 48 horas. Para deter mpos de residencia apropiados para la suspensión 5050 en oxidación, se pueden extraer al ícuotas de la suspensión ctor a i ntervalos específicos y ser ana l izados para deter ncentraciones de productos particu lares de i nterés tal ra mantener el pH en este rango, se pueden introducir en oxidación agentes tales como hidróxidos alcal inos y alcaltn rbonatos, amoníaco, y soluciones amortiguadoras alcalinas.
La circulación de la suspensión 5050 durante la oxidaci r importante para asegurar el contacto suficiente entre los idantes 51 60 y la materia prima. La circulación de la suspe ede lograr usando diferentes técn icas. Por ejemplo, en dal idades, se puede implementar un aparato de agitación r e incl uye aspas i mpulsoras o una rueda hid ráulica de palet ctor de oxidación . En algunas modal idades, el reactor de ede ser un reactor en ciclo, en el cual el solvente acuoso en tería prima está suspendida, se drena simultáneamente del f ctor y se recircula en el ciclo del reactor por medio de egurando de esta manera que la suspensión se mezcla d ntinuamente y no se estanca en el reactor.
Luego que se com pleta la oxidación de la materia mplo, la dispersión mecánica del material sólido material s perficie de secado, y la evaporación del agua de la fase sól r calentamiento suave del material sólido. Seguidamente al cado 5120 (o, como alternativa, sin someterla al paso d 20), la fase sólida 5100 es transportada para los pasos de tr icionales 5140.
La fase líquida 5090 puede opcionalmente sufrir un cado 5110 para reducir la concentración de agua en la fas algunas modalidades, por ejemplo, el paso de secado 511 luir la evaporación y/o destilación y/o extracción de agua d uida 5090 por calentamiento suave del líquido. Como alter icionalmente, se pueden usar uno o más agentes de secado ra eliminar agua de la fase líquida 5090. Seguidamente al cado 5110 (o como alternativa, sin someterla al paso d 10), la fase líquida 5090 es transportada para los p tamiento posteriores 5130, que pueden incluir una variedad mplo, por pasaje de la corriente de desecho a través de un intercambio iónico). Luego, la corriente de desecho - qu incipalmente agua - puede ser recirculada en el proceso com mplo, como agua 5150), desviada a otro proceso, o descarga Generalmente, para materias primas de biomasa lignoce go del paso de separación 5070, la fase líquida 5090 inc riedad de poli y oligosacáridos solubles, que luego pu parados y/o reducidos a sacáridos de cadena pequeña por sos adicionales de tratamiento. La fase sólida 5100 gene luye principalmente celulosa, por ejemplo, con cantidades productos derivados de hemicelulosa y lignina.
En algunas modalidades, la oxidación se puede llevar peratura elevadas en un reactor tal como una cámara de r ejemplo, en referencia nuevamente a la FIG. 17, los mate tería prima pueden ser oxidados en un pirolizador de filame un uso típico, un gas vehículo oxidante, por ejemplo, air terial . Al mismo tiempo, el tornillo puede empujar el material r fuera del soporte para muestra para permitir la entrada terial no oxidado .
Los materiales de materia prima también pueden ser oxi alquiera de los sistemas de piról isis mostrados en las Figura escritos anteriormente en la sección de Sistemas de Pirólisis En referencia nuevamente a la FIG. 21 , los materiales d ma pueden ser fácilmente oxidados por recu brimiento de un tungsteno 1 50, junto con u n oxidante, tal como un peróxid terial celulósico deseado al mismo tiempo que el ma ergado en una cámara de vacío 151 . Para efectuar la pir rriente se hace pasar a través del fi lamento, el cual causa lentamiento del filamento durante un tiem po deseado. Gene calentamiento se sigue d urante unos segu ndos antes de per enfríe el filamento. En algunas modalidades, el calentam liza un número de veces para producir la cantidad d s teriales de materia prima. Generalmente, para efectuar la o materiales son irradiados en un ambiente oxidante, tal co ígeno. Por ejemplo, se puede emplea r la radiación ga diación de un haz de electrones para irrad iar los materiales. ros procesos La explosión de vapor se puede usar sólo o con cualquie ocesos descritos en la presente documentación , o en combin O cualquiera o más de los procesos descritos en la cumentación .
La FIG . 23 m uestra una vista general del proceso e nversión de una fuente de fibra o materia prima 400 en un 0, tal como etanol , por un proceso que incluye corte y exp por para produci r un material fibroso 401 , que luego es hidro r ejemplo, fermentado, para generar el producto. La fuente ede ser transformada en el material fi broso 401 por medi sultante de la explosión de vapor de la fuente de fibra corta r cortado adiciona lmente por medio de un paso o pasos opci rte adicional y/o paso o pasos opcionales de tamizado .
En otro método, el material fibroso 401 primero es explo por para prod ucir una fuente de fibra explotada con vapor ente de fibra explotada con vapor es l uego sometida a un ci on al de recuperación de fibra para el imi nar l íquidos, o el nte de fi bra explotada con vapor resultante puede luego se ra prod ucir el material fibroso. La fuente de fibra explotada c bién puede ser sometida a uno o más pasos opcionales de uno o más pasos opcionales de corte adicionales. El pr rte y explosión de vapor de la fuente de fibra para prod ucir el roso cortado y explotado con vapor será expuesto ad icionalm lante.
La fuente de fi bra puede ser cortada en pedazos o terial ti po papel picado antes del corte o explosión de va En un proceso de explosión de vapor, la fuente de fibra o fibra cortada se pone en contacto con vapor bajo alta pre por difunde por dentro de las estructuras de la fuente de f mplo, las estructuras lignocelulóslcas). El vapor luego se jo alta presión "mojando" de este modo la fuente de fibra. La la fuente de fibra puede hidrolizar cualquier grupo aceti nte de fibra (por ejemplo, los grupos aceti lo en las fracc micelulosa), formando ácidos orgánicos tales como ácidos nico. Los ácidos, por otro lado, pueden catalizar la despolim la hemicelulosa , liberando xilano y cantidades lim itadas de fuente de fibra "mojada" (o fuente de fibra cortada , etc.) plotada" cuando se libera la presión. La humedad con tantáneamente se evapora debido a la disminución súbi sión y l a expansión del vapor de agua ejerce una fuerza bre la fuente de fibra (o fuente de fibra cortada, etc.) . U na f rte suficiente causará la ruptura mecánica de las estructuras croorganismo, el material fibroso cortado y explotado con v esteriliza para matar cualquier microorganismo competi díese estar en el material fibroso. Por ejemplo, el material fi ede esterilizar por exposición del material fibroso a radia mo radiación i nfrarroja , radiación ultravioleta, o una izante, tal como radiación gamma . Los microorganismos eden ser matados usando esterilizantes q uím icos, tales c r ejemplo, hipoclorito de sodio) , clorhexidina, u óxido de etile Un método para hidrolizar el material fibroso cortado y n vapor es por el uso de celulasas. Las cel ulasas son un zimas que actúan sinergísticamente para hidrol izar celulosa. puede usar el complejo de enzimas Accellerase® 1 000 d mercialmente, el cual contiene un complejo de enzi mas que r terial de biomasa lignocelulósica en azúcares fermentables.
De acuerdo al entendimiento actual , los componentes de luyen endogl uca nasas, exogluca nasas (celobioh id ro lasas reductores, que por otra lado son hidrolizados a unidades d ividuales por b-g lucosidasas. Hay varias configuraciones d oglucanasas que difieren en las estereoespecificidades. En g ción si nergística de los componentes en diferentes configura quiere para la ópti ma hidról isis de la celulosa . Las célu l ibargo, son más propensas a hidrolizar las regiones am lulosa . Existe u na relación linear entre la cristalinidad y la hidról isis en donde un mayor índice de cristali nidad se cor n menores velocidades de h idról isis enzi mática. Las reg iones la celulosa se h idrolizan al doble de velocidad q ue las stalinas. La hidrólisis del material fibroso cortado y explo por se puede l levar a cabo por cualquier proceso de hidr masa.
La explosión de vapor de biomasa algunas veces mación de productos secundarios, por ejemplo, tóxicos, i bitorios para las actividades microbianas y enzimáticas. El cional de tratamiento con hidróxido de calcio ocurre justo so de hidrólisis del material fi broso cortado y explotado c ro también se contem pla la modal idad del paso de tratami róxido de calcio luego del paso de hidrólisis y antes del rmentación .
La FIG. 24 describe un ejemplo de un aparato de expí por 460. E l aparato de explosión de vapor 460 incluye una c acción 462 , en la cual la fuente de fi bra y/o el materia locado a través de una entrada de fuente de fi bra 464. La c acción se sella por cerrado de la válvula de entrada de la f ra 465. La cámara de reacción además i ncluye una entrada esurizada 466 que incluye una válvula de vapor 467. La c acción además incluye u na salida de despresurización expío e incluye una válvula de salida 469 en com unicación con el ci través de la tubería de conexión 472. U na vez que la cá cción contiene la fuente de fibra y/o la fuente de fibra cort salida para permitir que ocurra la despresurizaron expí oceso de despresurización explosiva impulsa los contenid mara de reacción 462 hacia afuera de la salida de despres plosiva 468, a través de la tubería de conexión 472, y d lón 470. La fuente de fibra explotada con vapor o materi tonces sale del ciclón en una forma de sedimento fangoso pósito de recolección 474 tanto como el vapor remanente lón hacia la atmósfera a través de la salida de ventilación arato de explosión de vapor además incluye la salida de la n una válvula de salida de lavado 479 en comunicación con l conexión 472. La válvula de salida de lavado 479 está rante el uso del aparato de explosión de vapor 460 para la vapor, pero abierta durante el lavado de la cámara de reacci La temperatura blanco de la cámara de reacción eferentemente entre 180 y 240 grados Celsius o entre 20 ados Celsius. L tiempo de retención está preferentemente oceso de recuperación de fibra ocurre por medio del uso de dazo para separar las fibras del licor. También se pueden inc ocesos de secado para preparar el material fibroso o fuente plotada con vapor para el tratamiento posterior. spositivos radiantes, sonicadores, y/u oxida ntes combi nados En algunas modalidades, puede ser ventajoso combinar d positivos separados de radiación , soni cado, pirólisis, y/o oxi a única máquina híbrida . Usando dicha máquina híbrida, s alizar múltiples procesos en estrecha yuxtaposición o ultáneamente, con el beneficio de aumentar el rendimient tamiento y el potencial ahorro de gastos.
Por ejemplo, considerando los procesos de irradiación co electrones y sonicación. Cada proceso por sepa rado minuyendo el peso molecular medio del material celulósi den de magnitud o más, y en varios órdenes de magnitud c emisor de haz de electrones 2540 y los resonadores de s 30.
El emisor de haz de electrones 2540 genera haces de el cuales pasan a través de un dispositivo de enfoque de ctrones 2545 para impactar en la suspensión 2550 que terial celulósico. El dispositivo de enfoque del haz de e ede ser un escáner que barre un haz en un rango roximadamente 6 pies en una dirección aproximadamente par perficie de la 2550.
En el otro lado del emisor de haz de electrones 2 onadores de sonicación 2530, que llevan la energía de rasónica a la suspensión 2550. Los resonadores de sonicac minan en una pieza desmontable 2535 que está en contact spensión 2550.
Los resonadores de sonicación 2530 tienen riesgo de dañ exposición residual a largo plazo a la radiación del haz de el 35 se construyen para que sean fáci lmente reem plazables.
Otro beneficio de dicho proceso si m ultáneo de haz de e n ultrasonido es que los dos procesos tienen r mplementarios. Con la radiación del haz de electrones sola , uficiente puede dar como resultado el entrecruzam iento de límeros en el material celulósico, lo que dismi nuye la efi oceso de despolimerización completo. Dosis menores de radi z de electrones y/o radiación ultrasonido también se pueden rar un grado similar de despolimerización como aquél a ando radiación de haz de electrones y sonicación por s mbién se puede combinar un dispositivo de haz de electrones más dispositivos de alta frecuencia , rotor-estator, que pu ados como una alternativa a los dispositivos de s rasónicos.
También son posi bles otras com binaciones de dispositi mplo, un dispositivo de radiación ionizante que produce rólisis. Por ejemplo, los dispositivos de radiación ultrasónic querir que la materia prima sea inmersa en un medio líquido r otro lado, como se expuso previamente, para una mu tería prima que experimenta pirólisis puede ser ventajoso ntenido particular de humedad. En este caso, los nuevos den automáticamente y monitorean un contenido parti medad y regulan el mismo. Además, algunos o todos los d s teriores, especialmente los dispositivos de pirólisis, se mbinar con un dispositivo de oxidación como se expuso previ ocesos principales rmentación Generalmente, diferentes microorganismos pueden pro mero de productos útiles, tal como un combustible, incidie mplo, en la fermentación de los materiales de biomasa pr r ejemplo, alcoholes, ácidos orgánicos, hidrocarburos, hi Para ayudar a la ruptura de los materiales que incluye la pueden util izar una o más enzimas, por ejemplo, una lulolítica. En algunas modalidades, los materiales que in lulosa son tratados primero con la enzima, por ejem mbinación del material y la enzima en una solución acuo terial puede ser luego combinado con el microorganismo. dalidades, los materiales que incluyen la celulosa, se comb a o más enzimas y el microorganismo al mismo tiem po, por r combinación en una sol ución acuosa.
Tam bién , para ayudar en la ruptura de los materia luyen la cel ulosa , los materiales pueden ser tratados post ir n calor, un qu ím ico (por ejemplo, ácido o base mi neral, o un erte tal como hipoclorito de sodio) , y/o una enzima.
Durante la fermentación , los azúcares liberados del rólisis celulolítica o sacarificación , se fermentan a, por nol, por un microorganismo fermentador tal como levad pitis (relacionada con Candida shehatae), del género Clavis mplo, especies Clavispora lusitaniae y Cfavispora opu nero Pachysolen, por ejemplo, especies Pachysolen tannop nero Bretannomyces, por ejemplo, especies Bretannomyces hilippidis, G.P. 1996, Celulose Bioconversion Technol ndbook on Bioethanoi: Production and Utilization, Wyman, ylor & Francis, Washington, DC, 179-212).
Las levaduras disponibles comercialmente incluyen, por d Star®/Lesaffre Ethanol Red (disponible de Red Star/ .UU); FALI® (disponible de Fleischmann's Yeast, una di rns Philip Food Inc., E.U.); SUPERSTART® (disponible de tualmente Lallemand); GERT STRAND® (disponible de Gert St ecia); y FERMOL® (disponible de DSM Specialties).
Las bacterias que pueden fermentar biomasa a etanol oductos incluyen, por ejemplo, Zymomonas mobilis y Cí rmocellum (Philippidis, 1996, arriba). Leschine et al. (Inte nne-Hansen et al. (Applied Microbiology and Biotechnology 1 7-541) o Ahring et al. (Aren. Microbiol. 1997, 168, 114-11 tente de los E.U. No. 7.192.772 se describen otros microor dificados genéticamente.
Las levaduras y bacterias Zymomonas se pueden usar rmentación o conversión. El pH óptimo para levaduras roximadamente pH 4 y 5, mientras que el pH óptimo para Zyr entre aproximadamente pH 5 y 6. Los tiempos típicos de fer n entre aproximadamente 24 y 96 horas con temperaturas en tre 26 °C y 40 °C, sin embargo los microorganismos ter fieren altas temperaturas.
Las enzimas que degradan biomasa, tal como cel teríales de menor peso molecular que contienen hidratos de como glucosa, durante la sacarificación son referidas como ulolíticas o celulasas. Estas enzimas pueden ser un com zimas que actúan en forma sinérgica para degradar U na celu lasa tiene la capacidad de degradar biomasa y p origen fúngico o bacteriano. Las enzimas adecuadas lulasas del género Bacillus, Pseudomonas, Humicola, ielavia, Acremonium, Chrysosporium y Trichoderma, e pecies de Humicola, Coprinus, Thielavia, Fusarium, Myceli remonium, Cephalosporium, Scytalidium, Penicillium o ¿A ase, por ejemplo, EP 4581 62) , especialmente aquellas produ a cepa seleccionada de las especies Humicola insolens (reci mo Scytalidium thermophilum, véase, por ejemplo, Patente de . 4,435 , 307) , Coprinus cinereus, Fusarium oxisporum, Myceli rmophila, Meripilus giganteus, Thielavia terrestris, Acremo remonium persicinum, Acremonium acremonium, Acr achypenium, Acremonium dichromosporum, Acremonium ob remonium pinkertoniae, Acremonium roseogriseum, Acr oloratum, y Acremonium furatum; preferentemente de las micola insolens DSM 1 800, Fusarium oxisporum DS eferentemente una cepa de Chrysosporium iuck icionalmente, también se puede usar Trichoderma (particu ichoderma viride, Trichoderma reesei, y Trichoderma cillus alcalofílicos (véase, por ejemplo, Patente de los 844,890 y EP 458162), y Streptomyces (véase, por eje 8162). La bacteria, Saccharophagus degradans, produce un enzimas con capacidad de degradar un rango de m lulósicos y se puede usar en este proceso.
Las bacterias celulolíticas anaeróbicas también han sido l suelo, por ejemplo, una especies celulolíticas nu ostiridium, Clostridium phytofermentans sp. nov. (véase Les International Journal of Systematic and Evolutionary Mic 002), 52, 1155-1160).
También se pueden usar las enzimas celulolíticas nología recombinante (véase, por ejemplo, WO 2007/0718 06/110891). peratura y otras condiciones adecuadas para el crecir ducción de celulasa son conocidos en la técnica (véase Bail is, D.F., Biochemical Engineering Fundamentáis, McGraw- mpany, NY, 1986).
El tratamiento de celulosa con celulasa generalmente I bo a temperaturas entre 30 °C y 65 °C. Las celulasas son a rango de pH de aproximadamente entre 3 y 7. Un carificación puede durar por ejemplo, hasta 120 horas. La do enzima celulasa alcanza un nivel suficientemente alto de co celulosa. Por ejemplo, una dosificación de celulasa apro eralmente entre 5,0 y 50 Unidades de Papel de Filtro (FPU mo de celulosa. La FPU es una medida estándar y se def de de acuerdo a Ghose (1987, Puré and Appl. Chem.59:257- Los fermentadores móviles se pueden utilizar, como se la Solicitud de Patente Provisional de los E.U. No. /832.735, actualmente Solicitud Internacional Publicada tada se introduce en la cámara de piról isis y se cal ient peratura , generalmente 700 °C o más. La temperatur pende de un número de factores, incluyendo la naturale tería prima y de los productos deseados.
También se agregan cantidades de oxígeno (por ejemp s oxígeno puro y/o como aire) y va por (por ejempl percalentado) a la cámara de pirólisis para facilitar la gasi tos compuestos reaccionan con el material de materia pr ntiene carbono en una reacción de múltiples pasos para gen zcla de gases l lamada gas de síntesis (o "singas") . Esenci rante la gasificación , se i ntroduce una cantidad lim itada de la cámara de pi rólisis para permitir que parte del material d ma entre en combustión para formar monóxido de carbono y lor de proceso. El calor de proceso puede ser luego us mover una seg unda reacción que convierte material de mate ícional a h idrógeno y monóxido de carbono. mbustión libera calor, el cual promueve el tercer paso de la el tercer paso, el dióxido de carbono y el vapor (por ejemp accionan con el carbón generado en el primer paso par nóxido de carbono y gas hidrógeno. El monóxido de carbono ede reaccionar con el vapor, en una reacción de desplaza ua, para formar d ióxido de carbono y gas hidrógeno adicional .
La gasificación se puede usar como u n proceso princi nerar productos directamente a partir de materia prima pr ra el posterior transporte y/o venta , por ejemplo. Como alter icional mente, la gasificación se puede usar como u n proces ra la generación de combustible para un sistema de tra mpleto. E l singas rico en hidrógeno que es generado por ceso de gasificación se puede quemar, por ejemplo, para ctricidad y/o calor de proceso que se puede dirigi r para usar ntos del sistema de tratamiento. Como resultado, el sis tamiento total puede ser al menos parcial mente autosus rendimiento relativamente alto y una recuperación se oductos. El carbón sólido que permanece l uego de la gasific sistema de lecho fluidizado (o en otras cámaras de pirólisi G quemado para generar calor de proceso ad icional para pro acciones de gasificación posteriores. st-procesa miento stilación Luego de la fermentación , los fluidos resultantes pu stilados usando, por ejemplo, una "colu m na de destilación de ra separar etanol y otros alcoholes de la mayor parte del lidos residuales. El vapor que sale de la columna de destil rveza puede ser, por ejemplo, 35% en peso de etanol , y p mentado a una colum na de rectificación . U na mezcla d roximadamente azeotrópico (92.5%) y agua de la colu tificación se puede purificar hasta etanol puro (99.5%) dianamente lim pio con una pequeña porción fraccionada tamiento de aguas de desecho para preveni r la acumul mpuestos de bajo punto de ebu llición . atamiento de aq uas de desecho El tratamiento de aguas de desecho se usa para mini uerimientos agua de compensación de la planta por tratam ua de proceso para el reuso en la planta. El tratamiento de secho también puede producir combusti ble (por ejemplo, s goso y biogas) que se puede usar para mejorar la eficacia ceso de producción de eta nol . Por ejemplo, como se desc yor detalle más adelante, el sedimento fangoso y el biogas s ar para crear vapor y electricidad que se pueden usar en d cesos de la planta .
El agua de desecho es inicialmente bombeada a través illa (por ejem plo, una rejilla de barras) para eliminar p tre 8 horas y 36 horas (por ejemplo, 24 horas) . Se dis zclador en el tanque para agitar los contenidos del ta unas modalidades, se usa n mezcladores dispuestos a lo I nque para agitar los contenidos del ta nq ue. En algunas mod mezclador susta ncialmente mezcla los contenidos del ta tabilización de modo que las condiciones (por ejemplo, conc emperatura del agua de desecho) a través del tanq ue sean un U na primera bomba mueve el agua del tanque de estabili vés de un i ntercambiador de calor líquido a l íquido. El interc lor es controlado (por ejem plo , por control de la velocidad de ido a través del i ntercambio de calor) de modo q ue el secho que sale del intercambiador de calor sea a una te seada para el tratamiento anaeróbico. Por ejem plo, la te seada para el tratamiento anaeróbico puede ser entre 40°C y Luego de salir del intercambiador de calor intercamb or, el agua de desecho entra a uno o más reactores anaeró tano y tiene un valor térmico de aproximadamente 1 2,000 rmicas británica, o Btu, por libra) . El biogas sale de cad aeróbico a través de una salida de ventilación y fluye en un nde varias corrientes de biogas se combinan en una única compresor mueve la corriente de biogas a un a caldera o un mbustión como se describe en deta lle más adelante. En dal idades, el compresor también mueve la ú n ica corriente de vés de un catalizador de desulfurización . Adicionalmente ernativa , el com presor puede mover la ún ica corriente de vés de u n colector de sedi mentos.
Una segu nda bomba mueve el efluente anaeróbico ctores anaeróbicos a uno o más reactores aeróbicos (por ctores de sedimento fangoso activado) . Un aireador se dis da reactor aeróbico para mezclar el efluente a naeróbico, s goso, y oxígeno (por ejemplo, oxígeno contenido en aire) . ctor aeróbico, la oxidación de material celular en el mbustible para crear vapor y/o electricidad.
El agua tratada se bombea del separador a un ta posición. Los sólidos disperses en el agua tratada se depo ndo del tanque de deposición y son posteriormente eliminado l período de deposición, el agua tratada se bombea del t posición a través de un filtro fino para eliminar cualqui icional remanente en el agua. En algunas modalidades, s ro al agua tratada para matar las bacterias patógenas. En dalidades, se usan una o más técnicas de separación físico- ra purificar el agua tratada. Por ejemplo, el agua tratada p mbeada a través de un reactor de adsorción a carbono. C mplo, el agua tratada se puede bombear a través de un r mosis reversa.
En los procesos descritos en la presente documentación, e se use agua en cualquier proceso, puede ser agua r mésticas, por ejemplo, aguas residuales municipales, agua rríente de productos secundarios se puede usar en el pr stilación . Como otro ejemplo, la electricidad generada del qu corrientes de productos secundarios se puede usar para generadores de haz de electrones y transductores ultr ados en pre-tratamiento.
