Procedimiento de prerremojo mejorado para la conversión de biomasa.

Un procedimiento para el tratamiento de biomasa lignocelulósica que comprende las etapas de

A) Introducir una corriente de líquido que comprende agua y una corriente de alimentación que comprende sólidos de biomasa lignocelulósica que comprenden celulosa,

azúcares, en un recipiente de prerremojo,

B) Someter a prerremojo la corriente de alimentación con la corriente de líquido a una temperatura en el intervalo superior a 100 ºC hasta 150 ºC,

C) Separar al menos una porción de corriente de líquido de los sólidos para crear una primera corriente producto de sólidos y una corriente producto de líquido sometido a prerremojo, y

D) Someter a remojo la primera corriente de sólidos según

1) Someter a remojo la corriente producto de sólido en vapor o agua líquida o una mezcla de los mismos en el intervalo de temperatura de 100 ºC hasta 210 ºC durante 1 minuto hasta 24 horas para crear una segunda biomasa sometida a remojo que contiene un contenido seco y un líquido sometido a remojo;

2) Separar al menos una porción del líquido sometido a remojo de la segunda biomasa sometida a remojo para crear una corriente de líquido sometido a remojo y una corriente de sólido sometido a remojo, en el que la segunda corriente de sólido comprende la segunda biomasa sometida a remojo.

Procedimiento de prerremojo mejorado para la conversión de biomasa Antecedentes

El documento W0201013129 es una solicitud de patente que se incorpora por referencia en su totalidad y enseña un procedimiento para el tratamiento de biomasa lignocelulósica que comprende las etapas de: A) Someter a remojo una materia prima de biomasa lignocelulósica en vapor o agua líquida o una mezcla de los mismos en el intervalo de temperatura de 100 a 210 °C durante 1 minuto hasta 24 horas para crear una biomasa sometida a remojo que contiene un contenido seco y un primer líquido; B) Separar al menos una porción del primer líquido de la biomasa sometida a remojo para crear una primera corriente de líquido y una primera corriente de sólido; en el que la primera corriente de sólido comprende la biomasa sometida a remojo; y C) Someter a explosión de vapor la primera corriente de sólido para crear una corriente que se ha sometido a explosión de vapor que comprende sólidos y un segundo líquido.

La reivindicación 4 del documento W0201013129 enseña que la etapa de remojo A puede estar precedida por una etapa de remojo a baja temperatura en la que la biomasa lignocelulósica se somete a remojo en líquido compuesto por agua a una temperatura en el Intervalo de 25 a 100 °C durante 1 minuto hasta 24 horas y la etapa de remojo a baja temperatura viene seguida por una etapa de separación para separar al menos una porción del líquido del material sometido a remojo a baja temperatura. Se denomina incluso un procedimiento a baja temperatura.

Lo que no se divulga en el documento W0201013129 es el tratamiento posterior de corrientes o los procedimientos divulgados en la presente solicitud que mejoran adicionalmente las etapas y procedimientos del documento W0201013129.

El documento US-2008/0057555 A1 da a conocer un procedimiento de separación de componentes lignocelulósicos sometiendo biomasa lignocelulósica a un tratamiento químico/de presión usando productos químicos potentes y selectivos.

El documento US-4908067 A da a conocer un procedimiento de hidrólisis de madera en el que astillas de madera se acidifican, se presurizan y se calientan antes de ser hidrolizados en reactores.

El documento EP-2172568 A1 da a conocer un procedimiento de conversión de material celulósica a etanol en el que este material se somete a un pretratamiento hidrotérmico continuo y se produce un líquido y una fracción de fibra.

Resumen

La presente memoria descriptiva describe un procedimiento para el tratamiento de biomasa lignocelulósica, que comprende las etapas de

A) Introducir una corriente de líquido que comprende agua y una corriente de alimentación que comprende sólidos de biomasa lignocelulósica que comprenden celulosa, azúcares, en un recipiente de prerremojo,

B) Someter a prerremojo la corriente de alimentación con la corriente de líquido a una temperatura en el intervalo superior a 100 °C hasta 150 °C,

C) Separar al menos una porción de corriente de líquido de los sólidos para crear una primera corriente producto de sólidos y una corriente producto de líquido sometido a prerremojo, y

