Recuperación de ácido carboxílico de una mezcla de carboxilato de magnesio.

Método para recuperar ácido carboxílico de una mezcla acuosa que contiene carboxilato de magnesio,

que incluye las fases de

- poner la mezcla acuosa en contacto con un intercambiador iónico ácido, formando así una mezcla de ácido carboxílico y un intercambiador iónico cargado con iones de magnesio; y

- poner el intercambiador iónico cargado con iones de magnesio en contacto con una solución de ácido clorhídrico, formando así una solución de cloruro de magnesio; y

- descomponer térmicamente la solución de cloruro de magnesio a una temperatura de al menos 300 °C, formando así óxido de magnesio (MgO) y cloruro de hidrógeno (HCl).

Recuperación de ácido carboxílico de una mezcla de carboxilato de magnesio

La invención se refiere a un método para la recuperación de ácido carboxílico de una mezcla acuosa que 5 contiene carboxilato de magnesio.

Se pueden fabricar los ácidos carboxílicos, como por ejemplo el ácido láctico, el ácido succínico y el ácido propiónico a través de la fermentación de carbohidratos por parte de microorganismos. En ese proceso de fermentación se fermenta normalmente una fuente de carbohidratos a través de un microorganismo a fin de formar 10 un ácido carboxílico. El líquido en el cual se fermenta la fuente de carbohidratos se llama el caldo de fermentación o el medio de fermentación.

La formación de ácido carboxílico durante la fermentación causará una reducción del pH del caldo de fermentación. Como esa reducción en el pH puede dañar el proceso metabólico del microorganismo, es una práctica 15 común añadir un agente neutralizante, es decir una base, a los medios de fermentación para neutralizar el pH o para mantener un valor de pH ideal para los microorganismos. Consecuentemente, el ácido carboxílico producido en los medios de fermentación está normalmente presente en la forma de una sal de carboxilato. Aunque hay microorganismos que son hasta cierto punto resistentes a ambientes ácidos, y por lo tanto se puedan llevar a cabo las fermentaciones a un pH bajo (por ejemplo a un pH de 3) , incluso en estos procesos se obtiene al menos una 20 parte del ácido carboxílico en forma de sal de carboxilato.

Para recuperar el ácido carboxílico del caldo de fermentación tras la fermentación, es necesario utilizar procesamiento aguas abajo. En ese procesamiento, la sal de carboxilato presente en el caldo de fermentación necesita ser convertida en ácido carboxílico. Además, el ácido carboxílico (o carboxilato si no ha sido convertido 25 todavía) necesita ser aislado del caldo de fermentación. Como un caldo de fermentación comprende muchos compuestos, incluyendo cantidades significativas de biomasa (tal como microorganismos) y sal (originada del agente neutralizante) , la recuperación y aislamiento del ácido carboxílico puede ser bastante compleja, requiere normalmente múltiplas fases de procesamiento y produce residuos, específicamente residuos de sal.

WO 00/17378 se refiere a la preparación de ácido láctico y presenta un ejemplo de esas fases de procesamiento. El proceso comprende las fases de obtención de un lactato de calcio o de magnesio en una reacción de fermentación, a través de la separación del caldo de la biomasa (1) , de la acidificación del caldo usando ácido clorhídrico para producir ácido láctico y una solución concentrada de cloruro de magnesio o de cloruro de calcio (2) , de la concentración de la solución resultante del caldo acidificado, que contiene ácido láctico y cloruro de magnesio 35 o de calcio (3) , de la separación del ácido láctico de la solución que contiene ácido láctico usando extracción líquido-líquido (4) , de la recuperación del solvente (5) , de la purificación por adsorción (6) , de la concentración (7) y de una fase de hidrólisis térmica para que el cloruro de magnesio reaccione con el agua para producir polvo de óxido de magnesio y ácido clorhídrico (8) , de la hidratación del óxido de magnesio usando enfriamiento brusco, obteniendo así hidróxido de magnesio que se recicla en el fermentador (10) y de la absorción del ácido clorhídrico por parte del 40 agua (11) .

