Procedimiento para la transformación de Posidonia oceanica seca para producir bioetanol de segunda generación.

Procedimiento para la transformación de Posidonia oceánica seca para producir bioetanol de segunda generación.

La invención se fundamenta en la aplicación de una serie de técnicas de pre-tratamiento mecánico, pre-tratamiento térmico, sacarificación y fermentación simultáneas

(SSF), y destilación, con el objetivo de extraer los azúcares fermentables de la matriz lignocelulósica de los depósitos de P. oceánica seca y a continuación convertirlos a bioetanol de segunda generación.

La invención permite el aprovechamiento de los depósitos de P. oceánica seca como un recurso de biomasa lignocelulósica no alimentaria, abundante y no explotada para producir bioetanol de segunda generación para afrontar el agotamiento notable de los recursos en energías fósiles.

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201400441.

Solicitante: UNIVERSIDAD DE CADIZ.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: ROMERO GARCIA,LUIS ISIDORO, FERNANDEZ GUELFO,LUIS ALBERTO, FERNÁNDEZ RODRÍGUEZ,Juana, ÁLVAREZ GALLEGO,CARLOS JOSÉ, ZAAFOURI,Kaouther, HAMDI,Moktar, SÁNCHEZ VILLASCLARAS,Sebastián, ABOUDI,Kaoutar.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > BIOQUIMICA; CERVEZA; BEBIDAS ALCOHOLICAS; VINO; VINAGRE;... > PROCESOS DE FERMENTACION O PROCESOS QUE UTILIZAN... > Preparación de compuestos orgánicos que contienen... > C12P7/10 (de un sustrato constituido por materias celulósicas)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > BIOQUIMICA; CERVEZA; BEBIDAS ALCOHOLICAS; VINO; VINAGRE;... > SISTEMA DE INDEXACION ASOCIADO A LAS SUBCLASES C12C... > Microorganismos > C12R1/185 (Escherichia)
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Ilustración 1 de Procedimiento para la transformación de Posidonia oceanica seca para producir bioetanol de segunda generación.
Ilustración 2 de Procedimiento para la transformación de Posidonia oceanica seca para producir bioetanol de segunda generación.
Ilustración 3 de Procedimiento para la transformación de Posidonia oceanica seca para producir bioetanol de segunda generación.
Ilustración 4 de Procedimiento para la transformación de Posidonia oceanica seca para producir bioetanol de segunda generación.
Procedimiento para la transformación de Posidonia oceanica seca para producir bioetanol de segunda generación.

Opinión escrita:

Fecha de Realización de la Opinión Escrita: 04.02.2015

Declaración
Novedad (Art. 6.1 LP 11/1986) Reivindicaciones 1 - 8
Reivindicaciones NO
Actividad inventiva (Art. 8.1 LP 11/1986) Reivindicaciones1 - 8
Reivindicaciones NO


Se considera que la solicitud cumple con el requisito de aplicación industrial. Este requisito fue evaluado durante la fase de examen formal y técnico de la solicitud (Artículo 31.2 Ley 11/1986) .

Base de la Opinión.-

La presente opinión se ha realizado sobre la base de la solicitud de patente tal y como se publica.

Consideraciones:

La presente invención tiene por objeto un procedimiento para la transformación de Posidonia oceanica para producir bioetanol de segunda generación que comprende las etapas ( reivindicación 1) :

a) Pre-tratamiento mecánico de trituración de fibras para reducirlas a partículas de 1 mm.

b) Pre-tratamiento térmico en atmósfera inerte en presencia de N2 a 150oC, presión de 1 bar, durante 30 minutos,

c) Sacarificación y fermentación simultánea (SSF) mediante el empleo de una mezcla enzimática, inoculando levaduras Saccharomyces cerevisiae y Pachysolen tannophilus,

d) Destilación

El pre-tratamiento térmico se realiza en un reactor a presión sin agitación, lleno al 10% de su capacidad con una suspensión de fibras al 3% de materia seca y a presión de 1 bar, temperatura de 150oC durante 30 minutos (reiv. 2) y la concentración de en la etapa c) es de 12% en materia seca de fibras de Posidonia oceanica con tampón de acetato de sodio a pH 4, 82 con el 3% de disolución de cloranfenicol al 0, 2% preparada en el tampón acetato (reiv. 3) .

