Procedimiento para el tratamiento de un flujo de sustancias.

Procedimiento para el tratamiento de un flujo de sustancias, que contiene al menos una sustancia de valorde cada uno de los siguientes grupos

(A) aminoácidos

(B) ácidos carboxílicos diferentes de aminoácidos con de 1 a 5 átomos de C y

(C) sales inorgánicas,

procedimiento que presenta las siguientes etapas:

(1) tratamiento del flujo de sustancias por medio de nanofiltración, obteniéndose un retenido enriquecidocon sustancia de valor (A)

(2) tratamiento del permeado de la etapa (1) por medio de una primera electrodiálisis, obteniéndose unconcentrado enriquecido con sustancia de valor (C)

(3) tratamiento del diluido de la etapa (2) por medio de una ósmosis inversa y una segunda electrodiálisis,estando interconectadas la etapa de ósmosis inversa (4) y la segunda etapa de electrodiálisis (5) directa oindirectamente entre sí, en el que

(6) al menos una parte del retenido de la etapa (4) se suministra directa o indirectamente a la etapa (5),(7) al menos una parte del diluido de la etapa (5) se suministra directa o indirectamente a la etapa (4), yse obtiene un concentrado enriquecido con sustancia de valor (B).

Procedimiento para el tratamiento de un flujo de sustancias La presente invención se refiere a un procedimiento para el tratamiento de un flujo de sustancias complejo, que contiene varias sustancias de valor de diferente naturaleza química.

La problemática de la separación o el tratamiento de flujos de sustancias complejos, para enriquecer las diferentes sustancias de valor contenidas en los mismos, se plantea en particular en el campo de los líquidos acuosos de base biogénica, tal como por ejemplo líquidos procedentes de procesos de fermentación y en particular líquidos que se obtienen de un ensilaje.

Los líquidos que se obtienen de un ensilaje de plantas completas o un ensilaje de biomasa de pastizal (tal como por ejemplo de césped, trébol, alfalfa, hierbas, etc.) se consideran desde hace algún tiempo materias primas interesantes para la obtención de productos químicos finos. En lo sucesivo el término “ensilaje de césped” representa todos los ensilajes de biomasa de pastizal.

En el marco del “Programa austriaco para el desarrollo de la biorrefinería verde” (“Österreichisches Programm zur Entwicklung der Green Biorefiner y ”) se mostró que las sustancias de valor que se producen durante la operación de ensilaje de, por ejemplo, césped, tales como ácido láctico y aminoácidos proteinogénicos hacen que la materia prima biogénica césped sea una fuente potencialmente interesante para la obtención de tales sustancias de valor. Esta idea es interesante debido en particular a la posibilidad de usar una materia prima barata y además renovable.

Sin embargo, es problemático que los flujos de sustancias complejos que se producen por ejemplo en el ensilaje de césped presentan una pluralidad de sustancias de valor de diferente naturaleza química, cuya separación es difícil.

La presente invención se refiere en particular a flujos de sustancias complejos, que contienen en cada caso al menos una sustancia de valor de los grupos

(A) aminoácidos

(B) ácidos carboxílicos diferentes de aminoácidos con de 1 a 5 átomos de C y

(C) sales inorgánicas.

Mezclas de estos tres grupos de sustancias de valor se encuentran en particular en los líquidos ya mencionados procedentes de un ensilaje de césped. Éstos se denominan en lo sucesivo de manera resumida con el término “líquido de ensilaje”.

Hong Thang et al., J.Membr.Sc. 249 (2005) 173-182 describen el uso de un procedimiento electrodialítico para la separación de ácido láctico de un líquido complejo procedente de un ensilaje de césped.

Koschuh et al., Desalination 163 (2004) 254-259 describen el uso de una ultrafiltración en líquidos de césped y alfalfa prensados para la obtención de un concentrado rico en proteína.