D) Someter a remojo la primera corriente de sólidos según

1) Someter a remojo la corriente producto de sólido en vapor o agua líquida o una mezcla de los mismos en el intervalo de temperatura de 100 °C hasta 210 °C durante 1 minuto hasta 24 horas para crear una segunda biomasa sometida a remojo que contiene un contenido seco y un líquido sometido a remojo; 2

2) Separar al menos una porción del líquido sometido a remojo de la segunda biomasa sometida a remojo para crear una corriente de líquido sometido a remojo y una segunda corriente de sólido sometido a remojo, en el que la segunda corriente de sólido comprende la segunda biomasa sometida a remojo.

Adicionalmente se da a conocer que el peso de azúcares en la corriente de líquido sometido a remojo sometido a prerremojo, con respecto al peso de los azúcares totales de la biomasa lignocelulósica en la corriente de alimentación es inferior a un valor seleccionado del grupo que consiste en el 5 % en peso, el 2,5 % en peso y el 1 % en peso.

También se da a conocer que el prerremojo puede realizarse durante un periodo inferior a 48 horas.

Adicionalmente se da a conocer que la relación en peso de la corriente de líquido y la corriente de alimentación puede ser inferior a una seleccionada del grupo que consiste en 4:1, 6:1, 10:1, 15:1 y 20:1.

Puede realizarse una etapa posterior de filtración de la corriente de líquido sometido a remojo mediante nanofiltración.

Adicionalmente se da a conocer que el líquido sometido a remojo tiene un flujo instantáneo superior a 7 l/h-m2, en el que el flujo instantáneo es el flujo cuando se han pasado 72 I de una alícuota de 190 I de la al menos una porción del líquido sometido a remojo a través de una membrana de nanofiltración espiral conforme a las especificaciones de que la membrana es una película fina de material compuesto de tipo poliamida sobre poliéster, tiene un rechazo de sulfato de magnesio superior o igual al 98 % cuando se mide sobre 2000 ppm de sulfato de magnesio en agua a 9 bares y 25 °C y que tiene un diámetro exterior de 64,0 a 65,0 mm, una longitud de 432 mm y un diámetro interior de 21 mm, teniendo la membrana un flujo transversal de 1,3-1,8 m3/h con una caída de presión máxima de 0,6 bares a 1 cP y un área de membrana de diseño de 0,7 m2

También se da a conocer que la separación de al menos una porción del ácido acético se realiza mediante nanofiltración.

Breve descripción de las figuras

La figura 1 presenta dos esquemas que muestran la técnica anterior y una realización del procedimiento propuesto por la invención.

La figura 2 muestra la composición del líquido sometido a remojo con y sin la etapa de prerremojo.

La figura 3 muestra la composición de los sólidos sometidos a explosión de vapor con y sin la etapa de prerremojo.

La figura 4 muestra el flujo de la corriente de líquido sometido a remojo de cada experimento como una función del

tiempo.

La figura 5 muestra el flujo de la corriente de líquido sometido a remojo de cada experimento expresado como una función del volumen de permeado que ha pasado a través del filtro.

La figura 6 muestra la comparación de resultados de experimentos de prerremojo, realizados con y sin exposición de la biomasa lignocelulósica a una condición de vacío durante el tratamiento de prerremojo.

Descripción

La presente memoria descriptiva se basa en el descubrimiento de que la temperatura máxima de una primera etapa de prerremojo antes del pretratamiento de remojo, que puede o no puede estar seguida por una explosión de vapor, es la temperatura a la que se solubiliza la hemicelulosa en la biomasa lignocelulósica. Esta temperatura es muy variable y depende del tipo de biomasa lignocelulósica durante la cantidad de tiempo en la que la biomasa lignocelulósica se mantiene a esa temperatura.

El documento W0201013129 enseña una etapa de prerremojo, pero enseña que la temperatura baja de la primera etapa de prerremojo debería estar entre 25 y 100 °C. Esto enseña a alejarse de temperaturas más elevadas superiores a 100 °C. Las temperaturas superiores a 100°C requieren recipientes a presión, kits de calentamiento especiales, aislamiento y aumentan el capital y los costes de funcionamiento del procedimiento.