Simultáneamente se añade una suspensión de la enzima CellicCetc2 a 100 mg/g (reiv. 4) y al medio de la reacción se inocula al 10% con un cultivo mixto de dos levaduras con proporciones del 47% y 53%, respectivamente, de Pachysolen tannophilus y Saccharomyces cerevisiae (reiv. 5) . La composición de este medio de cultivo es de un extracto de levadura, peptona de caseína, etc. (reiv. 6) , al que se le puede añadir un medio de cultivo líquido sintético concentrado 25 veces para favorecer el crecimiento de las levaduras (reiv. 7) .

Por último, la etapa de sacarificación y fermentación simultánea se realiza en un micro-incubador a appx. 35oC con agitación fija a 150 rpm durante 120 horas (5 días) (reiv. 8) .

1. Documentos considerados.-

A continuación se relacionan los documentos pertenecientes al estado de la técnica tomados en consideración para la realización de esta opinión.

Documento Número Publicación o Identificación Fecha Publicación
D01 PILAVTEPE, M; CELIKTAS, M S; SARGIN, S YESIL-CELIKTAS, O. Transformation of Posidonia oceanica residues to bioethanol. Industrial Crops and Products, 2013; vol. 51, páginas 348-354 2013
D02 PETERSEN M O, et al. "Optimization of hydrothermal pretreatment of wheat straw for production of bioethanol at low water consumption without addition of chemicals". Biomass and Bioenergy, 2009, vol. 33, nº 5, páginas 834-840. 2009
D03 KUMAR, P, BARRET, D M, DELWICHE, M J, STROEVE, P. Methods for Pretreatment of Lignocellulosic Biomass for Efficient Hydrolysis and Biofuel Production. Ind. Eng. Chem. Res., 2009; vol. 48, nº 8, páginas 3713-3729 2009
D04 ALVIRA P, TOMAS-PEJÓ E, BALLESTERO M, NEGRO M J. Pretreatment technologies for an efficient bioetanol production process based on enzymatic hydrolysis: A review. Bioresource Technology, 2010; vol. 101, nº 13, páginas 4851-4861 2010
D05 YE SUN, JIAYANG CHENG. Hydrolysis of Lignocellulosic materials for ethanol production: A review. Bioresource Technology, 2002; vol. 83, nº 1, páginas 1-11. 2002
D06 WO 2009102609 A1 (UNIVERSITY LOUISIANA STATE) 20.08.2009

2. Declaración motivada según los artículos 29.6 y 29.7 del Reglamento de ejecución de la Ley 11/1986, de 20 de marzo, de Patentes sobre la novedad y la actividad inventiva; citas y explicaciones en apoyo de esta declaración

NOVEDAD

Los documentos citados D01 a D06 se refieren a la producción de bioetanol a partir de biomasa lignocelulósica siendo el más relevante D01 porque utiliza residuos de la misma planta. En efecto:

- D01 se refiere a la transformación de residuos de Posidonia oceanica en bioetanol con un pre-tratamiento ácido de la biomasa, hidrólisis enzimática con el mismo preparado Cellic CTec2 reivindicado, fermentación con Saccharomyces cerevisiae con la composición del medio de cultivo con extracto de levadura, peptona, etc., en condiciones de agitación de 150 rpm (página 349, párrafos 2.4.1., 2.5.1) y con levaduras como Pachysolen tannophilus o Saccharomyces cerevisiae (página 352, primera columna, primer párrafo) , si bien coinciden en muchas características técnicas, no divulga la atmósfera inerte de N2, sin utilizar un agente químico ni el cultivo mixto con ambas levaduras a la vez, tal como lo hace la solicitud en estudio, por lo que no anticipa la invención y se considera un documento del estado de la técnica para las reivindicaciones 1, 2, 4-8.

