Métodos de extracción de polímeros.

Un método para separar un polímero de una biomasa que contiene el polímero,

comprendiendo el método: poner en contacto la biomasa con un sistema disolvente, incluyendo un disolvente para el polímero y un precipitante para el polímero, para proporcionar una biomasa residual y una solución que incluye el polímero, el disolvente para el polímero y el precipitante para el polímero, y aplicar una fuerza centrífuga a la solución y la biomasa residual para separar al menos parte de la solución de la biomasa residual; donde: el polímero es un polihidroxialcanoato ("PHA"); y la biomasa comprende una suspensión de la biomasa y agua.

Métodos de extracción de polímeros

Campo técnico

La invención se refiere a métodos de extracción de polímeros.

Antecedentes [0002] Un polihidroxialcanoato ("PHA") se puede extraer de biomasa que tiene células que contienen el PHA. Generalmente, este proceso implica combinar la biomasa con un disolvente para el PHA, seguido por calentamiento y agitación. Normalmente, esto proporciona un sistema que incluye dos fases, una fase es una solución que contiene el disolvente y el PHA, y la otra fase contiene la biomasa residual con células que contienen una cantidad reducida del PHA. Generalmente, las dos fases se separan, y luego se retira el PHA del disolvente.

Resumen [0003] La invención se refiere a métodos de extracción de polímeros tal como se define en las reivindicaciones adjuntas. También se divulgamos un método de separación de un polímero de una biomasa que contiene el polímero. El método incluye poner en contacto la biomasa con un sistema disolvente para proporcionar una biomasa residual y una solución. El sistema disolvente incluye un disolvente para el polímero y un agente de precipitación para el polímero, y la solución incluye el polímero, el disolvente para el polímero y el precipitante para el polímero. El método también incluye aplicar una fuerza centrífuga a la solución y la biomasa residual para separar al menos parte de la solución de la biomasa residual.

También divulgamos un método de separar un polímero de biomasa que contiene el polímero. El método incluye poner en contacto la biomasa con un sistema disolvente para proporcionar una biomasa residual y una solución que incluye el polímero y el sistema disolvente, y separar al menos algo de la solución de la biomasa residual. El método también incluye añadir un precipitante para el polímero a la solución para eliminar al menos parte del polímero del sistema disolvente.

También se describe un método de separación de un polímero de biomasa que contiene el polímero. El método incluye poner en contacto la biomasa con un sistema disolvente para proporcionar una biomasa residual y una solución que incluye el polímero y el sistema disolvente. La solución tiene una concentración de polímero de al menos cerca de dos por ciento y una viscosidad de como máximo unos 100 centipoises. El método incluye también separar al menos parte de la solución de la biomasa residual.

También divulgamos un método de separar un polímero de biomasa que contiene el polímero. El método incluye poner en contacto la biomasa con un sistema disolvente para proporcionar una biomasa residual y una solución. El sistema disolvente incluye un disolvente para el polímero, y la solución incluye el polímero y el disolvente para el polímero. El disolvente para el polímero puede tener un punto de ebullición mayor que 100 °C. El método también incluye separar el polímero de la biomasa residual.

También divulgamos un método de separar un polímero de biomasa que contiene el polímero. El método incluye poner en contacto la biomasa con un volumen de un sistema disolvente para proporcionar una biomasa residual y una solución que incluye el polímero y el disolvente para el polímero, y separar al menos parte de la solución de la biomasa residual. El método también incluye añadir un volumen de un precipitante para el polímero a la solución separada para eliminar al menos parte del polímero de la solución. El volumen de precipitante añadido es menor que aproximadamente dos partes respecto al volumen del sistema disolvente.

