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MX2015003965A - Contenedores para proteccion de equipo. - Google Patents

Contenedores para proteccion de equipo.

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Publication number
MX2015003965A
MX2015003965A MX2015003965A MX2015003965A MX2015003965A MX 2015003965 A MX2015003965 A MX 2015003965A MX 2015003965 A MX2015003965 A MX 2015003965A MX 2015003965 A MX2015003965 A MX 2015003965A MX 2015003965 A MX2015003965 A MX 2015003965A
Authority
MX
Mexico
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equipment
container
radiation
conveyor
biomass
Prior art date
Application number
MX2015003965A
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English (en)
Other versions
MX354077B (es
Inventor
Marshall Medoff
Thomas Craig Masterman
Robert Paradis
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 MX2015003965A publication Critical patent/MX2015003965A/es
Publication of MX354077B publication Critical patent/MX354077B/es

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    • B01J19/085—Electron beams only
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Abstract

La biomasa (por ejemplo, biomasa vegetal, biomasa animal y biomasa de residuos municipales) se procesa para producir intermedios y productos útiles, tales como energía, combustibles, alimentos o materiales. Por ejemplo, se describen los sistemas y métodos que se pueden utilizar para tratar materiales de materia prima, tales como materiales lignocelulósicos o celulósicos, en una bóveda en la que el equipo está protegido de la radiación y gases peligrosos por los contenedores del equipo. Los contenedores del equipo pueden ser purgados con gas.

Description

CONTENEDORES PARA PROTECCIÓN DE EQUIPO Esta solicitud incorpora por referencia la divulgación completa de las siguientes aplicaciones provisionales co-pendientes: USSN 61/711,801 y USSN 61/711,807 ambas presentadas el 10 de octubre del 2012; las provisionales co-pendientes presentadas el 8 de marzo del 2013: USSN 61/774,684; USSN 61/774,773; USSN 61/774,731; USSN 61/774,735; USSN 61/774,740; USSN 61/774,744; USSN 61/774,746; USSN 61/774,750; USSN 61/774,752; USSN 61/774,754; USSN 61/774,775; USSN 61/774,780; USSN 61/774,761; USSN 61/774,723; y USSN 61/793,336, presentada el 15 de marzo del 2013.
ANTECEDENTES DE LA INVENCION Muchas materias primas lignocelulósicas potenciales están disponibles hoy en dia, incluyendo los residuos agrícolas, biomasa leñosa, desechos municipales, semillas oleaginosas/tortas y algas marinas, por nombrar algunos. En la actualidad, estos materiales a menudos no son utilizados suficientemente, siendo utilizados, por ejemplo, como alimento animal, materiales de biocomposta, quemados en una instalación de cogeneración o incluso depositados en basureros.
La biomasa lignocelulósica incluye las fibrillas de celulosa cristalina incrustadas en una matriz de hemicelulosa, rodeada de lignina. Esto produce una matriz compacta que es de difícil acceso por las enzimas y otros procesos químicos, bioquímicos y/o biológicos. Materiales de biomasa celulósica (por ejemplo, material de biomasa del cual la lignina ha sido retirada) es más accesible a las enzimas y otros procesos de conversión, pero aún así, los materiales celulósicos de origen natural a menudo tiene bajos rendimientos (relativo a los rendimientos teóricos) cuando se ponen en contacto con enzimas de hidrolización. La biomasa lignocelulósica es aún más recalcitrante al ataque enzimático. Además, cada tipo de biomasa lignocelulósica tiene su propia composición específica de la celulosa, hemicelulosa y lignina.
COMPENDIO Esta invención se refiere a los sistemas, métodos y equipo de procesamiento utilizado para producir productos de un material, por ejemplo, un material de biomasa.
Generalmente, los métodos incluyen tratar una biomasa recalcitrante con haces de electrones mientras que se transporta el material utilizando uno o más transportadores en una bóveda y después el procesamiento químico y bioquímico al material recalcitrante reducido para, por ejemplo, etanol, xilitol y otros productos. La radiación en la bóveda puede causar daño al equipo de procesamiento en la bóveda o la radiación puede crear gases reactivos, por ejemplo, el ozono, que también puede degradar el equipo de procesamiento. Este daño puede presentar peligro debido a fallas en el equipo, así como incurrir en costos debido al tiempo y las reparaciones necesarias. La mitigación de este daño puede lograrse encerrando el equipo y/p componentes del equipo de procesamiento en los contenedores del equipo que son opacos a la radiación y que puede ser purgados con un gas que es inerte a los componentes y/o equipo.
En un aspecto la invención se refiere a un método de protección de equipos de procesamiento, por ejemplo, material (por ejemplo biomasa), equipo de procesamiento de biomasa y otros equipos auxiliares que pueden ser requeridos para la irradiación de biomasa. El equipo de procesamiento puede incluir, por ejemplo, un transportador vibratorio para transportar un material de biomasa bajo un haz de electrones y los equipos asociados requeridos para el transportador, especialmente lo que facilita el movimiento de la biomasa.
Esto incluye el equipo que proporciona la vibración para el transportador. Las partes del transportador auxiliar incluyen todas las partes que se requieren para el transporte y, opcionalmente, la parte vibratoria del transportador. Los métodos incluyen encerrar componentes del motor del transportador vibratorio en un contenedor de equipo sustancialmente opaco a la radiación (por ejemplo, material que incluye plomo) mientras se purga el contenedor del equipo con gas. El método puede reducir la exposición del motor a la radiación en comparación con la exposición a la radiación que ocurriría sin el contenedor del equipo. Por ejemplo, se puede reducir la exposición de radiación a los motores al menos 10%, al menos el 20%, al menos el 30%, al menos un 50%, al menos el 70% o incluso más (por ejemplo, al menos el 90%).
En algunos casos, el gas utilizado en los métodos puede incluir, por ejemplo, aire, aire reducido de oxigeno, gases inertes, nitrógeno, argón, helio, dióxido de carbono y las mezclas de estos. Opcionalmente, el gas en el contenedor del equipo es intercambiado a un tiempo de intercambio de al menos 10 minutos (por ejemplo, una vez cada 5 minutos, una vez cada minuto, una vez cada 30 segundos).
En algunos casos, el método incluye además mover el contenedor del equipo, por ejemplo, para acceder a los motores, posicionar los contenedores del equipo y/o ajustar el contenedor del equipo. El contenedor del equipo puede estar configurado para ser móvil (por ejemplo, montado sobre ruedas, rieles, deslizadores). Opcionalmente, el método incluye proporcionar un espacio entre el contenedor del equipo y el transportador vibratorio para acomodar la vibración de los componentes del transportador vibratorio durante el uso y/o proporcionar un trayecto para que el flujo de aire salga de los contenedores del equipo.
En algunos otros casos, el método incluye colocar el equipo de procesamiento de biomasa dentro de la bóveda. Por ejemplo, el método puede incluir métodos en donde el transportador vibratorio está dispuesto dentro de una bóveda. Además y opcionalmente, el método puede incluir métodos en donde la bóveda contiene equipo de irradiación. Opcionalmente el gas, por ejemplo, usado para purgar los contenedores del equipo, se proporciona dentro de la bóveda. Por ejemplo, el gas que se proporciona desde dentro de la bóveda puede ser filtrado o tratado antes de purgar los contenedores del equipo (por ejemplo, para eliminar el ozono y/o destruir el ozono).
En otro aspecto la invención se refiere a un sistema para proteger un motor por ejemplo un motor de un transportador vibratorio. El sistema puede incluir un transportador vibratorio que tiene componentes del motor montados en una estructura plana y un contenedor del equipo sustancialmente opaco a la radiación configurado para ser posicionado sobre el motor. El extremo abierto del contenedor del equipo está dimensionado para proporcionar un espacio circunferencial entre el contenedor del equipo y la estructura plana cuando el contenedor del equipo está en su lugar. Opcionalmente, el espacio se mantienen mediante la fijación del contenedor del equipo con relación al transportador utilizando un tope, una ranura, un separador y/o un sujetador. El sistema puede incluir además un conducto configurado para que fluya un gas de purga en el contenedor del equipo. Opcionalmente, el sistema incluye equipo para mover el contenedor del equipo dentro y fuera de posición sobre los componentes, por ejemplo, incluyendo ruedas unidas al contenedor del equipo, pistas para deslizar el contenedor del equipo, ruedas dispuestas por debajo del contenedor del equipo (por ejemplo, unido a la tierra), deslizadores (por ejemplo, rieles para deslizar), guías lineales y combinaciones de los mismos. Los componentes del motor incluyen el motor, estructuras de soporte, conductos, tuberías, componentes eléctricos. Esto puede incluir el equipo necesario para mover los contenedores.
En aún otro aspecto, la invención se refiere a un método de protección de equipo de procesamiento de bio asa.
El método incluye transportar un material, tal como un material de biomasa, por ejemplo, un material lignocelulósico, a través de un campo de radiación, tal como debajo un haz de electrones sobre un transportador vibratorio. El método incluye además encerrar componentes del motor por ejemplo componentes del motor del transportador, tal como un transportador vibratorio, en un contenedor del equipo sustancialmente opaco a la radiación. Para protección adicional, el contenedor del equipo puede ser purgado con un gas, tal como aire, nitrógeno o combinaciones de éstos.
Los contenedores del equipo descritos son eficaces en la protección de equipos/componentes de procesamiento utilizados en el procesamiento de radiación de materiales. Los contenedores del equipo también proporcionan un volumen dentro de los cuales la atmósfera puede ser fácilmente controlada, por ejemplo, intercambiada o evacuada por aire libre de ozono y/u otros gases inertes. Los contenedores del equipo pueden ser fáciles de construir y durables presentando una solución económica a la degradación incidental, accidental o intencional del equipo de procesamiento debido a la radiación.
Las implementaciones de la invención pueden incluir opcionalmente una o más de las siguientes características sintetizadas. En algunas implementaciones, las características seleccionadas pueden ser aplicadas o utilizadas en cualquier orden mientras que en otras implementaciones una secuencia seleccionada especifica se aplica o utiliza. Las características individuales pueden ser aplicadas o utilizadas más de una vez en cualquier secuencia. Además, una secuencia entera o una parte de una secuencia, de características aplicadas o utilizadas puede aplicarse o utilizarse una o varias veces en cualquier orden. En algunas implementaciones opcionales, las características pueden ser aplicadas o utilizadas con diferente, o cuando aplique el mismo, conjunto o variados, cuantitativos o cualitativos parámetros como determinados por un téenico. Por ejemplo, los parámetros de las características tales como tamaño, dimensiones individuales (por ejemplo, longitud, anchura, altura), ubicación de, grado (por ejemplo, en qué medida tal como el grado de recalcitrancia), duración, frecuencia de uso, densidad, concentración, intensidad y velocidad pueden ser variados o conjunto, donde aplique cuando lo determine un técnico.
Las características, por ejemplo, incluyen un método para proteger equipo de procesamiento de material, transportar un material de biomasa bajo un haz de electrones en un transportador, y encerrar componentes de motor del transportador en un contenedor del equipo opaco a la radiación por ejemplo, mientras se purga el contenedor con un gas y donde el gas puede ser aire. El gas en el contenedor de equipo se intercambia a una velocidad de menos de una vez cada 10 minutos. El gas usado para purgar el contenedor del equipo puede ser aire, aire reducido en oxigeno, nitrógeno, argón, helio, dióxido de carbono y mezclas de los mismos.
El transportador para transportar la biomasa está normalmente dentro de una bóveda. El equipo de irradiación puede también estar en una válvula. El gas que se utiliza para purgar el contenedor del equipo puede venir desde dentro de la bóveda y puede ser filtrado antes de utilizarlo en el contenedor del equipo. La filtración del gas puede incluir la eliminación del ozono. También hay un conducto configurado para que fluya el gas de purga en el contenedor del equipo. El transportador puede ser un transportador vibratorio.
El contenedor del equipo es móvil de manera que puede hacer un acceso a los motores tal como los motores vibratorios. El contenedor del equipo y el transportador están configurados para acomodar el movimiento de los componentes cuando el transportador es un transportador vibratorio y puede haber un espacio entre el contenedor del equipo y el equipo del transportador vibratorio, especialmente el motor. El transportador vibratorio que tiene componentes del motor está montado en una estructura; de modo que cuando el contenedor del equipo está en posición para proteger el equipo del motor hay un espacio proporcionado entre la estructura y el contenedor del equipo. Este espacio se mantienen mediante la fijación del contenedor del equipo con relación al transportador utilizando un tope, una ranura, un separador o un sujetador. Además, se proporcionan equipo para mover el contenedor del equipo dentro y fuera de las posiciones sobre los componentes del transportador. El equipo para mover el contenedor del equipo puede ser ruedas, pistas, rieles para deslizar, guias lineales y combinaciones de los mismos.
El contenedor del equipo puede reducir la cantidad de exposición a la radiación que el equipo transportador obtiene por al menos 10% cuando se compara con ningún contenedor del equipo. Alternativamente, la reducción de la exposición a la radiación tal vez al menos el 20%, opcionalmente al menos el 30%, u opcionalmente adicional al menos el 50% y además por lo menos el 70% y alternativamente al menos el 90% de reducción en la exposición a la radiación.
Otras características y ventajas de la invención se desprenden de la siguiente descripción detallada, y de las demandas.
DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS Lo anterior será evidente de la siguiente descripción más particular de las modalidades ejemplares de la invención, como se ilustra en lo adjunto. Los dibujos no están necesariamente a escala, haciendo énfasis en lugar de ser colocado sobre las modalidades ilustrativas de la presente invención.
La FIG.1 es una vista en perspectiva de corte de una bóveda que muestra contenedores para la protección de componentes de los transportadores de biomasa.
La FIG. 2A es una vista en perspectiva de un transportador vibratorio incluyendo contenedores del equipo para la protección de componentes del motor del transportador. Las FIGs.2B y 2C son vistas en perspectiva detalladas de un contenedor del equipo.
La FIG.3A es una vista en perspectiva de un conducto. La FIG. 3B es una vista en sección transversal axial del conducto. La FIG. 3C es una vista en sección transversal radial del conducto tomada a lo largo de la linea 3C - 3C en la FIG.3A.
DESCRIPCION DETALLADA Utilizando los métodos y sistemas descritos en el presente, el material de materia prima celulósica y lignocelulósica, por ejemplo que puede ser procedente de la biomasa (por ejemplo, la biomasa vegetal, biomasa animal, papel y biomasa de residuos municipales) y que a menudo están disponibles fácilmente pero difícil de procesar, puede convertirse en productos útiles (por ejemplo, azúcares tales como la glucosa y xilosa y alcoholes tales como el etanol y butanol). Se incluyen métodos y sistemas para el tratamiento de biomasa con la radiación en el cual el equipo de procesamiento y/o componentes del equipo de procesamiento están encerrados en contenedores de equipo opaco a la radiación. En las implementaciones preferidas los contenedores de equipo son purgados con un gas que es inerte a los componentes y/o equipo.
Muchos procesos para la fabricación de soluciones de azúcar y productos derivados de los mismos se describen en el presente documento. Estos procesos pueden incluir, por ejemplo, tratar opcionalmente de forma mecánica la materia prima celulósica o lignocelulósica. Antes y/o después de este tratamiento, la materia prima puede ser tratada con otro tratamiento físico, por ejemplo la irradiación, explosión de vapor, pirólisis, sonicación y/u oxidación para reducir, o reducir aún más su recalcitrancia. Una solución de azúcar está formada por la sacarificación de la materia prima mediante, por ejemplo, la adición de una o más enzimas. Un producto puede derivarse de la solución de azúcar, por ejemplo, por la fermentación de un alcohol. El procesamiento adicional puede incluir purificar la solución, por ejemplo por destilación. Si se desea, las etapas de medición del contenido de lignina y configuración o ajuste de los parámetros del proceso (por ejemplo, dosificación de irradiación) basado en esta medición se puede realizar en distintas etapas del proceso, como se describe en la Solicitud de Patente de los Estados Unidos Número de serie 12/704,519, presentada el 11 de febrero del 2010, la divulgación completa de lo que se incorpora en el presente documento por referencia.
Ya que la etapa de tratamiento de reducción de recalcitrancia puede ser un proceso de alta energía, el tratamiento puede realizarse en una bóveda y/o búnker para contener la energía y/o algunos de los productos derivados del proceso energético que puede ser peligroso. Por ejemplo, la bóveda puede configurarse para contener energía térmica, energía eléctrica (por ejemplo, altos voltajes, descargas eléctricas), energía de la radiación (por ejemplo, rayos x, partículas aceleradas, rayos gamma, radiación ultravioleta), energía de la explosión (por ejemplo, una onda de choque, proyectiles, ráfaga de viento), gases (por ejemplo, ozono, vapor, óxidos de nitrógeno y/o compuestos orgánicos volátiles) y combinaciones de éstos. Aunque esta contención en una bóveda protege a personas y equipos fuera de la bóveda, el equipo dentro de la bóveda se somete a la energía y/o productos derivados del proceso energético. En algunos casos, esta contención por la bóveda puede exacerbar los efectos, por ejemplo por no permitir la disipación de los gases (por ejemplo, ozono, vapor, óxidos de nitrógeno y/o compuestos orgánicos volátiles), o proporcionando las superficies reflectantes para la radiación o la bóveda puede proporcionar superficies reflectantes para las ondas de choque debido a una explosión, o el contenedor puede proporcionar aislamiento causando que la temperatura en la bóveda se eleve. El interior de la bóveda durante la operación puede por lo tanto ser un ambiente perjudicial. Los riesgos para los seres humanos son mitigados asegurando que nadie esté en la bóveda durante la operación. Los riesgos al equipo pueden ser mitigados encerrando el equipo o componentes del equipo en contenedores protectores dentro de la bóveda y/o búnker.
Si los métodos de tratamiento para reducir la recalcitrancia incluyen la irradiación de la materia prima, por ejemplo, con radiación ionizante, puede ocurrir irradiación no intencional del equipo dentro de la bóveda. Por ejemplo, un haz de electrones que golpea un material puede crear rayos X a través de "romper" la radiación (radiación de frenado) que también puede ser ionizante dependiendo de su energía. Por ejemplo, la irradiación de una materia prima de biomasa en una superficie de transportador hecha de un metal (por ejemplo, acero inoxidable) crearía rayos X, especialmente cuando los electrones golpean la superficie del metal. La producción de rayos X cuando no hay biomasa, o menos que una cantidad suficiente de biomasa para cubrir la superficie del transportador, sería particularmente fuerte, por ejemplo durante un inicio, apagado, o cuando el proceso está operando fuera de sus parámetros normales.
Además, los haces de electrones pueden producir ozono por la irradiación de oxígeno (por ejemplo, el oxígeno presente en el aire). El ozono es un oxidante fuerte con un potencial redox de 2.07 V (vs el electrodo de hidrógeno estándar), más alto que otros oxidantes fuertes conocidos tales como peróxido de hidrógeno, permanganato, gas cloro e hipoclorito con potenciales redox de 1.77V, 1.67V, 1.36V y 0.94V respectivamente. Por lo tanto, los materiales, por ejemplo, materiales orgánicos, son susceptibles a la degradación por radiación ionizante y a la oxidación por el ozono. Por ejemplo, los materiales pueden degradar a través de escisión de cadena, reticulación, oxidación y calefacción. Además, los componentes metálicos son susceptibles a la oxidación y degradación por ozono provocando, por ejemplo, que se corroa/fisure y/o oxide.
Por lo tanto, el equipo que incluye polímeros y algunos metales (por ejemplo excluyendo a lo mejor resistente a la corrosión o metales nobles) puede ser dañado. Por ejemplo, el daño puede ocurrir a las cintas que incluyen material orgánico, por ejemplo, los utilizados en el equipo, por ejemplo, como el acoplamiento entre un motor de accionamiento y un volante excéntrico de un transportador vibratorio. (Los transportadores vibratorios se describen en la Solicitud Provisional de los Estados Unidos Número de serie 61/711,807 presentada el 10 de octubre del 2012, la divulgación completa descrita en el presente se adjunta por referencia). Los sistemas y/o componentes del motor que pueden ser susceptibles a daños por el ozono y la radiación incluyen, por ejemplo, ruedas, rodamiento, resortes, absorbedores de choque, solenoides, actuadores, interruptores, engranajes, ejes, arandelas, adhesivos, sujetadores, pernos, tuercas, tornillos, soportes, marcos, poleas, cubiertas, amortiguadores de vibración, deslizadopres, filtros, ventilas, pistones, ventiladores, las aspas del ventilador, cables, recubrimiento de alambre, válvulas, ejes de transmisión, chips de computadoras, microprocesadores, tableros de circuitos y cables. Algunos materiales orgánicos que pueden ser degradados por la radiación ionizante y ozono incluyen termoplásticos y termopares. Por ejemplo, los materiales orgánicos que pueden ser susceptibles a daño incluyen fenólicos (por ejemplo, baquelita), hidrocarburos fluorados (por ejemplo, Teflón), termoplásticos, polia idas, poliésteres, poliuretanos, cauchos (por ejemplo, caucho butilico, polietileno clorado, polinorborneno), poliéteres, polietileno (polietileno lineal de baja densidad, polietileno de alta densidad), poliestirenos, polivinilos (por ejemplo, policloruro de vinilo), celulósicos, resinas Amino (por ejemplo, Urea formaldehido), poliaminas, poliuretanos, poliamidas, acrilicos (por ejemplo, metacrilato de metilo), acétales (por ejemplo, polioximetileno) lubricantes (por ejemplo aceites y geles), polisiloxanos y combinaciones de éstos.