Una desventaja del proceso descrito en WO 00/17378 es que el óxido de magnesio puede ser contaminado durante la fase de hidrólisis térmica. La solución de cloruro de magnesio obtenida en la fase de extracción comprende normalmente impurezas, específicamente impurezas que se originaron durante un proceso de 45 fermentación, por ejemplo azúcares, proteínas, y sales. Si esas impurezas están presentes en la solución de cloruro de magnesio durante la fase de hidrólisis térmica, pueden contaminar el óxido de magnesio que se forma.

Otra desventaja del proceso descrito en WO 00/17378 es que la fase de hidrólisis térmica puede causar pérdida de producto debido a la incineración del lactato. Durante la extracción, quedarán normalmente pequeñas 50 cantidades de sal de lactato en la fase acuosa que acabarán en la solución de cloruro de magnesio que será tratada en la fase de hidrólisis térmica. Esa sal de lactato se pierde durante la recuperación, porque será incinerada bajo las temperaturas altas usadas en esta fase.

Otra desventaja del proceso descrito en WO 00/17378 es que se extrae parte del magnesio y parte de los 55 iones de cloruro para la fase orgánica. Consecuentemente, no se reciclan estos iones en la fase de hidrólisis térmica. Además, estos iones pueden acabar en la solución de ácido láctico y tendrán que ser eliminados en una fase posterior, por ejemplo a través de un lavado extensivo.

Otra desventaja del proceso descrito en WO 00/17378 es que la solución de ácido láctico obtenida tras la 60 extracción estará contaminada con la solución orgánica usada para extraerla, incluso después de la fase de recuperación del solvente. Es necesario remover esas impurezas para aumentar la pureza de la solución de ácido láctico.

Un objetivo de la invención es aumentar la eficiencia de la fase de reciclaje descrita en WO 00/17378, 65 específicamente superando una o más de las desventajas mencionadas anteriormente.

Un objetivo más general de la invención es proporcionar un método para la recuperación de ácido carboxílico con una pureza elevada de una solución de carboxilato de magnesio, en el cual los iones de magnesio son separados de la solución de carboxilato y posteriormente reciclados de una forma altamente eficaz.

Se cumplió al menos uno de estos objetivos proporcionando un método para recuperar ácido carboxílico de una mezcla acuosa que contiene carboxilato de magnesio, el cual comprende las fases de

- poner la mezcla acuosa en contacto con un intercambiador iónico ácido, formando así una mezcla de ácido carboxílico y un intercambiador iónico cargado con iones de magnesio; y 10

- poner en contacto el intercambiador iónico cargado con iones de magnesio con ácido clorhídrico (solución de HCl) , formando así una solución de cloruro de magnesio; y

- descomponer térmicamente la solución de cloruro de magnesio a una temperatura de al menos 300 º C, formando 15 así óxido de magnesio y cloruro de hidrógeno.

Los inventores se dieron cuenta de que usando intercambio iónico en vez de extracción para convertir el carboxilato en ácido carboxílico se puede reciclar más eficazmente los iones de magnesio presentes en la mezcla acuosa. En primer lugar, los inventores se dieron cuenta de que es posible conseguir una separación muy eficaz de 20 la sal magnésica y del ácido carboxílico usando intercambio iónico, particularmente en comparación con la extracción. Además, el proceso de intercambio iónico resultó ser menos propenso a contaminar las soluciones en comparación con la extracción. Todavía más importante es el hecho de que los inventores descubrieron que regenerando el intercambiador iónico con ácido clorhídrico, se obtiene una solución de cloruro de magnesio con gran pureza y prácticamente sin carboxilato o ácido carboxílico. Esto es ventajoso con respecto a la fase de 25 descomposición térmica. En primer lugar, no se perderá ningún carboxilato durante la descomposición térmica de la solución de cloruro de magnesio. En segundo lugar, prácticamente no se contamina el óxido de magnesio debido a la pureza elevada de la solución de cloruro de magnesio. Como es posible usar el óxido de magnesio como una base o precursor de la misma en una posible fase de fermentación y como es posible usar el cloruro de hidrógeno en la fase de regeneración, el método de la invención proporciona un proceso en el cual se reciclan de una manera 30 eficaz los iones de magnesio presentes en la mezcla acuosa.