- D02 se refiere a la optimización de un pre-tratamiento hidrotermal sin adición de químicos, seguido de SSF, como lo hace la solicitud en estudio pero el sustrato de partida es la paja de trigo (página 834-839) por lo que tampoco anticipa la invención.

Los documentos D03 a D06 se consideran del estado de la técnica porque recogen distintos pre-tratamientos de biomasa lignocelulósica pero el sustrato de partida no es Posidonia oceanica y tampoco utilizan el cultivo mixto de levaduras Pachysolen tannophilus y Saccharomyces cerevisiae, por lo que ninguno anticipa la invención.

Por ello, a la vista de los documentos D01 a D06, se puede concluir que las reivindicaciones 1-8 son nuevas de acuerdo con el Artículo 6 LP 11/86.

ACTIVIDAD INVENTIVA

El procedimiento objeto de la invención de la transformación de residuos de Posidonia oceanica para producir bioetanol no resulta evidente para el experto en la materia, a la vista de los documentos citados D01 a D06, siendo el más relevante D01 . En efecto:

- D01 divulga la utilización de la biomasa de Posidonia oceanica en condiciones muy parecidas pero en el pre-tratamiento utiliza un compuesto químico ácido que en la invención no se utiliza, además, en D01 no se divulga el cultivo mixto de levaduras Pachysolen tannophilus y Saccharomyces cerevisiae, tal como lo hace la solicitud en estudio

El resto de los documentos citados utilizan otras condiciones de pre-tratamiento y no parten de esta especie ni tampoco utilizan el cultivo mixto de levaduras, por lo que el experto en la técnica no tendría base para elegir este sustrato, las mismas condiciones de pre-tratamiento ni el cultivo mixto reivindicado.

Por ello, a la vista de los documentos D01 a D06, se puede concluir que las reivindicaciones 1-8 tienen actividad inventiva según el Artículo 8 LP 11/86.


 


Informe sobre el Estado de la Técnica:

Clasificación:
C12P7/10 (2006.01)
C12R1/185 (2006.01)

El presente informe ha sido realizado para las siguientes reivindicaciones: TODAS
Fecha de realización del informe: 04.02.2015
Examinador: A. Sukhwani

CategoríaDocumentos citadosReivindicaciones afectadas
A PILAVTEPE, M; CELIKTAS, M S; SARGIN S, YESIL-CELIKTAS, O. Transformation of Posidonia oceanica residues to bioethanol. Industrial Crops and Products, 2013; vol. 51, páginas 348-354. ISSN: 0926-6690. Doi: 10.1016/j.indcrop.2013.09.020 1,2,4-8
A PETERSEN M O, et al. "Optimization of hydrothermal pretreatment of wheat straw for production of bioethanol at low water consumption without addition of chemicals". Biomass and Bioenergy, 2009, vol. 33, nº 5, páginas 834-840. ISSN: 0961-9534. Doi: 10.1016/j.biombioe.2009.01.004 1,2
A KUMAR P, BARRET D M, DELWICHE M J, STROEVE P. Methods for Pretreatment of Lignocellulosic Biomass for Efficient Hydrolysis and Biofuel Production. Ind. Eng. Chem. Res., 2009; vol. 48, nº 8, páginas 3713-3729. Doi: 10.1021/ie801542g 1,2
A ALVIRA P, TOMAS-PEJÓ E, BALLESTERO M, NEGRO M J. Pretreatment technologies for an efficient bioethanol production process based on enzymatic hydrolysis: A review. Bioresource Technology, 2010; vol. 101, nº 13, páginas 4851-4861. ISSN 0960-8524. Doi: 10.1016/j.biortech.2009.11.093 1,2
A YE SUN, JIAYANG CHENG. Hydrolysis of Lignocellulosic materials for ethanol production: A review. Bioresource Technology, 2002; vol. 83, nº 1, páginas 1-11. ISSN 0960-8524. Doi: 10.1016/S0960-8524(01)00212-7 1,2
A WO 2009102609 A1 (UNIVERSITY LOUISIANA STATE) 20.08.2009, página 3, [0007]; página 6, [0017]-[0021],[0023],[0024]; página 13, [0037]. 1,2