Para proteger el equipo que puede incluir los materiales expuestos anteriormente u otros materiales o equipos descritos en el presente, la invención incluye encerrar y/o blindar los materiales de la radiación usando materiales opacos a la radiación. En algunas implementaciones, los materiales opacos de radiación son seleccionados para ser capaces de blindar los componentes de los rayos x con alta energía (una longitud de onda corta), que pueden penetrar en muchos materiales. Un factor importante en el diseño de un contenedor de blindaje de radiación es la atenuación de la longitud de los materiales utilizados, que determinará el grosor requerido para un material particular, la mezcla de materiales, o estructura en capas. La atenuación de la longitud es la distancia de penetración en el cual la radiación se reduce a aproximadamente 1/e (e = número de Euler) veces que la radiación incidente. Aunque prácticamente todos los materiales son opacos a la radiación si es lo suficientemente grueso, los materiales que contienen un alto porcentaje de composición (por ejemplo, densidad) de elementos que tienen un alto valor Z (número atómico) tienen una atenuación de longitud de radiación más corta y, por tanto si dichos materiales se utilizan en un contenedor más fino, más ligero puede ser proporcionado. Ejemplos de materiales de alto valor Z que son utilizados en blindaje de radiación son tantalio y plomo. Otro parámetro importante en el blindaje de radiación es el reducir a la mitad la distancia, que es el grosor de un material en particular que reducirá la intensidad de rayos gamma en un 50%. Como un ejemplo para la radiación de rayos X con una energía de 0.1 MeV el reducir a la mitad el grosor es de alrededor de 15.1 mm para concreto y alrededor de 0.27 m para plomo, mientras que con una energía de rayos X de 1 MeV el reducir a la mitad el grosor para el concreto es de alrededor de 44.45 mm y para el plomo es de alrededor de 7.9 mm. Los materiales opacos de radiación pueden ser materiales que son gruesos o delgados que pueden reducir que la radiación pase a través al otro lado. Por lo tanto, si se desea que un contenedor particular tenga un grosor de pared bajo, por ejemplo, para peso ligero o debido a las limitaciones de tamaño, el material elegido debe tener un valor Z suficiente y/o una longitud de atenuación de manera que su longitud reducida a la mitad es menor que o igual al grosor de pared deseado del contenedor.
En algunos casos, el material opaco de radiación puede ser un material en capas, por ejemplo que tiene una capa de una material de valor Z más alto, para proporcionar un buen blindaje, y una capa de un material de valor Z más bajo para proporcionar otras propiedades (por ejemplo, integridad estructural, resistencia al impacto, etc.). En algunos casos, el material en capas puede ser un laminado de "grado-Z", por ejemplo, incluyendo un laminado en el cual las capas proporcionan un gradiente de alto Z a través de elementos sucesivamente inferior-Z.
Un material opaco de radiación puede reducir la radiación que pasa a través de una estructura (por ejemplo, una pared, puerta, techo, contenedor, una serie de estos o combinaciones de estos) formada del material por al menos alrededor de 10%, (por ejemplo, al menos alrededor de 20%, al menos alrededor 30%, al menos alrededor de 40%, al menos alrededor de 50%, al menos alrededor de 60%, al menos alrededor de 70% al menos alrededor de 80%, al menos alrededor de 90%, al menos alrededor de 95%, al menos alrededor de 96%, al menos alrededor de 97%, al menos alrededor de 98%, al menos alrededor de 99%, al menos alrededor de 99.9%, al menos alrededor de 99.99%, al menos alrededor de 99.999%) en comparación con la radiación incidente. Por lo tanto, un contenedor de equipo hecho de un material opaco a la radiación puede reducir la exposición del equipo/sistema/componentes por la misma cantidad. Los materiales opacos de radiación pueden incluir acero inoxidable, metales con valores Z por encima de 25 (por ej., plomo, hierro), concreto, tierra, arena y combinaciones de los mismos. Los materiales opacos de radiación pueden incluir una barrera en la dirección de la radiación incidente de al menos alrededor de lmm (por ejemplo, 5 m, 10 mm, 5 cm, 10 cm, 100 cm, 1 m, 10 m).
Los materiales elegidos para ser opacos a la radiación pueden ser elegidos, junto con sus propiedades de atenuación de la radiación, basados en sus otras funciones. Por ejemplo, las paredes de una bóveda que pueden soportar un techo pesado y/o equipo y puede raramente si alguna vez es necesario mover, puede ser construida de concreto. Preferiblemente se haría una puerta a una bóveda relativamente delgada y ligera y fácil de abrir y cerrar (por ejemplo, con bisagras o en una pista) y puede hacerse de capas incluyendo hierro y plomo. Preferentemente los contenedores para sistemas/equipos/componentes descritos en el presente tendrían que ser relativamente pequeños y móviles. Por ejemplo, deberían ser movibles por equipo ligero tal como pequeños montacargas, poleas motorizadas, o manuales por una persona. El peso, por tanto, debe ser menos de alrededor 2000 kg (por ejemplo, menos de alrededor 1000 kg, menos de alrededor 900 kg, menos de alrededor 800 kg, menos de alrededor 700 kg, menos de alrededor 600 kg, menos de alrededor 500 kg, menos de alrededor 400 kg, menos de alrededor 300 kg, menos de alrededor 200 kg, menos de alrededor 100 kg, menos de alrededor 50 kg, menos de alrededor 25 kg). La construcción puede incluir plomo, acero inoxidable y otros metales con números Z por encima de 25.
Los contenedores pueden incluir capas de materiales, por ejemplo plomo y acero inoxidable, donde el plomo puede proporcionar protección contra la radiación mientras que el acero inoxidable puede proporcionar mejores propiedades estructurales.
En algunos casos los contenedores son montados para ser fácilmente movidos y/o retirados. Por ejemplo, los contenedores pueden ser montados y/o suspendidos sobre ruedas (por ejemplo, rueditas), carriles, poleas y/o bisagras. Los contenedores también se pueden dividir donde las divisiones pueden ser montadas o desmontadas de alrededor del equipo/sistema/componente a ser encerrado. Parte del contenedor puede ser integrado con el sistema/equipo/componente a ser encerrado. Por ejemplo, el equipo puede montarse sobre una placa que es protectora y configurada para acoplarse con el contenedor. Los contenedores se pueden fijar al equipo, por ejemplo, por ganchos, tornillos, pernos, correas, broches y/u otros sujetadores.
Se pueden utilizar uno o varios contenedores en un componente, por ejemplo, un contenedor interior rodeado de un contenedor (o varios externos) externo. Los contenedores pueden ser de cualquier forma y pueden incluir paredes que son curvadas, planas, ásperas, lisas, esféricas y/o en ángulo. El contenedor puede incluir tubos y ductos. Los contenedores pueden configurarse para ser combinados, por ejemplo, para hacer un contenedor más grande o para formar diferentes partes de un contenedor (por ejemplo, un tubo puede encerrar parte del equipo, una caja que encierra una segunda parte del equipo).
Para proteger equipo incluyendo metales y orgánicos como se expuso anteriormente de ozono, los contenedores para el equipo están configurados para ser purgados por un gas que fluye libre de ozono, o tiene menos ozono que estarla presente durante un proceso de irradiación. Esta purga es particularmente útil en casos donde el contenedor no puede sellarse fácilmente alrededor del articulo que se va a proteger, por ejemplo en el caso del equipo que se está moviendo y/O vibrando, tal como el motor de un transportador vibratorio. En este caso, la presencia del gas de purga en el contenedor del equipo excluye la entrada de otros gases (por ejemplo, ozono) o partículas, que de lo contrario podrían entrar al contenedor del equipo sin sellar. En algunas implementaciones, cada contenedor tiene una o más entradas para permitir que entre un gas de purga y una o más salidas para que salga el gas de purga. El gas de purga puede ser procedente de afuera de una bóveda que contiene el equipo de irradiación y puede ser, por ejemplo aire atmosférico, aire de un tanque, nitrógeno, argón, helio o combinaciones de éstos. El gas de purga opcionalmente puede ser procedente de dentro de la bóveda, aunque preferiblemente si se utiliza el aire de la bóveda, el aire debe tratarse, por ejemplo filtrado a través de un filtro que reduce el ozono (por ejemplo, incluyendo un filtro de carbón). El flujo de aire debe ser suficiente para mantener, cualquier ozono que está presente, fuera del contenedor de entrar en el contenedor. Por ejemplo, la velocidad de intercambio en el contenedor (el tiempo que toma para el volumen de aire entrando y saliendo del contenedor para igualar el volumen total del contenedor) es, por ejemplo, menor de alrededor de 10 minutos (por ejemplo, menor de alrededor 9 minutos, menor de alrededor de 8 minutos, menor de alrededor de 7 min, menor de alrededor 6 in, menor de alrededor 5 min, menor de alrededor 4 minutos, menor de alrededor 3 minutos, menor de alrededor 2 minutos, menor de alrededor 1 minuto, menor de alrededor 30 segundos, menor de alrededor 10 segundos, menor de alrededor 1 segundo). Alternativa o adicionalmente, la presión en el interior del contenedor puede ser ligeramente mayor que el exterior, por ejemplo, por al menos alrededor de 0.0001% (por ejemplo, al menos alrededor de 0.001%, al menos alrededor de 0.01%, al menos alrededor de 0.1%, al menos alrededor de 1%, al menos alrededor de 10%, al menos alrededor de 50%, al menos alrededor de 100%). Alternativa o adicionalmente el flujo promedio del gas de purga en la salida(s) del contenedor es al menos 0.1 mLcm-2 seg-1 (por ejemplo, al menos alrededor 0.5 mLcm-2 seg-1, al menos alrededor 1.0 mLcm-2 seg-1, al menos de alrededor 2.0 mLcm-2 seg-1, al menos alrededor 5.0 mLcm-2 seg-1, al menos alrededor 10 mLcm-2 seg-1, al menos alrededor 20 mLcm-2 seg-1, al menos alrededor 30 mLcm-2 seg-1, al menos alrededor 40 mLcm-2 seg-1, al menos alrededor 50 mLcm-2 seg-1, al menos alrededor 60 mLcm-2 seg-1, al menos alrededor 70 mLcm-2 seg-1, al menos alrededor 80 mLcm-2 seg-1, al menos alrededor 90 mLcm-2 seg-1, al menos alrededor 100 mLcm-2 seg-1).
En algunas modalidades el gas de purga puede ser un gas refrigerante, por ejemplo, el flujo proporciona enfriamiento a los componentes del motor. Por ejemplo, el gas puede ser refrigerado antes de ser enviado al contenedor o puede ser de una fuente enfriada (por ejemplo, nitrógeno líquido evaporado).
Una modalidad de la invención se muestra con referencia a la Fig.1, que es una vista en perspectiva de una bóveda con contenedores de protección de los componentes mecánicos de los transportadores. El techo/tejado no se muestra en esta vista de manera que el interior de la bóveda pueden ser vista más claramente. Las cajas (112) y (114) se colocan junto a un primer transportador (116). Las cajas (122) y (124) se colocan junto a un segundo transportador (126). Los conductos para cables eléctricos y/o gas (por ejemplo, aire, nitrógeno) para las cajas también se muestran como tubos, (118), (120), (128) y (130) se extiende hacia abajo desde el techo. Los tubos (118), (120), (128) y (130) pasan a través del techo. Las cajas y los conductos están construidos de materiales opacos a la radiación, protegiendo los componentes dentro de la caja (por ejemplo, los motores y cintas asociadas que accionan los transportadores) de la radiación y ambos son ejemplos de contenedores para la protección de equipos/sistemas y/o componentes.
En uso, la biomasa es transportada a la bóveda y sobre el primer transportador a través de abertura de caída (140) conectada al exterior de la bóveda por un tubo (no se muestra) que pasa a través del techo. La biomasa viaja en la dirección mostrada por la flecha y se deja caer sobre el segundo transportador. EL segundo transportador transporta la biomasa bajo la antena de escaneo (142). La antena de escaneo está conectada a un conducto de electrones al alto vacío (144), a través del techo, y para un acelerador de electrones (146). El acelerador de electrones y fuente de energía (148) son apoyados por el techo de la bóveda. La atmósfera dentro de la bóveda contiene niveles elevados de ozono debido a la irradiación de electrones del oxígeno atmosférico durante el proceso. Purgando las cajas a través de sus respectivos conductos con un líquido que contiene menos ozono que en la atmósfera de la bóveda, se reduce el ozono en las cercanías de los componentes mecánicos de los transportadores. El líquido puede ser, por ejemplo, aire atmosférico, nitrógeno, hidrógeno, helio, aire de la bóveda que ha sido tratado para reducir el nivel de ozono y las mezclas de éstos. Cuando el aire que se utiliza para purgar los contenedores es el aire de la bóveda que ha sido tratada para reducir el ozono, el conducto para el gas de purga no necesita pasar a través del techo y puede ser parte de un sistema que incluye una bomba y un filtro (por ejemplo, un filtro de ozono) para eliminar el aire cargado de ozono y bombear hacia fuera (en el contenedor) el aire libre de ozono.
La FIG.2A es una figura de un transportador vibratorio (116) con cajas (114) y (112) para cubrir los componentes mecánicos. Las cajas se muestran montadas sobre carriles (212) y (214) a través de ruedas, por ejemplo, (222) y (224). Las cajas se pueden mover sobre los carriles en las direcciones indicadas por las flechas de doble sentido. En esta vista, las cajas se mueven lejos del transportador, mostrando el componente del motor (232). Conducto para lo eléctrico y/o purga de gas se muestran como (118) y (120) unido al transportador. Cuando el transportador está en funcionamiento, las cajas son empujadas cerca de las placas (250) y (251), encerrando el componente del motor.
Preferiblemente el borde (258) de la caja no está en contacto con la placa ya que la fricción causada por la oscilación del transportador (y unido a la placa) contra el borde de la caja cuando el transportador está en funcionamiento, causaría deterioro y calentamiento. Los rayos X se muestran en una posición arbitraria a los rayos X que se forman cuando el haz de electrones golpea el material, especialmente la superficie de un metal tal como un transportador que no tenga biomasa en él. Además, el espacio entre el borde de la caja y placa proporciona una trayectoria de flujo fuera del contenedor del equipo de manera que el contenedor del equipo puede ser purgado. Por ejemplo, un espacio promedio entre el borde y la placa es preferiblemente entre lm y 60 (por ejemplo, entre alrededor de l-5mm, l-10mm, l-20mm, l-30mm, l-40mm, 2-10mm, 2-20mm, 2-30mm, 2-40mm, 2-50mm, 3-lOmm, 3-20mm, 3-30 mm, 3-40mm, 3-50mm, 4-10mm, 4-20mm, 4-30mm, 4-40mm, 4-50mm, 5-lOmm, 5-20mm, 5-30mm, 5-40m, 5-50m , 10-20mm, 10-30 mm, 10-40mm). Las ranuras (252) y (254) acomodan los conductos (118) y (120) respectivamente de manera que la caja y la placa pueden formar un contenedor del equipo con sólo espacio mínimo (por ejemplo, similar al espacio entre la placa y el borde de la caja) entre las placas/conductos y cajas.
La FIG. 2B es una vista de cerca de la caja (114) en perspectiva mostrando el borde de la abertura (258) para la aceptación de los componentes del transportador vibratorio, por ejemplo, un componente del motor. El rieles (212) tiene topes (242) y (244) que pueden fijar la caja en la posición deseada en los rieles.
La FIG.2C es otra vista en perspectiva de las cajas. La caja incluye manijas (262) y (264) que pueden ser útiles para agarrar las cajas cuando sea necesario moverlas.
En otras modalidades, el espacio entre el contenedor del equipo y el transportador vibratorio puede mantenerse por otros métodos que no sean los expuestos anteriormente. Por ejemplo, el contenedor del equipo podría establecerse en una depresión configurada para aceptar el espacio de uso del contenedor del equipo. Los topes móviles podrían fijarse por, por ejemplo, fricción o sujetadores (por ejemplo, pernos, broches), al piso y sostener los contenedores del equipo en su posición. El contenedor del equipo podría tener rueditas que se ajustan en una depresión o se establecen contra los topes. También pueden utilizarse topes magnéticos. En algunas modalidades, las cajas podrían ser suspendidas desde el techo o una pared por estructuras (por ejemplo, estructuras rugosas, marcos de acero, vigas, depresiones de pared, cables, combinaciones de estos) en la posición deseada. Los contenedores del equipo incluso podrían ser montados en el vibrador mientras deja el espacio utilizando espaciadores así como sujetadores. En algunos casos, los contenedores del equipo podrían ser incluidos como parte de los transportadores, por ejemplo podrían ser cubiertos por los motores que están hechos de materiales opacos a la radiación y poseen una entrada y ventilas para la purga con un gas.
La FIG. 3A es una vista en perspectiva de un conducto (118) mostrando un cable (312) dispuesto en el mismo. Puede ser un cable eléctrico aislado para proporcionar energía eléctrica y las señales a un motor. El cable también podría incluir un cable mecánico, por ejemplo, para mecánicamente disparar un interruptor (por ejemplo, apagado de emergencia). Aunque la FIG.3A muestra sólo un cable, varios cables y/o alambres pueden estar dispuestos en el conducto. Las FIGs.3B y 3C son vistas de sección transversal axiales y radiales, respectivamente, del conducto, mostrando el cable (312) en lugar dentro de la cavidad interna (314). El cable (312) corre a través del conducto pero no llena el conducto de manera que un flujo de gas a través del conducto puede ser acomodado como se indica por las flechas en la FIG.3B.
TRATAMIENTO DE RADIACIÓN La materia prima puede tratarse con bombardeo de electrones para modificar su estructura para reducir su recalcitrancia. Dicho tratamiento puede, por ejemplo, reducir el peso molecular promedio de la materia prima, cambiar la estructura cristalina de la materia prima, y/o aumentar el área de superficie y/o porosidad de la materia prima.
El bombardeo de electrones mediante un haz de electrones generalmente se prefiere, porque proporciona muy alto rendimiento. Los aceleradores del haz de electrones están disponibles, por ejemplo, de IBA, Bélgica y NHV Corporation, Japón.
El bombardeo de electrones puede realizarse utilizando un dispositivo de haz de electrones que tiene una energía nominal de menos de 10 MeV, por ejemplo, menos de 7 MeV, menos de 5 MeV o menos de 2 MeV, por ejemplo, de alrededor de 0.5 a alrededor de 1.5 MeV, de alrededor de 0.8 a alrededor de 1.8 MeV, o de alrededor de 0.7 a 1 MeV. En algunas implementaciones la energía nominal es de alrededor de 500 a 800 keV.
El haz de electrones puede tener una potencia del haz total relativamente alta (la potencia del haz combinada de todos los cabezales de aceleración, o, si se utilizan varios aceleradores de todos los aceleradores y todos los cabezales), por ejemplo, al menos 25 kW, por ejemplo, al menos 30, 40, 50, 60, 65, 70, 80, 100, 125, ó 150 kW. En algunos casos, la potencia es aún tan alta como 500 kW, 750 kW, o incluso 1000 kW o más. En algunos casos, el haz de electrones tiene un poder de haz de 1200 kW o más, por ejemplo, 1400, 1600, 1800 o incluso 300 kW.
Esta potencia de haz total alta es normalmente alcanzada mediante la utilización de múltiples cabezales de aceleración. Por ejemplo, el dispositivo de haz de electrones puede incluir dos, cuatro o más cabezales de aceleración. El uso de múltiples cabezales, cada una de las cuales tienen una potencia de haz relativamente baja, previene el aumento excesivo de la temperatura en el material, asi evitando la combustión del material y también aumenta la uniformidad de la dosis a través del grosor de la capa del material.
Es generalmente preferible que el lecho del material de biomasa tenga un grosor relativamente uniforme. En algunas modalidades, el grosor es menor de 25.4 mm (1 pulgada) (por ejemplo, menos de alrededor 19.05 mm (0.75 pulgadas), menos de alrededor de 12.7 mm (0.5 pulgadas), menos de alrededor de 6.35 mm (0.25 pulgadas), menos de alrededor de 2.54 mm (0.1 pulgada), entre alrededor de 2.54 mm (0.1 pulgada) y 25.4 mm (1 pulgada), entre alrededor de 5.08 y 7.62 mm (0.2 y 0.3 pulgadas).
En algunas implementaciones, es deseable enfriar el material durante y entre la dosificación del material con el bombardeo de electrones. Por ejemplo, el material puede ser enfriado mientras está siendo transportado, por ejemplo, un extrusor de tornillo, transportador vibratorio u otro equipo de transporte. Por ejemplo, enfriar mientras se transporta se describe en la Solicitud Provisional de los Estados Unidos No. 61/774,735 y la Solicitud Provisional de los Estados Unidos No. 61/774,752 la descripción entera en el mismo se incorpora en el presente documento por referencia.
Para reducir la energía requerida por el proceso de reducción de recalcitrancia, es deseable para tratar el material lo más rápidamente posible. En general, es preferible que el tratamiento que se va a realizarse a una velocidad de dosis mayor de alrededor 0.25 Mrad por segundo, por ejemplo, mayor de alrededor de 0.5, 0.75, 1, 1.5, 2, 5, 7, 10, 12, 15, o incluso mayor de alrededor 20 Mrad por segundo, por ejemplo, alrededor de 0.25 a 2 Mrad por segundo. Las velocidades de dosis mayores permiten un mayor rendimiento para una dosis objetivo (por ejemplo, la deseada). Las velocidades de dosis mayores generalmente requieren velocidades de línea más altas, para evitar la descomposición térmica del material. En una implementación, el acelerador está configurado para 3 MeV, 50 mA de corriente de haz, y la velocidad de línea es de 7.3152 m/min. (24 pies/minuto), para un grosor de muestra de alrededor de 20 m (por ejemplo, material triturado de maíz mazorca con una densidad aparente de 0.5 g/cm3).
En algunas modalidades, el bombardeo de electrones se realiza hasta que el material recibe una dosis total de al menos 0.1 Mrad, 0.25 Mrad, 1 Mrad, 5 Mrad, por ejemplo, por lo menos 10, 20, 30 o por lo menos 40 Mrad. En algunas modalidades, el tratamiento se realiza hasta que el material recibe una dosis de alrededor 10 Mrad a alrededor de 50 Mrad, por ejemplo, de alrededor de 20 a alrededor de 40 Mrad, o de alrededor 25 Mrad a alrededor 30 Mrad. En algunas implementaciones, una dosis total de 25 a 35 Mrad es preferida, aplicada idealmente un par de segundos, por ejemplo, en 5 Mrad/paso con cada paso siendo aplicado por alrededor de un segundo. Aplicar una dosis mayor de 7 a 8 Mrad/paso puede en algunos casos causar degradación térmica del material de materia prima. El enfriamiento se puede aplicar antes, después, o durante la irradiación. Por ejemplo, se pueden utilizar los métodos de enfriamiento, sistemas y equipo como se describe en las siguientes solicitudes: Solicitud Provisional de los Estados Unidos No. 61/774,735 y Solicitud Provisional de los Estados Unidos No. 61/774,754 las divulgaciones enteras de las cuales están incorporadas en el presente por referencia.