También divulgamos un método de separar un polímero de una biomasa que contiene el polímero e impurezas de biomasa. El método incluye poner en contacto la biomasa con un precipitante para el polímero para eliminar al menos algunas de las impurezas de la biomasa de la biomasa que contiene el polímero y las impurezas de biomasa, proporcionando de ese modo una biomasa purificada que contiene el polímero. El método también incluye poner en contacto la biomasa purificada con un sistema disolvente para proporcionar una biomasa residual y una solución que incluye el polímero y el disolvente para el polímero.

También divulgamos un método de separar un polímero de una biomasa que contiene el polímero e impurezas de biomasa. El método incluye pre-tratar químicamente la biomasa para eliminar al menos algunas de las impurezas de biomasa de la biomasa que contiene la biomasa y las impurezas, proporcionando de ese modo una biomasa purificada que contiene el polímero. Los tratamientos químicos incluyen manipulación de pH, temperatura y tiempo de contacto con o sin presencia de productos químicos adicionales como tensioactivos, detergentes, enzimas o materiales similares que pueden ayudar a eliminar impurezas de la biomasa. El método también incluye poner en contacto la biomasa purificada con un sistema disolvente para proporcionar una biomasa residual y una solución que incluye el polímero y el disolvente para el polímero.

También divulgamos un método de separar un polímero de una biomasa que contiene el polímero. El método incluye poner en contacto la biomasa con un sistema disolvente en condiciones de flujo a contracorriente.

También divulgamos un método de separar un polímero de una biomasa que contiene el polímero. El método incluye poner en contacto la biomasa con un sistema disolvente utilizando un procedimiento de una etapa que forma una fase PHA y una fase de biomasa residual. La proporción de volumen del sistema disolvente presente en la fase PHA al volumen del sistema disolvente en contacto con la biomasa es al menos aproximadamente 0.8.

También divulgamos un método de separar un polímero de una biomasa que contiene el polímero. El método incluye poner en contacto la biomasa con un sistema disolvente utilizando un procedimiento de una etapa que forma una fase PHA y una fase de biomasa residual. La proporción de volumen del sistema disolvente presente en la fase de biomasa residual al volumen del sistema disolvente en contacto con la biomasa es como máximo aproximadamente 0.2.

En ciertas realizaciones, los métodos pueden extraer polímero de la biomasa con un rendimiento relativamente alto. En algunas realizaciones, un rendimiento relativamente alto de polímero puede ser extraído de la biomasa sin utilizar múltiples etapas (por ejemplo, con un proceso de una sola etapa) .

En algunas realizaciones, los métodos pueden extraer polímero relativamente puro.

En ciertas realizaciones, los métodos pueden utilizar disolvente (s) y/o precipitante (s) de una manera relativamente eficiente. Por ejemplo, se pueden recuperar un porcentaje relativamente alto del disolvente (s) y/o precipitante (s) utilizados en los métodos (por ejemplo, para su reutilización) .

En algunas realizaciones, los métodos pueden tener un impacto ambiental reducido.

En ciertas realizaciones, los métodos pueden extraer el polímero a una velocidad espacial relativamente alta (por ejemplo, con alto caudal con un tiempo total de residencia bajo en equipos de proceso) .

En ciertas realizaciones, los métodos pueden dar lugar a una cantidad relativamente pequeña de productos de reacción secundarios no deseables (por ejemplo, ácidos orgánicos) . Esto puede, por ejemplo, disminuir la probabilidad de corrosión u otro daño no deseado a los sistemas utilizados en los métodos y/o extender la vida útil de tales sistemas.

En algunas realizaciones, los métodos pueden proporcionar un caudal volumétrico relativamente alto (por ejemplo, mediante el uso de un proceso de una etapa) .

En ciertas realizaciones, los métodos pueden proporcionar una recuperación del disolvente relativamente alta.

En ciertas realizaciones, el proceso se puede realizar con un dispositivo de una etapa (por ejemplo, un contactor centrífugo de contracorriente) .

En algunas realizaciones, se forma una biomasa residual de viscosidad relativamente baja (por ejemplo, usando condiciones de contracorriente) , que puede mejorar el procesamiento subsiguiente tal como eliminar el disolvente residual y concentración del contenido de sólidos (por ejemplo, por evaporación, filtración o secado) .