Los prod uctos secundarios usados para generar ctricidad son derivados de un número de fuentes a tr oceso. Por ejemplo, la digestión anaeróbica del ag ua de oduce un biogas con alto contenido de metano y una peq ueña biomasa de desecho (sedimento fangoso) . Como otro eje lidos pos-tdestílado (por ejemplo, ligni na no convertida , ce micelulosa remanentes del pre-tratamiento y procesos princi eden usar como un combustible.
El biogas se desvía a un motor de combustión conect nerador eléctrico para prod ucir electricidad . Por ejem plo, el ede usar como una fuente de com busti ble para un motor lentar agua que fluye a través de un intercambiador de unas modalidades, el agua que fluye a través del intercam lor se evapora y se supercalienta hasta vapor. En dalidades, el vapor se usa en el reactor de pre-tratamient ercambio de calor en los procesos de destilación y eva icionalmente o como alternativa, el vapor se expande para a turbina de vapor de etapas múltiples conectada a un g ctrico. El vapor que sale de la turbina de vapor se condensa rigerante y regresa al intercambiador de calor para el recalen l vapor. En algunas modalidades, la velocidad de flujo de vés del intercambiador de calor se controla para obtener u electricidad blanco de la turbina de vapor conectada a un g ctrico. Por ejemplo, el agua se puede agregar al intercam lor para asegurar que la turbina de vapor está trabajando po las condiciones umbrales (por ejemplo, la turbina ficientemente rápido para girar el generador eléctrico). alg unas modalidades, todos los productos secundarios de eden ser quemados juntos para producir vapor. oductos / prod uctos secundarios coholes El alcohol producido puede ser un monohidroxi ale emplo, etanol, o un pol ihidroxi alcohol , por ejemplo, etile icerina. Los ejemplos de alcoholes que pueden ser pr cluyen , metanol, etanol , propanol, isopropanol, butanol, por sec- o t-butanol , etilenglicol , propilenglicol, 1 , 4-butanodiol, mezclas de estos alcoholes.
Cada u no de los alcoholes producidos por la planta ti mercial como materia prima industrial . Por ejemplo, se pu anol en la fabricación de barnices y perfume. Como otro eje ede usar metanol como un solvente usado como un componen idos del limpiaparabrisas. Aún como otro ejemplo, se pu capital relativamente pequeña de los fabricantes y posee otores de ignición por chispa (por ejemplo, cambios en los ti yección, relación combustible-aire, y componentes del si yección de combustible). Muchos fabricantes de au tualmente ofrecen vehículos de combustible flexibles con e operar con mezclas de etanol/gasolina de hasta 85% de e lurnen (por ejemplo, equipamiento estándar en una Chevy T .
El bioetanol producido por esta planta puede ser usa mbustible para motor para mejorar el medioambíente y las co onómicas más allá de las instalaciones de la planta. Por ej anol producido por esta planta y usado como un combustibl ducir la emisión de gases del efecto invernadero para téticas (por ejemplo, fuentes de transporte). Como otro ej anol producido por esta planta y uso como combustible de mbién puede desplazar el consumo de gasolina refinada de pe tanos y desplazar mayores volúmenes de gasolina.
Las estrategias de bioetanol se describen en, por Pardo en Journal oí Outlook for Biomass Ethanol Produ manó (EIA Forecasts), 2002; Sheehan en Biotechnology :8179, 1999; Martin en Enzyme Microbes Technology, 31:2 eer en BioCycle, 61-65, April 2005; Lynd en Microbio lecular Biology Reviews, 66:3, 506- 577, 2002; LjungdahI et tente de los E.U. No. 4,292,406; y Bellamy, Patente de los 094,742. idos orgánicos Los ácidos orgánicos producidos pueden incluir nocarboxílicos o ácidos policarboxílicos. Los ejemplos d gánicos incluyen ácido fórmico, ácido acético, ácido propióni tírico, ácido valérico, ácido caproico, ácido palmítico, ácido ido oxálico, ácido malónico, ácido succínico, ácido glutári irradiación del material celulósico dará productos i nt tériles de la fermentación (por ejemplo, adecuado para mano) . En algunas modal idades, los productos de i nterm rmentación requeri rán procesam iento posterior previo a su imento. Por ejemplo, un secador puede ser usado para medad de los productos intermedios de la fermentación par almacenamiento, manejo, y vida de anaquel . Adicional ernativamente, los productos intermedios de la fermentació lerse a un tamaño de partícula en un molino de laboratorio xidable para producir una substancia similar a harina . imentación an imal Los granos de desti lación y los sol u bles pueden conve bproductos valiosos del proceso de destilación-deshid spués del proceso de desti lación-deshidratación , los gr stilación y los solubles pueden secarse para mejorar la capa rmacéuticos Los procesos de pre-tratamiento discutidos anteriorment r aplicados a plantas con propiedades medicinales. En odalidades, la sonicación puede estimular la bi oacti vi odisponibilidad de los componentes medicinales de las pia opiedades medicinales.
Adicional o alternativamente, la irrdiación estimula la bio la biodisponibilidad de los componentes medicinales de la propiedades medicinales. Por ejemplo, la sonicación y la ir eden ser combinadas en pre-tratamiento de la corteza de sa timular la producción de salicina. tricéutticos En algunas modalidades, los productos intermedio mentación (por ejemplo, productos que incluyen altas concen azúcar y carbohidratos) pueden ser suplementados para nerar potencia y vapor para el uso en procesos de la pí bargo, dichos residuos de lignina son un nuevo tipo de com lidos y hay poca demanda por ellos fuera de los límites de la s costos de secarlos para el transporte sólo resta su potenc algunos casos, la gasificación de los residuos de ligni nvertirlo a un producto con mayor valor con menores costos. ros productos secundarios La materia celular, furfural, y ácido acético han sido ide mo potenciales productos secundarios de las instalaci tamiento de biomasa-a-combustible. La materia celular i dría ser valiosa, pero podría requerir una purificación sig S mercados para furfural y ácido acético existen, a pesa probable que sean lo suficientemente grandes para con oducción de una industria de lignocelulosa-a-etanol compl mercializada. a densidad en masa de 20 lb/ft3 se obtuvo de Internation da caja se plegó en forma plana, y luego se usó para alim rtadora Flinch Baugh de 3 hp a una velocidad de aproxim tre 15 y 20 libras por hora. La cortadora estaba equipada chillas rotatorias de 12 pulgadas, dos cuchillas fijas y un scarga de 0.30 pulgadas. El espacio entre las cuchillas rot s fijas se ajustó a 0.10 pulgadas. La salida de la cortadora s papel picado con un ancho entre 0.1 pulgada y 0.5 pulg gitud de entre 0.25 pulgada y 1 pulgada y un espesor equí \ material de partida (aproximadamente 0.075 pulgadas).
El material tipo papel picado se usó para alimentar una cuchillos rotatorios Munson, Modelo SC30. El Modelo S uipado con cuatro cuchillas rotatorias, cuatro cuchillas fij miz de descarga que tiene aberturas de 1/8 pulgada. El espa s cuchillas rotatorias y las fijas se configuró en aproxim 0020 pulgadas. La cortadora de cuchillo rotatorio cortó las pi emplo 2 - Preparación de Material Fibroso A Partir de Cartón anqueado Se obtuvo una estiba de 1500 libras de cartón Kra anqueado virgen con una densidad en masa de 30 ternational Paper. El material de plegó en forma plana, y lue ra alimentar una cortadora Flinch Baugh de 3 hp a una vel roximadamente entre 15 y 20 libras por hora. La cortador uipada con dos cuchillas rotatorias de 12 pulgadas, dos cuch un tamiz de descarga de 0.30 pulgadas. El espacio entre las tatorias y las fijas se ajustó a 0.10 pulgadas. La salida de la parecía a papel picado con un ancho entre 0.1 pulgada y 0.5 a longitud de entre 0.25 pulgada y 1 pulgada y un espesor eq del material de partida (aproximadamente 0,075 pulgadas). El o papel picado se usó para alimentar una cortadora de tatorios Munson, Modelo SC30. El tamiz de descarga tuvo 1/8 pulgada. El espacio entre las cuchillas rotatorias y la X. emplo 3 - Preparación de Material Fibroso Cortado Dos rtir de Cartón Kraft Blanqueado Se obtuvo una estiba de 1500 libras de cartón Kra anqueado virgen con una densidad en masa de 30 ternational Paper. El material de plegó en forma plana, y lue ra alimentar una cortadora Flinch Baugh de 3 hp a una vel roximadamente entre 15 y 20 libras por hora. La cortador uipada con dos cuchillas rotatorias de 12 pulgadas, dos cuch un tamiz de descarga de 0.30 pulgadas. El espacio entre las tatorias y las fijas se ajustó a 0.10 pulgadas. La salida de la parecía a papel picado (como caso anterior). El material ti ado se usó para alimentar una cortadora de cuchillos nson, Modelo SC30. El tamiz de descarga tuvo aberturas lgadas. El espacio entre las cuchillas rotatorias y las ndo una L/D promedio de 34:1. Una micrografía electrónica d l material fibroso se muestra en la Figura 30 a una magnifi X, emplo 4 - Preparación de Material Fibroso Cortado Tres rtir de Cartón Kraft Blanqueado Se obtuvo una estiba de 1500 libras de cartón Kra anqueado virgen con una densidad en masa de 30 ternational Paper. El material de plegó en forma plana, y lueg ra alimentar una cortadora Flinch Baugh de 3 hp a una vel roximadamente entre 15 y 20 libras por hora. La cortador uipada con dos cuchillas rotatorias de 12 pulgadas, dos cuch un tamiz de descarga de 0.30 pulgadas. El espacio entre las tatorias y las fijas se ajustó a 0.10 pulgadas. La salida de la parecía a papel picado (como caso anterior). El material t i ado se usó para alimentar una cortadora de cuchillos r aterial fibroso resultante tuvo un área superficial BET de 1.6 - 0.0155 m2/g, una porosidad de 87.7163 por ciento y una de asa (@0,53 psia) de 0,1448 g/mL La longitud promedio de e de 0.824 mm y el espesor promedio de las fibras fue de 0. ndo una L/D promedio de 32:1. Una micrografía electrónica d l material fibroso se muestra en la Figura 31 a una magnifi X. emplo 5 - Preparación de Material Fibroso Densificado A Par rtón Kraft Blanqueado Sin Agregado de Ligante Se preparó material fibroso de acuerdo al Ejemplo 2. roximadamente 1 Ib de agua sobre cada 10 Ib de material fi nsificó el material fibroso usando un Molino para Pella Califo e operaba a 75°C. Se obtuvo una pella con una densidad en rango entre aproximadamente 7 lb/ft3y aproximadamente 15 I /ft3 y aproximadamente 40 lb/ft3. emplo 7 - Reducción del Peso Molecular de Celulosa en P broso Mediante Radiación gamma con Oxidación Mínima Se prepara material fibroso de acuerdo al Ejemplo 4. roso Kraft se densifica de acuerdo al Ejemplo 5.
Se coloca la pella densificada en una ampolla de vidrio pacidad máxima de 250 mL. Se evacúa la ampolla bajo alto v rr) durante 30 minutos, y luego se llena otra vez con gas de lla la ampolla bajo argón. Se irradian los pellas en la am diación gamma durante aproximadamente 3 horas a una tasa aproximadamente 1 Mrad por hora para proveer un material el que la celulosa tiene un peso molecular menor que el m rtida Kraft fibroso. emplo 8 - Reducción del Peso Molecular de Celulosa en Pa rtida Kraft fibroso. emplo 9 - Procesamiento con haz de electrones Muestras fueron tratadas con haz de electrones us elerador de onda continua abovedado Rhodotron® TT200 en MeV electrones a 80 kW de potencia de salida. La tabla 1 des rámetros usados. La tabla 2 reporta la dosis nominal usada p muestra 8en Mrad) y la dosis correspondiente entregada a la n kgy). bla 1. Parámetros Rhodotron® TT200 z z producido: Electrones acelerad ergía de haz: Nominal (fija): 10 MeV (+0 keV) spersión de energía a 10 Mev: Mitad de máximo de an stema de RF ecuencia: 107.5 ± 1 MHz po de tetrodo: Thomson TH781 sonador de barrido ngitud de barrido nominal 120 cm edida a 25-35 cm de la ntana): ngo de barrido: De 30% a 100% de longit barrido nominal ecuencia de barrido nominal (a 100 Hz ± 5% gitud de barrido máxima): iformidad de barrido (a través ± 5% 90% de longitud de barrido minal) bla 2. Dosis entregadas a muestras 20 198.3 30 330.9 50 529.0 70 695.9 100 993.6 or ejemplo, se entregaron 9.9 kgy en 11 segundos rríente de haz de 5mA y una velocidad de línea s/minuto. El tiempo de enfriamiento entre tratamie ededor de 2 minutos. emplo 10- Métodos para Determinar el Peso Molec teríales Celulósicos y Lignocelulosicos Mediante Crom r Permeación en Gel Se trataron materiales celulósicos y lignocelulósic álisis de acuerdo al Ejemplo 4. Los materiales de muestr Para muestras que fueron irradiadas con haz de ele número que sigue a la diagonal se refiere a la can ergía entregada a la muestra. Por ejemplo, una muestr Oe" se refiere a papel Kraft al que se le ha entregado u energía de aproximadamente 100 MRad o aproxima 00 kgy (Tabla 2) bla 3. Peso Molecular Promedio Pico de Papel Kraft Irrad uente de ID de Dosificación1 Ultrasonido2 PM prom uestra muestra (Mrad) st pel Kraft P132 0 No 32853 ± P132-10 10 61398 ± P132-100 100 8444 ± P132-181 181 (( 6668 P132-US 0 Si 3095 ± Fuente de ID de muestra Dosificación PM p muestra (Mrad) desv.
Papel Kraft P-1e 1 63489 P-5e 5 56587 P-10e 10 53610 P-30e 30 38231 P-70e 70 12011 P-100e 100 9770 bla 5. Peso Molecular Promedio Pico de Materiales Irradi mma de muestra Pico Dosificación1 Ultrasonido2 PM pro # (Mrad) desv.
WS132 1 0 No 1407411 ± 2 " " 39145 ± " " 2886 ± 2 " " 2487 ± SG132 1 0 1557360 2 (1 42594 ± 3 (1 3268 ± SG132-10* 1 10 60888 ± SG132-100* 1 100 22345 ± G132-10-US 1 10 Sí 86086 ± 2 II 2247 ± 132-100-US 1 100 4696 ± oalescencia de picos luego de tratamiento as bajas dosis de irradiación parecen incrementar el pes lecular de algunos materiales asa de Dosificación = 1 MRad/hora ratamiento durante 30 minutos son ultrasonido de 20 kHz a bocina de 1000 W bajo condiciones de recirculación 2 2286 ± 35 A-10e 1 10 44326 ± 33 2 2333 ± 18 A-30e 1 30 47366 ± 583 2 2377 ± 7 A-50e 1 50 32761 ± 168 2 2435 ± 6 ? 447362 ±3881 G-1e 2 1 32165 ± 779 3 3004 ± 25 G-5e 1 5 62167 ± 6418 2 2444 ± 33 G-10e 1 10 72636 ± 4075 2 6035 ± 34 G-30e 1 30 17159 ± 390 G50e 1 50 18960 ± 142 Se usa Cromatografía de Permeación en Gel (GP terminar la distribución de pesos moleculares de los p rante el anál isis por G PC se pasa una solución de mu imero a través de una columna empacada con un gel po apa moléculas pequeñas. La m uestra se separa en base a lecular con las moléculas más grandes eluyendo más rá pid léculas más pequeñas. El tiempo de retención de cada co n frecuencia se detecta mediante índice de refracción (Rl), di luz evaporativa (ELS) , o ultravioleta (UV) y se compara rva de cal ibración . Luego se usan los datos resultantes para distribución de peso molecular para la muestra .
Una d istri bución de pesos molecula res en lugar de lecular único es lo que se usa para caracterizar a los p téticos. Para caracterizar esta distri bución , se uti l izan p tadísticos. Los más com u nes de estos promedios son lecular promedio en número" (Mn) y el "peso molecular pror Mw es otro descriptor estadístico de la distribución mole ne gran énfasis en moléculas largas más que en moléculas la distribución. La fórmula a continuación muestra el tadístico del peso molecular promedio.
El índice de polidispersabilidad o Pl se define como la pr /Mn. Cuanto más grande es Pl, más ancha o dispers tribución. El valor más bajo que puede tener Pl es 1. Esto re a muestra monodispersa; o sea, un polímero con todas las producibilidad entre las diferentes series de determi libradas en forma separada , está entre 5 y 1 0% y es carácte limitada precisión de las determi naciones por GPC . Por lo t sultados de GPC son más útiles cuando se hace una co tre las distribuciones de peso molecular de diferentes rante la misma serie de determinaciones.
Las muestras lignocelulósicas requieren una preparaci uestra antes del análisis por GPC. Primero se preparó una turada (8,4% en peso) de cloruro de litio (LiCI) en dimetila Ac). Se agregaron aproximadamente 1 00 mg de cada m roximadamente 1 0 g de u na solución de LiCI/DMAc recién pr se calentó cada mezcla a aproxi mada mente entre 1 50°C y 1 itación durante 1 hora. Las soluciones resultantes por lo eron de color amarillo claro a oscu ro. Se disminuyó la tempe soluciones a aproxi madamente 1 00°C y las soluciones se c rante 2 horas adicionales. Luego se dismin uyó la temperatu C usando los parámetros descritos en la tabla 7. Lo leculares promedios pico (Mp) de las muestras, según se d diante Cromatografía por Permeación en Gel (GPC), se res Tablas 3-2. Cada muestra se preparó por duplicado paración de muestra se analizó por duplicado (dos inyección total de cuatro inyecciones por muestra. Se usaron los están liestireno EasiCal PS1A y PS1B para generar una curva de ca ra la escala de peso molecular entre aproximadamente 580 y ltons. bla 7. Condiciones de Análisis por GPC trumento: Waters Alliance GPC 2000 Plgel 10µ Mixed-B lumnas (3): S/N's: 10M-MB-148-83; 10M-MB-1 84; 10M-MB-174-129 se Móvil (solvente): 0.5% de LiCI en DMAc (1,0 mL/mi La espectroscopia de masa de iones secundaria de ti elo (ToF-SIMS) es una espectroscopia sensible a la super a un haz de iones pulsado (Cs o Ga microenfocado) para re léculas de la superficie más exterior de la muestra. Las p n removidas de monocapas atómicas en la superfici cundarios). Estas partículas son aceleradas entonces en un elo" y su masa es determinada al medir el tiempo exacto e anzan el detector (es decir, tiempo de vuelo). La T porciona información molecular y elemental detallada perficie, capas delgadas, interfaces de la muestra y da un imensional completo. El uso es esparcido, in miconductores, polímeros, pintura, recubrimientos, vidrio tales, cerámica, biomateriales, farmacéuticos y tejido bido a que ToF-SIMS es una técnica de estudio, todos los el la tabla periódica, incluyendo H, son detectados. Los datos S son presentados en las Tablas 8-11. Los parámetros us bla 9. Intensidades promedio normalizadas de varios iones n n rmalizados en relación a las cuentas de iones CON 1.16 0.71 0.743 0.711 10.8 N02 1.87 0.38 1.66 1.65 12.8 bla 10. Intensidades promedio normalizadas de varios iones interés (normalizadas en relación a las cuentas de iones 00) P-1e P-fe P-10e P-30e P-70e especie Prona s Pnom. s Prcm. s Pnom. s Pian. s Na 232 56 370 37 241 44 518 57 350 27 Al 549 194 677 86 752 371 761 158 516 159 Si 87.3 11.3 134 24 159 100 158 32 93.7 17.1 CH3 114 23 92.9 3.9 128 18 110 16 147 16 501 205 551 59 645 165 597 152 707 94 375 80 288 8 379 82 321 57 435 61 bla 11. Intensidades promedio normalizadas de varios iones interés (normalizadas en relación a las cuentas de iones 000) bla 12. Parámetros de ToF-SIMS ndiciones de instrumento: trum n : PHI TRIFT II ToF-SI MS usa un haz de partículas pulsadas, e ormalmente Cs o Ga) para descargar la especie qu ímica s perficie de materiales. Las partículas producidas más cerca impacto tienden a ser iones disociados (positivos o negativ rticulas secundarias generadas más allá del sitio de impacto t r compuestos moleculares, normalmente frag ment cromoléculas orgánicas mucho más grandes. Las partíc eleradas entonces en una trayectoria de vuelo sobre su cami detector. Debido a que es posible medi r el "tiem po de vuel rticulas desde el momento de impacto al detector sobre una no-segu ndos, es posible produci r u na resol ución de masa mo 0.00X unidades de masa atóm ica (es deci r, una parte en sa de un protón). Bajo condiciones de operación tipi sultados de análisis de ToF-S I MS incluyen : un espectro de tudia todas las masas atómicas sobre un rango de 0-1 0, 000 z rastreado produce mapas de cualq uier masa de i nterés eo nanómetros de superficie; XPS usa energ ía de foto-ioni álisis de dispersión de energ ía de los fotoelectrones emiti tudiar la composición y el estado electrónico de la región de S una muestra. La espectroscopia de fotoelectrones de ray sa en un solo fotón dentro/electrón fuera . Los rayos x timulan la expulsión de fotoelectrones cuya energ ía cin dida por un analizador de energ ía electrónica electr queños cambios a la energía son provocados por estados de ímicamente desplazados de los átomos a los cuales son ex electrones; de esta manera , la medición proporciona tnf ímica sobre la superficie de muestra . bla 1 3. Concentraciones atóm icas (en %) I D de muestra Atomo C O Al P1 32 (Area 1 ) 57.3 39.8 1 .5 bla 14. Estado químico de carbono (en %C) bla 15. Concentraciones atómicas (en %) ID de muestra Atomo C 0 Al Si -1 Area 1 59.8 37.9 1.4 0.9 P-50e (Area 1) 59.9 37.9 1.4 0.8 P-50e (Area 2) 59.4 38.3 1.4 0.9 P-70e (Area 1) 61.3 36.9 1.2 0.6 P-70e (Area 2) 61.2 36.8 1.4 0.7 P-100e (Area 1) 61.1 37.0 1.2 0.7 P-100e (Area 2) 60.5 37.2 1.4 0.9 ormalizadas a 100% de los elementos detectados. XPS no de e. enos del símbolo "<" indica que no puede hacerse una cuanti cisa debido a intensidad de señal débil. bla 16. Tabla de estado químico de carbono (en %C) ID de muestra C-C, C-H C-0 C=0 P-1e Area 1 29 46 20 P-50e (Area 1) 29 45 20 P-50e (Area 2) 28 50 16 P-70e (Area 1) 32 45 16 P-70e (Area 2) 35 43 16 P-100e (Area 1) 32 42 19 P-100e (Area 2) 30 47 16 Parámetros analíticos trumento PHI Quantum 2000 ente de rayos X: monocromado 1486 gulo de aceptación ±23° gulo de despegue: 45° ea de análisis: 1400 x 300 µ?? rrección de car a: C1s 284.8 eV alyzer (CHA) y esto da un espectro con una serie de oelectrones. La energía ligante de los picos es característica mento. Las áreas pico pueden ser usadas (con fact nsibilidad apropiados) para determinar la composición de la S materiales. La forma de cada pico y la energía ligante p erada ligeramente por el estado químico del átomo emisor. S puede proporcionar también la información de unión quími es sensible a hidrógeno o helio, pero puede detectar todos IO mentos. XPS requiere condiciones de vacío ultra alto (U ada comúnmente para el análisis de superficie de p ubrimientos, catalizadores, compuestos, fibras, cerámicas, m macéuticos/médicos, y materiales de origen biológico. Los S son reportados en las Tablas 13-16. mplo 13. Análisis de Raman Los espectros de Raman fueron adquiridos desde la supe PM) usando un microscopio de fuerza atómica (AFM) El propósito de este análisis fue obtener imágenes de mic fuerza atómica (AFM) de las muestras en las Tablas 18 y dír la aspereza de superficie.
La microscopía de sonda de exploración (SPM) mificación de microscopía que forma imágenes de superficie a sonda física que explora el espécimen. Una imagen de la s obtenida al mover mecánicamente la sonda en un barrido l espécimen, línea por línea, y registrando la interacción d perficie como una función de posición. El microscopio d mica (AFM) o microscopio de fuerza de barrido (SFM) es u croscopio de sonda de barrido de muy alta resolución, olución demostrada de fracciones de un nanómetro, más ces mejor que el límite de difracción óptica. La sonda (o la jo una sonda estacionaria) generalmente es movida por zoeléctrico. Tales exploradores son diseñados para ser mo bla 18. Resultados de aspereza para muestras gamma-irradi D de muestra RMS (A) Ra (A) Rmax ??32 927.2 716.3 834 P132-10 825.7 576.8 115 P132-100 1008 813.5 725 bla 19. Resultados de aspereza para muestras irradiadas con D de muestra RMS (A) Ra (A) Rmax P-1e 1441.2 1147.1 895 P-5e 917.3 727.5 675 P-10e 805.6 612.1 190 P-30e 919.2 733.7 69 P-70e 505.8 388.1 597 P-100e 458.2 367.9 319 Las imágenes de AFM fueron recolectadas usando un Na pereza fueron realizados y son expresados en: (1) asp ínimos cuadrados, RMS; (2) aspereza promedio, Ra; y ( xima (Pico-a-valle), Rmax. Los resultados son resumido blas 18 y 19. emplo 15 - Determinación de cristalinidad de material irrad racción de rayos X La difracción de rayos X (XRD) es un método mediante e adia una muestra cristalina con rayos x monoenergéti eracción de la estructura de red de estas muestras con esto registra y provee una información aproximada de la e istalina que se está irradiando. La "huella dactilar" caracterí sulta permite la identificación de los compuestos cristalinos p la muestra. Usando un análisis de ajuste de patrón finamiento de Rietvelt), es posible llevar a cabo un antitativo sobre muestras que contienen más de un c 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 SG132 29 40 SG132-10 28 38 SG132-100 28 37 SG132-10-US 25 42 SG132-100-US 21 34 Se colocó cada muestra sobre un soporte de fondo c locó en un difractómetro Phillips PW1800 usando radiació e o se corrieron barrido en un ran o de entre 5° 50° con u porcentaje de cristalinidad , que se reporta en la Tabla 4.