Hong Thang et al., Desalination 162 (2004) 343-353 describen un procedimiento de electrodiálisis de dos fases para el tratamiento de un ensilaje de césped. En la primera fase de este procedimiento tiene lugar una desalinización extensa del flujo de sustancias, en la segunda fase se enriquece ácido láctico.

Koschuh et al., J.Membr.Sc. 261 (2005) 121-128 estudian el comportamiento de fluidez y de retención de membranas de ultrafiltración finas y de nanofiltración en la filtración de líquido de ensilaje.

Hong Thang et al., J.Membr.Sc. 256 (2005) 78-88 comparan procedimientos de electrodiálisis con procedimientos cromatográficos en relación con su eficacia para la desalinización de líquido de ensilaje.

En el estado de la técnica publicado se ha descrito hasta el momento exclusivamente el enriquecimiento de uno o en el mejor de los casos dos de los grupos de sustancias de valor (A) , (B) y (C) mencionados anteriormente.

Los procedimientos conocidos se caracterizan además por una capacidad de separación imprecisa, en particular entre aminoácidos (A) y ácidos orgánicos (B) . Mediante una serie de tales etapas de proceso con en cada caso una separación imprecisa se producen sólo rendimientos demasiado reducidos, es decir se producen flujos secundarios con concentraciones reducidas de la sustancia de valor. En la mayoría de los casos tales flujos secundarios no pueden aprovecharse económicamente y por consiguiente son residuos.

Si se lleva a cabo por ejemplo una serie de procesos de este tipo con etapas de nanofiltración, adicionalmente son necesarias cantidades enormes de agua de proceso para el lavado de las sustancias acompañantes (B) y (C) no deseadas.

Si se lleva a cabo una serie de procesos de este tipo con procedimientos de electrodiálisis, entonces, para garantizar altos rendimientos, la electrodiálisis debe llevarse a cabo en parte a concentraciones de sustancia de valor desfavorables. A tales concentraciones de sustancia de valor desfavorables o reducidas se producen pérdidas aumentadas y una transferencia no deseada de sustancias acompañantes.

La presente invención se plantea como objetivo poner a disposición un procedimiento, con el que puedan enriquecerse todos los grupos de sustancias de valor (A) , (B) y (C) contenidos en un flujo de sustancias complejo, en particular en un líquido de ensilaje, a una concentración suficiente para un procesamiento adicional.

Este objetivo se soluciona con un procedimiento según la reivindicación 1 para el tratamiento de un flujo de sustancias, que contiene al menos una sustancia de valor de cada uno de los siguientes grupos

(A) aminoácidos

(B) ácidos carboxílicos diferentes de aminoácidos con de 1 a 5 átomos de C y

(C) sales inorgánicas, que presenta las siguientes fases:

(1) tratamiento del flujo de sustancias por medio de nanofiltración para la obtención de un retenido enriquecido con sustancia de valor (A)

(2) tratamiento del permeado de la etapa (1) por medio de electrodiálisis para la obtención de un concentrado enriquecido con sustancia de valor (C)

(3) tratamiento del diluido de la etapa (2) por medio de un sistema (3) de dos fases (4) y (5) conectadas directa o indirectamente entre sí, en el que

(4) se lleva a cabo un tratamiento por medio de ósmosis inversa y

(5) se lleva a cabo un tratamiento por medio de electrodiálisis, obteniéndose un concentrado enriquecido con sustancia de valor (B)

(6) al menos una parte del retenido de la etapa (4) se suministra directa o indirectamente a la etapa (5)

(7) al menos una parte del diluido de la etapa (5) se suministra directa o indirectamente a la etapa (4) .

Por consiguiente, se lleva a cabo en primer lugar una etapa de nanofiltración, en la que se obtiene un retenido enriquecido con sustancia de valor (A) , es decir aminoácidos. Este retenido se extrae del proceso general.

Por medio de un procedimiento de electrodiálisis realizado en condiciones correspondientes puede conseguirse a partir del permeado de la nanofiltración de la etapa (1) un concentrado enriquecido con la sustancia de valor (C) , es decir las sales inorgánicas. Este concentrado se extrae igualmente del proceso general.