Las características, objetos y ventajas de la invención están en la descripción, dibujos y reivindicaciones.

Breve descripción de los dibujos [0024]

La figura 1 es un diagrama de flujo de una realización de un método de extracción de PHA de una biomasa con células que contienen PHA;

La figura 2 es un diagrama de flujo de una porción de una realización de un método de extracción de PHA de una biomasa con células que contienen PHA; y

La figura 3 es un gráfico que... [Seguir leyendo]

1. Un método para separar un polímero de una biomasa que contiene el polímero, comprendiendo el método: poner en contacto la biomasa con un sistema disolvente, incluyendo un disolvente para el polímero y un precipitante para el polímero, para proporcionar una biomasa residual y una solución que incluye el polímero, el disolvente para el polímero y el precipitante para el polímero, y aplicar una fuerza centrífuga a la solución y la biomasa residual para separar al menos parte de la solución de la biomasa residual;

donde: el polímero es un polihidroxialcanoato ("PHA") ; y la biomasa comprende una suspensión de la biomasa y agua.

2. El método según la reivindicación 1, en el que el disolvente para el polímero tiene una densidad de menos de unos 0.95 kilogramos por litro.

3. El método según la reivindicación 1, en el que el disolvente para el polímero es no halogenado.

4. El método según la reivindicación 1, en el que el disolvente para el polímero tiene una solubilidad en agua de menos de aproximadamente uno por ciento.

5. El método según la reivindicación 1, en el que el disolvente para el polímero es no hidrolizable.

6. El método según la reivindicación 1, en el que el disolvente para el polímero tiene un valor logK respecto al agua a 100 °C de al menos 1.5.

7. El método según la reivindicación 1, en el que el disolvente tiene un punto de ebullición superior a 100 °C.

8. El método según la reivindicación 1, en el que el disolvente para el polímero se selecciona entre el grupo constituido por cetonas, ésteres y alcoholes.

9. El método según la reivindicación 1, en el que el disolvente para el polímero se selecciona entre el grupo constituido por MIBK, acetato de butilo, ciclo-hexanona y combinaciones de los mismos.

10. El método según la reivindicación 1, en el que el precipitante para el polímero disuelve menos de 0.2% del polímero a temperatura ambiente.

11. El método según la reivindicación 1, en el que el disolvente para el polímero y el precipitante para el polímero tienen una volatilidad relativa de al menos dos en un punto de burbuja equimolar para el disolvente para el polímero y el precipitante para el polímero.

12. El método según la reivindicación 1, en el que el disolvente para el polímero y el precipitante para el polímero no forman un azeótropo.

13. El método según la reivindicación 1, en el que el precipitante comprende al menos un alcano.

14. El método según la reivindicación 1, en el que la solución comprende como máximo 25% en volumen del precipitante para el polímero.

15. El método según la reivindicación 1, que comprende además retirar al menos algo del polímero de la solución.

16. El método según la reivindicación 15, que comprende además extruir el polímero retirado para secar y granular el polímero.

17. El método según la reivindicación 15, en el que retirar el polímero de la solución no incluye exponer la solución a agua caliente.

18. El método según la reivindicación 15, en el que retirar el polímero de la solución incluye añadir un segundo precipitante para el polímero a la solución.

19. El método según la reivindicación 18, en el que los precipitantes primero y segundo para el polímero son el mismo.

20. El método según la reivindicación 15, que comprende además evaporar una porción de la solución antes de retirar al menos algo del polímero de la solución.

21. El método según la reivindicación 1, que comprende además, después de aplicar la fuerza centrífuga a la solución, añadir un volumen de un precipitante segundo para el polímero para eliminar al menos algo del polímero de la solución, en el que el volumen de precipitante segundo es menor que dos partes en relación con el volumen del sistema disolvente.

