Procesamiento de biomasa.

Un método para preparar un material de alimentación, método que comprende:



cambiar la estructura molecular de los polisacáridos de una biomasa que contiene polisacáridos en forma de celulosa exponiendo la biomasa a un haz de electrones de un dispositivo de irradiación de haces de electrones que tiene una potencia de al menos 1 kW y hasta 500 kW, para producir un material de alimentación que tiene una disponibilidad de nutrientes mayor que la disponibilidad de nutrientes de la biomasa, y en donde el método no comprende el uso de un microorganismo.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2009/041963.

Solicitante: XYLECO, INC..

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 271 Salem Street, Unit L Woburn, MA 01801 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: MEDOFF,MARSHALL.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • A23K1/14 SECCION A — NECESIDADES CORRIENTES DE LA VIDA.A23 ALIMENTOS O PRODUCTOS ALIMENTICIOS; SU TRATAMIENTO, NO CUBIERTO POR OTRAS CLASES.A23K ALIMENTOS PARA ANIMALES; METODOS ESPECIALMENTE ADAPTADOS PARA SU PRODUCCION.A23K 1/00 Productos alimenticios para animales. › a partir de materias vegetales, p. ej. patatas y raíces, sin ensilar.
  • B01J19/08 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B01 PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL.B01J PROCEDIMIENTOS QUIMICOS O FISICOS, p. ej. CATALISIS, QUIMICA DE LOS COLOIDES; APARATOS ADECUADOS (procedimientos o aparatos para usos específicos, ver las clases correspondientes a los procedimientos o al equipo, p. ej. F26B 3/08). › B01J 19/00 Procedimientos químicos, físicos o físico-químicos en general (tratamiento físico de las fibras, hilos, hilados, tejidos, plumas o artículos fibrosos hechos de estas materias, ver los lugares apropiados para dicho tratamiento, p. ej. D06M 10/00 ); Aparatos apropiados (accesorios, cargas o rejillas especialmente adaptadas para el tratamiento biológico del agua, agua residual o de alcantarilla C02F 3/10; placas o rejillas de chapoteo especialmente adaptadas para los enfriadores por chorreo F28F 25/08). › Procedimientos que utilizan la aplicación directa de la energía ondulatoria o eléctrica, o una radiación particular; Aparatos para estos usos (aplicación de ondas de choque B01J 3/08).
  • C08B15/04 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C08 COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION O PRODUCCION QUIMICA; COMPOSICIONES BASADAS EN COMPUESTOS MACROMOLECULARES.C08B POLISACARIDOS; SUS DERIVADOS (polisacáridos que contienen menos de seis radicales sacáridos unidos entre sí por enlaces glucosídicos C07H; procesos de fermentación o procesos que utilizan enzimas C12P 19/00; producción de celulosa D21). › C08B 15/00 Preparación de otros derivados de celulosa o de celulosa modificada. › Carboxicelulosa, p. ej. preparada por oxidación con dióxido de nitrógeno.
  • C08B15/06 C08B 15/00 […] › que contienen nitrógeno.
  • C08H8/00 C08 […] › C08H DERIVADOS DE COMPUESTOS MACROMOLECULARES NATURALES (polisacáridos C08B; caucho natural C08C; resinas naturales o sus derivados C09F; tratamiento de la brea, asfalto y betún C10C 3/00). › Compuestos macromoleculares derivados de materiales lignocelulósicos.
  • C08J11/16 C08 […] › C08J PRODUCCION; PROCESOS GENERALES PARA FORMAR MEZCLAS; TRATAMIENTO POSTERIOR NO CUBIERTO POR LAS SUBCLASES C08B, C08C, C08F, C08G o C08H (trabajo, p. ej. conformado, de plásticos B29). › C08J 11/00 Recuperación o tratamiento de residuos (tratamientos mecánicos B29B 17/00; procesos de polimerización en los que interviene una purificación o un reciclo de residuos polímeros o de sus productos de despolimerización C08B, C08C, C08F, C08G, C08H). › por tratamiento con una sustancia inorgánica (C08J 11/14 tiene prioridad).
  • C08J3/28 C08J […] › C08J 3/00 Procesos para el tratamiento de sustancias macromoleculares o la formación de mezclas. › Tratamiento por energía ondulatoria o radicación corpuscular.
  • C10L5/44 C […] › C10 INDUSTRIAS DEL PETROLEO, GAS O COQUE; GAS DE SINTESIS QUE CONTIENE MONOXIDO DE CARBONO; COMBUSTIBLES; LUBRICANTES; TURBA.C10L COMBUSTIBLES NO PREVISTOS EN OTROS LUGARES; GAS NATURAL; GAS NATURAL DE SINTESIS OBTENIDO POR PROCEDIMIENTOS NO PREVISTOS EN LAS SUBCLASES C10G   O   C10K; GAS DE PETROLEO LICUADO;   USO DE ADITIVOS PARA COMBUSTIBLES O FUEGOS;   GENERADORES DE FUEGO. › C10L 5/00 Combustibles sólidos (producidos por solidificación de combustibles fluidos C10L 7/00; briquetas C10F 7/06). › de sustancias vegetales.
  • C12P19/00 C […] › C12 BIOQUIMICA; CERVEZA; BEBIDAS ALCOHOLICAS; VINO; VINAGRE; MICROBIOLOGIA; ENZIMOLOGIA; TECNICAS DE MUTACION O DE GENETICA.C12P PROCESOS DE FERMENTACION O PROCESOS QUE UTILIZAN ENZIMAS PARA LA SINTESIS DE UN COMPUESTO QUIMICO DADO O DE UNA COMPOSICION DADA, O PARA LA SEPARACION DE ISOMEROS OPTICOS A PARTIR DE UNA MEZCLA RACEMICA.Preparación de compuestos que contienen radicales sacárido (ácido cetoaldónico C12P 7/58).
  • C13K1/00 C […] › C13 INDUSTRIA DEL AZUCAR.C13K SACARIDOS, EXCEPTO LA SACAROSA, OBTENIDOS DE FUENTES NATURALES O POR HIDROLISIS DE DI-, OLIGO- O POLISACARIDOS NATURALES (azúcares de sintetizados químicamente o derivados del azúcar C07H; polisacáridos, p. ej., almidón y sus derivados C08B; malta C12C; procesos de fermentación o procesos que utilizan enzimas para la preparación de compuestos que contienen radicales sacárido  C12P 19/00). › Glucosa (separación a partir de azúcar invertido C13K 3/00 ); Jarabes que contienen glucosa.
  • D21C3/02 SECCION D — TEXTILES; PAPEL.D21 FABRICACION DEL PAPEL; PRODUCCION DE LA CELULOSA.D21C PRODUCCION DE CELULOSA POR ELIMINACION DE SUSTANCIAS NO CELULOSICAS DE LAS MATERIAS QUE CONTIENEN LA CELULOSA; REGENERACION DE LIQUIDOS RESIDUALES; APARATOS PARA ESTE EFECTO.D21C 3/00 Reducción a pasta de las materias que contienen celulosa. › con bases minerales o compuestos de reacción alcalina, p. ej. procedimientos al sulfato.