Usando múltiples cabezales como se expuso anteriormente, el material puede tratarse en múltiples pasos, por ejemplo, dos pasos a 10 a 20 Mrad/paso, por ejemplo, 12 a 18 Mrad/paso, separados por unos segundos de enfriamiento o tres pasos de 7 a 12 Mrad/paso, por ejemplo, 5 a 20 Mrad/paso, 10 a 40 Mrad/paso 9 a 11 Mrad/paso. Como se expuso en el presente documento, tratar el material con varias dosis relativamente bajas, en lugar de una dosis alta, tiende a evitar el sobrecalentamiento del material y también aumenta la uniformidad de dosis a través del grosor del material. En algunas implementaciones, el material es agitado o de lo contrario mezclado durante o después de cada paso y luego alisado en una capa uniforme antes otra vez antes del próximo paso, para mejorar aún más la uniformidad del tratamiento.
En algunas modalidades, los electrones son acelerados a, por ejemplo, una velocidad mayor de 75 por ciento de la velocidad de la luz, por ejemplo, más de 85, 90, 95 ó 99 por ciento de la velocidad de la luz.
En algunas modalidades, cualquier procesamiento descrito en el presente se produce en material lignocelulósico que permanece seco como se adquirió o que haya sido secado, por ejemplo, mediante calor y/o presión reducida. Por ejemplo, en algunas modalidades, el material celulósico y/o lignocelulósico tiene menos de alrededor de 25% en peso retenido de agua, medido a 25°C y a una humedad relativa del 50% (por ejemplo, menos de alrededor de 20% en peso, a menos de alrededor de 15% en peso, menos de alrededor de 14% en peso, menos de alrededor de 13% en peso, menos de alrededor de 12% en peso, menos de alrededor de 10% en peso, menos de alrededor de 9% en peso, menos de alrededor de 8% en peso, menos de alrededor de 7% en peso, menos de alrededor de 6% en peso, menos de alrededor de 5% en peso, menos de alrededor de 4% en peso, menos de alrededor de 3% en peso, menos de alrededor de 2% en peso, menos de alrededor de 1% en peso, o menos de alrededor de 0.5% en peso, menos de alrededor de 15% en peso.
En algunas modalidades, dos o más fuentes de electrones pueden utilizarse, tal como dos o más fuentes ionizantes. Por ejemplo, las muestras se pueden tratar, en cualquier orden, con el haz de electrones, seguida de radiación gamma y rayos UV con longitudes de 100 nm a 280 nm. En algunas incorporaciones, las muestras se trataron con tres fuentes de radiación ionizante, como un haz de electrones, radiación gamma y enérgica luz ultravioleta. La biomasa es transportada a través de la zona de tratamiento donde puede ser bombardeado con electrones.
Puede ser ventajoso repetir el tratamiento para reducir más a fondo la recalcitrancia de la biomasa y/o modificar aún más la biomasa. En particular los parámetros del proceso pueden ser ajustados después de un primer (por ejemplo, segundo, tercer, cuarto o más) paso dependiendo de la recalcitrancia del material. En algunas modalidades, un transportador puede ser utilizado que incluye un sistema de recirculación donde la biomasa es transportada múltiples veces a través de diferentes procesos descritos anteriormente. En algunas otras modalidades múltiples dispositivos de tratamiento (por ejemplo, generadores de haz de electrones) son utilizados para tratar la biomasa múltiples (por ejemplo, 2, 3, 4 o más) veces. En aún otras modalidades, un sólo generador de haz de electrones puede ser la fuente de múltiples haces (por ejemplo, 2, 3, 4 o más haces) que puede ser utilizado para el tratamiento de la biomasa.
La efectividad en el cambio de la estructura molecular/supramolecular y/o reducir la recalcitrancia de los carbohidratos que contienen biomasa depende de la energía de los electrones utilizados y la dosis aplicada, mientras que tiempo de exposición depende de la potencia y la dosis. En algunas modalidades, la velocidad de dosis y la dosis total se ajustan para no destruir (por ejemplo, carbonizar o quemar) el material de biomasa. Por ejemplo, los carbohidratos no deben ser dañados en el proceso de manera que puedan ser liberados de la biomasa intacta, por ejemplo, como azúcares monoméricos.
En ciertas modalidades, el tratamiento (con cualquier fuente de electrones o una combinación de fuentes) se realiza hasta que el material recibe una dosis de por lo menos aproximadamente de 0.05 Mrad, por ejemplo, por lo menos aproximadamente 0.1, 0.25, 0.5, 0.75, 1.0, 2.5, 5.0, 7.5, 10.0, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 125, 150, 175, o 200 Mrad. En ciertas modalidades, el tratamiento se realiza hasta que el material recibe una dosis de entre 0.1-100 Mrad, 1-200, 5-200, 10-200, 5-150, 50-150 Mrad, 5-100, 5-50, 5-40, 10-50, 10-75, 15-50, 20-35 Mrad.
En algunas modalidades, las dosis de radiación relativamente bajas se utilizan, por ejemplo, para aumentar el peso molecular de un material celulósico o lignocelulósico (con cualquier fuente de radiación o una combinación de fuentes descritas en el presente documento). Por ejemplo, una dosis de al menos alrededor de 0.05 Mrad, por ejemplo, al menos de alrededor de 0.1 Mrad o por lo menos alrededor de 0.25, 0.5, 0.75, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0, 3.5, 4.0 o por lo menos alrededor de 5.0 Mrad. En algunas modalidades, la irradiación se realiza hasta que el material recibe una dosis de entre 0.1 Mrad y 2.0 Mrad, por ejemplo, entre 0.5 rad y 4.0 Mrad o entre 1.0 Mrad y 3.0 Mrad.
También puede ser deseable para irradiar desde múltiples direcciones, simultáneamente o secuencialmente, con el fin de lograr un grado deseado de penetración de la radiación en el material. Por ejemplo, dependiendo de la densidad y el contenido de humedad del material, tal como madera y el tipo de fuente de radiación usada (por ejemplo, gamma o haz de electrones), la máxima penetración de la radiación en el material puede ser de sólo alrededor 19.05 mm (0.75 pulgadas). En tales casos, una sección más gruesa (hasta de 38.1 mm (1.5 pulgadas)) puede ser irradiada primero por irradiar el material de un lado y luego voltear el material e irradiar desde el otro lado. La irradiación de múltiples direcciones puede ser particularmente útil con la radiación de haz de electrones, que irradie más rápido que la radiación gamma, pero normalmente no se consigue una profundidad de penetración tan grande.
MATERIALES OPACOS A LA RADIACIÓN La invención puede incluir el procesamiento del material en una bóveda y/o búnker que se fabrica con materiales opacos a la radiación. En algunas implementaciones, los materiales opacos de radiación son seleccionados para ser capaces de blindar los componentes de los rayos x con alta energía (una longitud de onda corta), que pueden penetrar en muchos materiales. Un factor importante en el diseño de un contenedor de blindaje de radiación es la atenuación de la longitud de los materiales utilizados, que determinará el grosor requerido para un material particular, la mezcla de materiales, o estructura en capas. La atenuación de la longitud es la distancia de penetración en el cual la radiación se reduce a aproximadamente 1/e (e = número de Euler) veces que la radiación incidente. Aunque prácticamente todos los materiales son opacos de radiación si es lo suficientemente grueso, los materiales que contienen un alto porcentaje de composición (por ejemplo, densidad) de elementos que tienen un alto valor Z (número atómico) tienen una atenuación de longitud de radiación más corta y, por tanto si dichos materiales se utilizan en un blindaje más fino, más ligero puede ser proporcionado. Ejemplos de materiales de alto valor Z que son utilizados en blindaje de radiación son tantalio y plomo. Otro parámetro importante en el blindaje de radiación es el reducir a la mitad la distancia, que es el grosor de un material en particular que reducirá la intensidad de rayos gamma en un 50%. Como un ejemplo para la radiación de rayos X con una energía de 0.1 MeV el reducir a la mitad el grosor es de alrededor de 15.1 mm para concreto y alrededor de 0.27 mm para plomo, mientras que con una energía de rayos X de 1 MeV el reducir a la mitad el grosor para el concreto es de alrededor de 44.45 mm y para el plomo es de alrededor de 7.9 mm. Los materiales opacos de radiación pueden ser materiales que son gruesos o delgados que pueden reducir que la radiación pase a través al otro lado. Por lo tanto, si se desea que un contenedor particular tenga un grosor de pared bajo, por ejemplo, para peso ligero o debido a las limitaciones de tamaño, el material elegido debe tener un valor Z suficiente y/o una longitud de atenuación de manera que su longitud reducida a la mitad es menor que o igual al grosor de pared deseado del contenedor.
En algunos casos, el material opaco de radiación puede ser un material en capas, por ejemplo que tiene una capa de una material de valor Z más alto, para proporcionar un buen blindaje, y una capa de un material de valor Z más bajo para proporcionar otras propiedades (por ejemplo, integridad estructural, resistencia al impacto, etc.). En algunos casos, el material en capas puede ser un laminado de "grado-Z", por ejemplo, incluyendo un laminado en el cual las capas proporcionan un gradiente de alto Z a través de elementos sucesivamente inferior-Z. En algunos casos los materiales opacos a la radiación pueden ser bloques de interbloqueo, por ejemplo, plomo y/o bloques de concreto que pueden suministrarse por NELCO Worldwide (Burlington, MA), y bóvedas reconfigurables pueden ser utilizadas como se describe en la Solicitud Provisional de los Estados Unidos No.61/774,744.
Un material opaco de radiación puede reducir la radiación que pasa a través de una estructura (por ejemplo, una pared, puerta, techo, contenedor, una serie de estos o combinaciones de estos) formada del material por al menos alrededor de 10%, (por ejemplo, al menos alrededor de 20%, al menos alrededor 30%, al menos alrededor de 40%, al menos alrededor de 50%, al menos alrededor de 60%, al menos alrededor de 70% al menos alrededor de 80%, al menos alrededor de 90%, al menos alrededor de 95%, al menos alrededor de 96%, al menos alrededor de 97%, al menos alrededor de 98%, al menos alrededor de 99%, al menos alrededor de 99.9%, al menos alrededor de 99.99%, al menos alrededor de 99.999%) en comparación con la radiación incidente. Por lo tanto, un contenedor hecho de un material opaco de radiación puede reducir la exposición del equipo/sistema/componentes por la misma cantidad. Los materiales opacos de radiación pueden incluir acero inoxidable, metales con valores Z por encima de 25 (por ej., plomo, hierro), concreto, tierra, arena y combinaciones de los mismos. Los materiales opacos de radiación pueden incluir una barrera en la dirección de la radiación incidente de al menos alrededor de lmm (por ejemplo, 5 m , 10 m , 5 cm, 10 cm, 100 c , 1 m, 10 m).
FUENTES DE RADIACIÓN El tipo de radiación determina los tipos de fuentes de radiación usadas asi como los dispositivos de radiación y equipo asociado. Los métodos, sistemas y equipos descritos en el presente, por ejemplo para el tratamiento de materiales con radiación, puede utilizar fuentes como se describe en el presente documento asi como cualquier otra fuente útil.
Las fuentes de rayos gamma incluyen núcleos radioactivos, tales como isótopos de cobalto, calcio, teenecio, cromo, galio, indio, yodo, hierro, criptón, samario, selenio, sodio, talio y xenón.
Las fuentes de rayos x incluyen colisión de haz de electrones con objetivos de metal, tales como tungsteno o olibdeno o aleaciones, o fuentes de luz compactas, tales como los producidos comercialmente por Lyncean.
Las partículas alfa son idénticas al núcleo de un átomo de helio y son producidas por la disminución alfa de varios núcleos radioactivos, tales como isótopos de bismuto, polonio, astato, radón, francio, radio, varios actinidos, tal como el actinio, torio, uranio, neptunio, curio, californio, americio y plutonio.
Las fuentes para la radiación ultravioleta incluyen lámparas de deuterio o cadmio.
Las fuentes para la radiación infrarroja incluyen lámparas de ventana de cerámica de zafiro, zinc o seleniuro.
Las fuentes para microondas incluyen klistrones, fuentes RF tipo Slevin o fuentes de haz de átomo que emplean gases de hidrógeno, oxigeno o nitrógeno.
Los aceleradores utilizados para acelerar las partículas (por ejemplo, electrones o iones) pueden ser DC electrostática, por ejemplo, DC electrodinámica, RF lineal, onda continua o lineal de inducción magnética. Por ejemplo, pueden utilizarse varios dispositivos de irradiación en los métodos divulgados en el presente, incluyendo fuentes de ionización de campo, separadores de iones electrostáticos, generadores de ionización de campo, fuentes de emisión termoiónica, fuentes de iones de descarga de microondas, aceleradores estáticos o de recirculación, aceleradores lineales dinámicos, aceleradores de van de Graaff, aceleradores de Cockroft Walton (por ejemplo, aceleradores PELLETRON®), LINACS, Dinamitrones (por ejemplo, aceleradores DYNAMITRON®), ciclotrones, sincrotrones, betatrones, aceleradores tipo transformador, microtrones, generadores de plasma, aceleradores de cascada, y aceleradores tándem doblados. Por ejemplo, aceleradores tipo ciclotrón están disponibles de IBA, Bélgica, tal como el sistema RH0D0TR0N™, mientras que los aceleradores tipo DC están disponibles de RDI, ahora IBA industrial, tal como el DYNAMITRON&. Otros sistemas de acelerador convenientes incluyen, por ejemplo: Sistemas tipo transformador de núcleo aislado DC (ICT), disponible de Nissin High Voltage, Japón; Nissin de alto voltaje, Japón; LINAC banda S, disponibles des L3-PSD (EEUU), Linac Systems (Francia), Mevex (Canadá) y Mitsubishi Heavy Industries (Japón); LINAC banda L, disponible de lotron Industries (Canadá); y aceleradores basados en ILU, disponibles de Budker Laboratories (Rusia). Los iones y aceleradores de iones se exponen en Introductory Nuclear Physics , Kenneth S. Krane , John Wiley & Sons , Inc. (1988) , Krsto Prelec, FIZIKA B 6 (1997) 4, 177-206, Chu, William T. , "OverView of Light-Ion Beam Therapy" , Columbus-Ohio, Reunión ICRU-IAEA, 18-20 Marzo del 2006, Iwata, Y. et al., "Alternating-Phase-Focused IH-DTL for Heavy-Ion Medical Accelerators", Procedimientos de EPAC 2006, Edinburgo, Escocia, y Leitner, C.M. et al., "Status of the Superconducting ECR Ion Source Venus", Procedimientos de EPAC 2000, Viena, Austria. Algunos aceleradores de partículas y sus usos se divulgan, por ejemplo, en la Patente de los Estados Unidos No. 7, 931,784 para Medoff, la completa divulgación del cual se incorpora al presente documento por referencia.
Los electrones se pueden producir por núcleos radioactivos se someten a disminución beta, tales como isótopos de yodo, cesio, iridio y teenecio. Alternativamente, una pistola de electrones puede utilizarse como una fuente de electrones mediante una emisión termiónica y acelerada a través de un potencial de aceleración. Una pistola de electrones genera electrones, los cuales son después acelerados a través de un potencial grande (por ejemplo, más de 500 mil, más de 1 millón, más de 2 millones, más de 5 millones, más de 6 millones, más de 7 millones, más de 8 millones, más de 9 millones, o incluso más de 10 millones de voltios) y luego escanear magnéticamente en el plano x-y, donde los electrones son inicialmente acelerados en la dirección z abajo del tubo acelerador y extraídos a través de una ventana de lámina. Escanear los haces de electrones es útil para incrementar la superficie de irradiación cuando se irradian los materiales, por ejemplo, una biomasa que es transportada a través del haz escaneado. Escanear el haz de electrones también distribuye la carga térmica homogéneamente en la ventana y ayuda a reducir la ruptura de la ventana de lámina debido al calentamiento local por el haz de electrones. La ruptura de la lámina de ventana es una causa de un tiempo muerto significativo debido a las reparaciones necesarias posteriores y el reinicio de la pistola de electrones.
Un haz de electrones puede ser usado como la fuente de radiación. Un haz de electrones tiene las ventajas de alta velocidad de dosis (por ejemplo, 1, 5 o incluso 10 Mrad por segundo), alto rendimiento, menos contención, y menos equipo de confinamiento. Los haces de electrones también pueden tener alta eficiencia eléctrica (por ejemplo, 80%), permitiendo un bajo uso de energía relativo con otros métodos de radiación, lo cual se puede traducir en un menor costo de operación y disminuir las emisiones de gases de efecto invernadero correspondiente a la menor cantidad de energía utilizada. Los haces de electrones pueden ser generados, por ejemplo, por generadores electrostáticos, generadores de cascada, generadores transformadores, aceleradores de baja energía con un sistema de escaneo, aceleradores de baja de energía con un cátodo lineal, aceleradores lineales , y aceleradores pulsados.
Los electrones también pueden ser más eficientes en provocar cambios en la estructura molecular de los materiales que contienen carbohidratos, por ejemplo, mediante el mecanismo de escisión de cadena. Además, los electrones que tienen energías de 0.5 -10 MeV pueden penetrar materiales de baja densidad, tales como los materiales de biomasa descritos en el presente documento, por ejemplo, materiales que tengan una densidad aparente de menos de 0.5 g/cm3 , y una profundidad de 0.3 -10 cm. Los electrones como una fuente de radiación ionizante puede ser útil, por ejemplo, para pilas, películas o capas relativamente delgadas de materiales, por ejemplo, menos de aproximadamente 12.7 mm (0.5 pulgada), por ejemplo, menos de 10.16 mm (0.4 pulgada), 7.62 mm (0.3 pulgadas), 6.35 mm (0.25 pulgada), o menos de 2.54 mm (0.1 pulgada). En ciertas modalidades, la energía de cada electrón del haz de electrones es de aproximadamente 0.3 MeV a aproximadamente 2.0 MeV (millones de electronvoltios), por ejemplo, de aproximadamente 0.5 MeV a aproximadamente 1.5 MeV, o de aproximadamente 0.7 MeV a aproximadamente 1.25 MeV. Métodos para irradiar materiales son expuestos en la Solicitud de Patente de los Estados Unidos Publicada el 2012/0100577 Al, presentada el 18 de octubre del 2011, la completa divulgación del cual se incorpora en el presente documento por referencia.
Los dispositivos de irradiación de haz de electrones pueden ser obtenidos comercialmente o construirlos. Por ejemplo los elementos o componentes de dichos inductores, condensadores, carcasas, fuentes de energía, cables, cableado, sistemas de control de voltaje, elementos de control de corriente, material aislante, microcontroladores y equipos de enfriamiento pueden ser comprados y montados en un dispositivo. Opcionalmente, un dispositivo comercial puede ser modificado y/o adaptado. Por ejemplo, los dispositivos y componentes pueden adquirirse de cualquiera de las fuentes comerciales descritas en el presente documento incluyendo Ion Beam Applications (Louvain-la-Neuve, Bélgica) , NHV Corporation (Japón), the Titán Corporation (San Diego, CA), Vivirad High Voltage Corp (Billeric, MA) y/o Budker Laboratories (Rusia). Las energías de electrones normales pueden ser de 0.5 MeV, 1 MeV, 2 MeV, 4.5 MeV, 7.5 MeV, o 10 MeV. La energía del dispositivo de irradiación del haz de electrones normal puede ser 1 kW, 5 kW, 10 kW, 20 kW, 50 kW, 60 kW, 70 kW, 80 kW, 90 kW, 100 kW, 125 kW, 150 kW, 175 kW, 200 kW, 250 kW, 300 kW, 350 kW, 400 kW, 450 kW, 500 kW, 600 kW, 700 kW, 800 kW, 900 kW o incluso 1000 kW. Los aceleradores que pueden usarse incluyen irradiadores de energía media NHV serie EPS-500 (por ejemplo, 500 kV voltaje del acelerador y 65, 100 ó 150 mA de corriente de haz), EPS-800 (por ejemplo, 800 kV voltaje del acelerador y 65 ó 100 mA de corriente de haz), o EPS-1000 (por ejemplo, 1000 kV voltaje del acelerador y 65 ó 100 mA de corriente de haz). También, se pueden utilizar aceleradores de la serie de alta energía de NHV tales como EPS-1500 (por ejemplo, 1500 kV voltaje del acelerador y 65 mA de corriente de haz), EPS-2000 (por ejemplo, 2000 kV voltaje del acelerador y 50 mA de corriente de haz), EPS-3000 (por ejemplo, 3000 kV voltaje del acelerador y 50 mA de corriente de haz) y EPS-5000 (por ejemplo, 5000 y 30 mA de corriente de haz).
Las compensaciones en la consideración de las especificaciones de la energía del dispositivo de irradiación del haz de electrones incluyen costo para el funcionamiento, costos a capital, depreciación, y espacio de uso del dispositivo. Las compensaciones en considerar exponer los niveles de dosis de la irradiación del haz de electrones serían costos de energía y problemas de medio ambiente, seguridad y salud (ESH). Normalmente, los generadores están alojados en una bóveda, por ejemplo, de plomo o concreto, especialmente para la producción de los rayos X que se generan en el proceso. Las compensaciones en considerar las energías de electrones incluyen los costos de energía.
El dispositivo de irradiación del haz de electrones puede producir ya sea un haz fijo o un haz de escaneo. Un haz de escaneo puede ser ventajoso con una longitud grande de barrido de escaneo y altas velocidades de escaneo, ya que esto podría reemplazar de forma eficaz una anchura grande del haz fijo. Además, las anchuras de barrido disponibles de 0.5 m, 1 m, 2 m o más están disponibles. El haz de escaneo es preferido en la mayoría de modalidades descritas en el presente documento debido a la mayor anchura de escaneo y posibilidades reducidas de calentamiento local y falla de las ventanas.
PISTOLAS-VENTANAS DE ELECTRONES El sistema de extracción para un acelerador de electrones puede incluir dos láminas de ventana. Láminas de ventana se describen en la Solicitud Provisional de los Estados Unidos Número de serie 61/711,801 presentada el 10 de octubre del 2012 la divulgación completa de los cuales es incorporada en el presente por referencia. El gas refrigerante en el sistema de extracción de dos láminas de ventana puede ser un gas de purga o una mezcla, por ejemplo aire, o un gas puro. En una modalidad del gas es un gas inerte tal como el nitrógeno, argón, helio y/o dióxido de carbono. Se prefiere usar un gas que un liquido desde que las pérdidas de energía al haz de electrones son minimizadas.