El porcentaje de cristalinidad (Xc %) se mide como la pro área cristali na al área total bajo los picos de difracción de ra Xc % = A n x 1 00% {¿ a + Ac} nde Ac = Area de la fase cristalina Aa = Area de la fase amorfa Xc = Porcentaje de cristalinidad Para determinar el porcentaje de cristali nidad de cada mu cesario extraer primero la cantidad de fase a morfa . Esto timando el área de cada patrón de difracción que se puede fase cristalina (representada por los picos agudos) la stali na (representada por las jorobas anchas debajo del patr stalino por la intensidad total (luego de la sustracción del r año de dominio y el % de cristalinidad de las muestras terminación por rayos X (XRD) se presentan en la Tabla 20. emplo 16 - Análisis de Porosimetría de Materiales Irradiados El análisis por mercurio del tamaño de poro y del volumen abla 21) se basa en forzar al mercurio (un líquido que no moj una estructura poroso bajo presiones bien controladas. Debi mercurio no moja la mayoría de las sustancia y que no pontáneamente en los poros por acción capilar, el mismo zar dentro de los espacios de la muestra mediante la aplic sión externa. La presión que se requiere para llenar los esp ersamente proporcional al tamaño de los poros. Solo se requ ntidad pequeña de fuerza o presión para llenar los espacios entras que se requiere una presión mucho más grande para l pacios de los poros muy pequeños. 32-10 5.5436 1.211 46.3463 4.5646 18.3106 0.1614 1.535 32-100 5.3985 0.998 34.5235 18.2005 21.6422 0.1612 1.241 32-181 3.2866 0.868 25.3448 12.2410 15.1509 0.2497 1.391 32-US 6.0005 14.787 98.3459 0.0055 1.6231 0.1404 0.889 132 2.0037 1 .759 64.6308 0.0113 0.6846 0.3683 1.405 132-10 1.9514 10.326 53.2706 0.0105 0.7560 0.3768 1.423 32-100 1.9394 10.205 43.8966 0.0118 0.7602 0.3760 1.388 G132 2.5267 8.265 54.6958 0.0141 1.2229 0.3119 1.470 132-10 2.1414 8.643 26.4666 0.0103 0.9910 0.3457 1.331 G132- 2.51.42 10.766 32.7118 0.0098 0.9342 0.3077 1.359 100 132-10- 4.4043 1.722 71.5734 1.1016 10.2319 0.1930 1.288 US G132- 4.9665 7.358 24.8462 0.0089 2.6998 0.1695 1.0731 0-US S132 2.9920 5.447 76.3675 0.0516 2.1971 0.2773 1.627 132-10 3.1138 2.901 57.4727 0.3630 4.2940 0.2763 1.980 S132- 3.2077 3.114 52.3284 0.2876 4.1199 0.2599 1.5611 100 -50e 6.5911 1.156 40.7837 15.9823 22.7974 0.1362 1.330 >-100e 5.3507 1.195 35.3622 10.7400 17.9063 0.1648 1.394 S 0.4362 0.030 102.84 1 42.5047 57.8208 0.9334 1.574 S-1e 0.3900 0.632 90.6808 0.0041 2.4680 0.9772 1.579 S-5e 0.3914 0.337 97.1991 0.0070 4.6406 0.9858 1.605 -10e 0.4179 0.349 113.4360 0.0042 4.7873 0.9469 1.566 -30e 0.4616 5.329 102.0559 0.0042 0.3464 0.9065 1.558 -50e 0.5217 7.162 137.2124 0.0051 0.2914 0.8521 1.534 -100e 0.8817 15.217 76.4577 0.0053 0.2318 0.6478 1.510 St 0.6593 17.631 4.2402 0.0053 0.1496 0.7757 1.587 St-1e 0.6720 18,075 4.3360 0.0052 0.1487 0.7651 1.575 St-5e 0.6334 19.495 4.2848 0.0051 0.1300 0.7794 1.539 MOe 0.6208 16.980 4.3362 0.0056 0.1462 0.7952 1.570 t-30e 0.6892 18.066 4.4152 0.0050 0.1526 0.7475 1.541 t-50e 0.6662 18.338 4.3759 0.0054 0.1453 0.7637 1.554 t-100e 0.6471 2.154 5.4032 0.0048 0.1118 0.7229 1.358 El AutoPore 9520 puede dar una presión máxi ma de 41 rcurio mediante el conocimiento del vol umen del t netrómetro que se esté usando. Existe d isponible una var etrómetros que difieren en los tamaños de tazón (muest pilares para acomodar la mayoría de los tamaños y configura estra. La Tabla 22 a contin uación define algunos de los pa ve que se calculas para cada muestra . bla 22. Definición de parámetros rámetro Descripción lumen de El volumen total de mercurio intrusionado du rusión total: experimento. Puede incl u ir carga interstici pequeñas partículas, porosidad de mu volumen de compresión de muestra ea de poro El volumen de i ntrusión total convertido en u tal : que supone poros de forma cil indrica . ámetro de El tama ño en el percentil 50 en el gráfico de nsidad La masa de la muestra dividida por el volu lumétrica : volumétrico. El volumen volumétrico se deter la presión de carga, típicamente 0,5 psia. nsidad La masa de muestra dividida por el volumen arente: muestra medida a la presión más alta, normal 60,000 psia. rosidad: (Densidad volumétrica/densidad aparente) x 1 mplo 17 - Análisis del tamaño de partícula de materiales La técnica de tamaño de partícula por difracción de luz se teoría de Mié (que también abarca a la teoría de Fraunh ría de Mié predice que la relación intensidad versus ángul ción del tamaño para las partículas de dispersión esféric dición de que las otras variables del sistema sean conoci ntengan constantes. Estas variables con la longitud de onda idente y el índice de refracción relativo del material de la mu bla 23. Tamaño de Partícula mediante Dispersión spersión de Muestra Seca) Diámetro de Diámetro D muestra mediana(Mm) promedio (pm) 32 380,695 418,778 442, 132-10 321,742 366,231 410, 32-100 301,786 348,633 444, G132 369,400 411,790 455, G132-10 278,793 325,497 426, G132-100 242,757 298,686 390, S132 407,335 445,618 467, S132-10 194,237 226,604 297, S132-100 201,975 236,037 307, El tamaño de partícula de determinó mediante Dispersió lomerados, pero que no comprometa la integridad de la mu ntidad de muestra necesaria varía dependiendo del tamañ rticulas. En general, las muestras con partículas finas r nos material que las muestras con partículas voluminosas. emplo 18 - Análisis de Área Superficial de Materiales Irradiad Se analizó el área superficial de cada muestra us cromeritics ASAP 2420 Accelerated Surface Area y un Por stem. Primero se prepararon las muestras mediante desgase horas a 40°C. Luego se calcula el espacio libre (tanto calefa mo frío) y luego se evacúa el tubo de muestra otra vez para helio. La recolección de datos comienza luego de esta acuación y consiste en definir presiones objetivo, que ánto gas se dosifica sobre la muestra. A cada presión obj terminan y se registran la cantidad de gas absorbido y la pre presión dentro del tubo de muestra se mide con un transd bla 24. Resumen de Área Superficial mediante Absorción 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 P132-US @P/Po = 0.217359072 1.0983 A132 @P/Po= 0.240040610 0.5400 A132-10 @P/Po= 0.211218936 0.5383 A132-100 @P/Po= 0.238791097 0.4258 SG132 @P/Po= 0.237989353 0.6359 SG132-10 @P/Po= 0.238576905 0.6794 1 SG132-100 @P/Po= 0.241960361 0.5518 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 P-10e @P/Po = 0.240116967 1.1015 P-50e @P/Po = 0.240072114 1.0089 P-100e @P/Po = 0.236541386 0.9116 S @P/Po = 0.225335038 0.0147 S-1e @P/Po= = 217142291 0.0193 S-5e @P/Po = 0.133107838 0.0201 S-10e (®P/Po= 0.244886517 0.0236 ST-100e @P/Po= 0.238421621 0.2932 El modelo BET para isotermas es una teoría que ipliamente para calcular el área superficial específica. El olucra determinar la capacidad de monocapa de la superfi estra mediante el cálculo de la cantidad que se requiere pa superficie completa con una capa de kriptón simple empa ma densa. La capacidad de monocapa se multiplica por el cción transversal de la molécula de gas sonda para determina perficial total. El área superficial específica es el área supe alícuota de muestra dividido por la masa de la muestra. emplo 19 - Determinación de la Longitud de Fibra de M adiados La prueba de distribución de longitud de fibra se llevó a plicado sobre las muestras enviadas usando el sistema Techp bla 25. Resumen de Datos de Longitud y Ancho d nocelulósicas ID de Promedio Longitud Longitud A muestra aritmético promedio promedio (micr (mm) ponderada estadísticamente ( en longitud corregida (mm) ponderada en longitud (mm) 132-10 0.484 0.615 0.773 132-100 0.369 0.423 0.496 132-181 0.312 0.342 0.392 132-10 0.382 0.423 0.650 32-100 0.362 0.435 0.592 G132-10 0.328 0.363 0.521 132-100 0.325 0.351 0.466 S132-10 0.353 0.3681 0.565 la Tabla 1. La sonicación se llevó a cabo sobre cada muestr minutos usando ultrasonido de 20 Khz de una bocina de 100 ndiciones de recirculación. Cada muestra se dispersó en ag ncentración de aproximadamente 0.10 g/mL.
Las Figuras. 30 y 31 el aparato que se usó para la sonic arato 500 incluye un convertor 502 conectado a un impulsor comunica con una bocina 506 fabricada de titanio o de una titanio. La bocina, que tiene un sello 510 hecho de VITON® su perímetro del lado del procesamiento, forma un sello líqui n una celda de procesamiento 508. La cara de procesamie cina está inmersa en un líquido, tal como agua, que tiene bre ella la muestra a sonicar. La presión en la celda se monit a aguja de presión 512. Durante la operación, cada muestra s diante la bomba 517 desde el tanque 516 a través de la ocesamiento y se sónica. Luego de la sonicación, la mu ptura en un tanque 520. Se proceso se puede revertir, en rrido se aplicaron sobre cinta de carbono y se recubrieron polvoreado (70 segundos) . Las i mágenes se tomaron croscopio electrónico de barrido de capo de emisión J EOL 65 La Figura 32 es una micrografía electrónica de barrido magnificación de un material fibroso producido a p itchgrass cortado en una cortadora de cuchi llo rotatorio, sando el material cortado a través de un tamiz de 1 /32 pulgad Las Figuras 33 y 34 son micrografías electrónicas de ba terial fibroso de la Fig ura 34 l uego de i rradiar con 1 0 Mr ad de rayos gamma, respectivamente, a 1 000 X de magnificac La Figura 35 es u na micrografía electrónica de barrido del roso de la Figura 32 l uego de irradiación con 1 0 Mrad y soni 00 X de magnificación .
La Figura 36 es una micrografía electrónica de barrido del roso de la Figura 34 luego de i rradiación con 1 00 Mrad y soni 00 X de magnificación . rarrojo del papel Kraft de la Figura 37 luego de irradiación ad de radiación gamma. La muestra irradiada muestra icional en la región A (centrado aproximadamente 1730 cm"1 encuentra en el material sin irradiar. Es de notar, un increme tidad de absorción de carbonil a -1650 cm'1 fue detectad de P132 a P132-10 a P132-100. Resultados similare servados para las muestras P-1e, P-5e, P-10e, P-30e, P-7 0e. enripio 23- Espectro de resonancia nuclear magnética de rbono-13 (" H-NMR y 13C-N R) de papel Kraft irradiad adiado. eparación de la muestra Las muestras P132, P132-10, P132-100, P-1e, P-5e, P e, P-70e, y P-100e fueron preparadas para análisis de por d DMSO-d6 con 2% de tetrabutil amonio flúor trihidrato. Las r sonancia distinto muy amplio centrado a 16 ppm (Figuras te pico es característico de un protón -OH intercambiable po fue confirmado por un "d20 shake". Compuestos del cetilacetona, ácido glucurónico, y ácido ceto-gulónico) alizados y se hizo un caso convincente el que este pico fue protón de enol intercambiable. Este pico de enol propuesto un enol o posiblemente a un ácido carboxílico.
Las resonancias del protón de ácido carboxílico mpuestos del modelo fueron similares a lo observado estras de celulosa tratadas. Estos compuestos model plazados hacia arriba hasta -5-6 ppm. La preparación de yores concentraciones (-10% en peso) llevaron a la dramáti nde las resonancias de ácido carboxílico de los compuesto ron encontrados(~6 ppm)(Figura 38N). Estos resultados llev nclusión de que esta resonancia no es confiable racterización de este grupo funcional, sin embargo los datos sonancias de aproximadamente 100 ppm (señales C1) sugier lación del carbono de carbonilo a C1 es 1:13.8 o aproximad rbonilo por cada 14 unidades de glucosa. El cambio a rrelaciona bien con ácido glucurónico. loración Las muestras de P-100e y P-132-100 (1g) spendidas en agua deionizada (25 mL). El indicador amarillo agregado a cada muestra con agitación. P-100e fue más medecer. Ambas muestras fueron valoradas con una solució NaOH. El punto final fue muy sutil y fue confirmado con e pel indicador de pH. El pH inicial de las muestras fue ~4 par estras. P132-100 requirió de 0.4 miliequivalentes de hidróxid un peso molecular para el ácido carboxílico de 2500 amu. Si usado para un monómero, esto sugiere que hay un grupo rboxílico por cada 13.9 unidades de monómero. También, cuantitativo 13 C NMR. La solubilidad incrementada de la mu yores niveles de irradiación se correlaciona bien con el in l número de protones de ácido carboxílico. Un mecanismo p ra la degradación de "celulosa oxidada C-6" es pr ntinuación en el esquema 1. quema 1 lgadas2. Se distribuye el material fibroso de modo que su pro en entre 1 y 2 pulgadas en la bandeja abierta. El material fi ede distribuir en bolsas plásticas para dosis de irradiación b bajo de 10 Mrad), y dejar descubierto sobre la bandeja de m sis de radiación altas.
Luego se exponen muestra separadas de material fi cesivas dosis de radiación con haz de electrones para cons sis total de 1 Mrad, 2 Mrad, 3, Mrad, 5 Mrad, 10 Mrad, 50 Mr ad. Algunas muestra se mantienen bajo las mismas condici resto de las muestras, pero no se irradian, para servir como c ego de enfriar, el material fibroso irradiado se envía ? cesamiento a través de un dispositivo de sonicación.
El dispositivo de sonicación incluye un amplificador con estimulador que se comunica con una bocina fabricada de tit a aleación de titanio. El resonador, que tiene un sello h TON® alrededor de su perímetro del lado del procesamiento, roximadamente 0.1 0 g/m L Se lleva a cabo la sonicación so estra durante 30 m inutos usando u ltrasonido de 20 kH sonador de 1 000 W bajo condiciones de recirculación . L nicar, se captura el material fibroso i rradiado en u n tanq oceso se puede repetir varias veces hasta consegui r el ocesamiento deseado en base al monitoreo de los tructurales en el switchgrass. Nuevamente, algu nas adiadas se mantienen bajo las m ismas condiciones que el terial, pero no se sonican para servir como controles. unas muestras que no se irradiaron se sonican , otra vez pa mo controles. Por consiguiente, alg u nos controles no se p unos son solo irradiados, y algunos son solo sonicados. emplo 25 - Ensayo Microbiano de Biomasa Pre-tratada Materiales lignocelulósicos específicos pre-tratados c scribió en la presente documentación se anal iza n para est la levadura Saccharomyces cerevisiae (levadu ra del vino) y pitis (ATCC 66278) así como tam bién en las bacterias Zy bilis (ATCC 31 821 ) y Clostridium thermocellum (ATCC 31 va a cabo un estudio de crecimiento con cada uno de los or ra determinar el tiempo óptimo de i ncubación y muestreo.
Cada una de las materias primas se i ncuba , por d upl icad revisiae, P. Stipitis, Z. Mobilis, y C. thermocellum en u crobiológico estándar para cada microorgan ismo. Se usa C ra las dos cepas de levad ura , S. cerevisiae y P. Stipitis. Se u para Z. Mobilis y medio CM4 para C. thermocellu mparación se usa un control con agregado de azúcar puro tería prima. Durante la incu bación, se toma un total estras a lo largo de u n periodo de 1 2 horas, a los tiempos 0 , horas y se analiza la viabil idad (conteos en placa para Z. nteo directo para S. cerevisiae) y concentración de etanol .
Se mide el contenido de azúcares de las materias prima se 2. Compatibilidad de Celulasa Se ensayan las materias primas, por d uplicado, con zimático Accellerase® 1000 disponible comercialmente, que complejo de enzi mas que reduce biomasa l ignocelulósica a mentables, incluyendo dos preparaciones diferentes de ichoderma reesei y Aspergillus nidulans, a un tempe ncentración recomendada en un frasco E rlenmeyer. Se inc scos con agitación moderada a alrededor de 200 rpm du ras. Durante ese tiempo se toman muestras cada tres hor mpos 0, 3, 6, 9, y 12 horas para determinar la concentr úcares reductores (Hope y Dean , Biotech J. , 1 974 , 1 44 :40 rción l íquida de los frascos. mplo 26- Análisis de concentración de azúcar usando H PLC Se analizaron 1 3 muestras para determi nar concentr úcar (HPLC) y toxicidad contra 3 m icroorganismos {Pichia LC Waters, 2690 HPLC Module pectrofotómetro Unicam, UV300 I Biochem Analizador Interscience, YSI abla 27. Azúcares usados en el análisis de HPLC Azúcar Fabricante Ref # Lote # glucosa 49140 1284892 Xilosa 95731 130447351707231 celobiosa BioChemika 22150 130315714806191 arabinosa 10840 118897924105272 mañosa 63582 363063/1 22097 galactosa 48259 46032/1 33197 bta 28. Preparación de estándares de HPLC onc. deseada Vol. Sol. Azúcar Vol. Agua (mg/mL) nanopura (mL) áiisis Cada muestra (1 gramo) se mezcló con agua por osmosi 00 rpm y 50 °C toda la noche. El pH de la muestra se ajustó y se filtró a través un filtro de jeringa de 0.2 pm. Las mué nservaron a -20 °C antes del análisis para mantener la integ muestras. Las observaciones realizadas durante la prepar muestras se presentan en la Tabla 29. bla 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, SG132-10 1 15 5.16 SG132-100 1 15 4.7 G132-10-US 0.3 5 5.12 G132-100-US 0.3 5 4.97 WS132 1 15 5.63 WS132-10 1 15 5.43 WS132-100 1 15 5.02 l pH de estas muestras se ajustó a pH usando NaOH 1 N Los estándares se prepararon frescos partir de una trón de 4 mg/mL de los 6 azúcares combinados, glucosa obiosa, arabinosa, mañosa y galactosa. La solución patrón se r la disolución de 0.400 gramos de cada azúcar en 75 mL nopura (filtrada en 0.3 micrones). Una vez disuelta, la soluctó diluyó a 100 mL usando un matraz volumétrico y se conser tándar de verificación (1,5 mg/mL de estándar) cada 8 iny ra asegurar que la integridad de la columna y el dét ntuvieron durante el experimento. El coeficiente de variaci rva estándar (valor R2) fue al menos 0.989 y la concentració tándares de verificación estaba dentro del 10% de la conc l. Las condiciones de HPLC eran los siguientes: bla 30. Parámetros de HPLC lumen de inyección: 20 pL se móvil: 0.45 pmm agua nanopura f desgasificada locidad de flujo: 0.5 mL/min mperatura de columna: 85°C tector de temperatura: Temperatura de evaporado temperatura de nebulizado ruebas iniciales indicaron que se observó la mejor separació bla 32. Concentración de azúcar expresada en % de papel bla 33. Concentración de azúcar expresada en % de m uestra noerv A A132 A132- SG SG132 SG132 SG132- SG132- ws ws ónde 132 -10 100 132 -10 -100 1CMJS 100-US 132 -1 car(% em plo 27- Estudio de toxicidad Se analizaron doce muestras para determinar la toxicida panel de tres cultivos productores de etanol . En este est adió glucosa a las muestras a fin de disti nguir entre ¡ nanició ltivos y toxicidad de las muestras. Se a nalizó u na decir estra para determinar toxicidad contra Pichia stipitis. U na sín tocolo usado se enumera en la Tabla 32. Una descripció ductos químicos y el eq uipamiento usado se informa en la -36. bla 34. Condiciones para análisis de toxicidad Variable Organismo Zymomonas mobilis Saccharomyces Pich ATCC 31821 cerevisiae ATCC 24858 NRR Repetición de Duplicado prueba olumen medio 100 mi 100 mi 1 Tiempo de 36 36 ncubación total (horas) nálisis de etanol 24, 30, 36 24, 30, 36 24 (horas) nteos de células 24, 36 24, 36 (horas) pH 0 horas 0 horas O bla 35. Reactivos usados para prueba de toxicidad mponente de Fabricante Referencia # Lot medio Urea ScholAR 9472706 AD-82 Chemistry Extracto de Becton 288620 4026 vadura (usado Dickinson para S. cerevisiae) Extracto de Becton 212750 7165 vadura (usado Dickinson ra P. stipitis y Z. mobilis) MgS047H20 Sigma M5921 034K (NH4)S04 Sigma A4418 117K KH2P04 Sigma P5379 074K Caldo YM Becton 271120 6278 Dickinson Componentes de YSI usados en el estudio de matraz Se real izó una prueba usando los tres microorganismos scriben a continuación . ccharomyces cerevisiae ATCC 24858 (American Type llection) Se preparó un cultivo sesgado de S. cerevisiae a part ltivo liofilizado rehidratado obtenido de ATCC. Una por terial del cultivo sesgado se colocó en estrías en un caldo de agar (pH 5.0) y se incu bó a 30 °C durante 2 d ías. U lenmeyer de 250 m l_ que contiene 50 m L de medio (20 g/L de /L de extracto de levadura, y 5.0 g/L de peptona , pH 5.0) s n una colonia de la placa de YM y se incubó dura nte 24 hora 00 rpm . Después de 23 horas de cultivo, se tomó una mué alizó para determinar la densidad óptica (600 nm pectrofotómetro UV) y la pureza (ti nción de G ram) . Sobre la os resultados, se combinaron dos matraces de siembra , cada ntaminación. Además de las muestras de ensayo, 1 mL (1 terial del matraz de siembra se añadió a cada matraz. Los incubaron como se describió anteriormente durante 36 horas. chia stipitis NRRL Y-7124 (ARS Culture Collectión) Un cultivo sesgado de P. stipitis se preparó a partir de u filizado rehidratado obtenido de ARS Culture Collectión. Un l material del cultivo sesgado se colocó en estrías en un cal g/L de agar (pH 5.0) y se incubaron a 30 °C durante 2 traz Erlenmeyer de 250 mL que contiene 100 mL de medio cosa, 1,7 g/L base nitrogenada de levadura, 2.27 g/L de u de peptona, 40 g/L de xilosa, pH 5.0) se inoculó con una ntidad del material de la placa y se incubó durante 24 horas a 5 rpm. Después de 23 horas de cultivo, se tomó una mues alizó para determinar la densidad óptica (600 nm pectrofotómetro UV) y pureza (tinción de Gram). Sobre la toclave cambiará el contenido de las muestras y esteriliza ro no es apropiada para la esterilización de los sólidos. Las ensayo se añadieron en el momento de la inoculación (más q para reducir la posibilidad de contaminación. Además estras de ensayo, 1 mL (1% v/v) de material del matraz de e adió a cada matraz. Los matraces se incubaron como se teriormente durante 48 horas. momonas mobilis ATCC 31821 (American Type Culture) Un cultivo sesgado de Z. mobilis se preparó a partir de u filizado rehidratado obtenido de ATTC. Una porción del mat itivo sesgado se colocó en estrías en placas de DYE (glucos tracto de levadura 10 g/L, agar 20 g/L, pH 5.4) y se incubó a C02 durante 2 días. Un tubo de ensayo con tapa a rosca d e contiene 15 mL de medio (25 g/L de glucosa, 10 g/L de ext adura, 1 g/L de MgS04 7H20, 1 g/L de (NH4)2S04l 2 g/L de terminar la densidad óptica (600 nm en u n espectrofotómet reza (ti nción de gram) . Sobre la base de estos resultados, traz (llamado matraz de siembra) con una DO de 3.72 para os los matraces de ensayo.
Los recipientes de ensayo eran matraces Erlenmeyer de e contienen 100 m L del medio estéril descrito anteriorment cepción del extracto de levadura a razón de 5 g/L. Todos los sometieron a autoclave vacíos a 1 21 °C y 1 5 psi y se añadió terilizado por filtración (fi ltro de 0.22 pm) a los matraces ant ición de los materiales de ensayo. Los materiales de ensa terilizaron, ya que el someterse a autoclave cam biara el cont muestras y esterilización con filtro no es apropiada terilización de los sólidos. Las muestras de ensayo se añad ie mento de la inoculación para reducir la posibil idad de conta emás de las muestras de ensayo, 1 m L ( 1 % v/v) de mat traz de ensayo se añadió a cada matraz. Los matraces se i rante 2 días, y se contó el número de colonias. Las opiadamente diluidas de S. cerevisiae y P. stipitis se mezcl 5% azul de tripano, se cargaron en un hemocitómetro de N s células se contaron con aumento de 40 X.