PDF original: ES-2543727_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Procesamiento de biomasa

Campo técnico

Esta invención se refiere a un método para preparar un material de alimentación.

Antecedentes La biomasa, particularmente residuos de biomasa, está disponible en abundancia. Sería útil derivar productos a partir de la biomasa.

Compendio La presente invención se refiere a un método para preparar un material de alimentación, método que comprende: cambiar la estructura molecular de los polisacáridos de una biomasa que contiene polisacáridos en la forma de celulosa exponiendo la biomasa a un haz de electrones de un dispositivo de irradiación de haces de electrones que tiene una potencia de al menos 1 kW y hasta 500 kW, para producir un material de alimentación que tiene una disponibilidad de nutrientes mayor que la disponibilidad de nutrientes de la biomasa, y en donde el método no comprende el uso de un microorganismo.

En un aspecto, la presente invención incluye métodos para preparar materiales de alimentación para animales (p.ej., seres humanos y animales, que incluyen, pero no se limitan a, animales para alimento, mascotas, animales de zoológico, etc.) , y para plantas (p.ej., plantas o cultivos agrícolas o plantas acuáticas, en particular en una solución hidropónica o en acuicultura) , y organismos acuáticos (p.ej., peces, crustáceos, moluscos y similares) .

Estos métodos incluyen obtener un primer material que incluye biomasa (p.ej., biomasa vegetal, biomasa animal y biomasa residual municipal) que contiene polisacáridos en la forma de celulosa. La estructura molecular de los polisacáridos del primer material es modulada después (p.ej., aumentada, disminuida o mantenida) para producir un segundo material con una mayor disponibilidad de nutrientes (p.ej., proteína, carbohidrato, grasa, vitamina, y/o mineral) que el primer material. Los métodos pueden incluir opcionalmente proporcionar el segundo material a animales (p.ej., seres humanos y/o animales no humanos) .

En algunas realizaciones, los métodos descritos en la presente memoria se pueden usar para generar materiales adecuados para el uso en el mantenimiento o promoción del crecimiento de organismos acuáticos (p.ej., en acuicultura) , y/o plantas y árboles (p.ej., en agricultura, hidroponía y silvicultura) .

