Extracción de lípidos a partir de suspensiones.

Procedimiento para la extracción de lípidos a partir de suspensiones acuosas de biomasa,

especialmente de suspensiones de algas abiertas, utilizando disolventes no miscibles con agua, caracterizado porque la suspensión con una proporción de biomasa de hasta 50% se introduce a presión de forma continua en un extractor de capa fina resistente a la presión, se forma una fina película de la suspensión en la camisa cilíndrica interior del extractor, la fina película se pone en contacto con el disolvente, el cual en el extractor de capa fina se presenta en estado líquido o supercrítico, la fina película con ayuda de un rotor dispuesto en el extractor se aplica mecánicamente, por lo que la fina película de la suspensión se renueva continuamente por la aplicación mecánica sobre al menos una parte del grosor de la capa de fina película, la suspensión en el intersticio de forma anular entre la camisa interior del extractor y el perímetro exterior del rotor se comprime hacia abajo y el disolvente cargado con los lípidos extraídos se evacúa del extractor, a continuación de lo cual el disolvente, de forma isobara por intercambio de fases o por descompresión, se recupera a partir de la solución de disolvente y lípidos, y los lípidos extraídos se separan.

Extracción de lípidos a partir de suspensiones La invención se refiere a un procedimiento para la extracción de lípidos a partir de suspensiones acuosas de biomasa, especialmente de suspensiones de algas abiertas, utilizando disolventes no miscibles con agua.

El documento de EE.UU. 2009/047720 A1, así como el EE.UU. 6166231 describen respectivamente procedimientos en los cuales, a partir de una tanda de fermentación que contiene biomasa con contenido de aceite, se extrae aceite en un extractor líquido-líquido.

Últimamente, algas de muy diferentes tipos entran cada vez más en consideración como suministradoras de materias primas. Para la preparación de biocarburantes a partir de lípidos procedentes de algas no se tienen que reivindicar superficies agrícolas algunas, que se empleen para el cultivo de plantas para la alimentación, siendo el cultivo de algas de lo más simple en comparación con el cultivo de plantas en tierra firme. El cultivo de algas se puede llevar a cabo tanto en las zonas costeras de la tierra como también en terreno firme en granjas de algas y, con escaso aporte de nutrientes o abonos, bajo el aprovechamiento de CO2, únicamente en virtud de la energía solar, proporciona grandes cantidades de biomasa, por lo que en virtud del rápido crecimiento de las algas, referido a la superficie, se puede obtener una cantidad desigualmente superior de lípidos, los cuales se pueden seguir elaborando a biocarburantes o análogos.

Un procedimiento del tipo mencionado anteriormente ya se ha dado a conocer en el documento WO 93/25644. En este procedimiento para la obtención de lípidos se emplean como materia bruta algas unicelulares (microalgas) , pero también macroalgas con un contenido de agua 50% en peso. Para la extracción de los lípidos, según la descripción de este documento, se utilizan sobre todo disolventes orgánicos miscibles con agua, tales como alcoholes de cadena corta, citándose sin embargo también gases comprimidos tales como, por ejemplo, propano, el cual representas un gas no miscible con agua. En el documento WO 93/25644 se citan en las reivindicaciones ciertamente contenidos de agua del material de extracción de hasta 50% en peso, sin embargo los ejemplos de ejecución de esta solicitud se refieren a aplicaciones en las cuales el contenido de agua del material de algas, el cual en general es harina de algas, de macroalgas, es esencialmente más bajo. Se trata especialmente de que las macroalgas antes de su molienda se secan para conseguir un contenido de agua inferior a 50% en peso. Evidentemente, en estos ejemplos los contenidos de agua se refieren, por lo tanto, al contenido de agua de las propias células de las algas. No obstante, lo problemático aquí es que las algas procedentes de un cultivo acuático tuvieron que ser secadas para la extracción bajo considerables costes de energía y tiempo para alcanzar los contenidos de agua requeridos y poder llevar a cabo la extracción de forma rentable.

Por lo tanto, es objeto de la presente invención mejorar de tal modo un procedimiento del tipo mencionado anteriormente, para que suspensiones acuosas de biomasa, y especialmente suspensiones de algas abiertas, puedan ser extraídas utilizando disolventes no miscibles con agua sin etapas de secado previas, para la obtención de lípidos, por lo que se debe conseguir una rentabilidad incrementada de la obtención de lípidos a partir de algas.