Se anal izaron tres muestras para determinar concentr nol usando el analizador YSI Biochem sobre la base del e ohol deshidrogenasa (YSI , Interscience) . Las mues ntrifugaron a 14,000 rpm durante 20 mi nutos y el sobrena nservó a -20 °C para mantener la integridad . Las mué uyeron entre 0-3.2 g/L de etanol antes del análisis. Se an ándar de 3.2 g/L de etanol aproximadamente cada 30 muest egurar la integridad de la membrana se mantuvo durante el densidad óptica (600 nm) de las muestras no se informa po estras de ensayo sólido interfirieron la medición de absorb mentar la turbidez de las muestras y son imprecisos. % de rendimiento = (etanol en la muestra/etanol en control) x bla 37. Concentración de etanol y % de rendi miento ccharomyces cerevisiae estra # 24 horas 30 horas 36 ho Conc. de % de Conc. de % de Conc. de etanol desempeño etanol desempeño etanol d (g/L) (g/L) (g/L) 132 4.0 140 5.2 127 3.26 32-10 4.2 147 5.1 125 3.89 32-100 4.3 149 5.6 136 3.47 132 5.5 191 6.5 160 5.24 32-10 1.9 67 6.3 153 5.54 32-100 4.4 154 5.6 137 4.04 132 5.3 186 6.0 146 3.99 32-10 5.2 180 6.4 156 4.63 bla 38. Concentración de etanoi y % de rendi miento usando P pitis estra # 24 horas 30 horas 36 ho Conc. de % de Conc. de % de Conc. de etanoi desempeño etanoi desempeño etanoi d (g/L) (g/L) (g/L) P132 2.8 130 3.4 188 8.1 32-10 7.3 344 11.9 655 15.8 32-100 5.2 247 8.6 472 13.3 132 12.2 575 14.7 812 14.9 32-10 15.1 710 18.7 1033 26.0 32-100 10.9 514 16.7 923 22.2 132 8.0 375 12.9 713 13.3 32-10 10.1 476 16.0 884 22.3 32-100 8.6 406 15.2 837 21.6 S132 9.8 460 14.9 820 17.9 .K, Sreenath Y T.W. Jeffries Bioresource Technology 72 (20 0). nalizada en el experimento de matraz de agitación posterior, bla 39. Concentración de etanol y % de rendimiento momonas mobilis estra # 24 horas 30 horas 36 ho Conc. de %de Conc. de %de Conc. de etanol desempeño etanol desempeño etanol d (gL) (g/L) (g/L) P132 7.5 85 6.8 84 7.5 32-10 7.5 85 4.8 59 6.8 32-100 7.3 83 6.2 77 7.1 132 9.6 109 8.3 103 9.1 32-10 9.2 105 8.4 105 8.8 32-100 8.2 93 7.6 94 7.6 S132 7.9 89 7.1 88 7.7 sultados del a nálisis de concentración de células El % de cél ulas se usa para comparar cada muestr ntrol para cada organismo (Tablas 40-42) . Si n embargo, uías no se puede usar para comparar entre cepas. Cu mparan cepas, se debe usar la concentración de célu las ando se analizan los datos, u n % de rendimiento de menos ede indicar toxicidad cuando se acom paña con concentr nol baja. La ecuación usada para determinar el % de rendimi de cél ulas = (nú mero de células en la muestra/número de cél control) x 1 00 bla 40. Resultados del análisis de concentración ccharomyees cerevisiae Muestra # 24 horas 36 horas Concentración % Concentrad ón 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 1 bla 41. Resultados del análisis de concentración celular pa pitis Muestra # 24 horas 48 horas Concentración % Concentración celular Células celular Cé ( x 108/mL) ( x 108/mL) P132 16.4 108 20.3 P132-10 11.5 76 9.5 P132-100 6.5 43 17.8 WS132-100 9.3 62 10.7 Control 15.1 100 23.4 1 bla 42. Resultados del análisis de concentración momonas mobilis Muestra # 24 horas 36 horas Concentración % Células Concentración celular celular Cé ( x 108/mL) ( x 108/mL) P132 7.08 86 2.97 6 P132-10 21.80 264 4.37 9 P132-100 4.50 54 3.35 7 A132 6.95 84 1.99 4 A132-10 6.13 74 4.05 9 A132-100 9.60 116 4.20 9 G132 7.48 90 3.84 8 mano Se analizaron trece muestras en cuanto a la producción cultivos de P. stipitis sin adición de azúcar. Estas se som uebas en presencia y ausencia de celulasa (Accel lerase nencor) . El eq uipamiento y los reactivos usados para el exp listan en las siguientes Tablas 43-45. bla 43. Equipamiento y frecuencia de mantenimiento Equipo Fabricante Frecuenci ma ntenimi Agitadores (2) B. Braun Biotech , Trimestr Certomat BS-1 Espectrofotómetro Unicam , UV300 Bianual Analizador YS I I nterscience, YS I Mensua Biochem bla 45. Productos químicos usados para la fermentación en m itación omponente de Fabricante Referencia # Lot medio Urea ScholAR 9472706 AD-72 Chemistry Base de Becton 291940 7128 nitrógeno de Dickinson levadura Peptona Becton 211677 6278 Dickinson Caldo YM Becton 271120 16007 Dickinson Complejo Genencor Accellerase® 1304 ccellerase® 100 Enzyme rogenada de levadura, 2.27 g/L de urea, 6.56 g/L de pepton xilosa, pH 5.0) se inoculó con una colonia y se incubó du ras at 25 °C y 100 rpm. Después de 23 horas de cultivo, se t estra y se analizó para determinar la densidad óptica (600 pectrofotómetro UV) y pureza (tinción de Gram). Sobre la tos resultados, se eligió un matraz (llamado matraz de siemb nsidad óptica de 6.79 y con una tinción de Gram pura para os los matraces de ensayo.
Los recipientes de ensayo eran matraces Erlenmeyer de e contienen 100 ml_ de medio (1.7 g/L de base nitroge adura, 2.27 g/L de urea, y 6,56 g/L de peptona). No se añadi ucosa o xilosa) al medio del matraz de cultivo. Todos los mat metieron a autoclave vacíos a 121 °C y 15 psi y se añadió terilizado por filtración (filtro de 0.22 µ??) a los matraces ant ición de los materiales de ensayo. Los materiales de ensa terilizaron, ya que el someterse a autoclave cambiará el cont Un conjunto de matraces duplicados por carga de alir ntenía el complejo enzimático Accellerase® (1.25 mL por m SÍS recomendada más alta es 0.25 mL por gramo de nencor) para intentar la sacarificación y fermentación si SF). El otro conjunto de matraces duplicados no contenían zimático Accellerase®. Se analizaron un total de 52 matraces.
También se analizaron seis matraces de control. Los ntrol positivos contenían celulosa en polvo SolkaFloc 200 N 158072, International Fiber Corporation) a una concentració mos por matraz de 100 mL (25 gramos por L) con y sin la a mplejo enzimático Accellerase®. Además, solo se usó un co ntiene azúcares (glucosa y xilosa). bla 46. La cantidad de cada carga de alimentación agregad traz Número de Cantidad agregada al G132-100 5 WS132 5 WS132-10 5 WS132-100 5 Muestra A 5 álisis Las muestras se analizaron para determinar la concentr noí (Tablas 47, 48, y 49) usando el analizador YSI Biochem se del ensayo de alcohol deshidrogenasa (YSI, Interscien estras se centrifugaron a 14,000 rpm durante 20 minut brenadante se conservó a -20 °C. La muestras se diluyeron g/L de etanol antes del análisis. Un estándar de 2.0 g/L de alizó aproximadamente cada 30 muestras para asegurar la i la membrana se mantuvo durante el análisis. ue contiene elulosa cristalina 0.00 0.00 0.00 Solka Floc) , no zúcar, no enzima ue contiene elulosa cristal i na Solka Floc) a 25 7.88 6.56 9.80 /L, no azúcar, ccellerase® gregada bla 48. Resultados de matraces de agitación si n complejo e cellerase® 1 000 úmero de Concentración de etanol (g/L) uestra 24 horas 36 horas 48 horas 96 1 32 0.09 0.00 0.00 S132-10 0.47 0.49 0.34 S132-100 0.14 0.07 0.08 uestra A 1.88 1.89 2.30 bla 49. Resultados de matraces de agitación con complejo en cellerase® 1000 úmero de Concentración de etanol (g/L) uestra 24 horas 36 horas 48 horas 132 7.04 8.72 9.30 132-10 4.22 4.48 4.49 132-100 3.18 4.28 4.70 32 2.79 2.91 2.03 I 32-10 3.31 1.62 2.11 32-100 2.06 1.92 1.02 132 0.87 0.40 0.32 132-10 1.38 1.04 0.63 lulasa 5 usando una celulasa industrial (Accellerase nencor) en condiciones óptimas de temperatura y pH. otocolo El protocolo es una modificación del NREL "Laboratory ocedure LAP-009 Enzymatic Saccharification of Ligno mass". Una muestra de material se añadió a 10 mL de rato de sodio 0.1M (pH 4.8) y 40 mg/mL de tetraciclina (par crecimiento de bacterias) en un tubo de 50 mL por dupli ntidad de muestra agregada a cada tubo se lista en la T unas muestras eran difíciles de mezclar (P132, P132-10, P1 r eso se añadieron a una concentración más baja. Ta incluyeron un control positivo de 0.2 gramos de celulosa lkaFloc 200 NF (lote # UA158072, International Fiber Corpo control negativo (no muestra). Se añadió suficiente agua por ersa (RO) para llevar el volumen a un total de 20 mL a los t ente amortiguador de citrato de sodio y el agua se calentaron bla 51. Se preparó una solución estándar de glucosa de 2.5 g olución de 2.500 gramos de glucosa (Sigma Cat# G75 te#:107H0245) en agua destilada. Una vez disuelto, el volu llevó a 1 L con agua destilada en un matraz volumétrico. Se tándar fresco en forma semanal y se conservó a 4 °C. bla 50. Cantidad de cada muestra agregada Cantidad agregada al t 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 51. Componentes de YSI usados en un estudio de m ión Componente Catálogo # Lote Membrana de glucosa YSI 2365 07D10 mortiguador de glucosa YSI 2357 0146 bla 52. Resultados del ensayo de celulasa ntrd positivo 0.17 2.38 3.65 4.71 5.25 5.98 7.19 9.26 lkaFloc) adro 1. Concentración de glucosa (4 mejores productores) o 20 ¿o eo 80 Tiempo (horas) La cantidad de celulosa digerida en el tubo se calculó de la s ñera: bla 53. Resultados del ensayo de celulasa imero de Porcentaje de muestra total liberada como glucosa (%) en ei tiempo de in uestra 0 3 6 9 12 18 24 48 P132 2.02 14.98 25.16 31.36 34.85 39.38 43.81 54.2 132-10 1.19 12.02 18.25 22.97 25.06 27.00 32.29 40. 132-100 3.17 13.79 20.38 26.28 29.02 34.06 38.45 45.6 A132 0.86 3.55 4.58 5.74 6.29 7.27 7.87 9.3 32-10 0.94 4.25 5.42 6.29 6.82 7.56 8.18 9.6 132-100 1.03 4.94 6.50 7.56 8.18 9.05 9.77 11.5 G132 0.89 2.71 3.22 3.62 3.79 3.98 4.39 4.9 132-10 0.74 3.14 3.91 4.66 4.82 4.99 5.62 6.6 132-100 1.39 4.34 5.54 6.91 7.49 8.42 9.48 11.5 S132 0.77 3.48 4.32 5.11 5.38 5.98 6.43 7.5 S132-10 0.98 4.18 5.30 6.22 6.58 6.24 7.51 8.6 S132- 100 1.61 6.55 8.69 10.99 11.42 12.67 14.26 16.7 rendimiento de la Tabla 36. otocolo Se corrieron experi mentos con los parámetros descrito blas 54-56. bla 54. Equipamiento y frecuencia de mantenim iento Equipo Fa bricante, nombre Frecuenci mantenimi Agitadores (2) B. Braun Biotech , Trimestr Certomat BS-1 Espectrofotómetro U nicam, UV300 Bianual nalizador Biochem I nterscience, YS I Mensua YSI bla 55. Componentes de YS I usados en el estudio de matraz bla 56. Productos químicos usados para la fermentación en itación . durante 2 días. Las placas se mantuvieron durante 2 día tes de usar. Un matraz Erlenmeyer de 250 mL que contiene 1 dio (40 g/L de glucosa, 1,7 g/L de base nitrogenada de levad de urea, 656 g/L de peptona, 40 g/L de xilosa, pH 5.0) s n una colonia y se incubó durante 24 horas a 25 °C y 1 spués de 23 horas de cultivo, se tomó una muestra y se ana terminar la densidad óptica (600 nm en un espectrofotómetro reza (tinción de Gram). Sobre la base de estos resultados, s traz (llamado matraz de siembra) a una densidad óptica de y con una tinción de Gram pura para inocular todos los mat sayo.
Se corrieron tres experimentos usando las muestras 32-100, G132-10, y G132-100. El experimento #1 sometió atro muestras para la concentración de etanol a ncentraciones de xilosa y a concentraciones de glucosa const perimento #2 ensayó cuatro muestras para la concentración bla 57. Composición del medio de los matraces del Experime Tratamiento Concentración de Concentraci xilosa (g/L) glucosa ( 100% xilosa 40.0 40.0 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 Erl 250 mL) contenían 100 mL de medio. Se prepararon cinco dios diferentes con la cantidad de xilosa y glucosa descrit bla 57. Además, el medio contenía 1.7 g/L de base nitroge adura (Becton Dickinson # 291940) 2.27 g/L de urea ( emistry #9472706) y 6.56 g/L de peptona (Becton 1677). Todos los matraces se sometieron a autoclave vací ra reducir la posibilidad de contaminación. Además de las ensayo, se añadió 1 mL (1% v/v) del material del matraz de da matraz. Los matraces se incubaron a 30 °C y 150 rpm du ras.
Desafortunadamente, se rompió un matraz (muestra A n 100% de xilosa) durante el ensayo. En consecuencia, t sultados después de 24 horas de incubación se informan traz solo. Después de 72 horas de incubación, 100% de la material celulósico original (5.0 g) se añadió al 100% de los n 100% de xilosa (7 matraces en total, un matraz que co estra A132-100 se rompió) y se incubaron como antes du ras adicionales. bla 58. Adición de la carga de alimentación a matraces con osa en tiempo de incubación de 72 horas Carga de Agregado a 72 horas ).
Un total de 292 muestras se analizaron para deter ncentración de etanol usando un analizador YSI Biochem se del ensayo de alcohol deshidrogenasa (YSI, Interscien estras se centrifugaron a 14,000 rpm durante 20 minut brenadante se conservó a -20 °C. Cabe destacar, que las r l tiempo 0 requirieron filtración a través de un filtro de jeringa . Las muestras se diluirán entre 0-3.2 g/L de etanol a álisis. Un estándar de 2.0 g/L de etanol se analizó aproxima da 30 muestras para asegurar la que se mantuvo integrid mbrana.
Se analizaron un total de 47 muestras a las 72 h ubación y 48 horas post-adición de más material celulós estras apropiadamente diluidas se mezclaron con 0.05% de año y se cargaron en un hemocitómetro de Neubauer. Las c taron con aumento de 40 X. sayo (A132-10, A132-100, G132-10, y G132-100 a razón de O mL) se añadieron en el momento de la inoculación (más q ) para reducir la posibilidad de contaminación. Además estras de ensayo, se añadió 1 mL (1% v/v) of material del sayo a cada matraz. Los matraces se incubaron a 30 *C y rante 72 horas, álisis Las muestras provenían de 8 matraces de ensayo en un ti ubación de 0, 6, 12, 24, 36, 48 y 72 horas. Se realizaron los etanol de las 56 muestras como en el experimento #1 y se la Tabla 59. Se realizó un recuento celular sobre la muest ras como en el experimento #1 y se presenta en la Tabla 60. bla 59. Concentración de etanol de los matraces con doble mentación iempo de Concentración de etanol (g/L) bla 60. Concentración celular en el tiempo de incubación de 7 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 perimento #3 Concentraciones variadas de xilosa y glucosa Se analizaron cuatro muestras celulósicas (A132-10, A1 32- 10, y G132-100) con variadas concentraciones de cosa concentraciones enumeradas en la siguiente tabla (Tabl bla 61. Composición del medio del los matraces del Experime Tratamiento Conc. Xilosa Conc. Glucosa (g/L) (g/L) emistry #9472706) y 6.56 g/L de peptona (Becton 11677). Los matraces se prepararon como en el Experiment estras de ensayo (A132-10, A132-100, G132-10, y G132 adieron en el momento de la inoculación (más que antes ucir la posibilidad de contaminación. Además de las mué sayo, se añadió 1 mL (1% v/v) of material del matraz de da matraz. Los matraces se incubaron a 30 °C y 150 rpm du ras. álisis Se tomaron muestras de los 32 matraces de ensayo en u incubación de 0, 6, 12, 24, 36, 48, y 72 horas (ver Tablas 62 al de 224 muestras se analizaron para determinar la concentr nol usando el analizador YSI Biochem sobre la base del e ohol deshidrogenasa (YSI, Interscience). Las mues ntrifugaron a 14,000 rpm durante 20 minutos y el sobrena bla 62. Muestras de resultados de Etanol A1 32- 1 0 mpo Concentración de etanol (g/L) de 0% 10% 25% 50% 100% 0% 10% 25 estra xilosa xilosa xilosa xilosa xilosa azúcaazúcaazúc 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 85.3 72 15.15 15.55 19.25 21.85 28.00 1.14 1.52 5.0 24 23.15 oras ost- ición bta 63. Muestras de resultados de Etanol A1 32-1 00 mpo Concentración de etanol (g/L) de 0% 10% 25% 50% 100% 0% 10% 25 estra xilosa xilosa xilosa xilosa xilosa azúcaazúcaazúc res* res* res* 0 0.1 1 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 4.47 24 24.80** oras OSt- i i n bla 64. Resultados de etanol de la muestra G 1 32-1 0 mpo Concentración de etanol (g/L) de 0% 10% 25% 50% 100% 0% 10% 25 estra xílosa 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 0.11 0.12 0.1 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 8 15.95 16.90 19.25 21.10 24.00 0.07 2.05 . 8.1 2 13.50 15.80 18.55 21.25 26.55 0.09 0.11 5.55 4 24.95 ras St-ición bla 65. Resultados de etanol de la muestra G 1 32-1 00 mpo Concentración de etanol (g/L) de 0% 10% 25% 50% 100% 0% 10% 25 estra 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 8 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 5.08 4 25.20 ras St-ición mocitómetro de Neubauer. Las células se contaron bajo un 40 X. sultados Se usó un matraz de siembra para inocular los matr sayo de Experimento #1 y #2. La densidad óptica (600 nm) d siembra medida fue 5.14 y la concentración celular fue 4. lulas/mL (Tablas 65-66). En consecuencia, la concentraci células en los matraces de ensayo fue aproximadamente 4. ulas/mL.
Se usó un segundo matraz de siembra para inocular los r l Experimento #3. La densidad óptica (600 nm) del matraz de 5.78 y la concentración celular fue 3.75 x 108 células nsecuencia, la concentración inicial de células en los mat sayo fue aproximadamente 3,75 x 106 células/mL. 132- 0.95 4.50 2.67 2.67 3.82 0.01* 0.17 0.4 10 132- 6.53 4.02 4.84 4.47 5.29 0.01* 0.33 0.8 100 Las muestras estaban muy contaminadas después de 72 ltivo. Esto se esperaba debido a que Pichia no se cultivó bi ición de azúcar, y los contaminantes (de las muestras no dieron crecer más que Pichia. bla 67. Recuentos celulares en el tiempo de incubación de 48 st- adición (100% de xilosa y glucosa) Muestra Concentración celular (x 1 A132-10 10.17 A132-100 3.38 G132-10 3.94 G132-100 6.53 bla 68. Condiciones para análisis de toxicidad Organismo Variable Saccharomyces Pichia sti cerevisiae N RRL Y-7 ATCC 24858 Volumen de 0.5-1 1 inoculación (mL) (blanco 6-7 x 1 05 (blanco 3-4 células/mL) células/m epetición de prueba Matraces si mples Temperatura de 25°C 25°C incubación (± 1 °C) locidad de agitador 200 200 (rpm) Ti po de reci piente Matraz erlenmeyer 500 Matraz erlenm mi mi olumen de media 1 00 mi 1 00 mi otocolo Un sumario del protocolo usado se enumera en la Tabla scripción de los productos químicos usados en el ensayo de enumera en la Tabla 69. Se emplearon dos matraces co regado de muestra) para cada microorganismo para cada se sayo. Se analizó un total de 82 matraces.
Durante los experimentos, no aparecieron etanol o célul traces de P. stipitis que contienen las muestras C, C-1e, C- e en las primeras 24 horas de incubación. A fin de confi sultados, se repitió el ensayo. El segundo ensayo confirmó ibición del crecimiento de P. stipitis cuando se añadi estras C, C1E, C5E, y C10E a los matraces. bla 69. Productos químicos y materiales usados para An icidad omponente de Fabricante Referencia # Lot Glucosa Sigma G-5400 107H Extracto de Becton 288620 402 levadura Dickinson Caldo YM Becton 271120 6278 Dickinson Componentes de YSI usados en el estudio de toxicida Componente Catálogo # Membrana de etanol YSI 2786 Estándar de etanol YSI(3,2 g/L) 2790 Buffer de etanol YSI 2787 estras de ensayo Siete muestras de ensayo (todas con la denominació lieron usando un molinillo de café adecuado para muestras p s muestras se molieron a un tamaño de partícula constant estras A y G se podrían agregar a razón de 100 gramos por M uro.
Se realizó el análisis usando los dos microorganismos scriben a continuación. ccharomyces cerevisiae ATCC 24858 (American Type llection) Un banco de células de trabajo de S. cerevisiae ATCC paró a partir de un cultivo liofilizado rehidratado obte erican Type Culture Collection. Los crioviales que contiene S. cerevisiae en 15% en v/v de glicerol se conservaron a -75 rción de el material del banco de células de trabajo descong triara en un caldo de hongos y levaduras (YM) + 20 g/L de ) y se incubó a 30 C durante 2 días. Un matraz Erlenmeye 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 una c adieron 0.5 mL de material de siembra (a diferencia del plañ ) a cada recipiente de ensayo.
Los recipientes de ensayo eran matraces Erlenmeyer d e contienen 100 mL del medio estéril descrito anteriorment matraces se sometieron a autoclave a 121 °C y 15 psi ant ición de los materiales de ensayo. Los materiales de ensa terilizaron, ya que el someterse a autoclave cambiaría el cont muestras. Las muestras de ensayo se añadieron en el mome culación (más que antes de) para reducir la posibil ntaminación. Además de las muestras de ensayo, 0.5 -1.0 % v/v) de material del matraz de ensayo se añadieron a cad S matraces se incubaron como se describió anteriormente du ras. hia stipitis (ARS Culture Collection) Un banco de células de trabajo de P. stipitis NRRL Y lonia y se incubó durante 24 horas a 25 °C y 125 rpm. Despu ras de cultivo, se tomó una muestra y se analizó para dete nsidad óptica (600 nm en un espectrofotómetro UV) y l nción de Gram). Sobre la base de estos resultados, se usó u mado matraz de siembra) a una densidad óptica de 5-9 y ción de gram pura para inocular todos los matraces de ensay Los recipientes de ensayo eran matraces Erlenmeyer de e contienen 100 mL del medio estéril descrito anteriorment matraces se sometieron a autoclave vacíos a 121 °C y 15 adió medio esterilizado por filtro (filtro de 0.22 µ??) a los tes de la adición de los materiales de ensayo. Los mater sayo no se esterilizaron, ya que el someterse a autoclave ca ntenido de las muestras y la esterilización con filtro no es a ra la esterilización de los sólidos. Las muestras de en adieron en el momento de la inoculación (más que antes ucir la posibilidad de contaminación. Además de las mué p/f/s se mezclaron con 0.05% de azu l de tripano, se cargar mocitómetro de Neubauer. Las cél u las se contaron bajo un 40 X.
Se tomaron muestras de cada matraz a 0, 6, 1 2, 24, 36 , ras y se analizaron para determinar la concentración de etano analizador YS I Biochem sobre la base del ensayo de Sh idrogen asa (YSI , 25 I nterscience) . Las m uestras se centrif ,000 rpm durante 20 mi nutos y el sobrenadante se conservó s muestras se diluirán a 0-3.2 g/L de etanol antes del aná tándar de 2.0 g/L de etanol se analizó aproximadamente estras para asegurar la integridad de la membrana se rante el análisis. lculos Se usaron los siguientes cálculos para comparar los r lulares y la concentración de etanol en los matraces control . traces de ensayo. En consecuencia, la concentración célul cada matraz fue 6.75 x 105/mL Durante la segunda se sayo, el matraz de siembra de S. cerevisiae tenía una densid 0 nm) de 4.87 y una concentración celular de 3.15 x 107 cé mL de material del matraz de ensayo se añadió a cada un traces de ensayo. En consecuencia, la concentración célul cada matraz fue 6.30 x 105/mL El pH de los matrace revisiae a un tiempo de muestra de 0 horas se presenta en . El pH de los contenidos del matraz estaba dentro del pH ópt cultivo de S. cerevisiae (pH 4-6). No se requirió ajuste de pH. bla 71. pH de los matraces de S. cerevisiae en el tiempo de 0 horas Número de Número de pH pH muestra muestra P 5.04 C 5.46 G50E 5.07 ST10E 4.94 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 bla 72. Concentración de etanol de los matraces con S. cerev Número (^centradón de etanol (g/L) 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 S100E 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.X 8.62 7.29 bla 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 8 P5E 164.0 87.3 43.0 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 1 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 129.9 145.1 174.5 195 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 169.8 111.6 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 3.2 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. bla 74. Recuentos celulares y % de células de S cerevisiae úmero de Recuento celular % de Células muestra (células x 108/ mL) (cuenta/ cuenta del contr 24 horas 72 horas 24 horas 72 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 1 ST5E 0.58 1.49 90.7 ST10E 0.61 1.32 95.4 1 ST30E 0.59 0.60 91.8 ST50E 0.59 1.30 91.8 1 traces de ensayo. En consecuencia, la concentración celul cada matraz fue 3.30 x 106/ml_. Durante la segunda se sayo, el matraz de siembra de P. stipitis tenía una densid O nm) de 5.45 y una concentración celular de 3.83 x 108 cé mL de material del matraz de ensayo se añadió a cada un traces de ensayo. En consecuencia, la concentración célul cada matraz fue 3.83 x 106/mL El pH de los matraces de si stipitis a un tiempo de muestra de 0 horas se presenta en la pH de los contenidos del matraz estaban dentro del pH óptim cimiento de P. stipitis (pH 4-7). No se requirió ajuste de pH. bla 75. pH de los matraces de P. stipitis al tiempo de muestra 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 matrac pitis se presentan en la Tabla 76 y 77. Las concentraciones s altas eran la serie G y A. Los matraces C-30et C-50e, y bla 76. Concentración de etan ol en l os matraces de P. stipitis Número Concentración de etanol (g/L) en los siguientes tiempos (ho 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 12.40 15.60 P10E 0.02 0.02 0.01 1 .38 8.69 13.00 1 P50E 0.01 0.02 0.02 0.03 3.77 10.50 1 P100E 0.02 0.03 0.02 3.75 10.50 15.60 1 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 1 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 1 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 1 ST1 E 0.01 0.00 0.48 5.24 9.37 12.50 1 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 1 ST50E 0.02 0.05 0.19 5.16 9.47 12.70 1 T100E* 0.07 0.15 0.11 4.98 10.70 15.40 1 bla 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 2 C30E 297.1 283.8 278.4 2 C50E 297.1 261.0 254.8 2 C100E 275.4 250.3 245.2 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 T100E* 120.3 109.7 127.8 bla 78. Recuentos celulares y % de células de P. stipitis Número de Recuento celular % de células muestra (células x 108/ mL) (cuenta/ cuenta contr 24 horas 72 horas 24 horas 72 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 1 G 1.50 14.20 43.5 1 G1E 3.90 8.10 113.0 G5E 2.93 6.45 84.9 G10E 4.35 13.30 126.1 1 G50E 3.75 11.60 108.7 1 A 7.43 8.55 215.4 1 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 1 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 1 ST1E 2.00 8.70 58.0 1 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 1 tienen P- 132-10, G-132-10 y WS-132-10 en el punto de ti 24 horas. Las cantidades de células en presencia de l estras fueron comparables con el control. Esta observaci e los sustratos no eran tóxicos para Z. mobifis durante hasta spués de la siembra.
En el punto de tiempo de 36 horas, se observó una dismi cantidad de células (por ejemplo, debido a la pérdida de erte celular) en todas las muestras, que incluyen el control. minución de las cantidades de células se observó en todas e contienen P-132- 10, G-132-10. La probable causa de es común a todas las muestras, incluyendo el control. En cons causa de este efecto no es los sustratos de ensayo, ya q rían en cada muestra, y no están presentes en el control. Las plicaciones para esta observación incluyen condiciones inap r ejemplo, temperatura, composiciones del medio), o concent etanol en la muestra.