También se pueden utilizar mezclas de gas puro, ya sea premezclado o mezclado en línea antes de entrometerse en las ventanas o en el espacio entre las ventanas. El gas refrigerante puede ser enfriado, por ejemplo, utilizando un sistema de intercambio de calor (por ejemplo, un refrigerador) y/o utilizando la evaporación de un gas condensado (por ejemplo, nitrógeno líquido, helio liquido).
Cuando se utiliza un contenedor del transportador, el transportador encerrado también puede ser purgado con un gas inerte para mantener una atmósfera a un nivel de oxígeno reducido. Manteniendo bajos niveles de oxígeno evita la formación de ozono, que en algunos casos no es deseable debido a su naturaleza reactiva y tóxica. Por ejemplo el oxígeno puede ser menor de alrededor 20% (por ejemplo, menor de alrededor 10%, menor de alrededor 1%, menor de alrededor 0.1%, menor de alrededor 0.01%, o incluso menor de alrededor 0.001% de oxígeno). Se puede hacer la purga con un gas inerte incluyendo, pero no limitado a, nitrógeno, argón, helio o dióxido de carbono. Esto puede ser suministrado, por ejemplo, de una evaporación de una fuente de líquido (por ejemplo, nitrógeno o helio liquido), generan o se separa del aire in sítu, o suministrado de los tanques. El gas inerte pueden ser recirculado y cualquier oxígeno residual puede eliminarse utilizando un catalizador, tal como un lecho catalizador de cobre. Alternativamente, se pueden hacer combinaciones de purga, recirculación y extracción de oxígeno para mantener bajos niveles de oxígeno.
El contenedor del transportador también puede ser purgado con un gas reactivo que puede reaccionar con la biomasa. Esto puede hacerse antes, durante o después del proceso de irradiación. El gas reactivo puede ser, pero no se limita a, óxido nitroso, amoníaco, oxígeno, ozono, hidrocarburos, compuestos aromáticos, amidas, peróxidos, azidas, haluros, oxihaluros, fosfuros, fosfinas, arsinas, sulfuros, tioles, boranos y/o hidruros. El gas reactivo puede activarse en el contenedor del transportador, por ejemplo, por irradiación (por ejemplo, haz de electrones, la irradiación UV, irradiación de microondas, calefacción, radiación IR), de manera que reacciona con la biomasa. La biomasa por si misma se puede activar, por ejemplo por la irradiación. Preferiblemente la biomasa es activada por el haz de electrones, para producir radicales que luego reaccionan con el gas reactivo activado o no activado, por ejemplo, por acoplamiento o mitigación radical.
El purgar los gases suministrados a un transportador cerrado puede también ser enfriado, por ejemplo por debajo de unos 25°C, por debajo de 0°C, por debajo de -40°C, por debajo de unos -80°C, por debajo de -120°C. Por ejemplo, el gas puede ser evaporado de un gas comprimido tal como el nitrógeno liquido o sublimado del dióxido de carbono sólido. Como un ejemplo alternativo, el gas puede ser enfriado por un refrigerador o una parte de o todo el transportador puede ser enfriado.
CALENTAMIENTO Y RENDIMIENTO DURANTE EL TRATAMIENTO DE RADIACIÓN Varios procesos pueden ocurrir en la biomasa cuando los electrones de un haz de electrones interactúan con la materia en colisiones inelásticas. Por ejemplo, la ionización del material, escisión de cadena de polímeros en el material, reticulación de polímeros en el material, oxidación del material, generación de rayos x ( "Bremsstrahlung") y excitación vibracional de moléculas (por ejemplo generación de fonón). Sin ser enlazado a un mecanismo particular, la reducción en la recalcitrancia puede ser debido a diversos de estos efectos de colisión inelásticos, por ejemplo ionización, escisión de cadena de polímeros, oxidación y generación de fonón. Algunos de los efectos (por ejemplo, especialmente la generación de rayos X), requieren barreras de blindaje y modificadas, por ejemplo, encerrar los procesos de irradiación en una bóveda de concreto (u otro material opaco de radiación). Otro efecto de la irradiación, excitación vibracional, equivale a calentar la muestra. El calentar la muestra mediante irradiación puede ayudar en la reducción de recalcitrancia, pero el calentamiento excesivo puede destruir el material, como será explicado más adelante.
El aumento de la temperatura adiabática (DT) de la adsorción de la radiación ionizante es dada por la ecuación: DT = D/Cp: donde D es la dosis promedio en kGy, Cp es la capacidad de calor en J/g°C, y DT es el cambio en la temperatura en °C. Un material de biomasa seco normal tendrá una capacidad de calor cerca de 2. La biomasa húmeda tendrá una mayor capacidad de calor dependiendo de la cantidad de agua ya que la capacidad de calor del agua es muy alta (4.19 J/g °C). Los metales tienen una capacidad de calor mucho menor, por ejemplo el acero inoxidable 304 tiene una capacidad de calor de 0.5 J/g °C. El cambio de temperatura debido a la adsorción instantánea de la radiación en una biomasa y acero inoxidable para varias dosis de radiación se muestra en la Tabla 1.
Tabla 1: Aumento de la temperatura calculada para la biomasa y acero inoxidable.
Las altas temperaturas pueden destruir y/o modificar los biopolimeros en biomasa de manera que los polímeros (por ejemplo, celulosa) no es adecuado para su posterior procesamiento. Una biomasa sometida a altas temperaturas puede se puede volver oscuro, viscoso y emiten olores indicando la descomposición. La viscosidad puede incluso hacer el material difícil de transportar. Los olores pueden ser desagradables y ser una cuestión de seguridad. De hecho, mantener la bio asa por debajo de 200°C se ha encontrado que es beneficioso en los procesos descritos en el presente (por ejemplo, debajo de alrededor 190°C, debajo de alrededor 180°C, debajo de alrededor 170°C, debajo de alrededor 160°C, debajo de alrededor 150°C, debajo de alrededor 140°C, debajo de alrededor 130°C, debajo de alrededor 120°C, debajo de alrededor 110°C, entre alrededor de 60°C y 180°C, entre alrededor 60°C y 160°C, entre alrededor 60°C y 150°C, entre alrededor 60°C y 140°C, entre alrededor 60°C y 130°C, entre alrededor 60°C y 120°C, entre alrededor 80°C y 180°C, entre alrededor 100°C y 180°C, entre alrededor 120°C y 180°C, entre alrededor 140°C y 180°C, entre alrededor 160°C y 180°C, entre alrededor 100°C y 140°C, entre alrededor 80°C y 120°C).
Se ha encontrado que la irradiación por encima de unos 10 Mrad es deseable para los procesos descritos en el presente documento (por ejemplo, reducción de recalcitrancia). Un alto rendimiento también es deseable de manera que la irradiación no se convierta en un cuello de botella en el proceso de la biomasa. El tratamiento está regido por una ecuación de la velocidad de dosis: M = FP/D* tiempo, donde M es la masa del material irradiado (Kg), F es la fracción de la potencia que es adsorbida (unidad menor), P es la potencia emitida (kW = voltaje en MeV * Corriente en mA), el tiempo es el tiempo de tratamiento (seg) y D es la dosis adsorbida (kGy). En un proceso ejemplar donde la fracción de potencia adsorbida es fija, la Potencia emitida es constante y se desea una dosis establecida, se puede aumentar el rendimiento (por ejemplo, M, la biomasa procesada) aumentando el tiempo de irradiación. Sin embargo, aumentando el tiempo de irradiación sin permitir que el material se enfrie, puede calentar excesivamente el material como se ejemplifica por los cálculos indicados anteriormente. Ya que la biomasa tiene una conductividad térmica baja (menos de aproximadamente 0.1 Wm_1K_1), la disipación de calor es lenta, a diferencia de, por ejemplo los metales (mayores de aproximadamente 10 Wm_1K_1) que pueden disipar la energía rápidamente siempre que haya un disipador de calor para transferir la energía.
PISTOLAS DE ELECTRONES- TOPES DE HAZ En algunas modalidades los sistemas y métodos incluyen un tope de haz (por ejemplo, un obturador). Por ejemplo, el tope de haz puede ser utilizado para detener o reducir rápidamente la irradiación del material sin apagar el dispositivo de haz de electrones. Alternativamente el tope de haz puede utilizarse mientras se enciende el haz de electrones, por ejemplo, el tope de haz puede detener el haz de electrones hasta que se alcanza un nivel deseado de la corriente del haz. El tope de haz puede colocarse entre la ventana de lámina principal y ventana de lámina secundaria. Por ejemplo, el tope de haz puede montarse de manera que sea móvil, eso es, de manera que se pueda mover dentro y fuera de la trayectoria del haz. Incluso la cobertura parcial del haz puede ser utilizada, por ejemplo, para controlar la dosis de irradiación. El tope de haz puede montarse en el suelo, a un transportador de la biomasa, a una pared, al dispositivo de radiación (por ejemplo, a la antena de escaneo) o a cualquier soporte estructural. Preferiblemente el tope de haz se fija en relación a la antena de escaneo de manera que el haz puede ser controlado eficazmente por el tope de haz. El tope de haz puede incorporar una bisagra, un riel, ruedas, ranuras, u otros medios que permitan su funcionamiento en moverse dentro y fuera del haz. El tope de haz puede estar hecho de cualquier material que va a detener al menos 5% de los electrones, por ejemplo, al menos el 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, al menos 80%, 85%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99% o incluso alrededor del 100% de los electrones.
El tope de haz puede estar hecho de un metal que incluye, pero no se limita a, acero inoxidable, plomo, hierro, molibdeno, plata, oro, titanio, aluminio, estaño o aleaciones de estos, o laminados (materiales en capas) hechos con dichos metales (por ejemplo, cerámica cubierta de metal, polímero cubierto de metal, compuestos cubiertos de metal, materiales de múltiples capas de metal).
El tope de haz puede estar enfriado, por ejemplo, con un líquido refrigerante tal como una solución acuosa o un gas. El tope de haz puede ser completa o parcialmente hueco, por ejemplo con cavidades. Los espacios interiores del tope de haz pueden utilizarse para los líquidos y gases refrigerantes. El tope de haz puede ser de cualquier forma, incluyendo forma plana, curva, redonda, ovalada, cuadrada, rectangular, oblicua y de cuña.
El tope de haz puede tener perforaciones para permitir que pasen a través algunos electrones, así controlando (por ejemplo reduciendo) los niveles de radiación a través de toda el área de la ventana, o en regiones específicas de la ventana. El tope de haz puede ser una malla formada, por ejemplo, de fibras o cables. Múltiples topes de haz puede utilizarse, juntos o independientes, para controlar la irradiación. El tope de haz puede ser controlado de forma remota, por ejemplo, por señal de radio o cables fijos a un motor para mover el haz dentro o fuera de posición.
VOLCADOS DE HAZ Las modalidades divulgadas en el presente también pueden incluir un volcado de haz. El propósito de un volcado de haz es adsorber de forma segura un haz de partículas cargadas. Similar a un tope de haz, un volcado de haz puede utilizarse para bloquear el haz de partículas cargadas. Sin embargo, un volcado de haz es mucho más sólido que un tope de haz y tiene la intención de bloquear la potencia completa del haz de electrones por un periodo de tiempo prolongado. A menudo se utilizan para bloquear el haz mientras el acelerador está encendiendo.
Los volcados de haz también están diseñados para acomodar el calor generado por dichos haces, y generalmente están hechos de materiales tales como cobre, aluminio, carbono, berilio, tungsteno o mercurio. Los volcados de haz pueden enfriarse, por ejemplo mediante el uso de un líquido refrigerante que está en contacto térmico con el volcado de haz.
MATERIALES DE BIOMASA Los materiales lignocelulósicos incluyen, pero no se limitan a, madera, tableros de partículas, desechos forestales (por ejemplo, aserrín, madera de álamo, astillas de madera), hierbas, (por ejemplo, pasto varilla, miscanthus, spartina, Phalaris arundinacea), residuos de granos, (por ejemplo, cáscaras de arroz, cáscaras de avena, cáscara de trigo, cáscaras de cebada), residuos agrícolas (por ejemplo, forraje, paja de cañóla, paja de trigo, paja de cebada, paja de avena, paja de arroz, yute, cáñamo, lino, bambú, sisal, abacá, mazorcas de maíz, rastrojo de maíz, rastrojo de soya, fibra de maíz, alfalfa, heno, pelo de coco), residuos del procesamiento del azúcar (por ejemplo, bagazo, pulpa de remolacha, bagazo de agave), algas, algas marinas, abono, aguas residuales y las mezclas de cualquiera de los éstos.
En algunos casos, el material lignocelulósico incluye mazorcas de maíz. Las mazorcas de maíz molidas o molida por martillos pueden ser esparcidas en una capa de grosor relativamente uniforme para irradiación, y después de la irradiación son fáciles de dispersar en el medio para procesamiento posterior. Con el fin de facilitar la cosecha y recolección, en algunos casos la planta de maíz entera se utiliza, incluyendo los tallos de maíz, granos de maíz, y en algunos casos, incluso la raíz de la planta.
Ventajosamente, no se requieren nutrientes adicionales (que no sea una fuente de nitrógeno, por ejemplo, urea y amoníaco) durante la fermentación de las mazorcas de maíz o materiales celulósicos o lignocelulósicos que contienen cantidades importantes de mazorcas de maíz.
Las mazorcas, antes y después de la trituración, son también más fáciles de transportar y dispersar, y tienen una menor tendencia a formar mezclas explosivas en el aire que los otros materiales celulósicos o lignocelulósicos tales como heno y las hierbas.
Los materiales celulósicos incluyen, por ejemplo, papel, productos de papel, desechos de papel, pulpa de papel, papeles pigmentados, papeles cargados, papeles satinados, papeles de llenado, revistas, material impreso (por ejemplo, libros, catálogos, manuales, etiquetas, calendarios, tarjetas de felicitación, folletos, prospectos, papel prensa), papel para impresora, papel policubierto, cartulina, cartón, materiales que tengan un altocx contenido de celulosa, tal como el algodón, y las mezclas de cualquiera de éstos. Por ejemplo los productos de papel como se describen en la Solicitud de los Estados Unidos No. 13/396,365 { "Magazine Feedstocks" por Medoff et al., presentada el 14 de febrero del 2012), la divulgación completa de la cual se incorpora en el presente documento por referencia.
Los materiales celulósicos también pueden incluir materiales lignocelulósicos que han sido parcial o completamente deslignificados.
En algunos casos otros materiales de biomasa pueden ser utilizados, por ejemplo los materiales almidonados. Los materiales almidonados incluyen almidón por si mismos, por ejemplo, almidón de maíz, almidón de trigo, almidón de papa o almidón de arroz, un derivado del almidón, o un material que incluye almidón, tal como un producto de comida comestible o un cultivo. Por ejemplo, el material puede ser arracacha, trigo sarraceno, plátano, cebada, yuca, kudzu, oca, sagú, sorgo, patatas regular del hogar, camote, taro, batatas, o uno o más granos, como favas, lentejas o guisantes. Las mezclas de dos o más materiales almidonados son también materiales almidonados. Las mezclas de materiales celulósicos y lignocelulósicos almidonados también pueden usarse. Por ejemplo, una biomasa puede ser una planta entera, una parte de una planta o diferentes partes de una planta, por ejemplo, una planta de trigo, una planta de algodón, una planta de maiz, una planta de arroz o un árbol. Los materiales almidonados pueden ser tratados por cualquiera de los métodos descritos en el presente documento.
Los materiales microbianos pueden incluir, pero no están limitados a , cualquier microorganismo u organismo modificado genéticamente o de origen natural que contiene o es capaz de proporcionar una fuente de carbohidratos (por ejemplo, celulosa), por ejemplo, protistas, por ejemplo, animal protistas (por ejemplo, los protozoos tales como flagelos, como, ameboides, ciliados, y esporozoos) y planta protista (por ejemplo, algas tales como alveolados, cloraraeniofitas, criptomonadales, euglenoidea, glaucofitas, haptófitas, algas rojas, estramenopiles y plantas verdes). Otros ejemplos incluyen algas, plancton (por ejemplo, macroplancton, mesoplankton, microplancton, nanoplancton, picoplancton y fem toplancton), fitoplancton, bacterias (por ejemplo, bacterias gram positivas, bacterias gram negativas y extremófilos), levadura y/o mezclas de éstos. En algunos casos, la biomasa microbiana puede obtenerse de fuentes naturales, por ejemplo, el océano, lagos, cuerpos de agua, por ejemplo, agua salada o agua dulce, o en la tierra. Alternativamente o además, la biomasa microbiana puede ser obtenida a partir de sistemas de cultivo, por ejemplo, sistemas de fermentación y cultivos húmedos o secos en gran escala.
En otras modalidades, los materiales de biomasa, tales como materiales de materia prima celulósicos, almisonados o lignocelulósicos, pueden ser obtenidos de microorganismos y plantas transgénicas que han sido modificadas con respecto a una variedad del tipo silvestre. Estas modificaciones pueden ser, por ejemplo, a través de los pasos iterativos de selección y cria para obtener características deseables en una planta. Por otra parte, las plantas pueden haber tenido material genético extraído, modificado, silenciado y/o agregado con respecto a la variedad de tipo silvestre. Por ejemplo, las plantas modificadas genéticamente puede ser producidas mediante métodos de ADN recombinante, donde las modificaciones genéticas incluyen el introducir o modificar los genes específicos de variedades parentales, o, por ejemplo, mediante el uso de criadero transgénico en donde un gen o genes específicos se introducen en una planta a partir de diferentes especies de plantas y/o bacterias. Otra forma de crear una variación genética es mediante el criadero de mutación en donde nuevos alelos son artificialmente creados a partir de los genes endógenos. Los genes artificiales pueden ser creados por una variedad de formas, incluyendo el tratamiento de la planta o las semillas con, por ejemplo, mutágenos químicos (por ejemplo, usando agentes alquilantes, epóxidos, alcaloides, peróxidos, formaldehído), irradiación (por ejemplo, rayos X, rayos gamma, neutrones, partículas beta, partículas alfa, protones, deuterones, radiación UV) y la temperatura impactante u otras téenicas de selección posterior y tensión externa. Otros métodos para proporcionar genes modificados son a través de es proclive a error PCR y barajado de ADN seguida de inserción del ADN modificado deseado en la planta o semillas deseadas. Métodos de introducción de la variación genética deseada en la semilla o planta incluyen, por ejemplo, el uso de un portador bacteriano, bbiioobbaallííssttiiccaa,, precipitación del fosfato de calcio, electroporación, división de genes, silenciamiento genético, lipofección, microinyección y portadores virales. Materiales adicionales modificados genéticamente han sido descritos en la Solicitud de Patente de los Estados Unidos Número de serie 13/396,369 presentada el 14 de febrero del 2012 la completa divulgación del cual se incorpora en el presente documento por referencia.
Cualquiera de los métodos descritos en el presente documento puede ser practicado con las mezclas de cualquiera de los materiales de biomasa descritos en el presente documento.
OTROS MATERIALES Otros materiales (por ejemplo, materiales naturales o sintéticos), por ejemplo polímeros, pueden ser tratados y/o hechos utilizando los métodos, equipos y sistemas descritos en el presente. Por ejemplo polietileno (por ejemplo, etileno de baja densidad y polietileno de alta densidad lineal), poliestirenos, poliestirenos sulfonado, poli (cloruro de vinilo), poliésteres (por ejemplo, nailon, DACRÓN ™, KODEL™), ásteres de polialquileno, ásteres de polivinílicos, poliamidas (por ejemplo, KEVLAR ™), tereftalato de polietileno, acetato de celulosa, acetal, poliacrilonitrilo, policarbonatos (por ejemplo, LEXAN ™), acrílicos [por ejemplo, poli (metacrilato de metilo), poli (metacrilato de metilo), poliacrilnitrilos ], poliuretanos, polipropileno, polibutadieno, poliisobutileno, poliacrilonitrilo, policloropreno (por ejemplo neopreno), poli(cis-1,4-isopreno) [por ejemplo, caucho natural], poli(trans-1,4-isopreno) [por ejemplo, gutta percha], fenol formaldehido , melamina formaldehido, epóxidos, poliésteres, poli aminas, ácidos policarboxílíeos, ácidos polilácticos, alcoholes polivinílíeos, polianhidridos, perfluorocarbonos (por ejemplo, TEFLON™), siliconas (por ejemplo, el caucho de Silicon), polisilanos, poliéteres (por ejemplo, óxido de polietileno, óxido de polipropileno), ceras, aceites y mezclas de estos. También se incluyen plásticos, cauchos, elastómeros, fibras, ceras, geles, aceites, adhesivos, termoplásticos, termoestables, polímeros biodegradables, resinas hechas con estos polímeros, otros polímeros, otros materiales y combinaciones de los mismos. Los polímeros pueden estar hechos por cualquier método útil que incluya polimerización catiónica, polimerización aniónica, polimerización radical, polimerización de metátesis, polimerización por apertura de anillo, polimerización de injerto, polimerización de adición. En algunos casos los tratamientos divulgados en el presente pueden utilizarse, por ejemplo, para la polimerización de injerto radicalmente iniciada y reticulada. Los compuestos de polímeros, por ejemplo con vidrio, metales, biomasa (por ejemplo, fibras, partículas) cerámicas también pueden ser tratados y/o hechos.
Otros materiales que pueden ser tratados mediante el uso de los métodos, sistemas y equipos divulgados en el presente documento son materiales de cerámica, metales, minerales y compuestos inorgánicos. Por ejemplo, cristales de silicio y germanio, nitruro de silicio, óxidos metálicos, semiconductores, aisladores, cementos y/o conductores.
Además, los materiales formados o fabricados en varias partes (por ejemplo, moldeado, extrudido, soldado, remachado, en capas o combinado de cualquier manera) puede ser tratado, por ejemplo cables, tubos, tableros, contenedores, chips semiconductores integrados, tableros de circuitos, cableados, neumáticos, ventanas, materiales laminados, engranajes, correas, máquinas, combinaciones de estos. Por ejemplo, el tratar un material por los métodos descritos en el presente documento puede modificar las superficies, por ejemplo, haciéndolos susceptibles a funcionalización, combinaciones (por ejemplo, soldar) y/o tratamiento adicional que puede reticular los materiales.
