Procedimiento mejorado para recuperar azúcares a partir de una corriente de pretratamiento de biomasa lignocelulósica.

Procedimiento para la impregnación de biomasa lignocelulósica, que comprende las etapas de

A) introducir una materia prima de biomasa lignocelulósica en una primera zona de impregnación,

B) impregnar la materia prima de biomasa lignocelulósica en presencia de un líquido que es agua o vapor del líquido durante un primer tiempo y a una primera temperatura que se correlacionan con una primera intensidad de las condiciones de impregnación creando un primer líquido compuesto por al menos un compuesto seleccionado del grupo que consiste en ácido acético, glucosa, xilosa y oligómeros solubles de los mismos,

C) separar al menos una parte del primer líquido compuesto por el al menos un compuesto seleccionado del grupo que consiste en ácido acético, glucosa, xilosa y oligómeros solubles de los mismos de la biomasa de la primera impregnación,

D) introducir la biomasa de la primera zona de impregnación en una segunda zona de impregnación en presencia de un líquido que es agua durante un segundo tiempo y a una segunda temperatura que se correlacionan con una segunda intensidad de las condiciones de impregnación creando un segundo líquido compuesto por al menos un compuesto seleccionado del grupo que consiste en ácido acético, glucosa, xilosa y oligómeros solubles de los mismos, siendo la segunda intensidad mayor que la primera intensidad,

E) separar al menos una parte del segundo líquido compuesto por el al menos un compuesto seleccionado del grupo que consiste en ácido acético, glucosa, xilosa y oligómeros solubles de los mismos de la biomasa de la segunda impregnación,

en el que dicha intensidad

(Ro) se expresa como

Ro ≥ t x e[(T-100)/14,75]

con la temperatura, T, expresada en grados centígrados y el tiempo, t, expresado en unidades comunes.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/IB2011/054294.

Solicitante: BETA RENEWABLES S.P.A.

Nacionalidad solicitante: Italia.

Dirección: Strada Ribrocca 11 15057 Tortona (AL) ITALIA.

Inventor/es: FERRERO,SIMONE, TORRE,PAOLO, OTTONELLO,PIERO, CHERCHI,FRANCESCO, DE FAVERI,DANILO, ORIANI,LUIS.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION D — TEXTILES; PAPEL > FABRICACION DEL PAPEL; PRODUCCION DE LA CELULOSA > MATERIAS PRIMAS FIBROSAS O SU TRATAMIENTO MECANICO > Materias primas fibrosas o su tratamiento mecánico... > D21B1/02 (Tratamiento previo de materias primas por medios químicos o físicos (separación de la corteza B27L))
  • SECCION D — TEXTILES; PAPEL > FABRICACION DEL PAPEL; PRODUCCION DE LA CELULOSA > PRODUCCION DE CELULOSA POR ELIMINACION DE SUSTANCIAS... > Tratamiento previo de materiales finamente divididos... > D21C1/02 (con el agua o el vapor)
  • SECCION D — TEXTILES; PAPEL > FABRICACION DEL PAPEL; PRODUCCION DE LA CELULOSA > MATERIAS PRIMAS FIBROSAS O SU TRATAMIENTO MECANICO > Materias primas fibrosas o su tratamiento mecánico... > D21B1/36 (Desintegración explosiva por reducción rápida de la presión)
  • SECCION D — TEXTILES; PAPEL > FABRICACION DEL PAPEL; PRODUCCION DE LA CELULOSA > MATERIAS PRIMAS FIBROSAS O SU TRATAMIENTO MECANICO > Materias primas fibrosas o su tratamiento mecánico... > D21B1/12 (por procedimientos húmedos, por el empleo de vapor)

PDF original: ES-2516819_T3.pdf

 

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Procedimiento mejorado para recuperar azúcares a partir de una corriente de pretratamiento de biomasa lignocelulósica.
Procedimiento mejorado para recuperar azúcares a partir de una corriente de pretratamiento de biomasa lignocelulósica.

Fragmento de la descripción:

Procedimiento mejorado para recuperar azúcares a partir de una corriente de pretratamiento de biomasa lignocelulósica Antecedentes En el campo de la biomasa la conversión de biomasa lignocelulósica en etanol es una práctica común. Si la biomasa es una biomasa que contiene polisacáridos y es lignocelulósica, a menudo se usa un pretratamiento o una impregnación para garantizar que la estructura del contenido lignocelulósico se vuelve más accesible para las enzimas, y al mismo tiempo las concentraciones de subproductos inhibidores perjudiciales tales como ácido acético, furfural e hidroximetilfurfural son habitualmente altas y presentan problemas en el procesamiento adicional.