Como se muestra en el Cuadro 1 B, todas las células pro ntidades comparables de eta nol (por ejemplo, 5-1 0 g/L) en ca tiempo, i ndepend ientemente del sustrato . En conformidad tos de número de células presentados en el Cuadro ncentración de etanol de cada muestra alcanzó el pico en mpo de 24 horas. E n contraste con los datos de número d ta , la concentración de etanol no dismi nuyó en los puntos d bsiguientes. Esto era de esperar ya que el etanol no fue ext tema. Además, estos datos sugieren que la producción d estas muestras puede provenir de la fermentación de gluco dio de cultivo. N ingu no de los sustratos ensayados pareció producción de etanol . adro 1 B. Concentraciones de etanol para Z. mobilis En conjunto, los Cuadros 1A y 1B sugieren ncentraciones de etanol por encima de aproximadamente 6 g/ r tóxicas para Z. mobilis. Estos datos también se presentan rcentaje normalizado frente al control, como se muestra en e adro 1C. % de crecimiento y producción de etanol para Z. mo ¦ Células 24 hr DBoh24hr ü Células 36 hr E3Boh36hr chia stipitis Como se muestra en el Cuadro 2A, las cantidades de cél mparables con el control. Además, si bien en las mues ntienen G-132 y WS-132 estuvieron presentes cantidades eramente reducidas, no se observó reducción de las canti lulas en G-132-10, G-132-100, A-132-10 o A-132-nsecuencia, es poco probable que los sustratos G o A sean s bien, la reducción de las cantidades de células observada e WS-132 están probablemente causadas por una perimental o por la presencia de sustrato no procesado que d ñera impide el crecimiento celular. En conjunto, estos datos e la glucosa presente en el control y las muestras experime bablemente suficiente para promover el crecimiento óptir pitis, y que la presencia de un sustrato adicional en la mu menta esta tasa de crecimiento. Estos resultados también e ninguna de las muestras son tóxicas en P, stipitis. adro 2A. Concentraciones celulares para P. stipitis Como se muestra en el Cuadro 2B, a pesar de las canti uías similares informadas en el Cuadro 2B, se obse oducción de etanol muy aumentada en todas las mues ntienen un sustrato experimental. Las concentraciones d mentaron respecto del tiempo para cada uno de los tres p mpo analizados. La mayor concentración de etanol se obse 132-10 en el punto de tiempo de 48 horas (por ¦¿ 'A nr naenr H4»nr En conjunto, los resultados presentados en los Cuadros gieren que los sustratos experimentales no promueven el au cimiento de P. stipitis, sin embargo ellos incrementan tidad de etanol producida por este tipo de célula. Est bién se presentan como un porcentaje normalizado frente al mo se muestra en el Cuadro 2C. ccharomyces cerevisiae Como se muestra en el Cuadro 3A, G-132-100, A-132, A 132-100, y WS-132 promovieron una cantidad de células lig vada en comparación con el control. No se observaron red nificativas del número de células en ninguna muestr sultados sugieren que ninguna de las muestras es tóxic revisiae. adro 3A. Concentraciones celulares para S. cerevisiae 24 hfT.30 hr SB hr Estos datos también se presentan como un p rmalizado frente al control, como se muestra en el Cuadro 3C. adro 3C. % de Crecimiento y producción de etanol para S. ce ectado por factores que incluyen las economías de la escala y sponibilidad de biomasa que se usa como materia prima. El in l tamaño de planta tiende a incrementar las economías de es asocian con los procesos de la planta. Sin embargo, el in \ tamaño de la planta también tiende a incrementar los eo mplo, costos de transporte) por unidad de materia prima de S estudios que analizan estos factores sugieren que el ropiado de plantas de conversión de biomasa puede estar en tre 2000 y 10,000 toneladas secas de materia prima de bio a. La planta que se describe más adelante está hecha con u ta tratar 2000 toneladas de materia prima de biomasa seca po La Figura 39 muestra un proceso esquemático de un si nversión de biomasa configurado para tratar switchg bsistema de preparación de materia prima trata a la materia masa en bruto para eliminar objetos extraños y proveer partí maños consistentes para otros tratamientos. Los sistemas atamiento para formar alcoholes. eparación del alimento El diseño de velocidad de alimentación para la planta es neladas secas por día de biomasa de switchgrass (Panicum materia prima del diseño es switchgrass trozado y/o cortado.
La materia prima de biomasa, en la forma de f itchgrass, se recibe en la planta mediante acoplados de ca edida que se reciben, los mismos se pesan y se descargan rretillas elevadoras. Algunos fardos se envían a s macenamiento internos mientras que otros se toman directar s cintas transportadoras. A partir de aquí, se transportan los sistema automático de desenvolvimiento que saca la ásticas que envuelven y/o la red que rodea a los fardos. L ima de biomasa se transporta a través de un separador ra eliminar porciones de metal, luego de lo cual se introd Debido a que el switchgrass está disponible solo tacional, se requiere un almacenamiento a largo plazo par atería prima a la planta todo el año. El almacenamiento a la nsistirá aproximadamente en entre 400 y 500 acres d iladas de fardos sin cubrir en una localización (o e calizaciones) razonablemente cercanas a la planta de et ovee un almacenamiento interno de corto plazo equivalente a producción en un área de almacenamiento exterior. Los far as de acceso de alrededor así como también la nsportadoras estarán sobre una losa de concreto. Se usa un ncreto debido al volumen de tránsito que se requiere para p an cantidad de materia prima de biomasa que se requiere. Un ncreto minimizará la cantidad de agua que se acumula en el macenamiento, así como también reducirá la exposición de l ima de biomasa a la suciedad. El material almacenado pr ovisión de corto plazo para fines de semana, vacaciones parcidora y luego de descargan sobre una cinta transportado sa a través de un separador magnético para eliminar el me l desfibrado. Se provee un magneto de hierro para atrapar agnético contaminante y un tamiz de escalpado elimina el m an tamaño y extraño en la entrada de trenes múltiples de de rte, lo que reduce la materia prima de biomasa al tamaño a ra el tratamiento. Los trenes de desfibrado-corte sfibradores y cortadoras de cuchillo rotatorio. Los desfi ducen el tamaño de la materia prima de biomasa en bruto terial resultante para alimentar las cortadoras de cuchillo s cortadoras de cuchillo rotatorio cortan en forma concu tería prima de biomasa y criban el material resultante.
Se proveen tres silos de almacenamiento para limitar el ti ctividad global del sistema debido al mantenimiento requeri fallos del equipamiento del subsistema de preparación de ima. Cada silo puede contener aproximadamente 55.000 pie trasónica. Como se expuso previamente, la irradiación de l ima de biomasa cambia la estructura molecular (por ejemplo, calcitrancia, el peso molecular promedio, y la cristalinida atería prima de biomasa. La mezcla de la materia prima de adiada en una suspensión y la aplicación de energía ultrasó spensión cambia aun más la estructura molecular de la mate biomasa. La aplicación de la radiación y sonicación en s ede tener efectos sinergísticos en que la combinación de rece conseguir mayores cambios en la estructura molec emplo, reduce la recalcitrancia, el peso molecular prome istalinidad) que los que cualquiera de las técnicas pue cazmente por separado. Sin estar ligados a ninguna teoría, reducir la polimerización de la materia prima de biomasa me mpimiento de los enlaces entre los segmentos de com lulósicos y lignocelulósicos de la materia prima de bior adiación puede hacer que la estructura física global de la omasa en múltiples corrientes de alimentación (por eje rrientes de alimentación) en donde cada uno conduce a parados de haces de electrones 492. En esta modalidad, se atería prima de biomasa mientras que la misma se sec rriente de alimentación es transportada por una cinta trans parada hacia un emisor de haces de electrones asociado. C nsportadora de alimentación de irradiación pued roximadamente un metro de ancho. Antes de llegar al emisor electrones, se induce una vibración localizada en ca nsportadora para distribuir uniformemente la materia p masa seca a lo largo del ancho de la sección transversal d nsportadora.
El emisor de haces de electrones 492 (por ejem positivos de irradiación de haces de electrones que están di mercialmente en Titán Corporation, San Diego, CA) se config licar una dosis de electrones de 100 kiloGray que se aplt nicación La materia prima de biomasa irradiada se mezcla con a rmar una suspensión antes de aplicar la energía ultrasónic ber un sistema de sonicación separado asociado con cada alimentación para el haz de electrones o se pueden agreg rrientes para haces de electrones como alimentación para stema de sonicación.
En cada sistema de sonicación, la materia prima de adiada se usa para alimentar un reservorio 1214 a travé imera entrada 1232 y se alimenta con agua el reservorio 1214 la segunda entrada 1234. Mediante válvulas apropiadas (m tomáticas) se controla el flujo de materia prima de biomasa agua para producir una proporción deseada de materia omasa a agua (por ejemplo, 10% de material celulósico, por lumen). Cada reservorio incluye un mezclador 1240 para a ntenidos de volumen 1236 y dispersar la materia prima de rbulento que persiste a lo largo de las tuberías entre la prime entrada 1220 de la celda de flujo 1224.
Dentro de la celda de flujo 1224, el transductor ultrasón nsmite energía ultrasónica a la suspensión 1216 a medid spensión fluye a través de la celda de flujo 1224. El tr trasónico 1226 convierte energía eléctrica in energía mecanic cuencia (por ejemplo, energía ultrasónica), que se entrega e suspensión a través del elevador de potencia 48. Hay comer sponíbles transductores ultrasónicos (por ejemplo, de Hieisc c. of Ringwood, New Jersey) que son capaces de entr tencia continua de 16 kilowatts.
La energía ultrasónica que viaja a través del elevador de 48 en el volumen del reactor 1244 crea una serie de compr refacciones en la corriente de proceso 1216 con una ¡ ficiente para crear cavitación en la corriente de proceso eación de cavidades desagrega los componentes de la mate roximadamente 4000 MJ/m3, por ejemplo, 10, 25, 50, 100, 0, 1000, 2000, o 3000) sobre otras materias primas de ego de exponerse a la energía ultrasónica en el volumen d 44, la corriente de proceso 1216 sale de la celda de flujo 24 la salida 1222.
La celda de flujo 1224 también incluye un intercambiador 46 en comunicación termina con al menos una porción del vo actor 1244. Un fluido de enfriamiento 1248 (por ejemplo, ag cia el intercambiador de calor 1246 y absorbe el calor que s ando se sónica la corriente de proceso 1216 (por spensión) en el volumen del reactor 1244. En algunas modali jo del fluido de enfriamiento 1248 dentro del intercambiador 46 se controla para mantener una temperatura aproxim nstante en el volumen del reactor 1244. Además o ternativo, la temperatura del fluido de enfriamiento 1248 ntro del intercambiador de calor 1246 se controla para mant nde cada uno está asociado con unidades de sonicación indi s unidades de sonicación múltiple también se pueden aco rie para incrementar la cantidad de energía sónica que se a spensión. ocesos Primarios Un filtro de tipo tambor rotatorio de vacío elimina los sóli spensión antes de la fermentación. El líquido se bombea ro enfriado antes de entrar a los fermentadores. Los sólidos pasan al subsistema de postprocesamiento para proce icional.
Los tanques de fermentación son recipientes de acero i andes, de baja presión, con fondos cónicos y agitadores locidad. Se pueden configurar varios primero tanques de ferm serie. La temperatura en los tanques de fermentación de pa se controla a 30 grados centígrados usando intercam Los gases que salen de los tanques de fermentación rmentadores se combinan y se lavan en una columna de ntracorriente antes de ventilarse a la atmósfera. Los secho se lavan para recuperar el etanol más que por el cont isiones aéreas. stprocesamiento stilación La destilación y la absorción con tamices moleculares ra recuperar el etanol de la cerveza de fermentación en oducen 99.5% de etanol. La destilación se lleva a cabo lumnas — la primera, llamada columna de cerveza, elimina suelto y la mayoría del agua, y la segunda concentra el eta mposición casi azeotrópica.
Toda el agua de la mezcla casi azeotrópica se elimina sorción con tamices moleculares en fase vapor. La regener trae el agua mediante un filtro de presión y se envían a un q I líquido del filtro de presión que no se recicló se concent aporador de efecto múltiple usando el calor de desec stilación. El jarabe concentrado a partir del evaporador se m s sólidos que se están enviando al quemador, y el co aporado se usa como agua de reciclado relativamente limpi oceso.
Debido a que el agua usada que se puede reciclar es li cluye un evaporador en este proceso. La cantidad total de tro de presión que se recicla directamente se configura en les orgánicas como el amonio acetato o lactato, componente maceración no utilizados por el organismo, o compuestos in la biomasa acaban en esta corriente. Reciclar demasiado aterial puede resultar en niveles de fuerza iónica y presión e pueden ser perjudiciales para la eficiencia del o rmentador. Para el agua que no se recicla, el evaporador aeróbica y una digestión aeróbica para digerir la materia or corriente. La digestión anaeróbica produce una corriente d e es rico en metano que se usa para alimentar el quem gestión aeróbica produce una corriente de agua relativamen ra usar en el proceso así como también un fango que está c incipalmente de masa celular. El fango también se que emador. Este esquema de cribado/ digestión anaeróbica / róbica es un estándar dentro de la industria actual del et eden obtener instalaciones en el rango entre 1 y 5 mil lones por día como unidades "no comerciales" a parti ndedores. uemador, Hervidor, y Turbo-generador El propósito de subsistema de quemador, hervidor, nerador es quemar diferentes corrientes de subproductos neración de vapor y electricidad. Por ejemplo, algo de electricidad.
Tres corrientes de combustible primario (sólidos l stilado, biogas, y jarabe del evaporador) se usan para alim emador de lecho fluidificado circulante. La pequeña can omasa de desecho (fango) del tratamiento de agua de mbién se envía al quemador. Un molino mueve aire dent mara de combustión. El agua tratada entra el circuito interc calor en el quemador y se evapora y se sobrecalienta a 0°C (950°F) y 86 atm (1265 psia). El gas que sale del q ecalienta el aire de combustión que entra y luego entra a un empaque para remover las partículas, que se envían a la b s se elimina a través de una chimenea.
Se usan una turbina de multietapas y un generador para ctricidad. Se extrae el vapor de la turbina en tres co erentes para la inyección en el reactor de pre-tratamie ercambio de calor en destilación y evaporación. El vapor re artarse del espíritu y alcance de la invención.
En algunas modalidades, las dosis relativamente diación, opcionalmente, combinadas con energía acúst mplo, ultrasonido, son utilizadas para reticular, injertar o inc otra manera el peso molecular de un material con rbohidrato sintético o natural, tal como cualquiera de teriales en cualquier forma (por ejemplo, forma fibrosa) desc esente, por ejemplo, materiales celulósicos o lignoce mpartidos o no compartidos, tal como celulosa. La reti ertado o incremento de otra manera del peso molecular del teniendo carbohidrato natural o sintético puede ser realizad ñera controlada y predeterminada al seleccionar el tipo o diación empleada (por ejemplo, haz de electrones, y ultraviol electrones y gamma) y/o dosis o número de dosis de licada. Tal material teniendo peso molecular incrementado p l para hacer un compuesto, tal como un compuesto de fibr cual puede reducir su tendencia a descomponerse, por entras que está en un compuesto. La reticulación, inje remento de otra manera del peso molecular de un nteniendo carbohidrato sintético o natural, puede realizars ñera controlada y predeterminada para una aplicación partic oporcionar propiedades óptimas, tales como fuerza, al selec o o tipos de radiación empleados y/o dosis o dosis de licada.
Cuando se usa, la combinación de radiación, por diación de dosis baja, y energía acústica, por ejemplo, energí ultrasónica, puede mejorar el rendimiento de material y/o min o de energía.
La resina puede ser cualquier termoplástico, ter stómero, adhesivo o mezclas de estas resinas. Las ecuadas incluyen cualquier resina, o mezcla de resinas des presente.
La reticulación, injertado o incremento de otra manera olecular de un material conteniendo carbohidrato natural o ilizando radiación, pueden proporcionar materiales útiles e rmas y para muchas aplicaciones. Por ejemplo, el nteniendo carbohidrato puede estar en la forma de un pro pel, tal como papel, pulpa de papel, o efluente de papel, t rticulas, laminados de madera pegados, por ejemplo, chapa, ntrachapada, chapa, por ejemplo, chapa de madera de pin ble o incluso madera de balsa. Tratar papel, tablero de part minados o chapa, puede incrementar sus propiedades mecá rno su fuerza. Por ejemplo, tratar la chapa de pino con ede hacer un material estructural de alta fuerza.
Cuando el papel está hecho usando radiación, la radiaci r utilizada en cualquier punto en su fabricación. Por ejemplo, ede ser irradiada, una preforma de fibra presionada p adiada, o el papel terminado por sí mismo puede ser irradi emplo, desde aproximadamente 0.5 Mrad hasta aproximada rad, o desde aproximadamente 2.0 Mrad hasta aproximada rad. Si se utiliza radiación de haz de electrones, una d queña puede ser utilizada (en relación a la radiación ga rno una dosis desde aproximadamente 0.1 Mra roximadamente 5 Mrad, por ejemplo, entre aproximadamente sta aproximadamente 3 Mrad, o entre aproximadamente 0.2 roximadamente 2.5 Mrad. Después de la dosis relativament diación, el segundo material celulósico y/o lignocelulósic mbinarse con un material, tal como una resina, y formar mpuesto, por ejemplo, mediante moldeo por compresión, m ección o extrusión. Formar los compuestos de resina scrito en WO 2006/102543. Una vez que los compue rmados, pueden ser irradiados para incrementar adiciónal so molecular del material conteniendo carbohidrato, mientra compuesto.
Mrad puede aplicarse. Usar esta aproximación aumenta lecular del material mientras que está con una matriz, tal c triz de resina. En algunas modalidades, la resina es un ticulable, y como tal, retícula conforme el material con rbohidrato aumenta en el peso molecular, lo cual puede pro efecto sinérgico para proporcionar las propiedades m ximas a un compuesto. Por ejemplo, tales compuestos pue celente desempeño de baja temperatura, por ejemplo, teni dencia reducida a romperse y/o agrietarse a bajas temperat mplo, temperaturas por debajo de 0°C, por ejemplo, por de °C, -20°C, -40°C, -50°C, -60°, o incluso por abajo de -1 celente desempeño a altas temperaturas, por ejemplo, ca ntener sus propiedades mecánicas ventajosas a tem lativamente alta, por ejemplo, a temperaturas por arriba de 10 mplo, por arriba de 125°C, 150°C, 200°C, 250°C, 300°C, luso por arriba de 500°C. Además, tales compuestos pued l material conteniendo carbohidrato. En algunas modalid diación provoca que se formen uniones entre la matriz y el nteniendo carbohidrato.
En algunas modalidades, el material conteniendo car tá en la forma de fibras. En tales modalidades, cuando las fi ilizadas en un compuesto, las fibras pueden ser o atoriamente dentro de la matriz. En otras modalidades, l eden ser substancialmente orientadas, tal como en una, do atro direcciones. Si se desea, las fibras pueden ser con cretas.
Cualquiera de los siguientes aditivos puede ser adiciona teríales fibrosos, materiales fibrosos densificados, o cualq terial y compuesto descrito en la presente. Los aditivos, por la forma de un sólido, un líquido o un gas, pueden ser adic r ejemplo, a la combinación de un material fibroso y resi itivos incluyen rellenos, tales como carbonato de calcio, xiliares de procesamiento, lubricantes, por ejemplo, p orado, plastificantes, antioxidantes, opacantes, estabiliz lor, colorantes, agentes espumantes, modificadores de límeros, por ejemplo, polímeros degradables, fotoestab cidas, agentes antiestáticos, por ejemplo, estearatos o a ldos grasos etoxilados. Los compuestos antiestáticos a luyen negros de humo conductores, fibras de carbono, reli tal, compuestos catiónicos, por ejemplo, compuestos de aternario, por ejemplo, cloruro de N-(3-cloro-2-hidro metilamonio, alcanolamidas y aminas. Polímeros deg presentativos incluyen polihidroxiácidos, por ejemplo, poli liglicólidos y copolímeros de ácido láctico y ácido glicólic ol¡)hidroxibutír¡co), ácido (poli)hidroxivalérico), poM [lácti prolactona)], poli[glicólico-co(e-caprolactona)], poli car I i (aminoácidos), poli(hidroxialcanoato)s, polian liortoésteres y mezclas de estos polímeros. oteger los aditivos e calor o humedad durante el manejo.
Los materiales fibrosos, materiales fibrosos densificados aditivos pueden ser secados. Por ejemplo, el material fibro r secado antes de combinar con la resina y amalgamado pa mpuestos. En algunas modalidades, este teñido puede ser mascarar o esconder el material fibroso, especialmente lomeraciones del material fibroso, en partes moldeadas o ando se desea. Tales aglomeraciones grandes, cuan esentes en concentraciones relativamente altas, pueden rno motas en las superficies de las partes moldeadas o extrui Por ejemplo, el material fibroso deseado puede ser teñid tinte ácido, tinte directo o un tinte reactivo. Tales tint sponibles de Spectra Dyes, Kearny, NJ o Keystone rporation, Chigaco, IL. Ejemplos específicos de tintes ECTRAMR LIGHT YELLOW 2G, SPECTRACIDMR YELLOW 4 0, SPECTRANYL R RHODAMINE 8, SPECTRANYLMR NEUT ateriales fibrosos, fibrosos densificados o compuestos. Por ede ser ventajoso para los compuestos oler y/o verse com tural, por ejemplo, madera de cedro. Por ejemplo, la fraga emplo, fragancia de madera natural, puede formarse en com resina usada para hacer el compuesto. En algunas implemen fragancia es formada en compuesto directamente en la resi aceite. Por ejemplo, el aceite puede ser formado en compu sína usando un molino de rodillo, por ejemplo, un mezclador un extrusor, por ejemplo, un extrusor de tornillo doble con ntra-rotatorios. Un ejemplo de un mezclador Banbury® e ezclador Banbury® serie F, fabricado por Farrel. Un ejemp trusor de tornillo doble es el WEP ZSK 50 MEGAcom bricado por Krupp Werner & Pfleiderer. Después de la form mpuesto, la resina con esencia puede ser adicionada al roso y extruida o moldeada. De manera alternativa, l estros de resinas rellenas con fragancia están corrier anzanilla, citronela, eucalipto, pino, abeto, geranio, jengibre, smín, bayas de enebro, lavanda, limón, mandarina, mejorana, irra, naranja, pachulí, rosa, romero, salvia, madera de sánd té, tomillo, gaulteria, ylang ylang, vainilla, carro nuevo o m tas fragancias. En algunas modalidades, la cantidad de fra combinación de material fibroso-fragancia, está roximadamente 0.005% en peso y aproximadamente 20% en emplo, entre aproximadamente 0.1% y aproximadamente 5% o roximadamente 2.5%.
Mientras que los materiales fibrosos han sido descrit mo materiales fibrosos celulósicos y lignocelulósicos, otros eden ser usados para hacer los compuestos. Por ejemplo arse rellenos inorgánicos, tales como carbonato de cal emplo, carbonato de calcio precipitado o carbonato de calcio cilla de aragonita, arcillas ortorómbicas, arcilla de calcita, mbohédricas, caolín, arcilla, arcilla de bentonita, fosfato íos, o en combinación con materiales fibrosos de cualquier ta rma. Los rellenos pueden estar en la forma de, por eje rticula, una placa o una fibra. Por ejemplo, pueden usarse a maño nanómetro, silicio y nanotubos de carbono, y nanoalar icio y carbono. El relleno puede tener una dimensión tr nor que 1000 nm, por ejemplo, menor que 900 nm, 800 nm, 0 nm, 500 nm, 350 nm, 300 nm, 250 nm, 200 nm, menor que incluso menor que 50 nm.
En algunas modalidades, la nano-arcilla es una montm les arcillas están disponibles de Nanocor, INc. y South ducts, y han sido descritas en las patentes estadouniden 49,680 y 6,737,464. Las arcillas pueden ser tratadas en s tes de mezclarse en, por ejemplo, una resina o un material r ejemplo, la arcilla puede ser tratada de superficie, de maner perficie sea de naturaleza iónica, por ejemplo, catiónica o ani Los rellenos de escala de nanómetro agregados o agióm