PREPARACIÓN DE MATERIAL DE BIOMASA - TRATAMIENTOS MECÁNICOS La biomasa puede ser en forma seca, por ejemplo, con menos de un contenido de humedad del 35% (por ejemplo, menos de un 20 %, menos de un 15 %, menos de un 10 %, menos de un 5 %, menos de un 4 %, menos de un 3 %, menos de un 2 % o incluso menos de un 1 %). La biomasa también se puede entregar en estado húmedo, por ejemplo, como sólidos húmedos, un lodo o una suspensión con por lo menos alrededor de 10 % en peso de sólidos (por ejemplo, al menos alrededor de 20 % en peso, al menos alrededor de 30% en peso, al menos alrededor de 40 % en peso, al menos alrededor de 50 % en peso, al menos alrededor de 60 % en peso, al menos alrededor de 70 % en peso ).
Los procesos divulgados en el presente pueden utilizar materiales de baja densidad aparente, por ejemplo materias primas celulósicas o lignocelulósicas que han sido tratadas antes físicamente para tener una densidad aparente de menos de unos 0.75 g/cm3 , por ejemplo, menos de unos 0.7 , 0.65 , 0.60 , 0.50, 0.35 , 0.25, 0.20, 0.15, 0.10, 0.05 o menos, por ejemplo, menos de unos 0.025 g/cm3 . La densidad aparente se determina utilizando ASTM D1895B. Brevemente, el método consiste en rellenar un cilindro de medición de volumen conocido con una muestra y obtener un peso de la muestra. La densidad aparente se calcula dividiendo el peso de la muestra en gramos por el volumen del cilindro en centímetros cúbicos. Si lo desea, los materiales de baja densidad aparente pueden ser densificados, por ejemplo, por métodos descritos en la Patente de los Estados Unidos No. 7,971,809 para Medoff, la divulgación completa del cual se incorpora por el presente por referencia. En algunos casos, el proceso de pre tratamiento incluye el cribado del material de biomasa. El cribar puede ser a través de una malla o placa perforada con un tamaño de abertura deseado, por ejemplo, menor de 6.35 mm (¼ pulgada, 0.25pulgada), (por ejemplo, menos de 3.18 mm (1/8 pulgada, 0.125 pulgada), menos de 1.59 mm (1/16 pulgada, 0.0625 pulgada), es menos de 0.79 mm (1/32 pulgada, 0.03125 pulgada), por ejemplo, menos de 0.51 mm (1/50 pulgada, 0.02000 pulgada), menos de 0.40 mm (1/64 pulgada, 0.015625 pulgada), menos de 0.23 mm (0.009 pulgada), menos de 0.20 mm (1/128 pulgada 0.0078125 pulgada), menso de 0.18 mm (0.007 pulgada), menos de 0.13 mm (0.005 pulgada), o incluso menos de 0.10 m (1/256 pulgada, 0.00390625 pulgada)). En una configuración la biomasa deseada cae a través de las perforaciones o la rejilla y por lo tanto la biomasa más grande gue las perforaciones o rejilla no son irradiadas. Estos materiales más grandes pueden ser nuevamente procesados, por ejemplo mediante trituración, o simplemente pueden ser retirados del procesamiento. En otra configuración el material que es más grande que las perforaciones se irradia y el material más pequeño es retirado por el proceso de cribado o recielado. En este tipo de configuración, el transportador en si mismo (por ejemplo una parte del transportador) puede ser perforado o elaborado con una malla. Por ejemplo, en una modalidad particular el material de biomasa puede estar húmedo y las perforaciones o la malla permiten que el agua drene de la biomasa antes de la radiación.
El cribado del material también puede ser por un método manual, por ejemplo por un operador o mecanoide ( por ejemplo, un robot equipado con un color, reflectante u otro sensor) que retira material no deseado. El cribado también puede estar hecho por un cribado magnético en donde se dispone un imán cerca del material modificado y el material magnético es retirado magnéticamente.
El procesamiento de tratamiento previo opcional puede incluir el calentamiento del material. Por ejemplo una porción del transportador puede ser enviado a través de una zona calentada. La zona calentada puede estar creada, por ejemplo, por radiación IR, microondas, combustión (por ejemplo, gas, carbón, aceite, biomasa), calentamiento por resistencia y/o espirales conductivos. El calor se puede aplicar de por lo menos un lado o más de un lado, puede ser continuo o periódico y puede ser para solamente una porción del material o todo el material. Por ejemplo, una porción del canal de transporte puede ser calentada por el uso de una chaqueta de calentamiento. La calefacción puede ser, por ejemplo, con el fin de secar el material. En el caso del secado del material, este también se puede facilitar, con o sin calentamiento, por el movimiento de un gas (por ejemplo, aire, oxigeno, nitrógeno, C02 , argón, He) sobre y/o a través de la biomasa mientras se está transportando.
El procesamiento de tratamiento previo opcional puede incluir el enfriamiento del material. El material de enfriamiento se describe en la Patente de los Estados Unidos NO 7.900.857 de Medoff, la descripción de gue en incorporados en el presente por referencia. Por ejemplo, el enfriamiento puede ser mediante el suministro de un liquido refrigerante, por ejemplo agua (por ejemplo, con glicerol) o nitrógeno (por ejemplo, nitrógeno liquido) a la parte inferior del canal de transporte. Alternativamente, un gas refrigerante, por ejemplo, nitrógeno refrigerado puede ser soplado sobre los materiales de biomasa o bajo el sistema de transporte.
Otro método de procesamiento de pre-tratamiento opcional puede incluir añadir un material a la biomasa. El material adicional se puede agregar, por ejemplo, mediante calda, aspersión y/o vertiendo el material sobre la biomasa mientras se transporta. Los materiales que pueden ser añadidos incluyen, por ejemplo, metales, cerámicas y/o iones como se describe en la Solicitud de Patente de los Estados Unidos Publicada el 2010/0105119 Al (presentada el 26 de octubre del 2009) y la Solicitud de Patente de los Estados Unidos Publicada el 2010/0159569 Al (presentada el 16 de diciembre del 2009), la entera divulgación del cual se incorpora en el presente documento por referencia. Los materiales opcionales que se pueden agregar incluyen ácidos y bases. Otros materiales que pueden ser agregados son oxidantes (por ejemplo, peróxidos, cloratos), polímeros, monómeros polimerizables (por ejemplo, que contienen enlaces insaturados), agua, catalizadores, enzimas y/u organismos. Los materiales se pueden agregar, por ejemplo, en forma pura, como una solución en un disolvente (por ejemplo, agua o un disolvente orgánico) y/o como una solución. En algunos casos el disolvente es volátil y puede hacer que se evapore por ejemplo, mediante el calentamiento y/o soplando gas como se describió anteriormente. El material añadido puede formar un recubrimiento uniforme sobre la biomasa o ser una mezcla homogénea de diferentes componentes (por ejemplo, biomasa y material adicional). El material añadido puede modular la etapa de irradiación posterior mediante el incremento de la eficiencia de la irradiación, amortiguando la irradiación o cambiando el efecto de la irradiación (por ejemplo, de los haces de electrones a rayos X o calor). El método puede no tener ningún impacto sobre la irradiación pero puede ser útil para el procesamiento descendente posterior. El material añadido puede ayudar a transportar el material, por ejemplo, mediante la reducción de los niveles de polvo.
La biomasa puede ser entregada al transportador (por ejemplo, los transportadores vibratorios utilizados en las bóvedas descritas en el presente documento) por una cinta transportadora, un transportador neumático, un transportador de tornillo, una tolva, una tubería, manualmente o mediante una combinación de estos. La biomasa puede, por ejemplo, dejarse caer, verter, y/o colocada sobre el transportador por cualquiera de éstos métodos. En algunas modalidades se entrega el material al transportador utilizando un sistema cerrado de distribución de material para ayudar a mantener una atmósfera baja en oxígeno y/o controlar el polvo y partículas finas. El polvo o las partículas finas de la biomasa suspendidas en el aire o elevadas son indeseables porque éstos pueden formar un riesgo de explosión o dañar las láminas de ventana de una pistola de electrones (si dicho dispositivo es utilizado para tratar el material).
El material puede ser nivelado para formar un grosor uniforme entre alrededor de 0.79248 y 127 mm (0.0312 y 5 pulgadas) (por ejemplo entre alrededor de 1.5875 y 50.8 mm (0.0625 y 2.000 pulgadas), entre alrededor de 3.175 y 25.4 mm (0.125 y 1 pulgada), entre alrededor de 3.175 y 12.7 (0.125 y 0.5 pulgadas), entre alrededor de 7.62 y 22.86 mm (0.3 y 0.9 pulgadas) entre alrededor de 5.08 y 12.7 mm (0.2 y 0.5 pulgadas), entre alrededor de 6.35 y 25.4 mm (0.25 y 1.0 pulgadas, entre alrededor de 6.35 y 12.7 mm (0.25 y 0.5 pulgadas).
Por lo general, es preferible transportar el material tan rápido como sea posible a través del haz de electrones para maximizar el rendimiento. Por ejemplo, el material puede ser transportado a velocidades de al menos 0.3048 m/min (1 pies/min), por ejemplo, por lo menos 0.6096 m/min (2 pies/min), por lo menos 0.9144 m/min (3 pies/min), por lo menos 1.2192 m/min (4 pies/min), por lo menos 1.52400 m/min (5 pies/min), por lo menos 3.04800 m/min (10 pies/min), por lo menos 4.57200 m/min (15 pies/min), 6.09600 (20), 7.62 (25), 9.14400 (30), 10.66800 (35), 12.19200 (40), 13.71600 (45), 15.24 m/min (50 ft/min). La velocidad de transporte se relaciona con la corrientes del haz, por ejemplo, para una biomasa de 6.35 mm (¼ de pulgada) de grosor y 100 mA, el transportador puede moverse en unos 6.09600 m/min (20 pies/min) para proporcionar una dosis de irradiación útil, en 50 mA el transportador puede moverse en unos 3.04800 m/min (10 pies/min) para proporcionar aproximadamente la misma dosificación de irradiación.
Después de gue el material de biomasa ha sido transportado a través de la zona de radiación se puede realizar el procesamiento después del tratamiento. El procesamiento después del tratamiento opcional puede, por ejemplo, ser un proceso que se describe en relación con el proceso de irradiación previa. Por ejemplo, la biomasa puede ser cribada, calentada, enfriada y/o combinada con aditivos. Únicamente para después de la irradiación, la mitigación de los radicales puede ocurrir, por ejemplo, la mitigación de los radicales mediante la adición de fluidos o gases (por ejemplo, oxigeno, óxido nitroso, amoniaco, líquidos), utilizando presión, calor y/o la adición de los neutralizadores de los radicales libres. Por ejemplo, la biomasa puede ser transportada fuera del transportador cerrado y expuesta a un gas (por ejemplo, oxigeno) donde es mitigada, formando grupos carboxilados. En una modalidad la biomasa está expuesta durante la irradiación para el gas o liquido reactivo. La mitigación de biomasa que ha sido irradiada está descrita en la Patente de los Estados Unidos No. 8,083,906 para Medoff, la completa divulgación del cual se incorpora al presente documento por referencia.
Si lo desea, se puede utilizar uno o más tratamientos mecánicos además de irradiación para reducir aún más la recalcitrancia de los materiales que contienen carbohidratos. Estos procesos pueden aplicarse antes, durante o después de la irradiación.
En algunos casos, el tratamiento mecánico puede incluir una preparación inicial de la materia prima recibida, por ejemplo, reducción del tamaño de los materiales, tales como por trituración, por ejemplo, corte, moler, cizallar, pulverizar o picar. Por ejemplo, en algunos casos, la materia prima suelta (por ejemplo, papel recielado, materiales almidonados o pasto varilla) es preparado por cizallamiento o ralladura. EL tratamiento mecánico puede reducir la densidad aparente de los materiales que contienen carbohidratos, aumentar el área de superficie del material que contiene carbohidratos y/o disminución de una o más dimensiones del material que contiene carbohidratos.
Alternativamente, o además, el material de la materia prima puede tratarse con otro tratamiento, por ejemplo tratamientos químicos, tales como con un ácido (HCl, H2SO4, H3PO4), una base (por ejemplo, KOH y NaOH), un oxidante químico (por ejemplo, peróxidos, cloratos, ozono), irradiación, explosión de vapor, pirólisis, sonicación, oxidación, tratamiento químico. Los tratamientos pueden ser en cualquier orden y en cualquier secuencia y combinaciones. Por ejemplo, el material de la materia prima puede ser primero tratado físicamente por uno o más métodos de tratamiento, por ejemplo, tratamiento químico incluyendo y en combinación con hidrólisis ácida (por ejemplo, utilizando HCl, H2SO4, H3PO4), radiación, sonicación, oxidación, pirólisis o explosión de vapor y luego mecánicamente tratado. Esta secuencia puede ser ventajosa ya que los materiales tratados por uno o más de los otros tratamientos, por ejemplo, irradiación o pirólisis, tienden a ser más frágiles y, por lo tanto, puede ser más fácil cambiar aún más la estructura del material por tratamiento mecánico. Como otro ejemplo, un material de la materia prima puede ser transportado a través de la radiación ionizante utilizando un transportador como se describe en el presente documento y luego tratado mecánicamente. El tratamiento químico puede eliminar algo o toda la lignina (por ejemplo pasta química) y puede parcial o completamente hidrolizar el material. También se pueden usar los métodos con material previamente hidrolizado. Los métodos también pueden ser utilizados con material que no ha sido previamente hidrolizado. Los métodos pueden ser usados con mezclas de materiales hidrolizados y no hidrolizados, por ejemplo con alrededor del 50% o más de material no hidrolizado, con alrededor del 60% o más de material no hidrolizado, con alrededor de 70% o más de material no hidrolizado, con alrededor del 80% o más de material no hidrolizado o incluso con 90% o más de material no hidrolizado.
Además de la reducción de tamaño, que se puede llevar a cabo al principio y/o después en el procesamiento, el tratamiento mecánico también puede ser ventajoso para "abrir", "tensionar", romper o destrozar los materiales que contienen carbohidratos, haciendo la celulosa de los materiales más susceptible a la escisión de cadena y/o alteración de la estructura cristalina durante el tratamiento fisico.
Los métodos de tratamiento mecánico del material que contiene carbohidratos incluyen, por ejemplo, moler o triturar. La molienda puede realizarse utilizando, por ejemplo, un molino de martillos, molino de bolas, molino coloidal, molino cónico o de cono, molino de disco, molino angosto, molino Wilcy, molino harinero u otros molinos. Moler puede realizarse utilizando, por ejemplo, una corte/muela tipo de impacto. Algunos ejemplares son amoladoras amoladoras de piedra, amoladoras, molinillos de café, y desbarbado amoladoras angulares. La trituración o la molienda pueden ser proporcionados, por ejemplo, por una espiga alternativa u otro elemento, como en el caso de un molino de espigas. Otros métodos de tratamiento mecánico incluyen agarre o desgarre mecánico, otros métodos que aplican presión a las fibras, y molienda de atrición de aire. Tratamientos mecánicos adecuados incluyen además cualquier otra téenica que continua la interrupción de la estructura interna del material que fue iniciada por las etapas de procesamiento previo.
Los sistemas de preparación de alimentos mecánicos pueden estar configurados para producir flujos con características especificas tales con, por ejemplo, tamaños máximos específicos, ancho a largo específico, o relaciones de áreas de superficie especificas. La preparación física puede aumentar la velocidad de reacciones, mejorar el movimiento del material en un transportador, mejorar el perfil de irradiación del material, mejorar la uniformidad de la radiación del material, o reducir el tiempo de procesamiento requerido mediante la apertura de los materiales y hacerlos más accesibles a los procesos y/o reactivos, tales como reactivos en una solución.
La densidad aparente de las materias primas puede ser controlada (por ejemplo, mayor). En algunas situaciones, puede ser conveniente preparar un material de baja densidad aparente, por ejemplo, por la densificación del material (por ejemplo, la densificación puede hacer más fácil y menos costoso el transporte a otro sitio) y después revertir el material a un estado de densidad aparente más baja ( por ejemplo, después del transporte). El material puede ser densificado, por ejemplo de menos de unos 0.2 g/cc a más de unos 0.9 g/cc (por ejemplo, menos de unos 0.3 a más de unos 0.5 g/cc, menos de unos 0.3 a más de unos 0.9 g/cc, a menos de unos 0.5 a más de unos 0.9 g/cc, menos de unos 0.3 a más de unos 0.8 g/cc, menos de unos 0.2 a más de unos 0.5 g/cc). Por ejemplo, el material puede ser densificado por los métodos y equipo divulgados en la Patente de los Estados Unidos No. 7,932,065 para Medoff y la publicación internacional No. WO 2008/073186 (que fue presentada el 26 de octubre del 2007, se publicó en inglés, y que designaba los Estados Unidos), las divulgaciones completas están incorporados en el presente por referencia. Los materiales densificados pueden ser procesados por cualquiera de los métodos descritos en este documento, o cualquier material procesado por cualquiera de los métodos descritos en este documento pueden ser posteriormente densificados.
En algunas modalidades, el material a procesar está en la forma de un material fibroso que incluye las fibras proporcionadas por cizallamiento de una fuente de fibra. Por ejemplo, el cizallamiento se puede realizar con un cortador de cuchilla giratoria.
Por ejemplo, una fuente de fibra, por ejemplo, que es recalcitrante o que ha tenido su nivel de recalcitrancia reducido, puede ser cizallado, por ejemplo en un cortador de cuchilla giratoria, para proporcionar un primer material fibroso. El primer material fibroso se pasa a través de una rejilla, por ejemplo, que tiene un promedio de tamaño de la abertura de 1.59 mm o menos (1/16 de pulgada, 0.0625 pulgadas), proporciona un segundo material fibroso. Si se desea, la fuente de fibra se puede cortar antes del cizallamiento, por ejemplo, con una frag entadora. Por ejemplo, cuando se utiliza un papel como la fuente de fibra, el papel puede primero ser cortado en tiras que son, por ejemplo, 6.35 mm (1/4) a 12.7 mm (1/2 pulgada) de ancho, utilizando una fragmentadora, por ejemplo, una fragmentadora de tornillo giratorio inverso, tal como aquellas fabricadas por Munson (Utica, N. Y. ). Como una alternativa para cizallar, el papel se puede reducir en tamaño cortándolo a un tamaño deseado utilizando un cortador de guillotina. Por ejemplo, el cortador de guillotina puede ser utilizado para cortar el papel en hojas que son, por ejemplo, 254 mm (10 pulgadas) de ancho por 304.8 mm (12 pulgadas) de largo.
En algunas modalidades, el cizallamiento de la fuente de fibra y el paso del primer material fibroso resultante a través de una primera rejilla son realizados de forma concurrente. El cizallamiento y el paso también se puede realizar en un proceso de tipo lote.
Por ejemplo, un cortador de cuchilla giratoria se puede utilizar para cizallar la fibra y al mismo tiempo cribar el primer material fibrosos. Un cortador de cuchilla giratoria incluye una tolva que se carga con una fuente de fibra cizallada preparada por cizallamiento de una fuente de fibra.
En algunas implementaciones, la materia prima es tratada físicamente antes de la sacarificación y/o fermentación. Los procesos de tratamiento físico puede incluir uno o más de cualquiera de los aquí descritos, tales como tratamientos mecánicos, tratamiento químico, irradiación, sonicación, oxidación, pirólisis o explosión de vapor. Los métodos de tratamiento pueden ser utilizados en combinaciones de dos, tres, cuatro, o incluso todas estas teenologías (en cualquier orden). Cuando se utiliza más de un método de tratamiento, los métodos se pueden aplicar al mismo tiempo o en momentos diferentes. Otros procesos que cambian la estructura molecular de una materia prima de biomasa también puede ser usada, sola o en combinación con los procesos divulgados en el presente documento.
Los tratamientos mecánicos que pueden ser utilizados y las características de los materiales que contienen carbohidratos tratados mecánicamente, se describen con mayor detalle en la Solicitud de Patente de los Estados Unidos Publicada el 2012/0100577 Al, presentada el 18 de octubre del 2011, la divulgación completa del cual se incorpora en el presente por referencia.
SONICACIÓN, PIRÓLISIS, OXIDACIÓN, EXPLOSIÓN DE VAPOR Si lo desea, se puede utilizar uno o más procesos de sonicación, pirólisis, oxidativo, o explosión de vapor en lugar de o además para la irradiación para reducir o reducir aún más la recalcitrancia de los materiales que contienen carbohidratos. Por ejemplo, estos procesos pueden aplicarse antes, durante o después de la irradiación. Estos procesos están descritos en detalle en la Patente de los Estados Unidos No.7,932,065 para Medoff, la completa divulgación del cual se incorpora al presente documento por referencia.
USO DE MATERIAL DE BIOMASA TRATADO Utilizando los métodos descritos en el presente documento, un material de biomasa de inicio (por ejemplo, biomasa vegetal, biomasa animal, papel y biomasa de residuos municipales) puede utilizarse como materia prima para producir intermedios útiles y productos, tales como ácidos orgánicos, sales de ácidos orgánicos, anhídridos, ésteres de ácidos orgánicos y combustibles, por ejemplo, combustibles para motores de combustión interna o materias primas para las celdas de combustible. Los sistemas y procesos se describen en el presente documento que se puede utilizar como materiales de materia prima celulósicas y/o lignocelulósica que están disponibles fácilmente, pero a menudo puede ser difícil de procesar, por ejemplo, los flujos de desechos municipales y flujos de desechos de papel, tales como flujos que incluyen periódico, papel kraft, papel corrugado o mezclas de éstos.
Con el fin de convertir la materia prima a una forma que puede ser procesada fácilmente la celulosa que contiene glucano o xilano en la materia prima puede ser hidrolizada a carbohidratos de bajo peso molecular, tales como azúcares, mediante un agente de sacarificación, por ejemplo, una enzima o ácido, un proceso que se refiere como sacarificación. Los carbohidratos de bajo peso molecular pueden entonces ser utilizados, por ejemplo, en una planta de fabricación existente, tal como una planta de proteina unicelular, una planta de fabricación de enzima o una planta de combustible, por ejemplo, una planta de fabricación de etanol.
La materia prima puede ser hidrolizada utilizando una enzima, por ejemplo, mediante la combinación de los materiales y la enzima en un disolvente, por ejemplo, en una solución acuosa.
Alternativamente, las enzimas pueden ser suministradas por los organismos que descomponen la biomasa, tales como la celulosa y/o las porciones de lignina de la biomasa, contienen o fabrican varias enzimas celulolíticas (celulasas), ligninasas o varios etabolitos degradadores de biomasa de molécula pequeña. Estas enzimas pueden ser un complejo de enzimas que actúan sinérgicamente para degradar la celulosa cristalina o las porciones de lignina de la biomasa. Ejemplos de enzimas celuloliticas incluyen: endoglucanasas, celobiohidrolasas y celobiasas (beta-glucosidasas).
