Método de extracción de lípidos a partir de biomasa.

Un método para recuperar lípidos a partir de una biomasa microbiana que comprende las etapas de

(i) proporcionar biomasa microbiana húmeda que contiene lípidos para su extracción sin destruir las paredes celulares de la biomasa,

y

(ii) extraer dicha biomasa microbiana húmeda con un líquido extractante y una temperatura elevada de 170 ºC a 300 ºC y presión elevada en donde la combinación de temperatura y presión es tal que dichos lípidos de dichas células se ponen en contacto con dicho extractante, y

(iii) posterior recuperación de los lípidos extraídos a partir de o con dicho extractante.

Método de extracción de lípidos a partir de biomasa Campo de la invención

La presente invención se refiere a un método para extraer lípidos de biomasa microbiana. Más específicamente, el método se refiere al aumento del rendimiento de extracción y/o pureza de lípidos originados a partir de biomasa microbiana húmeda.

Antecedentes de la invención

Los microorganismos tales como algas, arqueas, bacterias y hongos incluyendo los hongos filamentosos, mohos y levaduras, pueden contener triglicéridos hasta en el 80 % de su contenido de materia seca total. Sin embargo, el aceite proveniente de la biomasa microbiana que es adecuado como precursor para producción de combustible es escaso en el mercado. Esto se debe principalmente a la carencia de métodos eficaces y económicos para proporcionar un aceite de buena calidad a partir de biomasa microbiana.

Los métodos disponibles para extraer aceite o lípidos a partir de la biomasa microbiana necesitan normalmente que la biomasa se deseque y/o que las células se destruyan. El desecado de la biomasa consume mucha energía y se lleva a cabo, por ejemplo, después de la centrifugación por secado por contacto, secado por aerosol o incluso secado por congelación. El contenido de agua o el contenido de materia seca típico dependen del material microbiano utilizado. Normalmente, se pueden alcanzar contenidos de materia seca del 15 al 40 % por peso con técnicas de recolección celular tradicionales tales como centrifugación o filtración. Esencialmente, se busca que el contenido de agua libre sea tan bajo como sea posible con el fin de maximizar los rendimientos de extracción.

Un método alternativo para obtener aceite a partir de biomasa es aplicar extractantes no selectivos que normalmente producen un aceite que contiene altas cantidades de impurezas. Las impurezas tales como metales, fósforo y aminoácidos producen problemas, por ejemplo en la producción de combustible en forma de venenos de catálisis y/o materiales corrosivos. Por lo tanto, a menudo es necesario utilizar un procesamiento posterior para eliminar estos componentes indeseables del producto de aceite extraído.

Especialmente, la alta cantidad de fosfolípidos en la biomasa microbiana, es decir, la cantidad de lípidos de membrana en el contenido lipídico total, es problemática. Estos fosfolípidos están normalmente en forma de sales metálicas que proporcionan un alto contenido metálico en el aceite. Tradicionalmente, estos fosfolípidos se han eliminado de la fracción cruda de bioaceite antes de procesos posteriores tales como el refinado por procesos catalíticos.

En general, los métodos disponibles adolecen o bien de falta de selectividad para producir aceite de buena calidad o de poco rendimiento, que se compensan con etapas adicionales de procesamiento o selección de condiciones de procesamiento antieconómicas.

El documento US2007218175 desvela un método para extraer un aceite de un vegetal con alquil ásteres de ácidos grasos a temperaturas de 15 2C a 180 2C. Los inventores informan que se obtienen mejores rendimientos con temperaturas más altas, pero que por otra parte, las altas temperaturas dan como resultado productos de aceite con cantidades de fósforo más altas. El uso de altas temperaturas de extracción, por tanto, no se considera ventajoso y no se desvela la extracción de la biomasa microbiana húmeda.

El documento US4857329 desvela un método de extracción en el que se realiza la extracción de hongos utilizando un disolvente en un estado supercrítico o una mezcla de un disolvente en estado supercrítico y un co-disolvente seleccionado de entre butano, pentano, hexano, heptano y ciclohexano. Las presiones aplicadas con el fin de proporcionar el estado supercrítico están en el intervalo de 200-600 kg/cm2. Las células fúngicas se deshidratan hasta un contenido de humedad del 50-70 %, se calientan a temperaturas de 150-200 2C y se realiza la extracción con al menos un disolvente en estado supercrítico a temperaturas por debajo de 90 2C. No se dan los análisis de las impurezas contenidas en el producto de aceite obtenido.

El documento W02008034109 desvela un método para recuperar ácidos grasos en forma de alquil ásteres a partir de biomasa microbiana, tal como microalgas, bacterias y hongos. La biomasa se trata a altas temperaturas hasta de 450 2C y presión elevada, tal como hasta 40 MPa (aproximadamente 400 bares). Este tratamiento a alta temperatura tiene como objetivo y da como resultado la destrucción de las células y la formación de una fase oleosa. Se añade un alcohol, tal como el metanol o etanol a la fase oleosa y se forman alquil ásteres (FAME o FAEE). Se pueden utilizar co-disolventes, tales como alcanos, y catalizadores, tales como ácidos orgánicos. Las reacciones de esterificación necesitan esencialmente un ambiente libre de agua y la presencia de una alta cantidad de alcohol.