22. El método según la reivindicación 1, en el que el precipitante para el polímero se pone en contacto con la biomasa después de que el disolvente para el polímero se pone en contacto con la biomasa.

23. El método según la reivindicación 1 o 22, donde la solución tiene una concentración de polímero de al menos dos por ciento.

24. El método según la reivindicación 1 o 22, en el que la solución tiene una viscosidad de como máximo 100 m Pa.s (100 centipoise) .

25. El método según a reivindicación 22, que comprende además retirar al menos una parte del polímero de la solución, en el que retirar el polímero no incluye exponer la solución a agua caliente.

26. El método según la reivindicación 22, que comprende además, después de la separación, añadir un volumen de un precipitante segundo para el polímero para retirar al menos algo del polímero de la solución, en el que el volumen del segundo precipitante es inferior a dos partes con relación al volumen del sistema disolvente.

27. El método según la reivindicación 22, que comprende además: retirar al menos una parte del polímero de la solución, y extruir el polímero retirado para secar y granular el polímero.

28. El método según la reivindicación 22, en el que el sistema disolvente comprende un disolvente para el polímero tal como se define en una cualquiera de las reivindicaciones 2-9.

29. El método según la reivindicación 22, en el que el sistema disolvente comprende un precipitante para el polímero que disuelve menos de un 0.2% del polímero a temperatura ambiente.

30. El método según la reivindicación 22, en el que el disolvente para el polímero y el precipitante para el polímero tienen una volatilidad relativa de al menos dos en un punto de burbuja equimolar para el disolvente para el polímero y el precipitante para el polímero.

31. El método según la reivindicación 22, en el que el disolvente para el polímero y el precipitante para el polímero no forman un azeótropo.

32. El método según la reivindicación 22, en el que el precipitante para el polímero comprende un alcano.

33. El método según la reivindicación 1 o 22, en el que la biomasa que contiene el polímero es de origen microbiano y tiene un contenido de polímero de al menos 50 por ciento en peso, o es de origen vegetal y tiene un contenido de polímero inferior a un 50 por ciento en peso.

34. El método según la reivindicación 1 o 22, en el que la biomasa que contiene el polímero comprende células que contienen el polímero.

35. El método según la reivindicación 1 o 22, en el que el sistema disolvente se pone en contacto con la biomasa en condiciones de flujo a contracorriente.

36. El método según la reivindicación 35, en el que el método es un método de una etapa.

37. El método según la reivindicación 35, en el que el método es un método de múltiples etapas.

38. El método según la reivindicación 35, en el que las condiciones de contracorriente incluyen una presión manométrica de por lo menos 4, 4811 x 105 Pa (una presión de al menos 65 psig) .

39. El método según la reivindicación 1, que es un método para la extracción de un polihidroxialcanoato (PHA) de biomasa que tiene células que contienen el PHA, comprendiendo el método:

(a) proporcionar una suspensión que contiene la biomasa y agua,

(b) añadir un sistema disolvente a la suspensión para formar una mezcla que contiene la suspensión y el sistema disolvente,

(c) agitar la mezcla para proporcionar una combinación que incluye dos fases, una fase que está formada de una solución que contiene el PHA y el sistema disolvente con cantidades traza de biomasa, y la segunda fase formada de biomasa residual que tiene células con reducido contenido de polímero, agua y una porción residual del sistema disolvente,

(d) separar las dos fases utilizando un dispositivo que utiliza la fuerza centrífuga para facilitar la separación;

(e) añadir un precipitante para el PHA a la fase de PHA para formar una mezcla que contiene el PHA precipitado, el sistema disolvente y el precipitante, y a continuación,

(f) separar el PHA de esa mezcla,

en el que el sistema disolvente que se añade a la suspensión incluye uno o más disolventes para el PHA y uno o más precipitantes para el PHA.

40. El método según la reivindicación 39, en el que el disolvente para el PHA tiene una solubilidad en agua de menos de uno por ciento.