Durante la sacarificación un sustrato celulósico puede ser hidrolizado inicialmente por endoglucanasas en ubicaciones aleatorias que producen intermedios oligoméricos. Estos intermedios son a continuación sustratos para exo-división de glucanasas tales como celobiohidrolasa para producir celobiosa de los extremos del polímero celuloso. La celobiosa es soluble en agua 1,4 -vinculado dímero de glucosa. Por último, la celobiasa d iva la celobiosa para producir glucosa. La eficacia (por ejemplo, tiempo para hidrolizar y/o completitud de hidrólisis) de este proceso depende en la recalcitrancia del material celulósico. INTERMEDIOS Y PRODUCTOS Utilizando los procesos descritos en el presente documento, el material de biomasa se puede convertir en uno o más de los productos, tales como la energía, los combustibles, los alimentos y los materiales. Ejemplos específicos de productos incluyen, pero no están limitados a, hidrógeno, azúcares (por ejemplo, glucosa, xilosa, arabinosa, mañosa, galactosa, fructosa, disacáridos, oligosacáridos y polisacáridos), alcoholes (por ejemplo, alcoholes monohidricos o alcoholes dihidricos, tales como etano, n-propanol, isobutanol, sec -butanol, terc-butanol o n-butanol), alcoholes hidratados (por ejemplo, que contiene más de un 10%, 20%, 30%, o incluso superior al 40% de agua), el biodiesel, ácidos orgánicos, hidrocarburos (por ejemplo, metano, etano, propano, isobuteno, pentano, n-hexano, biodiesel, bio-gasolina y mezclas de los mismos), productos secundarios (por ejemplo, proteínas, tales proteínas celulolíticas (enzimas) o proteínas de una sola célula), y mezclas de cualquiera de estos en cualquier combinación o concentración relativa, y opcionalmente, en combinación con cualquier aditivo (por ejemplo, aditivos de combustible). Otros ejemplos incluyen los ácidos carboxílicos, sales de un ácido carboxílico, una mezcla de ácidos carboxílicos y sales de los ácidos carboxílicos y ésteres de los ácidos carboxílicos (por ejemplo, ésteres metílicos, etílicos y n-propil), cetonas (por ejemplo, acetona), aldehidos (por ejemplo, acetaldehído), ácidos insaturados alfa y beta (por ejemplo, ácido acrílico) y olefinas (por ejemplo, etileno). Otros alcoholes y derivados de alcohol incluyen propanol, propilenglicol, 1,4 -butanediol, 1,3 -propanediol, alcoholes de azúcar (por ejemplo, eritritol, glicol, glicerol, sorbitol, treitol, arabitol, ribitol, anitol, dulcitol, fucitol, iditol, isomalt, maltitol, lactitol, xilitol y otros polioles), y los ésteres etílicos o metílico o de cualquiera de estos alcoholes. Otros productos incluyen metil acrilato, metilmetacrilato, ácido láctico, ácido cítrico, ácido fórmico, ácido acético, ácido propiónico, ácido butírico, ácido succínico, ácido valérico, ácido caproico, ácido 3-hidroxipropiónico, ácido palmítico, ácido esteárico, ácido oxálico, ácido malónico, ácido glutárico, ácido oléico, ácido linoléico, ácido glicólico, ácido gamma-hidroxibutírico, y mezclas de los mismos, sales de cualquiera de éstos ácidos, mezclas de cualquiera de los ácidos y sus respectivas sales.
Cualquier combinación entre sí de los productos antes mencionados, y/o de los productos mencionados anteriormente con otros productos, qué otros productos pueden hacerse por los procesos descritos en el presente documento o de lo contrario, pueden ser empacado juntos y vendidos como productos. Los productos se pueden combinar, por ejemplo, mezclar, batir o codisolver, o pueden solamente ser empacados o vendidos juntos.
Cualquiera de los productos o combinaciones de los productos descritos en el presente documento pueden ser desinfectados o esterilizados antes de la venta de los productos, por ejemplo, después de la purificación o aislamiento o incluso después del embalaje, para neutralizar uno o más contaminantes potencialmente indeseables que podrían estar presentes en los producto(s). Dicho saneamiento puede hacerse con un bombardeo de electrones, por ejemplo, estar en una dosificación de menos de unos 20 Mrad, por ejemplo, de unos 0.1 a 15 Mrad, de unos 0.5 a 7 Mrad o de unos 1 a 3 Mrad.
Los procesos descritos en el presente documento pueden producir distintos flujos de subproducto útiles para la generación de vapor y electricidad para ser usados en otras partes de la planta (cogeneración) o vendidos en el mercado abierto. Por ejemplo, el vapor generado de la quema de los flujos de subproductos pueden utilizarse en un proceso de destilación. Como otro ejemplo, la electricidad generada de la quema de los flujos de subproducto puede utilizarse para energizar los generadores de haz de electrones utilizados en el tratamiento previo.
Los subproductos utilizados para generar vapor y electricidad se derivan de una serie de fuentes en todo el proceso. Por ejemplo, la digestión anaeróbica de aguas residuales puede producir un biogas alto en metano y una pequeña cantidad de biomasa de desecho (lodo). Como otro ejemplo, los sólidos después de la sacarificación y/o después del destilado (por ejemplo, lignina no convertida, celulosa, y hemicelulosa restante del tratamiento previo y procesos principales) pueden utilizarse, por ejemplo, quemado, como un combustible.
Otros intermedios y productos, incluyen productos farmacéuticos y alimenticios, están descritos en la Solicitud de Patente de los Estados Unidos Publicada el 2010/0124583 Al, publicada el 20 de mayo del 2010, la divulgación completa del cual se incorpora en el presente documento por referencia.
PRODUCTOS DERIVADOS DE LIGNINA La biomasa gastada (por ejemplo, el material lignocelulósico gastado) del procesamiento lignocelulósico por los métodos descritos se espera que tenga un alto contenido de lignina y además de ser útil para la producción de energía a través de la combustión en una planta de cogeneración, puede tener usos como otros productos valiosos. Por ejemplo, la lignina puede ser utilizada como capturada como un plástico, o puede ser mejorada sintéticamente a otros plásticos. En algunos casos, también puede ser convertido a lignosulfonatos, que pueden ser utilizados como aglutinantes, dispersantes, emulsionantes o secuestrantes.
Cuando se utiliza como un aglutinante, la lignina o un lignosulfonato puede, por ejemplo, utilizarse en briquetas de carbón, en cerámicas, para unir negro de carbón, para unir los fertilizantes y herbicidas, como un supresor de polvo, en la fabricación de contrachapado y tablero de partículas, para unir alimentos de animales, como un aglutinante para la fibra de vidrio, como un aglutinante en la pasta de linóleo y como un estabilizados de suelo.
Como dispersor, puede utilizarse la lignina o lignosulfonatos, por ejemplo, mezclas de concretos, barro y cerámicas, colorantes y pigmentos, curtido del cuero y en la placa de yeso.
Como emulsionante, se puede utilizar la lignina o lignosulfonatos, por ejemplo, en el asfalto, pigmentos y colorantes, pesticidas y emulsiones de cera.
Como un secuestrante, se puede utilizar la lignina o lignosulfonatos, por ejemplo, en sistemas de micro nutrientes, compuestos de limpieza y sistemas de tratamiento de agua, por ejemplo, para sistemas de caldera y refrigeración.
Para la producción de energía, la lignina generalmente tiene un mayor contenido de energía que la holocelulosa (celulosa y hemicelulosa) ya que contiene más carbono que la holocelulosa. Por ejemplo, la lignina seca puede tener un contenido energético de entre 6111.1 cal/gr (11,000 BTU/libra) y 6944.4 cal/gr (12,500 BTU por libra), frente a 3888.9 cal/gr (7,000) de 4444.4 cal/gr (8,000 BTU por libra) de holocelulosa. Como tal, la lignina puede ser densificada y convertida en briquetas y perlas para la quema. Por ejemplo, la lignina se puede convertir en perlas por cualquier método descrito en este documento. Para una perla o briqueta de quema más lenta, la lignina puede ser reticulada, tal como aplicar una dosis de radiación entre unos 0.5 Mrad y 5 Mrad. La reticulación puede hace un factor de forma de quema más lento. El factor de forma, tales como una perla o briquetas, se puede convertir en un "carbón sintético" o carbón de leña pirolizando en la ausencia de aire, por ejemplo, en entre 400 y 950 °C. Antes de la pirolización, puede ser deseable el reticular la lignina para mantener una integridad estructural.
Co-generación utilizando biomasa gastada se describe en la Solicitud Provisional de los Estados Unidos No.61/774,773 la divulgación completa en el presente es incorporada en el presente por referencia.
PROCESAMIENTO DE BIOMASA DESPUÉS DE LA IRRADIACIÓN Después de la irradiación la biomasa puede transferirse a un recipiente para la sacarificación. Alternativamente la biomasa puede ser calentada después de que la biomasa es irradiada antes de la etapa de sacarificación. La biomasa puede calentarse, por ejemplo, por radiación IR, microondas, combustión (por ejemplo, gas, carbón, aceite, biomasa), calentamiento por resistencia y/o espirales conductivos. Este calentamiento puede ser en un liquido, por ejemplo, en agua u otros disolventes a base de agua. El calor se puede aplicar de por lo menos un lado o más de un lado, puede ser continuo o periódico y puede ser para solamente una porción del material o todo el material. La biomasa puede ser calentada a temperaturas superiores de 90°C en un liquido acuoso que puede tener un ácido o una base presente. Por ejemplo, la pasta de biomasa acuosa puede ser calentado a 90 a 150° C, alternativamente, 105 a 145°C, opcionalmente de 110 a 140°C o adicional opcionalmente de 115 a 135°C. El tiempo que la mezcla acuosa de biomasa se mantiene a la temperatura máxima es de 1 a 12 horas, alternativamente, 1 a 6 horas, opcionalmente 1 a 4 horas a la temperatura máxima. En algunos casos, la mezcla de biomasa acuosa es ácida, y el pH está entre 1 y 5, opcionalmente 1 a 4 o alternativamente, 2 a 3. En otros casos, la mezcla de biomasa acuosa es alcalina y el pH está entre 6 y 13, alternativamente, 8 a 12, u opcionalmente, 8 a 11.
SACARIFICACIÓN Los materiales de biomasa tratados pueden ser sacarificados, generalmente mediante la combinación del material y una enzima celulasa en un medio liquido, por ejemplo, una solución acuosa. En algunos casos, el material es hervido, sumergido, o cocido en agua caliente antes de la sacarificación, tal como se describe en la Solicitud de Patente de los Estados Unidos Publicada el 2012/0100577 Al para Medoff y Masterman, publicada el 26 de abril del 2012, el contenido entero del cual está incorporado en el presente documento.
El proceso de sacarificación se puede realizar parcial o totalmente en un tanque (por ejemplo, un tanque con un volumen de al menos 4000, 40,000 ó 500,000 L) en una planta de fabricación, y/o se puede realizar parcial o totalmente en tránsito, por ejemplo, en un automotor, camión cisterna, o en un súper tanque o en la bodega de un barco. El tiempo requerido para completar la sacarificación dependerá de las condiciones del proceso y el material que contiene carbohidrato y enzima utilizada. Si se realiza la sacarificación en una planta de fabricación bajo condiciones controladas, la celulosa puede ser totalmente convertida en azúcar, por ejemplo, glucosa en aproximadamente 12-96 horas. Si se lleva a cabo la sacarificación parcial o totalmente en tránsito, la sacarificación puede tomar más tiempo.
Es generalmente preferible que el contenido del tanque sea mezclado durante la sacarificación, por ejemplo, usando un mezclador en chorro como se describe en la Solicitud Internacional No. PCT/US2010/035331, presentada el 18 de mayo del 2010, que fue publicada en inglés como WO 2010/135380 y designaba los Estados Unidos, la completa divulgación del cual se incorpora en el presente por referencia.
La adición de surfactantes puede aumentar la velocidad de sacarificación. Ejemplos de surfactantes incluyen surfactantes no iónicos, tales como surfactantes polietilenglicol Tween® 20 o Tween® 80, surfactantes iónicos, o surfactantes amfotéricos.
Por lo general, es preferible que la concentración de la solución de azúcar resultante de la sacarificación sea relativamente alta, por ejemplo, superior al 40 %, o superior de 50, 60, 70, 80, 90 o incluso superior al 95% en peso. Se puede retirar el agua, por ejemplo, por evaporación, para aumentar la concentración de la solución de azúcar. Esto reduce el volumen para ser enviado, y también inhibe el crecimiento microbiano en la solución.
Alternativamente, las soluciones de azúcar de concentraciones más bajas pueden ser utilizadas, en cuyo caso puede ser deseable agregar un aditivo antimicrobiano, por ejemplo, un antibiótico de amplio espectro, en una concentración baja, por ejemplo, 50 a 150 ppm Otro antibiótico adecuado son, entre otros: amfotericina B, ampicilina, cloranfenicol, ciprofloxacina, gentamicina, hygromycin B, kanamicina, neomicina, penicilina, puromycin, estreptomicina. Los antibióticos inhibirán el crecimiento de microorganismos durante el transporte y almacenamiento, y se puede usar en las concentraciones adecuadas, por ejemplo, entre 15 y 1000 ppm en peso, por ejemplo, entre 25 y 500 ppm, o entre 50 y 150 ppm Si lo desea, un antibiótico puede incluirse incluso si la concentración de azúcar es relativamente alta. Alternativamente, otros aditivos con un antimicrobiano de propiedades de conservación pueden ser utilizados. Preferiblemente, el aditivo antimicrobiano(s) son de grado alimenticio.
Una solución de concentración relativamente alta puede obtenerse mediante la limitación de la cantidad de agua añadida al material que contiene carbohidratos con la enzima. La concentración se puede controlar, por ejemplo, controlando cuanta sacarificación se lleva a cabo. Por ejemplo, la concentración puede aumentar agregando más material que contiene carbohidratos a la solución. Con el fin de mantener el azúcar que se está produciendo en una solución, se puede agregar un surfactante, por ejemplo, uno de los mencionados anteriormente. También se puede aumentar la solubilidad aumentando la temperatura de la solución. Por ejemplo, la solución puede mantenerse a una temperatura de 40-50°C, 60- 80°C, o incluso superior.
AGENTES DE SACARIFICACIÓN Las enzimas celulóticas adecuadas incluyen celulasas de especies en los géneros Bacillus , Coprinus , Myceliophthora , Cephalosporíum , Scytalidium, Penícillium, Aspergillus , Pseudomonas , Humicola , Fusarium , Thielavia , Acremonium , Chrysosporium y Trichoderma, especialmente las producidas por una cepa seleccionada de las especie s Aspergillus (véase, por ejemplo, EP Pub. No. 0 458 162), Humicola insolens , (reclasificada como Scytalidium thermophilum , véase, por ejemplo, la Patente de los Estados Unidos No. 4,435,307), Coprinus cinereus , Fusarium oxysporum, Myceliophthora thermophila , Meripilus giganteus , Thielavia ter restris , Acremonium sp. (incluyendo, pero no limitado a, A. persicinum , A. acremonium , A. brachypenium, A. dichromosporum, A. obclavatum, A. pinkertoniae , A. roseogriseum , A. incoloratum y A. fura tum) . Las cepas preferidas incluyen Humicola insolens DSM 1800, Fusarium oxysporum DSM 2672, Myceliophthora thermophila CBS 117.65 , Cephalosporíum sp. RYM-202, Acremonium sp. CBS 478.94 , Acremonium sp. CBS 265.95 , Acremonium persicinum CBS 169.65 , Acremonium acremonium AHU 9519, Cephalosporíum sp. CBS 535.71 , Acremonium brachypenium CBS 866.73 , Acremonium dichromosporum CBS 683.73 , Acremonium obclava tum CBS 311.74 , Acremonium pinkertoniae CBS 157.70 , Acremonium roseogriseum CBS 134.56 , Acremonium incolora tum CBS 146.62 , y Acremonium furatum CBS 299.70H. Las enzimas celulóticas también se pueden obtener de Chrysosporium, preferentemente una cepa de Chrysosporium lucknowense. Cepas adicionales que pueden ser utilizadas incluyen, pero no están limitadas a, Trichoderma (especialmente T. viride, T. reesei y T. koningii) , Bacillus alcalofilico (véase, por ejemplo, la Patente de los Estados Unidos No. 3,844,890 y la Patente europea Publicada No.0 458 162), y Streptomyces (véase, por ejemplo la Patente europea publicada No.0 458 162).
Además de o en combinación con enzimas, ácidos, bases y otros productos químicos (por ejemplo, oxidantes) pueden ser utilizados para sacarificar materiales lignocelulósicos y celulósicos. Esto pueden utilizarse en cualquier combinación o secuencia (por ejemplo, antes, después y/o durante la adición de una enzima). Por ejemplo ácidos minerales fuertes pueden ser utilizados (por ejemplo, HCl, H2SO4, H3P04) y las bases fuertes (por ejemplo, NaOH, KOH).
AZÚCARES En los procesos descritos en este documento, por ejemplo, tras la sacarificación, los azúcares (por ejemplo, glucosa y xilosa) puede ser aislado. Por ejemplo los azúcares pueden ser aislados por precipitación, cristalización, cromatografía (por ejemplo, cromatografía de lecho móvil simulado, cromatografía de alta presión), centrifugación, extracción, cualquier otro método de aislamiento conocido en la téenica, y combinaciones de los mismos.
HIDROGENACIÓN Y OTRAS TRANSFORMACIONES QUÍMICAS Los procesos descritos en el presente documento pueden incluir hidrogenación. Por ejemplo la glucosa y xilosa pueden ser hidrogenados a sorbitol y xilitol respectivamente. Se puede lograr la hidrogenación mediante el uso de un catalizador (por ejemplo, Pt/gamma-Al203, Ru/C, níquel Rancy u otros catalizadores conocidos en la técnica) en combinación con H2 bajo alta presión (por ejemplo, 0.068947 a 82.737087 MPa (10 a 12000 psi)). Pueden utilizarse otros tipos de transformación química de los productos de los procesos descritos en el presente documento, por ejemplo la producción de productos derivados del azúcar orgánica (por ejemplo, furfural y productos derivados del furfural). Las transformaciones químicas de los productos derivados de azúcar se describen en la Solicitud de los Estados Unidos No. 13/934704, presentada el 3 de julio del 2013, la divulgación de la cual se incorpora en el presente por referencia en su totalidad.
FERMENTACIÓN La levadura y las bacterias Zymomonas, por ejemplo, pueden ser utilizadas para la fermentación o la conversión de azúcar (es) a alcohol(es). Otros microorganismos se exponen a continuación. El pH óptimo de las fermentaciones es alrededor de pH 4 a 7. Por ejemplo, el pH óptimo para las levaduras es de cerca de pH 4 a 5, mientras que el pH óptimo para Zymomonas es de aproximadamente pH 5 a 6. Los tiempos normales de fermentación son de aproximadamente 24 a 168 horas (por ejemplo, 24 a 96 horas) con temperaturas en el rango de 20°C a 40°C ( por ejemplo, 26°C a 40°C), sin embargo los microorganismos termófilos prefieren temperaturas más altas.
En algunas modalidades, por ejemplo, cuando se utilizan microorganismos anaerobios, por lo menos una parte de la fermentación se lleva a cabo en ausencia de oxigeno, por ejemplo, bajo el manto de un gas inerte tal como N2, Ar, He, C02 o mezclas de los mismos. Adicionalmente, la mezcla puede tener una purga constante de un gas inerte que fluye a través del tanque durante parte de o toda la fermentación. En algunos casos, la condición anaerobia, se puede lograr o mantener por producción de dióxido de carbono durante la fermentación y no se necesita gas inerte adicional.
En ciertas modalidades, la totalidad o una parte del proceso de fermentación puede ser interrumpido antes de que el azúcar de bajo peso molecular se convierte totalmente en un producto (por ejemplo, etanol). Los productos de fermentación intermedia incluyen azúcar y carbohidratos en concentraciones elevadas. Los azúcares y los carbohidratos pueden ser aislados a través de cualquier medio conocido en la téenica. Estos productos de fermentación intermedia pueden ser utilizados en la preparación de alimentos para consumo humano o animal. Adicionalmente o alternativamente, los productos de fermentación intermedia se pueden moler a un tamaño de partícula fino en un molino de laboratorio de acero inoxidable para producir una sustancia similar a la harina. Se puede utiliza el mezclador en chorro durante la fermentación, y en algunos casos la sacarificación y fermentación se realizan en el mismo tanque.
Los nutrientes para los microorganismos pueden ser añadidos durante la sacarificación y/o fermentación, por ejemplo los paquetes de nutriente basados en alimento descritos en la Solicitud de la Patente de los Estados Unidos Publicada 2012/0052536, presentada el 15 de julio del 2011, la completa divulgación de la cual se incorpora en el presente documento por referencia.
"Fermentación" incluye los métodos y productos que son divulgados en 2013 WO/096700, presentada el 22 de diciembre de 2012 y la Solicitud de los Estados Unidos No. PCT/US2012/071083, presentada el 22 de diciembre del 2012, el contenido de las cuales está incorporado por referencia en este documento en su totalidad.
Se pueden utilizar termentadores móviles, como se describe en la Solicitud Internacional No. PCT/US2007/074028 (que fue presentada, el 20 de julio del 2007, se publicó en inglés como WO 2008/011598 y designada a los Estados Unidos), y tiene una Patente emitida de los Estados Unidos No. 8,318,453, el contenido de las cuales se incorporan en su totalidad. De igual modo, el equipo de sacarificación puede ser móvil. Además, se puede realizar la sacarificación y/o fermentación en su totalidad o en parte durante el tránsito. AGENTES DE FERMENTACIÓN El microorganismo(s) utilizado en la fermentación puede ser microorganismos de origen natural y/o microorganismos modificados. Por ejemplo, al microorganismo puede ser una bacteria (incluyendo, pero no limitado a, por ejemplo, una bacteria celulótica), un hongo, (incluyendo, pero no limitado a, por ejemplo, una levadura), una planta, una protista, por ejemplo, un protozoo o un hongo similar a una protista (incluyendo, pero no limitado a, por ejemplo, un limo), o un alga. Cuando los organismos son compatibles, se pueden utilizar las mezclas de los organismos.