Claims (1)

  1. REIVINDICACIONES Un método que comprende: convertir un azúcar de bajo peso molecular, en una me a biomasa fibrosa, un microorganismo y agua, a un producto azúcar. El método de la reivindicación 1, en donde la co mprende permitir que el microorganismo convierta al me rción del azúcar de bajo peso molecular a etanol. El método de la reivindicación 1 o 2, en donde el microo mprende una levadura, en particular una levadura selecció upo que cosiste de S. cerevisiae y P. stipitis. El método de la reivindicación 1 o 2, en donde el microo mprende una bacteria, por ejemplo, Zymomonas mobilis. El método de cualquiera de las reivindicaciones anterio mprende además irradiar la biomasa fibrosa antes de mez El método de cualquiera de las reivindicaciones anteri nde la biomasa fibrosa tiene una densidad en masa de roximadamente 0.5 g/cm3 antes de la adición a la mezcla. . El método de cualquiera de las reivindicaciones anteri mprende además preparar físicamente la biomasa, por ediante corte transversal, o al reducir el tamaño de la ediante molienda por piedras, rasgado o desgarre mecánico, r barrilete, aplastado o molienda de desgaste por aire. . El método de cualquiera de las reivindicaciones anter nde la biomasa comprende un material celulósico o lignocelul . El método de cualquiera de las reivindicaciones anteri nde la biomasa tiene un área de superficie BET mayor que 0. . El método de cualquiera de las reivindicaciones anter nde la biomasa tiene una proporción de longitud a diáme ños 5. . El método de cualquiera de las reivindicaciones anteri . El método de cualquiera de las reivindicaciones anteri nde la biomasa tiene fibras internas, y en donde la materia omasa ha sido cortada a un grado que sus fibras intern bstancialmente expuestas. . El método de cualquiera de las reivindicaciones ante nde la biomasa tiene una porosidad mayor que 50 por cí emplo, mayor que 70 por ciento. . El método de cualquiera de las reivindicaciones anteri mprende además someter la biomasa a hidrólisis enzimática. . El método de la reivindicación 18, que comprende nvertir el material hidrolizado al producto. . El método de cualquiera de las reivindicaciones anteri nde el paso de conversión exhibe un porcentaje de desemp ños 140 por ciento, por ejemplo, al menos 170 por ciento. . Una mezcla que comprende: un azúcar de bajo peso molecular, azorcas de maíz, hojas y tallos de maíz, switchgrass gatum), alfalfa, heno, cascarillas de arroz, fibra de coco, as marinas, algas y mezclas de los mismos.
MX2010011973A 2008-04-30 2009-04-28 Procesamiento de biomasa. MX2010011973A (es)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US4940708P 2008-04-30 2008-04-30
US12/417,840 US8236535B2 (en) 2008-04-30 2009-04-03 Processing biomass
PCT/US2009/042000 WO2009134816A1 (en) 2008-04-30 2009-04-28 Processing biomass