41. El método según la reivindicación 39, en el que el sistema disolvente que se añade a la suspensión contiene menos de 25 por ciento en volumen del precipitante.

42. El método según la reivindicación 39, en el que el sistema disolvente que se añade a la suspensión contiene menos de 20 por ciento en volumen del precipitante.

43. El método según la reivindicación 39, en el que el sistema disolvente que se añade a la suspensión contiene menos de 15 por ciento en volumen del precipitante.

44. El método según la reivindicación 39, en el que el sistema disolvente que se añade a la suspensión contiene menos de 10 por ciento en volumen del precipitante.

45. El método según la reivindicación 39, en el que el PHA precipitado se separa por filtración o centrifugación de la mezcla que contiene el sistema disolvente y el precipitante.

46. El método según la reivindicación 39 o la reivindicación 45, que comprende además la etapa de lavar el PHA precipitado con disolvente.

47. El método según la reivindicación 46, en el que el disolvente es una mezcla de un disolvente para el PHA y un precipitante para el PHA.

48. El método de la reivindicación 46 o la reivindicación 47, que comprende además la etapa de secar el PHA precipitado lavado.

49. El método según la reivindicación 46 o la reivindicación 47, que comprende además la etapa de extruir directamente el polímero precipitado que contiene todavía disolvente.

50. El método según la reivindicación 49, en el que el polímero se extruye en una extrusora devolatilizante.

51. El método según la reivindicación 50, que comprende además la etapa de formar un producto por granulación del polímero extruido.

52. El método según la reivindicación 39, en el que el precipitante para el PHA se añade a la suspensión antes que el disolvente para el PHA.

53. El método según la reivindicación 52, en el que la cantidad de precipitante añadida es de 0.5 a 2 volúmenes con relación a la suspensión.

54. El método según la reivindicación 8, en el que el disolvente se selecciona entre el grupo constituido por metil isobutil cetona, acetato de etilo, acetato de propilo, acetato de butilo, acetato de amilo, iso-butirato de butilo, nbutirato de metilo, propionato de butilo, butirato de butilo, valerato de metilo, valerato de etilo, caproato de metilo, butirato de etilo, acetato de etilo, gamma-butirolactona, gamma-valerolactona, 3-metil-2-pentanona, 4-metil-2pentanona, 3-metil-2-butanona, 2-pentanona, diisobutil cetona, 2-hexanona, 3-pentanona, 2-metil-3-heptanona, 3heptanona, 2-octanona, 5-metil-3-heptanona, 5-metil-2-hexanona, heptanona, ciclopentanona, ciclo-hexanona, metil1-butanol, etil-1-butanol, 3-metil-1-butanol, 2-metil-1-pentanol, 2-metil-2-butanol, 3-metil-2-pentanol, metil-2-pentanol, 4-metil-2-pentanol, alcohol butílico, alcohol pentílico, alcohol hexílico, alcohol heptílico, ciclohexanol, metil-ciclohexanol y aceite de fusel.

55. El método según la reivindicación 54, en el que el disolvente para el polímero se selecciona entre el grupo constituido por acetato de butilo, 3-metil-2-pentanona, 3-metil-2-butanona, 2-pentanona, diisobutil cetona, 2hexanona.

3. pentanona, 2-metil-3-heptanona, 3-heptanona, 2-octanona, 5-metil-3-heptanona, 5-metil-2-hexanona, y heptanona.

56. El método según la reivindicación 55, en el que el disolvente para el polímero se selecciona entre el grupo constituido por 2-pentanona, 2-hexanona, 3-pentanona, 2-metil-3-heptanona, 3-heptanona, 2-octanona, 5-metil -3heptanona, 5-metil-2-hexanona, y heptanona.

57. El método según la reivindicación 56, en el que el disolvente para el polímero se selecciona entre el grupo constituido por 2-pentanona, 3-pentanona y 2-hexanona.