Los microorganismos de fermentación adecuados tienen la capacidad de convertir los carbohidratos, como glucosa, fructosa, xilosa, arabinosa, mañosa, galactosa, oligosacáridos y polisacáridos en productos de fermentación.
Los microorganismos de fermentación incluyen cepas de los géneros Sacchromyces spp. (incluyendo, pero no limitado a, S. cerevisiae (levadura para hornear), S . dista ticus , S. uvarum) , el género Kluyveromyces, (incluyendo, pero no limitado a, K. marxianus , K. fragilis ) , el género Candida (incluyendo, pero no limitado a, C. pseudotropicalis , y C. brassicae), Pichia stipi tis (un pariente de Candida shehatae) , el género Clavispora (incluyendo, pero no limitado a, C. lusi taniae y C. opuntiae ), el género Pachysolen (incluyendo, pero no limitado a, P. tannophilus ), el género Bretannomyces (incluyendo, pero no limitado a, por ejemplo, B. clausenii ( Philippidis , G. P. , 1996, Cellulose bioconversion technology, en Handbook on Bíoethanol : Production and Utilization, Wyman, C.E., ed., Taylor & Francis, Washington, DC, 179-212)). Otros microorganismos adecuados que incluyen, por ejemplo, Zymomonas mobilis, Clostridium spp. , (incluyendo, pero no limitado a, C. thermocellum (Philippidis, 1996, supra ) , C. saccharobutylacetonicum, C. tyrobutyricum C. saccharobutylicum, C. Puniceum, C. beijernckii , and C. acetobutylicum ) , Moniliella spp. (incluyendo pero no limitado a M. pollinis ,M. tomentosa , M. madida , M. nigrescens , M. oedocephali , M. megachiliensis) , Yarrowia lípolytica , Aureobasidium sp. , Trichosporonoides sp. , Trigonopsís variabilis , Trichosporon sp. , Moniliellaacetoabutans sp. , Typhula variabilis , Candida magnoliae , Ustilaginomycetes sp. , Pseudozyma tsukubaensis, especies de levadura de los géneros Zygosaccharomyces , Debaryomyces , Hansenula y Pichia, y los hongos de los géneros dematioide Torula (e.g., T . corallina) .
Muchas de estas cepas microbianas están a disposición del público, ya sea comercial o a través de depositarios como la ATCC, por sus siglas en inglés (Recolección Americana de Cultivos Tipo, Manassas, Virginia, EE.UU.), el NRRL, por sus siglas en inglés (Colección de Cultivos para Investigación Agrícola, Peoría, Illinois, EE.UU.), o la DSMZ, por sus siglas en alemán (Colección Alemana de Microorganismos y Cultivos Celulares, Braunsch eig, Alemania), por nombrar algunos.
Las levaduras disponibles comercialmente incluyen, por ejemplo, Red Star®/Lesaffre Ethanol Red (disponible de Red Star/Lesaffre, EE.UU), FALI® (disponible de Fleischmann's Yeast, una división de Burns Philip Food Inc., EE.UU), SUPERSTART® (Biocombustibles Lalleman y Destilado Spirits, Canadá), EAGLE C6 FUEL™ 0 C6 FUEL™ (disponible de Biocombustibles Lallemand y Destilado Spirits, Canadá) GERT STRAND® (disponible de Gert Strand AB, Suecia) y FERMOI > (disponible en DSM Especialidades).
DESTILACION Después de la fermentación, el líquido resultante puede ser destilado usando, por ejemplo, una "columna de cerveza" para separar el etanol y otros alcoholes de la mayoría del agua y sólidos residuales. El vapor que sale de la columna de cerveza puede ser, por ejemplo, 35% en peso de etanol y pueden ser alimentada a una columna de rectificación. Una mezcla casi azeotrópica (92.5 %), el etanol y el agua de la columna de rectificación puede ser purificado a puro (99.5 %) etanol utilizando tamices moleculares en fase vapor. Las partes inferiores de la columna de cerveza se pueden enviar al primer efecto de un evaporador de tres efectos. El condensador de reflujo de la columna de rectificación puede proporcionar calor para este primer efecto. Después del primer efecto, se pueden separar los sólidos utilizando una centrifuga y secarlos en un secador rotatorio. Una porción (25%) de la centrífuga efluente puede ser recielada a la fermentación y el resto enviado a los segundos y terceros efectos del evaporador. La mayoría de la condensación del evaporador puede ser devuelto al proceso como un condensado bastante limpio con una pequeña porción dividida al tratamiento de aguas residuales para prevenir la acumulación de compuestos de bajo punto de ebullición.
MATERIALES QUE CONTIENEN HIDROCARBUROS Y MADERA En otras modalidades utilizando los métodos y sistemas descritos en el presente documento, se pueden procesar los materiales que contienen hidrocarburos. Cualquier proceso descrito en el presente puede usarse para tratar cualquier material que contengan hidrocarburos descrito en el presente documento. "Los materiales que contienen hidrocarburos," como se utiliza en este documento, pretende incluir arenas petrolíferas, esquisto de petróleo, arenas alquitranadas, polvo de carbón, lodo de carbón, asfalto, varios tipos de carbón y otros materiales de origen natural y materiales sintéticos que incluyen tanto componentes de hidrocarburos como materia sólida. La materia sólida puede incluir madera, roca, arena, arcilla, piedra, cieno, mezcla de perforación u otra materia sólida orgánica e/o inorgánica. El término también puede incluir los productos de desecho tales como residuos de perforación y subproductos, residuos de refinación y subproductos, u otros productos de residuos que contienen componentes de hidrocarburos, tales como el cubrir y cortar el asfalto, asfalto pavimento, etc.
En aún otras modalidades utilizando los métodos y sistemas descritos en el presente documento, madera y productos que contienen madera pueden ser procesados. Por ejemplo productos de madera pueden ser procesados, por ejemplo placas, hojas, laminados, vigas, tableros de partículas, compuestos, madera de hebra gruesa, madera blanda y madera dura. Además de árboles cortados, arbustos, virutas de madera, aserrín, raíces, corteza, troncos, madera descompuesta y otro material de biomasa que contiene madera puede ser procesado.
SISTEMAS DE TRANSPORTE Varios sistemas de transporte pueden utilizarse para transportar el material de biomasa, por ejemplo, a una bóveda y bajo un haz de electrones en una bóveda. Transportadores ejemplares son transportadores de cinta, transportadores neumáticos, transportadores de tornillo, carretas, trenes, o carretas sobre rieles, elevadores, cargadores frontales, retroexcavadoras, grúas, varios raspadores y palas, camiones, y dispositivos de lanzando puede ser utilizado. Por ejemplo, los transportadores vibratorios pueden utilizarse en diversos procesos descritos en el presente, por ejemplo, como se divulga en la Solicitud Provisional de los Estados Unidos 61/711,801 presentada el 10 de octubre del 2012, la divulgación completa de la cual está incorporada en el presente documento por referencia.
OTRAS MODALIDADES Cualquier material, procesos o materiales procesados expuestos en este documento pueden utilizarse para hacer productos y/o productos intermedios tales como compuestos, llenadores, aglomerantes, aditivos plásticos, adsorbentes y agentes de liberación controlada. Los métodos pueden incluir la densificación, por ejemplo, mediante la aplicación de presión y calor a los materiales. Por ejemplo los compuestos pueden hacerse mediante la combinación de materiales fibrosos con una resina o polímero. Por ejemplo la resina reticulada de radiación, por ejemplo, puede combinarse una resina termoplástica con un material fibroso para proporcionar una combinación de material fibroso/resina reticulable. Dichos materiales pueden ser, por ejemplo, útiles como materiales de construcción, láminas protectoras, contenedores y otros materiales estructurales (por ejemplo, productos moldeados o extrudidos). Los absorbentes pueden ser, por ejemplo, en forma de perlas, virutas, fibras y/o láminas. Los adsorbentes pueden utilizarse, por ejemplo, como ropa de cama del animal doméstico, material de embalaje o en sistemas de control de la contaminación. Los matrices de liberación controlada también pueden estar en forma de, por ejemplo, perlas, virutas, fibras y/o láminas. Las matrices de liberación controlada, por ejemplo, pueden utilizarse para liberar los fármacos, biocidas, fragancias. Por ejemplo, compuestos, absorbentes y agentes de liberación controlada y sus usos están descritos en la Patente de los Estados Unidos No. PCT/US2006/010648, presentada el 23 de marzo del 2006 y la Patente de los Estados Unidos No.8,074,910 presentada el 22 de noviembre del 2011, las divulgaciones completas están incorporadas al presente documento por referencia.
En algunos casos el material de biomasa es tratado en un primer nivel para reducir la recalcitrancia, por ejemplo, utilizando aceleradores de electrones, para liberar selectivamente uno o más azúcares (por ejemplo, xilosa). La biomasa después puede ser tratada a un segundo nivel para liberar uno o más otros azúcares (por ejemplo, glucosa). Opcionalmente, se puede secar la biomasa entre tratamientos. Los tratamientos pueden incluir la aplicación de tratamientos químicos y bioquímicos para liberar los azúcares. Por ejemplo, un material de biomasa puede tratarse a un nivel de menos de unos 20 Mrad (por ejemplo, menos de unos 15 Mrad, menos de unos 10 Mrad, menos de unos 5 Mrad, menos de unos 2 Mrad) y después tratadas con una solución de ácido sulfúrico, que contiene menos del 10% de ácido sulfúrico (por ejemplo, menos de un 9%, menos de un 8%, menos de un 7%, menos de un 6%, menos de un 5%, menos de un 4%, menos de un 3%, menos de un 2%, menos de un 1%, menos de 0.75%, menos de 0.50%, menos de 0.25%) para liberar xilosa. La xilosa, por ejemplo, que se libera en solución, se puede separar de los sólidos y opcionalmente los sólidos lavados con una solución/disolvente (por ejemplo, con agua y/o agua acidificada). Opcionalmente, los sólidos se pueden secar, por ejemplo, en el aire y/o bajo vacio opcionalmente con calefacción (por ejemplo, debajo de unos 150 grados C, por debajo de unos 120 grados C), a un contenido de agua debajo de cerca de 25% en peso (por debajo de un 20% en peso, debajo de un 15% en peso, por debajo de 10% en peso, por debajo de 5% en peso). Los sólidos entonces pueden ser tratados con un nivel de menos de 30 Mrad (por ejemplo, menos de unos 25 Mrad, menos de unos 20 Mrad, menos de unos 15 Mrad, menos de unos 10 Mrad, menos de unos 5 Mrad, menos de un 1 Mrad o incluso ninguno) y luego tratados con una enzima (por ejemplo, una celulasa) para liberar glucosa. La glucosa (por ejemplo, glucosa en solución) se puede separar de los sólidos restantes. Los sólidos pueden entonces ser procesados, por ejemplo, utilizados para hacer energía u otros productos (por ejemplo, productos derivados de la lignina).
SABORES, FRAGANCIAS Y COLORANTES Cualquiera de los productos y/o intermediarios descritos en el presente documento, por ejemplo, producidos por los procesos, sistemas y/o equipo descrito en el presente documento, se pueden combinar con los sabores, las fragancias, los colorantes y/o las mezclas de estos. Por ejemplo, cualquiera o más de (de manera opcional junto con los sabores, las fragancias y/o los colorantes) de los azúcares, los ácidos orgánicos, combustibles, polioles, tales como los alcoholes de azúcar, biomasa, fibras y compuestos que pueden ser combinados con (p.ej., formulados, mezclados o reactivados) o utilizados para hacer otros productos. Por ejemplo, uno o más de tales productos se pueden utilizar para hacer jabones, detergentes, dulces, bebidas (p.ej. , de cola, vino, cerveza, licores tales como la ginebra o el vodka, bebidas energetizantes, cafés, tés), farmacéuticos, adhesivos, placas (p.ej., tejido, no tejido, filtros, tejidos) y/o compuestos (p.ej., tableros) Por ejemplo, un producto o más se pueden combinar con hierbas, flores, pétalos, especias, vitaminas, popurrí o velas. Por ejemplo, las combinaciones formuladas, mezcladas o reactivadas pueden tener sabores/fragancias de toronja, naranja, manzana, frambuesa, plátano, lechuga, apio, canela, chocolate, vainilla, hierbabuena, menta, cebolla, ajo, pimienta, azafrán, jengibre, leche, vino, cerveza, té, carne magra, pescado, almejas, aceite de oliva, grasa de coco, grasa de cerdo, grasa de mantequilla, caldo de res, legumbres, papas, mermeladas, jamón, café y quesos.
Se pueden agregar en cualquier cantidad sabores, fragancias y colorantes, tales como entre aproximadamente 0.001% en peso a aproximadamente 30% en peso, p.ej., entre aproximadamente 0.01 a aproximadamente 20, entre aproximadamente 0.05 a aproximadamente 10 o entre aproximadamente 0.1% en peso a aproximadamente 5% en peso. Estos se pueden formular, mezclar o reactivar ( p.ej., con cualquier o más productos o intermedios descritos en el presente documento) mediante cualquier medio y en cualquier orden o secuencia (p.ej., agitado, mezclado, emulsionado, gelificado, infundido, calentado, sonicado y/o suspendido) También se pueden utilizar rellenos, aglutinantes, emulsificadores, antioxidantes, por ejemplo geles de proteínas, almidones y sílice.
En una modalidad los sabores, las fragancias y los colorantes se pueden agregar a la biomasa inmediatamente después de que la biomasa se irradia de tal manera que los sitos reactivos creados por la irradiación pueden reaccionar con los sitios compatibles, los sabores, las fragancias y los colorantes.
Los sabores, las fragancias y los colorantes pueden ser materiales naturales y/o sintéticos. Estos materiales pueden ser uno o más compuestos, una composición o mezclas de estos (p.ej., una composición formulada o natural de varios compuestos). De manera opcional los sabores, las fragancias, los antioxidantes y los colorantes se pueden derivar biológicamente, por ejemplo, de un proceso de fermentación (p.ej., la fermentación de materiales sacarificados tal como se describe en el presente documento). De manera alternativa o de manera adicional estos favores, fragancias y colorantes se pueden cosechar a partir de un solo organismo (p.ej., planta, hongo, animal, bacteria o levadura) o una parte de un organismo. El organismo se puede recolectar y/o extraer para proporcionar color, sabor, fragancias y/o antioxidantes por cualquier medio que incluye utilizar los métodos, los sistemas y el equipo descrito en el presente documento, extracción de agua caliente, extracción supercritica de fluidos, extracción química (p.ej., extracción de disolvente o reactivo incluyendo ácidos y bases), extracción mecánica (p.ej., prensado, triturado, filtrado) utilizando una enzima, utilizando una bacteria como para descomponer un material de inicio y las combinaciones de estos métodos). Los compuestos se pueden derivar mediante una reacción química, por ejemplo, la combinación de azúcar (p.ej., producido tal como se describe en el presente documento) con un amino ácido (reacción Maillard). El sabor, la fragancia, el antioxidante y/o el colorante puede ser un intermediario y/o producto producido mediante los métodos, equipo o sistemas descritos en el presente documento, por ejemplo un éster y un producto derivado de lignina.
Algunos ejemplos de sabor, fragancias o colorantes son poliofenoles. Los poliofenoles son pigmentos responsables de los colorantes rojo, morado y azul muchas frutas, vegetales, granos de cereales y flores. Los poliofenoles también pueden tener propiedades antioxidantes y con frecuencia tienen un sabor amargo. Las propiedades antioxidantes hacen estos importantes conservadores. En la clase de poliofenoles están los antocianidinas, flavonoides, tales como flavan-3-ols, s, flavanones y flavonoles. Otros compuestos fenólicos que se pueden utilizar incluyen ácidos fenólicos y sus ésteres, tales como ácido clorogénico y los taninos poliméricos.
Entre los colorantes se pueden utilizar los compuestos inorgánicos, los minerales y los compuestos orgánicos, por ejemplo, se puede utilizar dióxido de titanio, óxido de zinc, óxido de aluminio, amarillo cadmio (p.ej., CdS), naranja cadmio (p.ej., CdS con un poco de Se), carmesí de alizarina (p.ej., rosa madeira sintético o no sintético), ultramarino (p.ej., ultramarino sintético, ultramarino natural, violeta ultramarino sintético), azul cobalto, amarillo cobalto, verde cobalto, viridián (p.ej., óxido (III)de cromo hidratado), calcofilita, conichalcita, cornubita, cornwallite y liroconita. Se pueden utilizar los pigmentos negros tales como negro carbón y negro autodispersado.