El documento WO-2009/108773 A2 da a conocer un procedimiento para el tratamiento de biomasa lignocelulósica, que incluye una primera etapa de impregnación, una etapa de extracción de un líquido creado por la primera etapa de impregnación, y una segunda etapa de impregnación de la parte restante de la biomasa, en el que se usa agua como líquido de impregnación en ambas etapas de impregnación.

El documento WO-98/14270 A1 da a conocer un procedimiento similar, que prevé una segunda etapa de extracción tras la segunda etapa de impregnación, y en el que puede usarse agua como líquido de impregnación sólo en la primera etapa de impregnación.

El documento US-4152197 A da a conocer un procedimiento de impregnación de múltiples fases, en el que se usan productos químicos como fluido de impregnación y sólo se prevé una etapa de extracción.

En términos generales cuanto más intenso es el tratamiento, más accesible es el contenido celulósico del material. La intensidad de la explosión de vapor se conoce en la bibliografía como Ro, y es una función del tiempo y la temperatura expresada como Ro = t x e[ (T-100) /14, 75]

con la temperatura, T, expresada en grados centígrados y el tiempo, t, expresado en unidades comunes. La fórmula también se expresa como Ln (Ro) , concretamente Ln (Ro) = Ln (t) + [ (T-100) /14, 75].

Generalmente se considera que un valor de Ro alto está asociado con un número alto de subproductos no deseados que inhiben la hidrólisis y la fermentación de la biomasa, tales como furfural.

Por tanto, existe la necesidad de tener un procedimiento intenso con una Ro global alta que al mismo tiempo produzca un producto con rendimientos bajos de furfural y rendimientos altos de azúcar.

Sumario En esta memoria descriptiva se da a conocer un procedimiento para la impregnación de biomasa lignocelulósica, que comprende las etapas de: A) introducir una materia prima de biomasa lignocelulósica en una primera zona de impregnación, B) impregnar la materia prima de biomasa lignocelulósica en presencia de un líquido o vapor del líquido durante un primer tiempo y a una primera temperatura que se correlacionan con una primera intensidad de las condiciones de impregnación creando un primer líquido compuesto por al menos un compuesto seleccionado del grupo que consiste en ácido acético, glucosa, xilosa y oligómeros solubles de los mismos, C) separar al menos una parte del primer líquido compuesto por el al menos un compuesto seleccionado del grupo que consiste en ácido acético, glucosa, xilosa y oligómeros solubles de los mismos de la biomasa de la primera impregnación, D) introducir la biomasa de la primera zona de impregnación en una segunda zona de impregnación en presencia de un líquido durante un segundo tiempo y a una segunda temperatura que se correlacionan con una segunda intensidad de las condiciones de impregnación creando un segundo líquido compuesto por al menos un compuesto seleccionado del grupo que consiste en ácido acético, glucosa, xilosa y oligómeros solubles de los mismos siendo la segunda intensidad mayor que la primera intensidad, E) separar al menos una parte del segundo líquido libre compuesto por el al menos un compuesto seleccionado del grupo que consiste en ácido acético, glucosa, xilosa y oligómeros solubles de los mismos de la biomasa de la segunda impregnación.

Se da a conocer además que presenta una tercera etapa de impregnación y lavado introduciendo la biomasa de la segunda zona de impregnación en una tercera zona de impregnación en presencia de un líquido durante un tercer tiempo y a un tercer intervalo de temperatura que se correlacionan con una tercera intensidad de las condiciones de impregnación creando un tercer líquido compuesto por al menos un compuesto seleccionado del grupo que consiste en ácido acético, glucosa, xilosa y oligómeros solubles de los mismos siendo la tercera intensidad mayor que la segunda intensidad, separando al menos una parte del tercer líquido compuesto por al menos un compuesto seleccionado del grupo que consiste en ácido acético, glucosa, xilosa y oligómeros solubles de los mismos de la biomasa de la tercera impregnación.