Categoría de los documentos citados
X: de particular relevancia O: referido a divulgación no escrita
Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la misma categoría P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación de la solicitud
A: refleja el estado de la técnica E: documento anterior, pero publicado después de la fecha de presentación de la solicitud

Documentación mínima buscada (sistema de clasificación seguido de los símbolos de clasificación)

C12P, C12R

Bases de datos electrónicas consultadas durante la búsqueda (nombre de la base de datos y, si es posible, términos de búsqueda utilizados)

INVENES, EPODOC, WPI, X-FULL, NPL, CAPLUS, ENERGY, PASCAL, SCISEARCH


 


Texto extraído del PDF original:

OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS 21 N.º solicitud: 201400441 ESPAÑA 22 Fecha de presentación de la solicitud: 30.05.2014 32 Fecha de prioridad: INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA 51 Int. Cl. : C12P7/10 (2006.01)

C12R1/185 (2006.01) DOCUMENTOS RELEVANTES

Categoría 56 Documentos citados

Reivindicaciones

afectadas

A PILAVTEPE, M; CELIKTAS, M S; SARGIN S, YESIL-CELIKTAS, O. Transformation of Posidonia

1,2,4-8

oceanica residues to bioethanol. Industrial Crops and Products, 2013; vol. 51, páginas 348-354.

ISSN: 0926-6690. Doi: 10.1016/j.indcrop.2013.09.020 A PETERSEN M O, et al. "Optimization of hydrothermal pretreatment of wheat straw for production 1,2 of bioethanol at low water consumption without addition of chemicals". Biomass and Bioenergy, 2009, vol. 33, nº 5, páginas 834-840. ISSN: 0961-9534. Doi: 10.1016/j.biombioe.2009.01.004 A KUMAR P, BARRET D M, DELWICHE M J, STROEVE P. Methods for Pretreatment of 1,2 Lignocel ulosic Biomass for Efficient Hydrolysis and Biofuel Production. Ind. Eng. Chem. Res., 2009; vol. 48, nº 8, páginas 3713-3729. Doi: 10.1021/ie801542g A ALVIRA P, TOMAS-PEJÓ E, BALLESTERO M, NEGRO M J. Pretreatment technologies for an 1,2 efficient bioethanol production process based on enzymatic hydrolysis: A review. Bioresource Technology, 2010; vol. 101, nº 13, páginas 4851-4861. ISSN 0960-8524.

Doi: 10.1016/j.biortech.2009.11.093 A YE SUN, JIAYANG CHENG. Hydrolysis of Lignocellulosic materials for ethanol production: A 1,2 review. Bioresource Technology, 2002; vol. 83, nº 1, páginas 1-11. ISSN 0960-8524.

Doi: 10.1016/S0960-8524(01)00212-7 A WO 2009102609 A1 (UNIVERSITY LOUISIANA STATE) 20.08.2009, 1,2 página 3, [0007]; página 6, [0017]-[0021],[0023],[0024]; página 13, [0037].

Categoría de los documentos citados X: de particular relevancia O: referido a divulgación no escrita Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación misma categoría de la solicitud A: refleja el estado de la técnica E: documento anterior, pero publicado después de la fecha de presentación de la solicitud

El presente informe ha sido realizado

para todas las reivindicaciones  para las reivindicaciones nº:

Fecha de realización del informe

Examinador

Página

04.02.2015 A. Sukhwani 1/5 INFORME DEL ESTADO DE LA TÉCNICA Nº de solicitud: 201400441 Documentación mínima buscada (sistema de clasificación seguido de los símbolos de clasificación) C12P, C12R Bases de datos electrónicas consultadas durante la búsqueda (nombre de la base de datos y, si es posible, términos de búsqueda utilizados) INVENES, EPODOC, WPI, X-FULL, NPL, CAPLUS, ENERGY, PASCAL, SCISEARCH Informe del Estado de la Técnica Página 2/5