El documento W02008/134836 desvela un proceso para producir biodiesel y/o gasóleo. Se proporciona un método de extracción por licuefacción termopresurizada de levaduras y algas productoras de aceite. Este método de

extracción comprende la mezcla de hexano, pasta de biomasa con un 70 % de humedad y esferas chinas en un vaso de presión a una temperatura de aproximadamente 120 2C y una presión de 7 bares. Durante el mezclado las células de la biomasa se destruyen y el aceite se libera a la fase de disolvente. En una realización, la biomasa productora de aceite se licúa en un reactor en presencia de catálisis química, preferentemente con álcalis. En esta realización particular, la temperatura interna del reactor puede variar entre 120 2C y 400 2C y la presión interna puede variar entre 1 MPa y 5 MPa.

El objetivo de la presente invención es proporcionar un método de extracción eficaz de lípidos, especialmente triglicéridos, a partir de biomasa húmeda.

Un objetivo más de la presente invención es proporcionar un método para la producción eficaz de lípidos a partir de biomasa húmeda en el que el producto lipídico tiene un contenido de impurezas, como fósforo y/o metales perjudiciales, muy bajo.

Otro objetivo más de la presente invención es proporcionar un método para producir lípidos adecuados para su uso en procesos de refinado catalítico para la producción de varios componentes hidrocarbonados, biocombustible y diésel renovable.

Sumario de la invención

Los inventores han encontrado que el aceite lipídico se obtiene con un buen rendimiento cuando la biomasa microbiana húmeda se extrae bajo temperatura y presión elevadas. Además, la calidad del aceite recuperado es, con mucho, mejor al compararse con la extracción en condiciones y temperaturas de extracción convencionales. Se encontró que el aceite recuperado tenía un contenido metálico y de fósforo bajo. Utilizando las extracciones convencionales, como en la extracción con hexano y evaporación con hexano a 100 2C como temperatura máxima típica, el contenido metálico del aceite extraído era claramente más alto.

La presente invención proporciona un método para mejorar la pureza y/o el rendimiento del aceite que se origina de biomasa microbiana húmeda como se describe en la reivindicación 1.

Por ejemplo, los fosfolípidos normalmente tienden a acumularse en la fase oleosa junto con los lípidos neutros al extraerse de la biomasa microbiana. El producto de extracción obtenido de la presente invención contiene principalmente grasas y aceites en forma de triglicéridos.

Una ventaja importante de la presente invención es que no es necesario consumir energía en el secado antes de llevar a cabo la extracción de la biomasa húmeda. Tampoco es necesaria la destrucción mecánica de las células microbianas con el fin de aumentar el rendimiento en aceite.

Además, el contenido de impurezas y especialmente el contenido de fósforo del aceite descienden drásticamente lo que potencia el ciclo de vida de catálisis en los procesos posteriores de refinado del aceite y reduce la necesidad de pretratamientos adicionales. Además, se puede aumentar el rendimiento total de aceite.

En el método de la presente invención se evita por tanto la necesidad de un pre o post procesamiento para eliminar los fosfolípidos antes de las etapas de refinado.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 muestra el rendimiento en aceite como un porcentaje de la cantidad de lípidos total y los niveles de impurezas en función de la temperatura de extracción para las microalgas Nannochloropsis, extraída con heptano según el ejemplo 1.

La figura 2 muestra el rendimiento en aceite y los niveles de impurezas en función de la temperatura de extracción para la microalga Nannochloropsis extraído con heptano... [Seguir leyendo]

1. Un método para recuperar lípidos a partir de una biomasa microbiana que comprende las etapas de

(i) proporcionar biomasa microbiana húmeda que contiene lípidos para su extracción sin destruir las paredes celulares de la biomasa, y

(ii) extraer dicha biomasa microbiana húmeda con un líquido extractante y una temperatura elevada de 170 2C a 300 2C y presión elevada en donde la combinación de temperatura y presión es tal que dichos lípidos de dichas células se ponen en contacto con dicho extractante, y

(iii) posterior recuperación de los lípidos extraídos a partir de o con dicho extractante.

2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el contenido de materia seca de la biomasa húmeda es menor del 45 % por peso, preferentemente menor del 40 %, pero al menos de un 5 %, preferentemente de al menos un 10 %, más preferentemente de al menos un 11 %, tal como del 19 % al 38 %.

3. El método de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2 en el que dicha biomasa microbiana húmeda se selecciona de entre el grupo de bacterias, cianobacterias, hongos tales como levaduras, hongos filamentosos y mohos, arqueas, protistas, plantas microscópicas tales como algas, microalgas, plancton y planarias, más preferentemente microalgas, bacterias, hongos, hongos filamentosos, mohos y levaduras.

4. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en el que dicha temperatura es de 175 2C a 270 2C, más preferentemente de 185 2C a 260 2C, más preferentemente de 190 2C a 250 2C.

5. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-4 donde dicho extractante comprende un disolvente orgánico no polar, preferiblemente un alcano alifático o cíclico C3-C16, más preferentemente hexano, heptanos, octano o mezclas de los mismos.

6. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-5 en el que dicho extractante además comprende un disolvente polar miscible en agua, preferiblemente un alcohol o un ácido orgánico.

7. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-6 en el que la relación de materia seca de dicha biomasa microbiana con respecto a la cantidad total de extractante es de 1:1 a 1:20, más preferentemente 1:2 a 1:15, más preferentemente 1:2,5 a 1:6.

8. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-7 en el que se añade agua adicional a la biomasa antes, durante o después de la extracción.