Publications (1)

Publication Number Publication Date
MX2010011973A true MX2010011973A (es) 2011-01-21

Family

ID=41066407

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
MX2010011973A MX2010011973A (es) 2008-04-30 2009-04-28 Procesamiento de biomasa.

Country Status (16)

Country Link
US (7) US8236535B2 (es)
EP (4) EP2647717B1 (es)
CN (2) CN102076859B (es)
AR (1) AR071837A1 (es)
AU (2) AU2009243195B2 (es)
BR (3) BRPI0913059B1 (es)
CA (1) CA2722777A1 (es)
DK (2) DK2279256T3 (es)
ES (2) ES2576485T3 (es)
HU (2) HUE027108T2 (es)
MX (1) MX2010011973A (es)
NZ (7) NZ588868A (es)
PL (3) PL2647716T3 (es)
RU (4) RU2490326C2 (es)
SI (2) SI2279256T1 (es)
WO (1) WO2009134816A1 (es)

Families Citing this family (139)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10323774A1 (de) * 2003-05-26 2004-12-16 Khd Humboldt Wedag Ag Verfahren und Anlage zur thermischen Trocknung eines nass vermahlenen Zementrohmehls
SE527166C2 (sv) * 2003-08-21 2006-01-10 Kerttu Eriksson Förfarande och anordning för avfuktning
US7984566B2 (en) * 2003-10-27 2011-07-26 Staples Wesley A System and method employing turbofan jet engine for drying bulk materials
US7669349B1 (en) * 2004-03-04 2010-03-02 TD*X Associates LP Method separating volatile components from feed material
US7024800B2 (en) * 2004-07-19 2006-04-11 Earthrenew, Inc. Process and system for drying and heat treating materials
US7940043B2 (en) * 2006-03-13 2011-05-10 William Marsh Rice University NMR method of detecting precipitants in a hydrocarbon stream
US20100124583A1 (en) 2008-04-30 2010-05-20 Xyleco, Inc. Processing biomass
US7676953B2 (en) * 2006-12-29 2010-03-16 Signature Control Systems, Inc. Calibration and metering methods for wood kiln moisture measurement
CN101224912B (zh) * 2008-01-25 2011-03-23 广州普得环保设备有限公司 一种污泥干燥的方法
CA2722560C (en) 2008-04-30 2019-09-17 Xyleco, Inc. Processing biomass
US7867359B2 (en) 2008-04-30 2011-01-11 Xyleco, Inc. Functionalizing cellulosic and lignocellulosic materials
BRPI0915290A2 (pt) * 2008-05-22 2016-02-16 Ted C Lewis planta de processamento de biomassa de celulose e processo para o tratamento de matéria-prima de biomassa celulósica
US8103385B2 (en) * 2008-09-30 2012-01-24 Rockwell Automation Technologies, Inc. Optimizing product drying through parallel lines of centrifuges and dryer process units
US7984567B2 (en) * 2008-10-07 2011-07-26 Christ Bill Bertakis Apparatus for cleaning simulated hair articles
US20100303989A1 (en) 2008-10-14 2010-12-02 Solazyme, Inc. Microalgal Flour
MX2011004460A (es) * 2008-10-28 2011-07-20 Xyleco Inc Procesamiento de materiales.
KR20170045398A (ko) 2008-11-17 2017-04-26 질레코 인코포레이티드 바이오매스의 가공처리방법
FR2939446B1 (fr) * 2008-12-05 2011-04-22 Valagro Carbone Renouvelable Utilisation de coton recycle pour produire de l'ethanol, et procede de production.
UA120831C2 (uk) 2009-05-20 2020-02-25 Ксілеко, Інк. Обробка біомаси
US9150803B2 (en) * 2009-06-09 2015-10-06 Sundrop Fuels, Inc. Systems and methods for biomass grinding and feeding
US8790542B2 (en) * 2009-09-30 2014-07-29 Sandia Corporation Compositions and methods useful for ionic liquid treatment of biomass
CN101999266B (zh) * 2009-12-31 2012-12-26 严锦璇 声波处理水稻种子促进增产方法及其装置
CN102770546B (zh) * 2010-01-15 2014-10-22 希乐克公司 冷却和加工材料
AU2014262184B2 (en) * 2010-01-15 2016-04-21 Xyleco, Inc. Cooling and Processing Materials
RU2541033C2 (ru) * 2010-02-03 2015-02-10 Арчер Дэниелс Мидлэнд Компани Усовершенствованный процесс фракционирования лигноцеллюлозной биомассы
DE102010006753B8 (de) 2010-02-04 2021-09-23 Abs Apparate, Behälter- Und Sonderanlagenbau Gmbh Vorrichtung zum Spalten oder Lösen von cellulosehaltigem Material
CA2789599A1 (en) * 2010-02-16 2011-08-25 Kior Inc. Co-processing of biomass and synthetic polymer based materials in a pyrolysis conversion process
EA033229B1 (ru) * 2010-02-17 2019-09-30 Ксилеко, Инк. Переработка биомассы
AU2015207980B2 (en) * 2010-02-17 2017-11-30 Xyleco, Inc. Processing Biomass
US8889400B2 (en) 2010-05-20 2014-11-18 Pond Biofuels Inc. Diluting exhaust gas being supplied to bioreactor
US8969067B2 (en) 2010-05-20 2015-03-03 Pond Biofuels Inc. Process for growing biomass by modulating supply of gas to reaction zone
US20120156669A1 (en) 2010-05-20 2012-06-21 Pond Biofuels Inc. Biomass Production
US8940520B2 (en) 2010-05-20 2015-01-27 Pond Biofuels Inc. Process for growing biomass by modulating inputs to reaction zone based on changes to exhaust supply
US11512278B2 (en) 2010-05-20 2022-11-29 Pond Technologies Inc. Biomass production
EP2580388B1 (en) 2010-06-08 2018-01-17 Buckman Laboratories International, Inc Methods to degrade sludge from pulp and paper manufacturing
WO2011159703A1 (en) * 2010-06-14 2011-12-22 Pinnacle Engineering, Inc. Packed bed scrubber using a fusel oil solvent
EP3859017A1 (en) 2010-06-26 2021-08-04 Virdia, Inc. Methods for production of sugar mixtures
IL206678A0 (en) 2010-06-28 2010-12-30 Hcl Cleantech Ltd A method for the production of fermentable sugars
CN103080327B (zh) * 2010-07-19 2016-06-01 希乐克公司 生物质加工
FR2963008B1 (fr) * 2010-07-23 2013-01-04 IFP Energies Nouvelles Procede de production de sucres a partir de biomasse lignocellulosique pretraitee avec un melange de sels inorganiques hydrates et de sels metalliques
IL207329A0 (en) 2010-08-01 2010-12-30 Robert Jansen A method for refining a recycle extractant and for processing a lignocellulosic material and for the production of a carbohydrate composition
JP5822101B2 (ja) * 2010-08-04 2015-11-24 愛媛県 セルロース溶液の製造方法、セルロース析出体の製造方法、及びセルロースの糖化方法
IL207945A0 (en) 2010-09-02 2010-12-30 Robert Jansen Method for the production of carbohydrates
US8567112B2 (en) * 2010-10-11 2013-10-29 Amerigreen Technology, Inc. Method and apparatus for controlling burrowing animals
KR20130138784A (ko) * 2010-10-20 2013-12-19 질레코 인코포레이티드 전자 빔으로 조사하여 리그노셀룰로스 물질을 처리하는 방법
GB2485180B (en) * 2010-11-04 2012-09-26 Chinook Sciences Ltd Improvements in waste processing
US8863404B1 (en) * 2010-12-06 2014-10-21 Astec, Inc. Apparatus and method for dryer performance optimization system
US9382672B2 (en) 2010-12-06 2016-07-05 Astec, Inc. Apparatus and method for dryer performance optimization system
PT106039A (pt) 2010-12-09 2012-10-26 Hcl Cleantech Ltd Processos e sistemas para o processamento de materiais lenhocelulósicos e composições relacionadas
SI2675907T1 (en) 2011-02-14 2018-04-30 Xyleco, Inc. Processing of paper raw materials
US20120238736A1 (en) * 2011-03-15 2012-09-20 Harding Thomas W Device for shearing nucleic acids and particulates
WO2012137201A1 (en) 2011-04-07 2012-10-11 Hcl Cleantech Ltd. Lignocellulose conversion processes and products
US20120276633A1 (en) 2011-04-27 2012-11-01 Pond Biofuels Inc. Supplying treated exhaust gases for effecting growth of phototrophic biomass
EP2726622A4 (en) 2011-06-28 2015-02-25 Iogen Energy Corp METHOD FOR REDUCING THE USE OF WATER IN A CELLULOSE CONVERSION PROCESS
CA2842116A1 (en) * 2011-07-21 2013-01-24 Mascoma Corporation Process and system for producing a fermentation product using a cone bottom fermenter
EP2751052A4 (en) * 2011-08-31 2015-04-22 Iogen Energy Corp METHOD FOR RECOVERING SALT IN A PROCESS FOR CONVERTING LIGNOCELLULOSIC MATERIAL
US9617608B2 (en) 2011-10-10 2017-04-11 Virdia, Inc. Sugar compositions
US9359267B2 (en) * 2011-11-14 2016-06-07 Mississippi State University Using biochar as container substrate for plant growth
CA2858298A1 (en) * 2011-12-22 2013-06-27 Xyleco, Inc. Processing biomass
WO2013116113A1 (en) * 2012-01-30 2013-08-08 Wheaton Paul S Process and apparatus for producing ethanol from sugar beets
JP5987223B2 (ja) * 2012-03-06 2016-09-07 愛媛県 セルロース溶液の製造方法、セルロースの製造方法、セルロースの糖化方法
US8961628B2 (en) 2012-06-22 2015-02-24 Sundrop Fuels, Inc. Pretreatment of biomass using steam explosion methods
US20130248760A1 (en) * 2012-03-26 2013-09-26 Sundrop Fuels, Inc. Particle for gasification containing a cellulose core with a coating of lignin
US9126173B2 (en) 2012-03-26 2015-09-08 Sundrop Fuels, Inc. Pretreatment of biomass using thermo mechanical methods before gasification
AU2013277608B2 (en) * 2012-06-22 2016-02-04 Sundrop Fuels, Inc. Pretreating biomass using steam explosion before gasification
US9056893B2 (en) 2012-06-22 2015-06-16 Suganit Systems, Inc. Method and apparatus for treatment of biomass substrates
US9447326B2 (en) 2012-06-22 2016-09-20 Sundrop Fuels, Inc. Pretreatment of biomass using steam explosion methods before gasification
UA116630C2 (uk) * 2012-07-03 2018-04-25 Ксілеко, Інк. Спосіб перетворення цукру на фурфуриловий спирт
US9168573B2 (en) * 2012-07-10 2015-10-27 Hamid Hojaji Products made from biomass and method of making the same
WO2014014912A2 (en) * 2012-07-17 2014-01-23 Xyleco, Inc. Power sources
WO2014043051A1 (en) * 2012-09-11 2014-03-20 D4 Energy Group Process and device for devolatizing a feedstock
EP2890488A4 (en) 2012-10-10 2016-07-27 Xyleco Inc TREATMENT OF BIOMASS
AU2013329217B2 (en) 2012-10-10 2017-04-13 Xyleco, Inc. Processing biomass
US10689196B2 (en) 2012-10-10 2020-06-23 Xyleco, Inc. Processing materials
CN104883901A (zh) * 2012-10-17 2015-09-02 索拉兹米罗凯特营养品有限责任公司 微藻粉颗粒及其制备方法
US9534261B2 (en) 2012-10-24 2017-01-03 Pond Biofuels Inc. Recovering off-gas from photobioreactor
JP6319093B2 (ja) * 2012-12-05 2018-05-09 宇部興産株式会社 バイオマス固体燃料
US8988972B1 (en) * 2013-01-08 2015-03-24 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Variable shock wave bio-oil extraction system
US10098371B2 (en) 2013-01-28 2018-10-16 Solazyme Roquette Nutritionals, LLC Microalgal flour
NZ706072A (en) 2013-03-08 2018-12-21 Xyleco Inc Equipment protecting enclosures
US9850512B2 (en) 2013-03-15 2017-12-26 The Research Foundation For The State University Of New York Hydrolysis of cellulosic fines in primary clarified sludge of paper mills and the addition of a surfactant to increase the yield
US20140273104A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 Suganit Systems, Inc. Pretreatment and fractionation of lignocellulosic biomass
CN105377416A (zh) * 2013-05-14 2016-03-02 三照普燃料公司 气化之前的蒸汽爆破方法
US9482631B2 (en) * 2013-05-14 2016-11-01 Chevron U.S.A. Inc. Formation core sample holder assembly and testing method for nuclear magnetic resonance measurements
US9398747B2 (en) * 2013-06-24 2016-07-26 John McGregor Dobbs Brush clearing machine
US20150010957A1 (en) * 2013-07-05 2015-01-08 John Joseph Savarese Alkcell Process (alkali-cellulase process) for the conversion of biomass (cellulosic material) to glucose
FR3008581B1 (fr) 2013-07-19 2016-11-04 Roquette Freres Farine de microalgues riches en lipides et procede de preparation
US20160185641A1 (en) * 2013-07-31 2016-06-30 SGC Advisors, LLC Mobile thermal treatment method for processing organic material
RU2558303C2 (ru) * 2013-10-07 2015-07-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва" Способ получения спирта из лигноцеллюлозного сырья
JP2017505108A (ja) 2013-11-29 2017-02-16 ロケット フレールＲｏｑｕｅｔｔｅ Ｆｒｅｒｅｓ タンパク質に富む微細藻類バイオマス粉の顆粒およびこれを調製するための方法
WO2015085219A1 (en) * 2013-12-05 2015-06-11 Watt Gerald D Metal catalyzed hydrolysis of cellulosic biomass
US9951363B2 (en) 2014-03-14 2018-04-24 The Research Foundation for the State University of New York College of Environmental Science and Forestry Enzymatic hydrolysis of old corrugated cardboard (OCC) fines from recycled linerboard mill waste rejects
CZ306376B6 (cs) * 2014-07-15 2016-12-28 Alpajar Group S.R.O. Způsob kontinuální výroby kapalných a plynných paliv z podílu organických látek v odpadech
US9812925B2 (en) * 2014-07-18 2017-11-07 Microsoft Technology Licensing, Llc Closed loop data center and organic life ecosystem
DE102015111960A1 (de) * 2014-07-23 2016-01-28 Günter Gäbler Separierung von Bestandteilen pflanzlicher Biomasse
TWM494164U (zh) * 2014-09-17 2015-01-21 Advanced Green Biotechnology Inc 一種常壓發酵設備
JP6446234B2 (ja) 2014-10-27 2018-12-26 東芝機械株式会社 押出機用スクリュ、スクリュエレメント、押出機および押出方法
CN104307477A (zh) * 2014-11-05 2015-01-28 王芳 用于废水脱铅的镍改性活性炭吸附剂的制备方法
EP3227453A4 (en) * 2014-12-02 2018-06-27 Lakeview Nutrition LLC Extracts of whole stillage and other biomass and methods thereof
TWI615516B (zh) * 2014-12-04 2018-02-21 財團法人紡織產業綜合研究所 纖維的製備方法與紡絲黏液
US10251970B1 (en) 2014-12-30 2019-04-09 Zee Company Air sanitation apparatus for food processing tanks having air agitation piping and methods thereof
CN112226466A (zh) 2015-01-07 2021-01-15 威尔迪亚公司 萃取和转化半纤维素糖的方法
CN104561183B (zh) * 2015-01-16 2019-01-22 天津大学 一种玉米秸秆的预处理方法
EP3280823A4 (en) * 2015-04-07 2019-03-20 Xyleco, Inc. METHOD AND SYSTEM FOR MONITORING BIOMASS PROCESSING
WO2017062793A1 (en) * 2015-10-09 2017-04-13 Cool Planet Energy Systems, Inc. Pyrolyzer design for processing of biomass
US10618850B2 (en) 2015-10-15 2020-04-14 Poet Research, Inc. Methods of extracting inorganic nutrients from pretreated biomass to form a fertilizer composition, and related systems
FR3043689B1 (fr) * 2015-11-13 2017-12-22 L'air Liquide Sa Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Procede et installation de production d'energie electrique et d'energie thermique a partir de biomasse lignocellulosique
US10336633B2 (en) * 2016-02-23 2019-07-02 Phillips 66 Company Microorganism sustenance in an activated sludge unit
US10634746B2 (en) 2016-03-29 2020-04-28 Chevron U.S.A. Inc. NMR measured pore fluid phase behavior measurements
CL2016000931A1 (es) * 2016-04-19 2016-11-11 Antonio Caraball Ugarte Jose Biocombustible solido que comprende lignina obtenido a partir de estiercol de ganado y un metodo para su obtencion.
WO2019050960A1 (en) 2017-09-05 2019-03-14 Poet Research, Inc. METHODS AND SYSTEMS FOR PROPAGATION OF A MICROORGANISM USING A WASTE BY-PRODUCT OF A PULP MILL AND / OR PAPER MILL AND METHODS AND SYSTEMS THEREOF
US10258917B1 (en) 2018-02-09 2019-04-16 Tenneco Automotive Operating Company Inc. System for removing water and particulates from engine exhaust
EP3539748B1 (en) * 2018-03-12 2022-02-16 Bühler AG Extruder and related method for the extrusion of food or feed
US11555473B2 (en) 2018-05-29 2023-01-17 Kontak LLC Dual bladder fuel tank
US11638331B2 (en) 2018-05-29 2023-04-25 Kontak LLC Multi-frequency controllers for inductive heating and associated systems and methods
ES2931318T3 (es) * 2018-07-18 2022-12-28 Verde Products Inc Descomposición de restos corporales
US11261315B1 (en) * 2019-01-09 2022-03-01 North Carolina Agricultural And Technical State University Environmentally friendly asphalt binder additive
FR3092834B1 (fr) * 2019-02-15 2021-09-24 Biorengaz Support de culture pour procédé méthanisation
CN110863016A (zh) * 2019-10-24 2020-03-06 清华大学 一种海藻的破解方法及在发酵产氢中的应用
FI131479B1 (en) 2020-01-15 2025-05-12 Upm Kymmene Corp Production of mono-ethylene glycol
US12116642B2 (en) 2020-03-02 2024-10-15 ExxonMobil Technology and Engineering Company Lignocellulosic biomass treatment methods and systems for production of biofuels and biochemicals
AU2021237840A1 (en) 2020-03-18 2022-09-29 Co-Energy Ltd. A system and method for pyrolysis of plastics
WO2021203040A1 (en) 2020-04-03 2021-10-07 California Safe Soil, LLC Organic ammonium compositions and methods of their use and making
EP4149668A4 (en) * 2020-05-11 2024-06-12 Anders Mokvist METHOD AND SYSTEM FOR CONVERTING BIOMASS INTO BIOFUEL AND EXTRACTION OF CARBON-CONTAINING PRODUCTS
US12263463B2 (en) 2020-06-01 2025-04-01 ExxonMobil Technology and Engineering Company Biomass pyrolysis systems and methods for metal removal from biofuel
CA3183082A1 (en) * 2020-06-30 2022-01-06 Amir Cohen A system and method for generating electricity using pyrolysis of plastics
US11952715B2 (en) 2020-10-09 2024-04-09 Bouldin Corporation Process of transforming waste material into useful material
IT202000027323A1 (it) * 2020-11-16 2021-02-16 Alberto Zucchelli Impianto e procedimento per la produzione di idrocarburi liquidi attraverso l'utilizzo di biomasse residuali
CN112980658B (zh) * 2021-05-13 2021-08-06 广州金氢生物科技有限公司 一种生物制氢装置
US11492737B1 (en) 2021-08-19 2022-11-08 United Arab Emirates University Method for dissolving lignocellulosic biomass
US12515245B2 (en) 2023-01-23 2026-01-06 Bouldin Corporation Anaerobic digestion of aggregate cellulose pulp
US12290847B2 (en) 2023-03-21 2025-05-06 Bouldin Corporation Infeed system for hydrolyzer
CN116510576B (zh) * 2023-07-03 2023-08-29 银河雪生物科技(天津)有限公司 一种应用于食品添加剂原材料搅拌的二维运动混合机
CN117531432B (zh) * 2024-01-10 2024-03-22 山西旺龙药业集团有限公司 一种制备氯唑沙宗片的制粒装置及其制备工艺
US20250241350A1 (en) * 2024-01-26 2025-07-31 Marie-Antoinette Francoise JEAN Integrated Closed Loop Agricultural Manufacture Specializing in the Production of Non-Centrifugal (Unrefined) Cane Syrup
CN118345662B (zh) * 2024-05-21 2024-11-26 深圳市励进科技电子材料有限公司 一种易吸收水分的净味无尘纸及其制作方法
CN118703233B (zh) * 2024-06-04 2025-02-28 中广健科技有限公司 一种生物质制取氢气的方法
JP7785437B1 (ja) * 2024-08-08 2025-12-15 張智閔 コーヒー粕リサイクル処理方法
US12357729B1 (en) 2025-03-03 2025-07-15 Imam Mohammad Ibn Saud Islamic University Organic biomaterial for bone and joint replacement