Algunos sabores y fragancias que es pueden utilizar incluyen TBHQ ALCALEA, ACET C-6, ALILO AMILO GLICOLATO, ALFA TERPINEOL, AMBRETOLIDA, AMBRINOL 95, ANDRANE, APHERMATE , BACDANOL®, BERGAMAL, ÉPOXIDO BETA-IONONA, BETA NAFTIL ISO- BUTIL ETER, BICICLONONALACTONA, BORNAFIX®, CANTHOXAL, CASHMERAN®, CASHMERAN®VELVET , CASSIFFIX®, CEDRAFIX, CEDRAMBER®, ACETATO DE CEDRILO, CELESTOLIDA, CINNAMALVA, CITRAL DIMETIL ACETAL, CITROLATE™, CITRONELOL 700, CINTRONELOL 950, CITRONELOL COEUR, CITRONELILO ACETATO, CITRONELILO ACETATO PURO, CITRONELILO FOMIATO, CLARYCET, CLONAL, CONIFERA, CONIFERA PURA, ALDEHINO CORTEX 50% PEOMOSA, CICLABUTATO, CYCLACET®, CYCLAPROP®, CYCLEMAX™, CICLOHEXILO ACETATO DE ETILO, DAMASCOL, DELTA DAMASCONE, D1HIDRO CYCLACET, D1HIDRO MIRCENOL, DIHIDRO TERPINEOL, DHIDRRO TERPINOL ACETATO, DIMETIL CYCLORMOL, DIMETIL OCTANOL PQ, DIMYRCETOL, DIOLA, DIPENTENE, DULCINYL® RECRISTALIZADO, ETILO-3-FENILO, GLICIDATO, FLEURAMONE, FLEURANIL, SÚPE FLORAL, FLORALOZONE, FLORIFFOL, FRAISTONE, FRUCTONE, GALAXOLIDE®, GALAXOLIDE®50 BB, GALAXOLIDE®150 IPM, GALAXOLIDE®NO DILUIDO, GALBASCONE, GERALDEHYDE, GERANIOL 5020, GERANIOL 600 TIPO, GERANIOL 950, GERANIOL 980 (PURO), GERANIOL CFT CEOUR, GERANIOL COEUR, GERANIOL ACETAL COEUR, ACETATO DE GERANILO, PURO, FORMIATO DE GERANILO, GRISALVA, GUAIYL ACETATO, HELIONAL™, HERBAC, HERBALIME™, HEXADECANOLIDA, HEXALON, CIS-3-HEXENILO SALICILATO, JACINTO CUERPO, JACINTO CUERPO No. 3, DMA ALDEHIDO HIDRATÓPICO, HIDROXIOL INDOLAROME ALDEHIDO INTRELEVEN ALDEHIDO INTRELEVEN ESPECIAL, ALFA-IONONA, BETA-IONONA, ISO CYLCLO CITRAL, ISO CYCLO GERANIOL, , ISO E SUPER®, ISOBUTIL QUINOLINA, JASMAL, JESSEMEL®, KHARISMAL®, KHARISMAL®SUPER, KHUSINIL, KOAVONE®, KOHINOOL®, LIFFAOME™, LIMOXAL, LINDENOL™, LYRAL®, LYRAME SUPER, ALDEHIDO DE MANDARINA 10% TRIETH, CITR,MARITIMA, MSCK CHINO, MEIJIFF™, MELAFLEUR, MELOZONE, METIL ANTRANILATO, METIL IONONA ALFA EXTRA, METIL IONONA GAMMA A, METIL IONONA GAMMA CEOUR, METIL IONONA GAMA PURA, METIL LAVANDA CETONA, MONTA VERDI®, MUGUESIA, MUGUET ALDEHIDO 50, MUSK Z4, MYRAC ALDHEIDO, ACETATO MIRCENILO, NECTARATE™, NEROL 900, ACETATO DE NERILO, OCIMENO, , OCTACETAL, ÉTER DE FLOR DE NARANJA, ORIVONE, ORRINIFF 25%, OXASPIRANO, OZOFLEUR, PAMPLEFLEUR®, PEOMOSA, PHENOXANOL®, PICONIA, PRECYCLOMONE B, ACETATO DE PRENILO, PRISMANTOL, RESEDA CUERPO, ROSALVA, ROSA ALMIZCLE, SANJINOL, SANTALIFF™, SYVERTHAL, TERPINEOL, TERPINOLENO 20, TERPINOLENO 90 PQ, TERPINOLENO RECT, ACETATO DE TERPINILO, ACETATO DE TERPINILO JAX, TRETRAHIDRO, MUGUOL®, TETRADHYROMICENOL, TERTAMERA, TIMBERSILK™, TRIMOFIX®, O TT, TRIPAL®, TRISAMBER®, VANORIS, VERDOX™ HC, VERTENEX®, VERTENEX®HC, VERTOFIX®COEUR, VERTOLIFF, VERTOLIFF ISO, VIOLIFF, VIVALDIE, ZENOLIDE, ABS INDIA 75 PCT MIGLIOL, ABS MARRUECOS 50 PCT DPG, ABS MARRUECOS 50 PCT TEC, ABSOLUTA FRANCÉS, ABSOLUTA INDIA, ABSOLUTA MD 50 PCT BB, ABSOLUTA MARROQUÍ, CONCENTRADO PG, TINTURA 20 PCT, ÁMBAR GRIS, ABELMOSCO ABSOLUTA, ACEITE DE SEMILLA DE ABELMOSCO, ACEITE DE LA SEMILLA DE ARTEMISA, ACEITE DE ARTEMISA 70 PCT THUJONE, GRAND VERT DE ALBAHACA GRAND VERT, GRAND VERT DE ALBAHACA ABS MD, GRAND VERT DE ACEITE DE ALHABACA, ACEITE DE ALBAHACA VARVENIA, ACEITE DE ALBAHACA VIETNAM, ACEITE DE LAUREL SIN TERPENOS, CERA DE ABEJAS ABS N G, CERA DE ABEJAS ABSOLUTA, RESINOIDE BENJUI SIAM 50 PCT DPG, RESINOIDE BENJUI SIAM 50 PCT PG, RESINOIDE BENJUI SIAM 70.5 PCT TEC, BROTE DE GROSELLA NEGRA ABSOLUTA ABS 65 PCT PG, BROTE DE GROSELLA NEGRA ABS MD 37 PCT TEC, BROTE DE GROSELLA NEGRA ABS MIGLIOL, BROTE DE GORSELLA NEGRA ABSOLUTE BURDEOS, ACEITE BOISE DE ROSE, SALVADO ABSOLUTA, RESINOIDE DE SALVADO, RETAMA ABSOLUTA ITALIA, CARDAMOMO GUATEMALA EXRTACTO DE C02, ACEITE DE CARDOMOMO GUATEMALA, ACEITE DE CARDAMOMO INDIA, CORAZÓN DE ZANAHORIA, CASSIA ABSOLUTA EGIPTO, CASSIA ABSOLUTA MD 50 PCT, IPM, CASTOREUM ABS 90 PCT TEC, CASTOREUM ABD C 50 PCT MIGLIOL, CASTOREUM ABSOLUTA, RESINIOIDE CASTOREUM, RESINIOIDE CASTOREUM 50 PCT DPG, CEDROL CEDRENE, ACEITE DE CEDRO DE LA ATLÁNTICA REDIT, ACEITE DE MANZANILLA ROMANO, ACEITE DE MANZANILLA SALVAJE, ACEITE DE MANZANILLA SALVAJE CON POCO LIMONENO, ACEITE DE CORTEZA DE CANELA CEYLAN, CISTE ABSOLUTO, CISTE ABSOLUTO SIN COLOR, ACEITE DE CITRONELA SIN HIERRO ASIA, ALMIZCLE ABS 75 PCT PG, ALMIZCLE ABSOLUTO, TINTURA DE ALMIZCLE 10 PCT, SALVIA CLARA ABS FRANCESA DECOL., SALVIA CLARA ABSOLUTA FRANCESA, SALVIA CLARA C'LESS 50 PCT , ACEITE DE SALVIA CLARA FRANCESA, BÁLSAMO DE COPAIBA, ACEITE DE BÁLSAMO DE COPAIBA, ACEITE DE SEMILLA DE CILANTRO, ACEITE DE CIPRÉS, ACEITE ORGÁNICO DE CIPRÉS, GALBANOL, ACEITE DE GALBANO, RESINOIDE GALBANO, RESINOIDE GALBANO 50 PCT DPG, RESINOID GALBANO HERCOLYN BHT, RESINOIDE GALBANO TEC BHT, GENCIANA ABSOLUTA MD 20 PCT BB, HORMIGÓN GENCIANA, GERANIO ABS EGIPTO MD, GERANIO ABSOLUTO EGIPTO, ACEIE DE GERANIO CHINA, ACEITE DE GERANIO EGIPTO, ACEITE DE GENGIBRE 624, ACEITE DE JENGIBRE RETICULADO SOLUBLE, CORAZÓN DE MADERA GUAYACO, HENO ABS MD 50 PCT BB, HENO ABSOLUTO, HENO ABSOLUTO MD 50 PC TEC, HEALINGWOOD, ACEITE ORGÁNICO DE HISOPO, SIEMPREVIVA ABD YUGO MD 50 PCT TEC, SIEMPREVIVA ABSOLUTA ESPAÑA, SIEMPREVIVA ABSOLUTA YUGO, JAZMÍN ABS INIDA MD, JAZMÍN ABSOLUTA EGIPTO, JAZMÍN ABSOLUTA INDIA, JAZMIN ABSOLUTA MARRUECOS, JAZMÍN ABSOLUTA SAMBAC, NARCISO ABS MD 20 PCT BB, NARCISO ABSOLUTO Francia, ACEITE DE BAYA DE ENEBRO FLG, ACEITE DE BAYA DE ENEBRO RECTIFICADO SOLUBLE, LABDANO RESINOIDE 50 PCT TEC, LABDANO RESINOIDE BB, LABDANO RESINOIDE MD, LABDANO RESINOIDE MD 50 PCT BB, LAVANDA ABSOLUTA H, LAVANDA ABSOLUTA MD, ACEITE DE LAVANDA ACEITE DE LAVANDA ORGÁNICO ABRIAL, ACEITE DE LAVANDA ORGÁNICO GROSSO, ACEITE DE LAVANDA SUPER, LAVANDA ABSOLUTA H, LAVAND ABSOLUTA MD, ACEITE DE LAVANDA ORGÁNICO SIN CUMARINA, ACEIT DE LAVANDA ORGÁNICA MAILETTE, ACEITE DE LAVANDA MT, MACIS ABSOLUTO BB, ACEITE DE FLOR MAGNOLIA CON POCO METIL EUGENOL. ACEITE DE FLOR MAGNOLIA, ACEITE DE HOJAS DE MAGNOLIA, ACEITE DE MANDARINA MD, ACEITE DE MANDARINA MD BHT, MATE ABSOLUTO BB, ÁRBOL DE MUSGO ABSOLUTO MD TEX FIRA 43, MUSGO DE ROBLE ABS MD TEC IFRA 43, MUSGO DE ROBLE ABSOLUTA IFRA 43, ÁRBOL DE MUSGO ABSOLUTO MD IPM IFRA 43, MIRR RESINOIDE BB, MIRRA RESINOIDE MD, MIRRA RESINOIDE TEC, ACEITE DE MIRTO SIN HIERRO, ACEITE DE MIRTO RECTIFICADO TUNISIA, NARCISO ABS MD 20 PCT BB, NARCISO ABSOLUTO FRANCÉS, ACEITE DE NEROLI TUNISIA, ACEITE DE NUEZ MOSCADA SIN TERPENOS, CLAVEL ABSOLUTO, INCIENSO ABSOLUTO, INCIENCO RESINOIDE, INCIENSO RESINOIDE BB, INCIENSO RESINOIDE DPG, INCIENSO RESINOIDE EXTRA 50 PCT DPG, INCIENSO RESINOIDE MD, INCIENSO RESINOIDE MD 50 PCT PDG, IENCIENSO RESINOIDE TEC, OPOBÁLSAMO RESINOIDE TEC, ACEITE DE NARANJA AMARGA MD BHT, ACEITE DE NARANJA AMARGA MD SCFC, FLOR DE NARANJA ABSOLUTA TUNISIA, AGUA DE FLOR DE NARANJA ABSOLUTA TUNISIA, HOJA DE NARANJA ABSOLUTO, AGUA DE HOJA DE NARANJA ABSOLUTA TUNISIA, LIRIO DE HORMIGÓN 15 PCT IRONA, LIRIO NATURAL 15 PCT IRONA 4095C, LIRIO NATURAL 8 PCT IRONA 2942C, LIRIO RESINOIDE, OSMANTHUS ABSOLUTO, OSMANTHUS ABSOLUTO MD 50 PCT BB, CORAZÓN DE PACHULI No.3, ACEITE DE PACHULO INDONESIA, ACEITE DE PACHULI INDONESIA SIN HIERRO, ACEITE DE PACHULO INDONESIA MD, ACEITE DE PACHULI REDIST, CORAZÓN DE POLEO, HIERBABUENA ABSOLUTA MD, ACEITE DE PETITGRAIN BIGARADE TUNISIA, ACEITE PETITGRAIN LIMONERO, ACEITE PETITGRAIN URUGUAY SIN TERPENOS, ACEITE DE PETITGRAIN SIN TERPENOS STAB, ACEITE DE BAYAS DE PIMIENTA, ACEITE DE HOJAS DE PIMIENTA, ACEITE DE RODINOL EX GERANIO CHINA, ROSA ABS BÚLGARO CON BAJO METIL EUGENOL, ROSA ABS MARUECOS CON POCO METIL EUGENOL, ROSA ABS TURQUÍA CON POCO METIL EUGENOL, ROSA ABSOLUTO, ROSA ABSOLUTO BÚLGARO, ROSA ABSOLUTA DE DAMASCO, ROSA ABSOLUTA MD, ROSA ABSOLUTA MARRUECOS, ROSA ABSOLUTA TURCA, ACEITE DE ROSA BÚLGARO, ACEITE DE ROSA DE DAMASCO CON POCO METIL EUGENOL, ACEITE DE ROSA TURCO, ACEITE DE ROMERO, ALCANFOR ORGÁNICO, ACEITE DE ROMERO TUNISIA, ACEITE DE SÁNDALO INDIA, ACEITE DE SÁNDALO RECTIFICADO INDIA, SANTALOL, ACIETE DE SCHINUS MOLLE, TINTURA DE ALGARROBO 10 PCT, STYRAX RESINOIDE, STYRAX RESINOIDE, ACEITE DE TAGETE, CORAZÓN DE ÁRBOL DE TÉ, DISOLVENTES DE GRANOS DE TONKA ABS 50 PCT, GRANOS DE TONKA ABSOLUTO, TUBEROSA ABSOLUTA INDIA, CORAZÓN DE VETIVE EXTRA, ACEITE DE VETIVER HATIí, ACEITE DE VETIVER HAITI MD, ACEITE DE VETIVER JAVA, ACEITE DE VETIVER JAVA MD, HOJAS DE VIOLETA ABSOLUTA EGIPTO, HOJAS DE VIOLETA ABSOLUTA EGIPTO DECOL, HOJAS DE VIOLETA ABSOLUTA FRANCESAS, HAS DE VIOLETA MD 50PCT BB, ACEITE DE AJENJO SIN TERPENOS, ACEITE EXTRA DE YLANG, ACEITE DE YLANG III y combinaciones de estos.
Los colorantes pueden estar entre aquellos mencionados en la Indice Internacional de Colores Internacional de la Sociedad de Tintoreros y Coloristas. Los colorantes incluyen tintes y pigmentos e incluyen aquellos comúnmente utilizados para pigmentar telas, pinturas, tintas y tintas a inyección. Algunos colorantes que se pueden utilizar incluyen los carotenoides, los amarillos arilidas, amarillos diarilidas, b-naftoles, naftoles, bencimidazolonas, pigmentos diazóicos de condensación, pirazolonas, amarillo de níquel azo, ftalacianinas, quinacridonas, perilenos y perinonas, pigmentos de isoindolinina e isoindolina, pigmentos triarilcarbonio, pigmentos diquetopirrolo, tioindigoides. Los carotenoides incluyen p.ej., alfa-caroteno, beta-caroteno, gamma-caroteno, licopeno, luteína y extracto de annato de astanxsantina, betabeles deshidratados (betabel en polvo), cantaxantina, caramelo, b-Aro-8 -carotenal, extracto de cochinilla, carmín, cobre sódico clorofilina, tostado parcialmente desgrasados harina de semilla de algodón, gluconato ferroso, lactato ferroso, extracto color uva, extracto de cáscara de uva (encianina), aceite de zanahoria, paprika, oleorresina de paprika, pigmentos con forma de perlas a base de mica, Riboflavina, Azafrán, Dióxido de titanio, extracto de tomate licopeno; concentrado de tomate licopeno, cúrcuma, oleorresina de cúrcuma, FD&C Azul No.1, FD& C Azul No.2, FD& C Verde No.3, Naranja B , Rojo Cítrico No. 2, FD& C Rojo No.3, FD& C Rojo No. 40, FD& C Amarillo No. 5, FD& C Amarillo No.6, Alúmina (hidróxido de aluminio desecado), carbonato de calcio, clorofilina sódico con cobre o potasio, (complejo de clorofilina de cobre), dehidroxyacetona, oxlicloruro de bismuto, ferrocianida de amonio férrico, ferrocianida férrico, hidróxido de cromo verde, óxido de cromo verdes, guanina, pirofilita, talco, polvo de aluminio, polvo de bronce, polvo de cobre, óxido de zinc, D&C Azul No. 4, D&C Verde No.5, D&C Verde No.6, D&C Verde No. 8, D&C Naranja No. 4, D&C Naranja No. 5, D&C Naranja No.10, D&C Naranja 11, FD&C Rojo No.4, D&C Rojo No. 6, D&C Rojo No.7, D&C Rojo No.17, D&C Rojo No.21, D&C Rojo No. 22, D&C Rojo No.27, D&C Rojo No.28, D&C Rojo No.30, D&C Rojo No. 31, D&C Rojo No.33, D&C Rojo No.34, D&C Rojo No. 36, D&C Rojo No. 39, D&C Violeta No.2, D&C Amarillo No. 7, Ext. D&C Amarillo No.7, D&C Amarillo No.8, D&C Amarillo No. 10, D&C Amarillo No.11, D&C Negro No.2, D&C Negro No.3 (3), D&C Café No. 1, Ext. D&C, óxido de cromo-cobalto-aluminio, citrato férrico de amonio, pirogalol, Extracto de Campeche, 1,4-Bis[(2-hidroxi-etil)amino]-9,10-antracenediona bis (2-propenóico)éster copolímeros, 1,4-Bis [(2-metilfenil)amino] -9,10-antracenediona, 1,4-Bis[4-(2-metacriloxietil) fenilamino] copolímeros de antraquinona, Carbazol violeta, complejo de clorofilina de cobre, óxido de aluminio-cobalto-cromo, C.I. contenedor naranja 1,2-[[2,5-Dietoxi-4-[(4-metilfenil)tiol]fenil]azo]-1,3,5-bencenetriol, 16,223-Dihidrodinafto [2,3-a:2',3'-i]naft [2',3':6,7] indolo [2,3-c] carbazol-5, 10, 15, 17, 22, 24- hexona, N, N'—(9,10— dihidro-9,10-dioxo-l,5 antraceneidiil)bisbenzamida, 7,16-Dicloro-6,15-dihidro-5,9,14,18-antrazinetetrona, 16,17- Dimetoxidinafto (1,2,3-cd:3',2',1'-I ) perileno-5,10-diona, Poli(hidroxietil metacrilato)- copolimeros de teñido (3), Negro reactivo 5, Azul reactivo 21, Naranja reactivo 78, Amarillo reactivo 15, Azul reactivo No.19, Azul reactivo No. 4, C.I. Rojo reactivo 11, C.I. Amarillo reactivo 86, C.I. Azul reactivo 163, C.I. Rojo reactivo 180, 4—[(2,4— dimetilfenil)azo] - 2,4-dihidro-5-metil-2-fenil-3H-pirazol-3-ona (solvente amarillo 18), 6 -etoxi-2- (6-etoxi-3-oxobenzo[b]tien-2(3H)-ilideno) benzo [b]tiofen-3(2H)-ona, verde ftalocianin , alcohol vinílico/metilmetacrilato-productos de reacción de teñido, C.I. Rojo reactivo 180, C.I. Negro Reactivo 5, C.I. Naranja reactivo 78, C.I. Amarillo reactivo 15, C.I. Azul reactivo 21, Disodio l-amino-4-[[4- [(2-bromo-1-oxoalil)amino]-2-sulfonatofenil] amino]-9,10-dihidro-9,10-dioxoantraceno-2-sulfonato (Azul reactivo 69), D&C Azul no. 9, [Ftalocianinato(2-)] cobre y mezclas de éstos.
Aparte de los ejemplos en este documento, o a menos que se especifique expresamente, todos los rangos numéricos, cantidades, valores y porcentajes, tales como los de cantidades de materiales, contenido elemental, tiempos y temperaturas de reacción y las proporciones de las cantidades, y otros, en la siguiente parte de la especificación y las reivindicaciones adjuntas podrán leer como si van precedidos de la palabra "acerca de" a pesar de que el término "acerca de" puede no aparecer expresamente con el valor, la cantidad o rango. Por lo tanto, a menos que se indique lo contrario, los parámetros numéricos establecidos en las especificaciones siguientes y las reivindicaciones adjuntas son aproximaciones que pueden variar dependiendo de las propiedades deseadas que se obtiene por la presente invención. Por lo menos, y no como un intento de limitar la aplicación de la doctrina de los equivalentes a el alcance de las reivindicaciones, cada parámetro numérico por lo menos debe interpretarse a la luz del número de dígitos significativos y aplicando téenicas de redondeo ordinario.
A pesar de que los rangos numéricos y los parámetros que se establecen la amplitud de la invención son aproximaciones, los valores numéricos establecidos en los ejemplos concretos se reportan con la mayor precisión posible. Cualquier valor numérico, sin embargo, si contiene el error necesariamente como resultado de la desviación estándar encontrada en sus respectivos ensayos mediciones subyacentes. Además, cuando los rangos numéricos son establecidos en este documento, estos rangos son inclusivos del rango recitado de puntos finales (por ejemplo, puntos finales se puede usar). Cuando los porcentajes en peso se han utilizado en el presente documento, los valores numéricos informados respecto al peso total.
Además, se debe entender que cualquier intervalo numérico recitado aqui están destinados a incluir todos los subrangos incluidas en él. Por ejemplo, un rango de "1 a 10" tiene la intención de incluir todos los subrangos entre (e incluyendo) el valor mínimo de 1 y el valor máximo recitado de 10, es decir, con un valor mínimo igual o mayor que 1 y un valor máximo de igual a o inferior a 10. Los términos "uno", "a", o "un" utilizado en el presente texto se pretende incluir al menos uno" o "uno o más", a menos que se indique lo contrario.
Cualquier patente, publicación, o cualquier otro material informativo, en su totalidad o en parte, que se dice que es incorporado por referencia en el presente documento se incorpora al presente documento sólo en la medida en que el material no conflicto con las definiciones existentes, declaraciones, u otros documentos establecidos en esta comunicación. Como tal, y en la medida en que sea necesario, la descripción de la forma expresamente establecida en este documento sustituye a cualquier conflicto material incorporado en este documento por referencia. Cualquier material, o parte de los mismos, que se dice que es incorporado por referencia en el presente documento, pero que entre en conflicto con las definiciones existentes, declaraciones, o cualquier otro material informativo se establecen en el presente documento sólo será incorporado en la medida en que surja un conflicto entre que se incorporó el material existente y material informativo.
Mientras que esta invención ha sido particularmente mostrada y descrita con referencias a las modalidades preferidas de las mismas, será entendido por los expertos en la materia que diversos cambios en forma y detalle pueden hacerse en el mismo sin salir del alcance que incluye la invención por las reivindicaciones adjuntas.

Claims (27)

REIVINDICACIONES
1. Un método de protección del equipo de procesamiento de material, el método que comprende; transportar un material de biomasa bajo un haz de electrones sobre un transportador, y encerrar los componentes del motor en un contenedor del equipo opaco a la radiación.
2. El método de conformidad con la reivindicación 1, en donde el contenedor del equipo opaco a la radiación es purgado con gas.
3. El método de conformidad con la reivindicación 1 ó 2, comprende además el intercambio de gas en el contenedor del equipo a una velocidad de intercambio de menos de una vez cada 10 minutos.
4. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el gas es seleccionado del grupo que consiste de aire, aire reducido en oxigeno, nitrógeno, argón, helio, dióxido de carbono y mezclas de los mismos.
5. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el transportador está dispuesto dentro de una bóveda.
6. El método de conformidad con la reivindicación 5, en donde la bóveda también contiene equipo de irradiación.
7. El método de conformidad con la reivindicación 1, en donde el gas se proporciona desde dentro de la bóveda y el método comprende además la filtración de gas antes de purgar el contenedor del equipo con el gas.
8. El método de conformidad con la reivindicación 7, en donde el gas ha sido filtrado para eliminar el ozono.
9. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el método incluye adicionalmente mover el contenedor del equipo para acceder a los componentes de los motores.
10. El método de conformidad con la reivindicación 9, en donde el contenedor del equipo está configurado para ser móvil.
11. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el contenedor del equipo incluye plomo.
12. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la exposición de los componentes del motor a la radiación es reducida por al menos 10% en comparación con la exposición a la radiación que ocurriría sin el contenedor del equipo.
13. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el transportador es un transportador vibratorio.
14. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende adicionalmente proporcionar un espacio entre el contenedor del equipo y el transportador vibratorio para acomodar el movimiento de los componentes del transportador vibratorio durante su uso.
15. Un sistema para la protección de un motor y otros componentes del motor de un transportador vibratorio, el sistema que comprende: un transportador vibratorio que tiene componentes del motor montados sobre una estructura; y un contenedor del equipo sustancialmente opaco a la radiación configurado para estar posicionado sobre el motor y que tiene un extremo abierto que es dimensionado asi como para proporcionar un espacio entre el contenedor del equipo y la estructura cuando el contenedor del equipo está en su lugar.
16. El sistema de conformidad con la reivindicación 1, en donde se mantiene el espacio fijando el contenedor del equipo en relación al transportador utilizando un tope, una ranura, un separador y/o un sujetador.
17. El sistema de conformidad con la reivindicación 15, incluye además un conducto configurado para que fluya un gas de purga en el contenedor del equipo.
18. El sistema de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores que comprende además equipos para mover el contenedor del equipo dentro y fuera de posición sobre los componentes del transportador.
19. El sistema de conformidad con la reivindicación 17, en donde el equipo es seleccionado de las ruedas unidas al contenedor del equipo, pistas para deslizar el contenedór del equipo, ruedas dispuestas por debajo del contenedor del equipo (por ejemplo, unido a la tierra), deslizadores (por ejemplo, rieles para deslizar), guias lineales y combinaciones de los mismos.
20. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la exposición de los componentes del motor a la radiación es reducida por al menos 20% en comparación con la exposición a la radiación que ocurriría sin el contenedor del equipo.
21. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la exposición de los componentes del motor a la radiación es reducida por al menos 30% en comparación con la exposición a la radiación que ocurriría sin el contenedor del equipo.
22. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la exposición de los componentes del motor a la radiación es reducida por al menos 50% en comparación con la exposición a la radiación que ocurriría sin el contenedor del equipo.
23. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la exposición de los componentes del motor a la radiación es reducida por al menos 70% en comparación con la exposición a la radiación que ocurriría sin el contenedor del equipo.
24. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la exposición de los componentes del motor a la radiación es reducida por al menos 90% en comparación con la exposición a la radiación que ocurriría sin el contenedor del equipo.
25. El método de conformidad con la reivindicación 2, donde el gas comprende aire.
26. Un método de protección del equipo de procesamiento de material, el método que comprende; transportar un material de biomasa bajo un haz de electrones sobre un transportador, y encerrando los componentes en un contenedor del equipo opaco a la radiación.
27. El método de conformidad con la reivindicación 26, donde los componentes comprenden el transportador y las partes del transportador auxiliares.
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