OPINIÓN ESCRITA

Nº de solicitud: 201400441

Fecha de Realización de la Opinión Escrita: 04.02.2015

Declaración

Novedad (Art. 6.1 LP 11/1986)

Reivindicaciones 1 - 8

SI

Reivindicaciones

NO

Actividad inventiva (Art. 8.1 LP11/1986)

Reivindicaciones 1 - 8

SI

Reivindicaciones

NO

Se considera que la solicitud cumple con el requisito de aplicación industrial. Este requisito fue evaluado durante la fase de examen formal y técnico de la solicitud (Artículo 31.2 Ley 11/1986).

Base de la Opinión.-

La presente opinión se ha realizado sobre la base de la solicitud de patente tal y como se publica.

Consideraciones:

La presente invención tiene por objeto un procedimiento para la transformación de Posidonia oceanica para producir bioetanol de segunda generación que comprende las etapas (reivindicación 1): a) Pre-tratamiento mecánico de trituración de fibras para reducirlas a partículas de 1 mm.

b) Pre-tratamiento térmico en atmósfera inerte en presencia de N2 a 150oC, presión de 1 bar, durante 30 minutos, c) Sacarificación y fermentación simultánea (SSF) mediante el empleo de una mezcla enzimática, inoculando levaduras Saccharomyces cerevisiae y Pachysolen tannophilus, d) Destilación El pre-tratamiento térmico se realiza en un reactor a presión sin agitación, lleno al 10% de su capacidad con una suspensión de fibras al 3% de materia seca y a presión de 1 bar, temperatura de 150oC durante 30 minutos (reiv. 2) y la concentración de en la etapa c) es de 12% en materia seca de fibras de Posidonia oceanica con tampón de acetato de sodio a pH 4,82 con el 3% de disolución de cloranfenicol al 0,2% preparada en el tampón acetato (reiv. 3).

Simultáneamente se añade una suspensión de la enzima CellicCetc2 a 100 mg/g (reiv. 4) y al medio de la reacción se inocula al 10% con un cultivo mixto de dos levaduras con proporciones del 47% y 53%, respectivamente, de Pachysolen tannophilus y Saccharomyces cerevisiae (reiv. 5). La composición de este medio de cultivo es de un extracto de levadura, peptona de caseína, etc. (reiv. 6), al que se le puede añadir un medio de cultivo líquido sintético concentrado 25 veces para favorecer el crecimiento de las levaduras (reiv. 7).

Por último, la etapa de sacarificación y fermentación simultánea se realiza en un micro-incubador a appx. 35oC con agitación fija a 150 rpm durante 120 horas (5 días) (reiv. 8).

Informe del Estado de la Técnica Página 3/5

OPINIÓN ESCRITA

Nº de solicitud: 201400441

1. Documentos considerados.-

A continuación se relacionan los documentos pertenecientes al estado de la técnica tomados en consideración para la realización de esta opinión.

Documento

Número Publicación o Identificación

Fecha Publicación

PILAVTEPE, M; CELIKTAS, M S; SARGIN, S YESIL-CELIKTAS, O.

D01 Transformation of Posidonia oceanica residues to bioethanol. Industrial Crops 2013 and Products, 2013; vol. 51, páginas 348-354 PETERSEN M O, et al. "Optimization of hydrothermal pretreatment of wheat D02 straw for production of bioethanol at low water consumption without addition of 2009 chemicals". Biomass and Bioenergy, 2009, vol. 33, nº 5, páginas 834-840.