La recuperación de ácido carboxílico de un liquido que contiene carboxilato a través de intercambio iónico se conoce en la técnica, por ejemplo de EP 1 669 459. No obstante, no se reconoce la combinación de esta técnica con la hidrólisis térmica ni los efectos ventajosos asociados a esta combinación. 35

EP 1 660 459 describe un método para poner un líquido que contiene una sal de ácido succínico en contacto con una resina de intercambio catiónico fuertemente ácida en forma de hidrógeno y para precipitar un cristal de ácido succínico del líquido procesado obtenido usando intercambio de iones para obtener ácido succínico purificado. Se puede seleccionar la sal del succinato... [Seguir leyendo]

1. Método para recuperar ácido carboxílico de una mezcla acuosa que contiene carboxilato de magnesio, que incluye las fases de 5

- poner la mezcla acuosa en contacto con un intercambiador iónico ácido, formando así una mezcla de ácido carboxílico y un intercambiador iónico cargado con iones de magnesio; y - poner el intercambiador iónico cargado con iones de magnesio en contacto con una solución de ácido clorhídrico, formando así una solución de cloruro de magnesio; y - descomponer térmicamente la solución de cloruro de magnesio a una temperatura de al menos 300 º C, formando 10 así óxido de magnesio (MgO) y cloruro de hidrógeno (HCl) .

2. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además

- disolver el HCl en el agua, obteniendo así un solución de HCl ; y 15

- poner el MgO en contacto con el agua, obteniendo así Mg (OH) 2.

3. Método según la reivindicación 2, en el cual se recicla la solución de HCl para que sea puesta en contacto con el intercambiador iónico cargado con iones de magnesio.

4. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el cual se recicla el MgO y/o el Mg (OH) 2 para que sea usado en un proceso de fermentación, en particular como un agente neutralizante o precursor del mismo.

5. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual al menos parte de la mezcla de ácido carboxílico es colocada nuevamente en la mezcla acuosa. 25

6. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual se lava el intercambiador iónico cargado con iones de magnesio con agua antes de ponerlo en contacto con la solución de ácido clorhídrico.

7. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual el intercambiador iónico ácido es 30 fuertemente ácido y comprende uno o varios grupos de ácido sulfónico y/o de ácido fosfónico.

8. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual el intercambiador iónico ácido es un intercambiador iónico ácido sólido, preferiblemente una resina polimérica de intercambio iónico .

9. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual la fase de intercambio iónico se lleva a cabo en una columna de intercambio iónico.

10. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual la fase de intercambio iónico se lleva a cabo en un lecho fluidizado o en un lecho móvil simulado de cuentas de resina polimérica de intercambio iónico . 40

11. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual el intercambiador iónico ácido es un intercambiador iónico ácido líquido.

12. Método según la reivindicación 11, en el cual el intercambiador iónico ácido es un compuesto orgánico que 45 comprende uno o varios grupos de ácido sulfónico y/o de ácido fosfónico, donde el compuesto orgánico comprende preferiblemente 14 o más átomos de carbono, pero igual o no menos de 40 átomos de carbono, donde se disuelve opcionalmente el intercambiador iónico ácido en un solvente hidrofóbico.

13. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual el ácido carboxílico es seleccionado del 50 grupo que consiste en ácido láctico, ácido succínico, ácido propiónico, ácido 3-hidroxipropiónico, ácido hidroxibutírico, ácido cítrico, ácido fumárico, ácido itacónico, ácido adípico, ácido acrílico, ácido levulínico, ácido maleico, ácido tereftalico, ácido 2, 5-furandicarboxilico, ácidos lactilicos y ácidos grasos.

14. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde al menos 99 % en peso de la mezcla acuosa, 55 más preferiblemente al menos 99, 9 % en peso de la mezcla acuosa está en forma líquida o disuelta, con base en el peso total de la mezcla acuosa.

15. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual el contacto entre la mezcla acuosa y el intercambiador catiónico ácido se lleva a cabo a una temperatura de al menos 40 º C, más preferiblemente al menos 60

º C, todavía más preferiblemente al menos 100 º C.