El diluido de la electrodiálisis (2) se suministra a un sistema (3) , que comprende un tratamiento por medio de ósmosis inversa (5) y por medio de electrodiálisis (5) , estando interconectadas las fases (4) y (5) directa o indirectamente entre sí.

A este respecto se suministra al menos una parte del retenido de la etapa (4) directa o indirectamente a la etapa (5) y se suministra al menos una parte del diluido de la etapa (5) directa o indirectamente a la etapa (4) .

Por medio del tratamiento de ósmosis inversa en la etapa (4) tiene lugar una concentración del diluido de la etapa (2) .

En el tratamiento de electrodiálisis (5) se obtiene en las condiciones correspondientes un concentrado enriquecido con sustancia de valor (B) , es decir los ácidos carboxílicos orgánicos.

Mediante una recirculación directa o indirecta del diluido de la electrodiálisis de la etapa (5) a la ósmosis inversa (etapa (4) ) se consigue un enriquecimiento adicional permanente de las sustancias de valor (B) .

En una forma de realización del procedimiento según la invención las etapas (4) y (5) están conectadas en un circuito, suministrándose al menos una parte del retenido de la etapa (4) a la etapa (5) y recirculándose al menos una parte del diluido de la etapa (5) a la etapa (4) .

De este modo se consigue una conducción en circuito directa entre las etapas (4) y (5) .

En una forma de realización adicional del procedimiento según la invención se lleva el diluido de la etapa (2) a un recipiente de compensación, desde el que se alimenta tanto a la etapa (4) como a la etapa (5) y al que se recircula... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para el tratamiento de un flujo de sustancias, que contiene al menos una sustancia de valor de cada uno de los siguientes grupos (A) aminoácidos 5 (B) ácidos carboxílicos diferentes de aminoácidos con de 1 a 5 átomos de C y

(C) sales inorgánicas, procedimiento que presenta las siguientes etapas:

(1) tratamiento del flujo de sustancias por medio de nanofiltración, obteniéndose un retenido enriquecido con sustancia de valor (A)

(2) tratamiento del permeado de la etapa (1) por medio de una primera electrodiálisis, obteniéndose un concentrado enriquecido con sustancia de valor (C)

(3) tratamiento del diluido de la etapa (2) por medio de una ósmosis inversa y una segunda electrodiálisis, estando interconectadas la etapa de ósmosis inversa (4) y la segunda etapa de electrodiálisis (5) directa o indirectamente entre sí, en el que (6) al menos una parte del retenido de la etapa (4) se suministra directa o indirectamente a la etapa (5) ,

(7) al menos una parte del diluido de la etapa (5) se suministra directa o indirectamente a la etapa (4) , y se obtiene un concentrado enriquecido con sustancia de valor (B) .

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque las etapas (4) y (5) están conectadas en un circuito, suministrándose al menos una parte del retenido de la etapa (4) a la etapa (5) y recirculándose al 20 menos una parte del diluido de la etapa (5) a la etapa (4) .

3. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el diluido (21) de la etapa (2) se lleva a un recipiente de compensación (31) , desde el que se alimenta tanto a la etapa (4) como a la etapa (5) y al que se recircula al menos una parte del retenido de la etapa (4) y una parte del diluido de la etapa (5) .

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las etapas (4) , (5) , (6) y 25 (7) se llevan a cabo en un funcionamiento en estado estacionario.

5. Procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado porque todas las etapas (1) a (7) se llevan a cabo en un funcionamiento en estado estacionario.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la etapa (1) es una

nanofiltración de dos o múltiples fases, estando configurada preferiblemente al menos una de las fases 30 llevadas a cabo tras la primera fase como diafiltración.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque al menos una parte del permeado de la etapa (4) y/o al menos una parte del diluido de la etapa (5) se suministra a la nanofiltración en la etapa (1) .