Para la solución de este problema, el procedimiento del tipo mencionado anteriormente se ha seguido desarrollando en el sentido de que la suspensión, con una proporción de biomasa de hasta 50% en peso, se introduce a presión de forma continua en un extractor de capa fina resistente a la presión, se forma una fina película de la suspensión en la camisa cilíndrica interior del extractor, la fina película se pone en contacto con el disolvente, el cual en el extractor de capa fina se presenta en estado líquido o supercrítico, la fina película con ayuda de un rotor dispuesto en el extractor se aplica mecánicamente, por lo que la fina película de la suspensión se renueva continuamente por la aplicación mecánica sobre al menos una parte del grosor de capa de la fina película, la suspensión en el intersticio de forma anular entre la camisa interior del extractor y el perímetro exterior del rotor se comprime hacia abajo y el disolvente cargado con los lípidos extraídos se evacúa del extractor, a continuación de lo cual el disolvente, de forma isobara por intercambio de fases o por descompresión, se recupera a partir de la solución de disolvente y lípidos, y los lípidos extraídos se separan. De modo diferente que en el estado de la técnica, en la presente invención se puede presentar en la suspensión una proporción más baja de algas, respectivamente de biomasa, y especialmente la proporción puede ser tan baja que, después de la recolección de las algas, es suficiente llevar a cabo simplemente una sedimentación de las algas y, después de una apertura celular, emplear las algas sedimentadas directamente para la extracción, aportándose las algas abiertas conforme a la invención a un extractor de capa fina, en el cual la suspensión de algas, respectivamente la suspensión de otra biomasa, se aplica en una fina capa sobre una superficie y, por ello, las algas abiertas y, por lo tanto los lípidos contenidos en las algas, se ofrecen a la entrada del disolvente. Por el empleo de un extractor de capa fina que funciona de forma continua, se compensa por consiguiente la elevada proporción de agua, en sí problemática, puesto que el disolvente en virtud del enorme incremento de superficie en el extractor de capa fina puede llegar fácilmente a las gotitas de grasa procedentes de la apertura de las algas. Por el hecho de que se elige un disolvente que no es miscible con agua, presentándose el disolvente en el extractor de capa fina en estado líquido o supercrítico, no se pierde disolvente alguno en la gran cantidad de agua en el extractor de capa fina, lo cual sería precisamente el caso en la utilización, por ejemplo de dióxido de carbono. Por lo tanto, se puede recuperar prácticamente todo el disolvente empleado para la extracción de los lípidos y reciclarlo al extractor de capa fina para su reutilización. Por evaporación o descompresión en un

sistema de separación quedan retenidos por lo tanto los lípidos de las algas y se pueden seguir elaborando de forma correspondiente.

Por un extractor de capa fina, como el que se emplea en la presente invención, se debe entender un dispositivo como el que se deduce del documento WO 2004/018070 A1. Un extractor de capa fina de este tipo presenta un reactor resistente a la presión con al menos una abertura de alimentación para la suspensión de biomasa, respectivamente de algas, que se ha de tratar, y del agente de extracción comprimido, así como las correspondientes aberturas de evacuación, desembocando la abertura de alimentación para la suspensión de algas a tratar en la camisa interior del reactor, y en el interior del reactor está dispuesto un rotor cuyos brazos radiales actúan conjuntamente con la película de suspensión de algas en la camisa interior del reactor. Por la utilización de un reactor, en cuyo interior hay dispuesto un rotor, se crea la posibilidad de producir la acción mecánica por la acción adicional de fuerzas centrífugas, por lo que puede tener lugar una rotación correspondientemente rápida para la aplicación de la deseada fuerza centrífuga. Al mismo tiempo, el rotor crea las herramientas para una elaboración mecánica de la capa fina, las cuales en el caso más simple pueden estar formadas por espátulas, rodillos, cuchillas niveladoras o análogas. En principio, este tipo de extractores de capa fina son adecuados para la elaboración de materias primas con contenido relativamente elevado de sustancias sólidas, en donde conforme a la enseñanza del documento WO 2004/018070 se ha previsto como disolvente sobre todo dióxido de carbono. En el caso de las materias primas a elaborar conforme a la invención, las cuales para alcanzar la deseada rentabilidad de la extracción de suspensiones de algas presentan un contenido de sustancias sólidas muy bajo, se ha previsto sin embargo conforme a la invención utilizar en un extractor de este tipo en lugar de dióxido de carbono, el cual se mezcla con agua, un disolvente no miscible con agua, para no perder disolvente alguno en la gran cantidad de agua. Un aspecto colateral positivo en la utilización de este tipo de disolventes se encuentra, además, en que en virtud de las condiciones de extracción esencialmente más moderadas, disminuyen la complejidad técnica y, por lo tanto, los costes del procedimiento.

El extractor de capa fina que se debe emplear conforme a la invención, en comparación al dispositivo... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la extracción de lípidos a partir de suspensiones acuosas de biomasa, especialmente de suspensiones de algas abiertas, utilizando disolventes no miscibles con agua, caracterizado porque la suspensión con una proporción de biomasa de hasta 50% se introduce a presión de forma continua en un extractor de capa fina resistente a la presión, se forma una fina película de la suspensión en la camisa cilíndrica interior del extractor, la fina película se pone en contacto con el disolvente, el cual en el extractor de capa fina se presenta en estado líquido o supercrítico, la fina película con ayuda de un rotor dispuesto en el extractor se aplica mecánicamente, por lo que la fina película de la suspensión se renueva continuamente por la aplicación mecánica sobre al menos una parte del grosor de la capa de fina película, la suspensión en el intersticio de forma anular entre la camisa interior del extractor y el perímetro exterior del rotor se comprime hacia abajo y el disolvente cargado con los lípidos extraídos se evacúa del extractor, a continuación de lo cual el disolvente, de forma isobara por intercambio de fases o por descompresión, se recupera a partir de la solución de disolvente y lípidos, y los lípidos extraídos se separan.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque como disolvente se emplean alcanos de cadena corta, especialmente propano.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque como materia bruta de algas se emplean microalgas.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1, 2 o 3, caracterizado porque la proporción de algas de la suspensión de algas es 5-40% en peso, especialmente 10-35% en peso, preferentemente 15-30% en peso y, de modo especialmente preferido.

2. 25% en peso.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la apertura celular de las algas se efectúa enzimáticamente mediante celulasas.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque las algas se abren mecánicamente.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque los lípidos extraídos se siguen 25 elaborando por esterificación a biodiesel y/o por craqueo a otros carburantes.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque los residuos de la extracción se siguen elaborando por fermentación a biodiesel, respectivamente a biogas.