Se ha descubierto también que después de someter a remojo por debajo de la temperatura de solubilidad de la hemicelulosa, la filtrabilidad del líquido eliminado aumenta considerablemente, medida mediante una vida del filtro aumentada. La etapa de prerremojo a temperatura más alta elimina compuestos que tapan el filtro de forma crítica, de modo que la etapa de purificación del líquido después de la etapa de hidrólisis de remojo precisa usar solo una unidad de funcionamiento tal como un filtro (por ejemplo, nanofiltración, en lugar de dos unidades de funcionamiento

en serie (por ejemplo, ultrafiltración seguida por nanofiltraciones). Este procedimiento puede tener una centrifugadora y/o filtro de bolsa de 1 micrómetro de tamaño o superior antes de la nanofiltración, pero se evita la costosa ultrafiltración y el procedimiento puede hacerse funcionar sin ultrafiltración.

Por lo tanto, una mejora sobre el documento W0201013129 es que el prerremojo no tiene que ser a una temperatura baja, sino que puede realizarse en un intervalo de temperatura entre 100 °C y 150 °C, que no Incluye 100 °C, el límite superior del documento W0201013129.

Se ha aprendido que temperaturas superiores son mejores para eliminar los contaminantes, en particular los contaminantes... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para el tratamiento de biomasa lignocelulósica que comprende las etapas de

A) Introducir una corriente de líquido que comprende agua y una corriente de alimentación que comprende sólidos de biomasa lignocelulósica que comprenden celulosa, azúcares, en un recipiente de prerremojo,

B) Someter a prerremojo la corriente de alimentación con la corriente de líquido a una temperatura en el intervalo superior a 100 °C hasta 150 °C,

C) Separar al menos una porción de corriente de líquido de los sólidos para crear una primera corriente producto de sólidos y una corriente producto de líquido sometido a prerremojo, y

D) Someter a remojo la primera corriente de sólidos según

1) Someter a remojo la corriente producto de sólido en vapor o agua líquida o una mezcla de los mismos en el intervalo de temperatura de 100 °C hasta 210 °C durante 1 minuto hasta 24 horas para crear una segunda biomasa sometida a remojo que contiene un contenido seco y un líquido sometido a remojo;

2) Separar al menos una porción del líquido sometido a remojo de la segunda biomasa sometida a remojo para crear una corriente de líquido sometido a remojo y una corriente de sólido sometido a remojo, en el que la segunda corriente de sólido comprende la segunda biomasa sometida a remojo.

2. Un procedimiento según la reivindicación 1, en el que el peso de azúcares en la corriente de líquido sometido a prerremojo con respecto al peso de los azúcares totales de la biomasa lignocelulósica en la corriente de alimentación es inferior a un valor seleccionado del grupo que consiste en el 5 % en peso, el 2,5 % en peso y el 1 % en peso.

3. El procedimiento según las reivindicaciones 1 o 2, en el que el prerremojo se realiza durante un periodo inferior a 48 horas.

4. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la relación en peso de la corriente de líquido y la corriente de alimentación es inferior a la relación seleccionada del grupo que consiste en 4:1, 6:1, 10:1, 15:1 y 20:1.

5. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la corriente de líquido sometido a remojo se filtra mediante nanofiltración.

6. El procedimiento según la reivindicación 5, en el que al menos una porción del líquido sometido a remojo tiene un flujo instantáneo superior a 7 l/h-m2, en el que el flujo instantáneo es el flujo cuando se han pasado 72 I de una alícuota de 190 I de la al menos una porción del líquido sometido a remojo a través de una membrana de nanofiltración espiral conforme a las especificaciones de que la membrana es una película fina de material compuesto de tipo poliamida sobre poliéster, tiene un rechazo de sulfato de magnesio superior o igual al 98 % cuando se mide sobre 2000 ppm de sulfato de magnesio en agua a 9 bares y 25 °C y que tiene un diámetro exterior de 64,0 a 65,0 mm, una longitud de 432 mm y un diámetro interno de 21 mm, teniendo la membrana un flujo transversal de 1,3-1,8 m3/h con una caída de presión máxima de 0,6 bares a 1 cP y un área de membrana de diseño de 0,7 m2 7

7. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 6, en el que la separación de al menos una porción del ácido acético se realiza mediante nanofiltración.