KUMAR, P, BARRET, D M, DELWICHE, M J, STROEVE, P. Methods for D03 Pretreatment of Lignocel ulosic Biomass for Efficient Hydrolysis and Biofuel 2009 Production. Ind. Eng. Chem. Res., 2009; vol. 48, nº 8, páginas 3713-3729 ALVIRA P, TOMAS-PEJÓ E, BALLESTERO M, NEGRO M J. Pretreatment D04 technologies for an efficient bioetanol production process based on enzymatic 2010 hydrolysis: A review. Bioresource Technology, 2010; vol. 101, nº 13, páginas 4851-4861 D05 YE SUN, JIAYANG CHENG. Hydrolysis of Lignocellulosic materials for ethanol 2002 production: A review. Bioresource Technology, 2002; vol. 83, nº 1, páginas 1-11.

D06 WO 2009102609 A1 (UNIVERSITY LOUISIANA STATE) 20.08.2009

2. Declaración motivada según los artículos 29.6 y 29.7 del Reglamento de ejecución de la Ley 11/1986, de 20 de marzo, de Patentes sobre la novedad y la actividad inventiva; citas y explicaciones en apoyo de esta declaración NOVEDAD

Los documentos citados D01 a D06 se refieren a la producción de bioetanol a partir de biomasa lignocelulósica siendo el más relevante D01 porque utiliza residuos de la misma planta. En efecto: - D01 se refiere a la transformación de residuos de Posidonia oceanica en bioetanol con un pre-tratamiento ácido de la biomasa, hidrólisis enzimática con el mismo preparado Cellic CTec2 reivindicado, fermentación con Saccharomyces cerevisiae con la composición del medio de cultivo con extracto de levadura, peptona, etc., en condiciones de agitación de 150 rpm (página 349, párrafos 2.4.1., 2.5.1) y con levaduras como Pachysolen tannophilus o Saccharomyces cerevisiae

(página 352, primera columna, primer párrafo), si bien coinciden en muchas características técnicas, no divulga la atmósfera inerte de N2, sin utilizar un agente químico ni el cultivo mixto con ambas levaduras a la vez, tal como lo hace la solicitud en estudio, por lo que no anticipa la invención y se considera un documento del estado de la técnica para las reivindicaciones 1, 2, 4-8.

- D02 se refiere a la optimización de un pre-tratamiento hidrotermal sin adición de químicos, seguido de SSF, como lo hace la solicitud en estudio pero el sustrato de partida es la paja de trigo (página 834-839) por lo que tampoco anticipa la invención.

Los documentos D03 a D06 se consideran del estado de la técnica porque recogen distintos pre-tratamientos de biomasa lignocelulósica pero el sustrato de partida no es Posidonia oceanica y tampoco utilizan el cultivo mixto de levaduras Pachysolen tannophilus y Saccharomyces cerevisiae, por lo que ninguno anticipa la invención.

Por ello, a la vista de los documentos D01 a D06, se puede concluir que las reivindicaciones 1 - 8 son nuevas de acuerdo con el Artículo 6 LP 11/86.

Informe del Estado de la Técnica Página 4/5

OPINIÓN ESCRITA

Nº de solicitud: 201400441

ACTIVIDAD INVENTIVA El procedimiento objeto de la invención de la transformación de residuos de Posidonia oceanica para producir bioetanol no resulta evidente para el experto en la materia, a la vista de los documentos citados D01 a D06, siendo el más relevante D01.

En efecto: - D01 divulga la utilización de la biomasa de Posidonia oceanica en condiciones muy parecidas pero en el pre-tratamiento utiliza un compuesto químico ácido que en la invención no se utiliza, además, en D01 no se divulga el cultivo mixto de levaduras Pachysolen tannophilus y Saccharomyces cerevisiae, tal como lo hace la solicitud en estudio El resto de los documentos citados utilizan otras condiciones de pre-tratamiento y no parten de esta especie ni tampoco utilizan el cultivo mixto de levaduras, por lo que el experto en la técnica no tendría base para elegir este sustrato, las mismas condiciones de pre-tratamiento ni el cultivo mixto reivindicado.

Por ello, a la vista de los documentos D01 a D06, se puede concluir que las reivindicaciones 1 - 8 tienen actividad inventiva según el Artículo 8 LP 11/86.

Informe del Estado de la Técnica Página 5/5