Family Cites Families (62)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5028515B2 (es) 1971-09-30 1975-09-16
US3918899A (en) 1974-08-16 1975-11-11 Us Agriculture Carboxymethyl (CM) cottons prepared in non-aqueous media
US4094742A (en) 1977-03-04 1978-06-13 General Electric Company Production of ethanol from cellulose using a thermophilic mixed culture
US4292406A (en) 1979-09-11 1981-09-29 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Anaerobic thermophilic culture system
FR2472015A1 (fr) * 1979-12-21 1981-06-26 Beghin Say Sa Enzymes immobilisees sur un support solide
DK187280A (da) 1980-04-30 1981-10-31 Novo Industri As Ruhedsreducerende middel til et fuldvaskemiddel fuldvaskemiddel og fuldvaskemetode
JPS57193586A (en) 1981-05-22 1982-11-27 Wakayama Prefecture Treatment for improving dyeability and enhancing hygroscopicity of cellulose fiber
JPS6178390A (ja) * 1984-09-25 1986-04-21 Japan Atom Energy Res Inst セルロ−ス廃資源の糖化発酵における前処理方法
GB8502424D0 (en) 1985-01-31 1985-03-06 Pharis R P Promotion of flowering fruit trees
US4940708A (en) 1986-10-30 1990-07-10 Pfizer Inc. 4-arylsulfonyl-3,4-dihydro-2(1H)-quinoxalinone-1-alkanoic acids, esters, and salts
US4939108A (en) 1986-11-03 1990-07-03 Tam Ceramics, Inc. Process for producing dielectric ceramic composition with high dielectric constant, low dissipation factor and flat TC characteristics
JPH0330799Y2 (es) 1988-05-30 1991-06-28
US4939408A (en) 1988-06-29 1990-07-03 North American Philips Corp. High pressure sodium discharge reflector lamp
US4941308A (en) 1988-07-25 1990-07-17 Abbott Laboratories Method of packaging for a sterilizable calibratable medical device
US4939508A (en) 1988-10-31 1990-07-03 Emtek Health Care Systems, Inc. Point and select device
US4940608A (en) 1988-11-07 1990-07-10 Okuno Chemical Industry Co., Ltd. Local electroless plating process for plastics
US4940508A (en) 1989-06-26 1990-07-10 Digital Equipment Corporation Apparatus and method for forming die sites in a high density electrical interconnecting structure
US4941508A (en) 1989-12-28 1990-07-17 Dana Corporation Force balanced hydraulic spool valve
JPH0427386A (ja) 1990-05-24 1992-01-30 Kao Corp プロテアーゼ耐性セルラーゼ、これを産生する微生物及び該セルラーゼの製造法
US5196069A (en) 1991-07-05 1993-03-23 The United States Of America As Represented By The United States National Aeronautics And Space Administration Apparatus and method for cellulose processing using microwave pretreatment
US5595893A (en) * 1992-06-19 1997-01-21 Iowa State University Research Foundation, Inc. Immobilization of microorganisms on a support made of synthetic polymer and plant material
US5370999A (en) 1992-12-17 1994-12-06 Colorado State University Research Foundation Treatment of fibrous lignocellulosic biomass by high shear forces in a turbulent couette flow to make the biomass more susceptible to hydrolysis
RU2159816C2 (ru) * 1993-12-23 2000-11-27 Кэнтроулд Инвайерэнментл Систэмс Копэрейшн Способ производства этанола из целлюлозосодержащих отходов (варианты) и способ получения глюкозы из целлюлозосодержащих отходов
US5942649A (en) 1995-06-23 1999-08-24 E. I. Du Pont De Nemours And Company Method for monomer recovery
US5972501A (en) 1996-05-20 1999-10-26 Kuraray Co., Ltd. Easily fibrillatable fiber
US5766764A (en) 1996-06-04 1998-06-16 The Boeing Company Nanoscale amorphous magnetic metals
DE19638319C1 (de) 1996-09-19 1998-06-10 Inst Textil & Faserforschung Verfahren zur Herstellung von Celluloseformiaten, Celluloseacetaten, Cellulosepropionaten und Cellulosebutyraten mit Substitutionsgraden von 0,1 bis 0,4 und mit verbesserten Löseeigenschaften und ihre Verwendung zur Herstellung von Celluloseregeneratprodukten
US5828156A (en) 1996-10-23 1998-10-27 Branson Ultrasonics Corporation Ultrasonic apparatus
DE19702593C2 (de) 1997-01-24 2000-07-06 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Stoßwellen für technische, vorzugsweise medizintechnische Anwendungen
US6624539B1 (en) 1997-05-13 2003-09-23 Edge Technologies, Inc. High power ultrasonic transducers
JPH10330402A (ja) 1997-06-03 1998-12-15 Daikin Ind Ltd セルロース系化合物のフッ素化方法及びフッ素化セルロース系化合物
US20030187102A1 (en) 1997-09-02 2003-10-02 Marshall Medoff Compositions and composites of cellulosic and lignocellulosic materials and resins, and methods of making the same
US5952105A (en) 1997-09-02 1999-09-14 Xyleco, Inc. Poly-coated paper composites
US6448307B1 (en) 1997-09-02 2002-09-10 Xyleco, Inc. Compositions of texturized fibrous materials
US20020010229A1 (en) 1997-09-02 2002-01-24 Marshall Medoff Cellulosic and lignocellulosic materials and compositions and composites made therefrom
US5973035A (en) 1997-10-31 1999-10-26 Xyleco, Inc. Cellulosic fiber composites
US6444437B1 (en) 1998-07-14 2002-09-03 Colorado State University Research Foundation Process for the production of nutritional products with microorganisms using sequential solid substrate and liquid fermentation
US6737464B1 (en) 2000-05-30 2004-05-18 University Of South Carolina Research Foundation Polymer nanocomposite comprising a matrix polymer and a layered clay material having a low quartz content
US6849680B2 (en) 2001-03-02 2005-02-01 Southern Clay Products, Inc. Preparation of polymer nanocomposites by dispersion destabilization
JP2003041052A (ja) 2001-07-26 2003-02-13 Toray Ind Inc セルロース溶液及び熱可塑性セルロースエステルの製造方法
JP2003064184A (ja) 2001-08-24 2003-03-05 Toray Ind Inc セルロース溶液及び熱可塑性セルロースエステルの製造方法
EP1314742A1 (en) 2001-11-21 2003-05-28 National Starch and Chemical Investment Holding Corporation Solution stable low amylose tapioca starch and its use
JP2005514496A (ja) 2002-01-04 2005-05-19 マサチューセッツ、ゼネラル、ホスピタル 溶融体を下回る温度で調製した残留フリーラジカルが減少した高弾性率架橋ポリエチレン
DE10229869A1 (de) 2002-07-03 2004-01-15 Siemens Ag Verfahren zur Auswahl und/oder Fertigung von Automatisierungshardware
US7431874B2 (en) 2003-01-16 2008-10-07 Massachusetts General Hospital Methods for making oxidation resistant polymeric material
US6883667B1 (en) 2003-02-12 2005-04-26 Wellman, Inc. Automatic debris separation system
US6910289B2 (en) 2003-02-27 2005-06-28 Cj Moyna + Sons, Inc. Scraping device and a system and a method for collecting materials
US7504245B2 (en) * 2003-10-03 2009-03-17 Fcstone Carbon, Llc Biomass conversion to alcohol using ultrasonic energy
JP4299641B2 (ja) 2003-11-17 2009-07-22 株式会社日立コミュニケーションテクノロジー 無線基地局試験方法及び試験装置
US7349608B2 (en) 2003-12-31 2008-03-25 Inkology, Inc. Stationery products incorporating fiber optics
US7353008B2 (en) 2004-04-21 2008-04-01 Agilent Technologies, Inc. Method and system for optimizing decibel data conversion
JP4099594B2 (ja) 2004-07-30 2008-06-11 ソニー株式会社 記憶媒体収納装置
US7708214B2 (en) 2005-08-24 2010-05-04 Xyleco, Inc. Fibrous materials and composites
DK2564932T3 (en) * 2005-03-24 2016-08-29 Xyleco Inc A method for reducing biological overgrowth or rot or decay in a composite material
CA2604964C (en) 2005-04-12 2014-12-16 E.I. Du Pont De Nemours And Company Treatment of biomass to obtain a target chemical
FI120045B (fi) 2005-12-22 2009-06-15 Roal Oy Selluloosamateriaalin käsittely ja siinä käyttökelpoiset entsyymit
WO2008000809A1 (en) 2006-06-30 2008-01-03 Biogasol Ipr Aps Production of fermentation products in biofilm reactors using microorganisms immobilised on sterilised granular sludge
CN104962586A (zh) 2006-07-21 2015-10-07 希乐克公司 生物质转化系统
SG174746A1 (en) 2006-10-26 2011-10-28 Xyleco Inc Processing biomass
US20100124583A1 (en) * 2008-04-30 2010-05-20 Xyleco, Inc. Processing biomass
CA2722560C (en) * 2008-04-30 2019-09-17 Xyleco, Inc. Processing biomass
KR102709497B1 (ko) 2016-10-27 2024-09-26 쑤저우 레킨 세미컨덕터 컴퍼니 리미티드 반도체 소자 패키지

Also Published As

Publication number Publication date
NZ711579A (en) 2016-11-25
EP2647717B1 (en) 2016-04-06
SI2279256T1 (sl) 2016-09-30
NZ606756A (en) 2014-05-30
NZ588868A (en) 2012-04-27
NZ596131A (en) 2013-05-31
CN105274151A (zh) 2016-01-27
RU2013114225A (ru) 2014-10-10
RU2658778C2 (ru) 2018-06-22
US20140147907A1 (en) 2014-05-29
US8518683B2 (en) 2013-08-27
EP2647716A1 (en) 2013-10-09
US20130011895A1 (en) 2013-01-10
AR071837A1 (es) 2010-07-21
BR122017002078A2 (pt) 2018-09-04
US9290780B2 (en) 2016-03-22
US20150329879A1 (en) 2015-11-19
CN102076859B (zh) 2016-01-20
US20160160240A1 (en) 2016-06-09
RU2018118393A (ru) 2019-11-19
AU2014203768B2 (en) 2014-12-11
PL2647717T3 (pl) 2016-11-30
CA2722777A1 (en) 2009-11-05
EP2279256B1 (en) 2016-03-16
DK2279256T3 (en) 2016-06-13
EP3461899A1 (en) 2019-04-03
EP2279256A1 (en) 2011-02-02
RU2018118393A3 (es) 2019-11-19
AU2014203768B9 (en) 2015-05-14
US9493796B2 (en) 2016-11-15
WO2009134816A9 (en) 2013-08-08
US20090286295A1 (en) 2009-11-19
WO2009134816A1 (en) 2009-11-05
HUE027108T2 (en) 2016-08-29
RU2563516C2 (ru) 2015-09-20
US9109241B2 (en) 2015-08-18
NZ602860A (en) 2014-03-28
US20170121737A1 (en) 2017-05-04
BR122017001973A2 (pt) 2018-09-04
BRPI0913059A2 (pt) 2017-05-02
NZ719514A (en) 2016-07-29
EP2647717A1 (en) 2013-10-09
SI2647717T1 (sl) 2016-06-30
HUE028703T2 (en) 2016-12-28
CN105274151B (zh) 2018-02-02
CN102076859A (zh) 2011-05-25
EP2647716B1 (en) 2018-11-28
PL2279256T3 (pl) 2016-06-30
DK2647717T3 (da) 2016-06-27
ES2565777T3 (es) 2016-04-06
NZ721896A (en) 2018-05-25
AU2009243195A1 (en) 2009-11-05
AU2009243195B2 (en) 2014-10-09
ES2576485T3 (es) 2016-07-07
US8709771B2 (en) 2014-04-29
RU2010148802A (ru) 2012-06-10
BRPI0913059B1 (pt) 2020-06-09
RU2490326C2 (ru) 2013-08-20
US20130295624A1 (en) 2013-11-07
US8236535B2 (en) 2012-08-07
PL2647716T3 (pl) 2019-06-28
AU2014203768A1 (en) 2014-08-28
RU2015131640A (ru) 2017-02-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
MX2010011973A (es) Procesamiento de biomasa.
JP6509283B2 (ja) バイオマスの加工方法
JP2010508390A5 (es)
RU2432400C2 (ru) Переработка биомассы
AU2017201313B2 (en) Processing biomass
AU2013202844B2 (en) Processing biomass

Legal Events

Date Code Title Description
FG Grant or registration