Se da a conocer además que la impregnación y el lavado pueden realizarse en recipientes en serie, el mismo recipiente o equipo, y que las zonas de impregnación pueden situarse una encima de otra o una junto a otra. También se da a conocer que el procedimiento puede ser continuo o discontinuo.

Breve descripción de las figuras La figura 1 es un esquema de una primera realización del procedimiento.

La figura 2 es un esquema de una segunda realización del procedimiento.

Descripción detallada En esta descripción se da a conocer el descubrimiento de que cuando el tratamiento de biomasa, en particular biomasa lignocelulósica, se realiza en una serie de etapas de impregnación/hidrólisis la intensidad global resultante puede ser muy alta, lo que es indicativo del tiempo prolongado a temperaturas durante las diversas fases, pero la cantidad de producto recuperado es sustancialmente superior a lo que se esperaría.

El concepto se demuestra en el siguiente ejemplo de funcionamiento, determinándose la intensidad mediante la fórmula:

Ro = t x e[ (T-100) /14, 75]

con la temperatura, T, expresada en grados centígrados y el tiempo, t, expresado en unidades comunes, en el caso siguiente minutos.

La fórmula también se expresa como Ln (Ro) , concretamente Ln (Ro) = Ln (t) + [ (T-100) /14, 75].

Cuando las etapas se realizan en serie, la intensidad total es la suma de la Ro individual para cada etapa de impregnación.

El propio procedimiento de impregnación se conoce en la técnica, que consiste en colocar la biomasa lignocelulósica que tiene un contenido en celulosa de al menos el 5% en peso de la materia seca, y preferiblemente al menos el 10% en peso de la materia seca de la biomasa en un reactor o una zona de impregnación, e introducir un vapor, habitualmente vapor de agua y mantener la biomasa a una temperatura durante una cantidad de tiempo fijada. Se añade vapor de agua al reactor de impregnación a una tasa a modo de ejemplo de 0, 5 kg de vapor de agua/1 kg de materia prima de biomasa a 10 kg de vapor de agua/1 kg de materia prima de biomasa, dependiendo de la intensidad elegida. En lugar de añadir vapor de agua, puede añadirse agua líquida y calentarse hasta estas condiciones. La zona de impregnación mantiene la biomasa en presencia de vapor de agua y agua durante de aproximadamente 30 minutos a 3 horas o más, de nuevo dependiendo de la intensidad deseada. La temperatura de impregnación puede estar en el intervalo de 100º C a 210º C, o incluso superior, pero con retornos decrecientes. Tras la impregnación, la mezcla de sólidos/líquido/vapor de agua se descarga en un reactor inclinado, normalmente a la misma presión del reactor de impregnación. En este punto se retira el líquido mediante un husillo de descarga y al interior del reactor inclinado. La biomasa sólida se lleva hacia arriba del reactor inclinado con el condensado enfriado... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para la impregnación de biomasa lignocelulósica, que comprende las etapas de A) introducir una materia prima de biomasa lignocelulósica en una primera zona de impregnación, B) impregnar la materia prima de biomasa lignocelulósica en presencia de un líquido que es agua o vapor del líquido durante un primer tiempo y a una primera temperatura que se correlacionan con una primera intensidad de las condiciones de impregnación creando un primer líquido compuesto por al menos un compuesto seleccionado del grupo que consiste en ácido acético, glucosa, xilosa y oligómeros solubles de los mismos, C) separar al menos una parte del primer líquido compuesto por el al menos un compuesto seleccionado del grupo que consiste en ácido acético, glucosa, xilosa y oligómeros solubles de los mismos de la biomasa de la primera impregnación, D) introducir la biomasa de la primera zona de impregnación en una segunda zona de impregnación en presencia de un líquido que es agua durante un segundo tiempo y a una segunda temperatura que se correlacionan con una segunda intensidad de las condiciones de impregnación creando un segundo líquido compuesto por al menos un compuesto seleccionado del grupo que consiste en ácido acético, glucosa, xilosa y oligómeros solubles de los mismos, siendo la segunda intensidad mayor que la primera intensidad, E) separar al menos una parte del segundo líquido compuesto por el al menos un compuesto seleccionado del grupo que consiste en ácido acético, glucosa, xilosa y oligómeros solubles de los mismos de la biomasa de la segunda impregnación, en el que dicha intensidad (Ro) se expresa como Ro = t x e