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en la etapa (1) se utiliza

una membrana, que presenta una elevada permeabilidad con respecto a sales inorgánicas monovalentes y una permeabilidad en comparación menor con respecto a sales inorgánicas divalentes.

9. Procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado porque el material de la membrana utilizada se selecciona del grupo que consisten en polietersulfona hidrofilizada de manera permanente, cerámica, en particular TiO2, poliamida y piperazina-poliamida semiaromática.

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en la etapa (5) se lleva a cabo una electrodiálisis monopolar.

11. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el flujo de sustancias que va a tratarse presenta un valor de pH de desde 1 hasta 4, 5.

12. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la sustancia de valor del

grupo (A) es uno o varios aminoácidos seleccionados del grupo que consiste en por aminoácidos proteinogénicos.

13. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la sustancia de valor del

grupo (B) es ácido láctico.

14. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la sustancia de valor del grupo (C) es una o varias sales inorgánicas del grupo de las sales de cloruro, en particular cloruro de sodio, cloruro de potasio y/o mezclas de los mismos.

15. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el flujo de sustancias que va a tratarse es un líquido acuoso a base de una fuente biogénica, en particular un líquido obtenido a partir de un ensilaje.

16. Instalación para la realización de un procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, que contiene -una instalación de nanofiltración (1)

-una primera instalación de electrodiálisis (2) ,

-un conducto (11) para transportar permeado de la instalación de nanofiltración (1) a la primera instalación de electrodiálisis (2)

-un sistema (3) de unidades (4) y (5) interconectadas directa o indirectamente entre sí, en el que

-la unidad (4) es una instalación de ósmosis inversa y

-la unidad (5) es una segunda instalación de electrodiálisis,

-un conducto (21) para transportar diluido de la primera instalación de electrodiálisis (2) al sistema (3) ,

-un conducto (41) , con el que se lleva al menos una parte del retenido de la instalación de ósmosis inversa

(4) directa o indirectamente a la segunda instalación de electrodiálisis (5)

-un conducto (51) , con el que se lleva al menos una parte del diluido de la segunda instalación de electrodiálisis directa o indirectamente a la instalación de ósmosis inversa (4) .

17. Instalación según la reivindicación 16, caracterizada porque el conducto (41) suministra directamente el retenido de la instalación de ósmosis inversa (4) a la segunda instalación de electrodiálisis (5) .

18. Instalación según la reivindicación 16 ó 17, caracterizada porque el conducto (51) suministra directamente 25 el diluido de la segunda instalación de electrodiálisis (5) a la instalación de ósmosis inversa (4) .

19. Instalación según la reivindicación 16, caracterizada porque está previsto un recipiente de compensación (31) , en el que desemboca el conducto (21) para el diluido de la primera instalación de electrodiálisis (2) , desde el que se alimenta tanto a la instalación de ósmosis inversa (4) como a la segunda instalación de electrodiálisis (5) y al que vuelven el conducto (41) para el retenido de la instalación de ósmosis inversa (4)

y el conducto (51) para el diluido de la segunda instalación de electrodiálisis.

20. Instalación según una de las reivindicaciones 16 a 19, caracterizada porque la instalación de nanofiltración está configurada en múltiples fases, estando configurada preferiblemente al menos una de las fases llevadas a cabo tras la primera fase como instalación de diafiltración.

21. Instalación según una de las reivindicaciones 16 a 20, caracterizada porque está previsto un conducto (42)

para recircular permeado desde la instalación de ósmosis inversa (4) a la instalación de nanofiltración (1) , preferiblemente a una segunda fase o fase adicional dado el caso prevista de la instalación de nanofiltración (1) .

22. Instalación según una de las reivindicaciones 16 a 21, caracterizada porque está previsto un conducto (52)

para recircular diluido desde la segunda instalación de electrodiálisis (5) a la instalación de nanofiltración 40 (1) , preferiblemente a la primera fase de la instalación de nanofiltración (1) .