En algunas implementaciones, la biomasa se puede seleccionar del grupo que consiste en papel, productos de papel, residuos de papel, madera, aglomerado, serrín, desechos agrícolas, aguas residuales, forraje, hierbas, cáscaras de arroz, bagazos, algodón, yute, cáñamo, lino, bambú, sisal, abacá, paja, mazorcas de maíz, forraje de maíz, pasto varilla, alfalfa, heno, cáscaras de arroz, pelo de coco, algodón, algas marinas, algas y mezclas de los mismos. En algunos casos, la biomasa tiene fibras internas y ha sido cizallada hasta un punto en que las fibras internas son sustancialmente expuestas, y/o en donde la biomasa tiene un área superficial BET mayor que aproximadamente 0, 25 m2/g y una densidad aparente menor que aproximadamente 0, 5 g/cm3.

Las composiciones preparadas usando cualquiera de los métodos descritos en la presente memoria pueden incluir unidades de sacárido dispuestas en una cadena molecular, en donde de aproximadamente 1 de cada 2 a aproximadamente 1 de cada 250 unidades de sacárido comprende un grupo ácido carboxílico, o un éster o una sal del mismo, y la composición es adecuada para el consumo como material de alimentación.

En algunas implementaciones, la composición incluye una pluralidad de tales cadenas. En algunos casos, aproximadamente 1 de cada 5 a aproximadamente 1 de cada 250 unidades de sacárido de cada cadena comprende un grupo ácido carboxílico, o un éster o sal del mismo, en particular de aproximadamente 1 de cada 8 a aproximadamente 1 de cada 100 o de aproximadamente 1 de cada 10 a aproximadamente 1 de cada 50 unidades de sacárido de cada cadena comprende un grupo ácido carboxílico, o un éster o sal del mismo. Cada cadena puede incluir entre aproximadamente 10 y aproximadamente 200 unidades de sacárido. Cada cadena incluye celulosa, y cada cadena puede incluir unidades de sacárido que incluyen grupos seleccionados del grupo que consiste en grupos nitroso, grupos nitro y grupos nitrilo. Las unidades de sacárido pueden incluir unidades de sacárido de 5 o 6 carbonos. El peso molecular medio de la composición en relación a estándares de PEG está entra 1.000 y 1.000.000, en particular menos que 10.000.

Mediante "adecuada para el consumo como material de alimentación" los autores de la invención quieren decir que la composición no es tóxica, bajo las condiciones de su uso pretendido, para el ser vivo al que se alimenta, y proporciona algún valor nutricional al ser, p.ej., energía y/o nutrientes.

En algunas realizaciones, la materia prima de biomasa es pretratada. En algunas realizaciones, los métodos descritos en la presente memoria pueden incluir un pretratamiento para reducir una o más dimensiones de trozos individuales de biomasa. Por ejemplo, el pretratamiento puede incluir reducir una o más dimensiones de trozos

individuales de biomasa, puede incluir, p.ej., cizallar, cortar, machacar, destrozar o moler.

Se puede utilizar presión en todos los métodos descritos en la presente memoria. Por ejemplo, al menos uno de los métodos de tratamiento, p.ej., radiación, puede ser realizado sobre la biomasa bajo una presión mayor que aproximadamente 0, 25 MPa (2, 5 atmósferas) , tal como mayor que 0, 5 o 1 MPa (5 o 10 atmósferas) .

Los ejemplos de biomasa (denominada también "materia prima de biomasa" o "materia prima") incluyen materiales celulósicos o lignocelulósicos tales como papel, productos de papel, desechos de papel, madera, aglomerado, serrín, desechos agrícolas, aguas residuales, forraje, hierbas, cáscaras de arroz, bagazos, algodón, yute, cáñamo, lino, bambú, sisal, abacá, paja, mazorcas de maíz, forraje de maíz, pasto varilla, alfalfa, heno, cáscaras de arroz, pelo de coco, algodón, mandioca, y celulosas sintéticas y/o mezclas de estos.

En algunos casos, la biomasa puede incluir materiales de desechos orgánicos tales como desechos o excrementos de animales o desechos o excrementos humanos (p.ej., estiércol y aguas residuales) . En algunos casos, la biomasa puede incluir cualquier combinación de cualquiera de estos. Se describen en la presente memoria otros materiales de biomasa. Aún otros materiales que incluyen celulosa se describen en las patentes, solicitudes de patente y publicaciones que han sido incorporadas por referencia en la presente memoria. En algunos casos, la biomasa puede estar, p.ej., en disolución, seca y congelada.

En algunos casos, la biomasa puede ser o puede incluir un material natural o sintético.

La irradiación se realiza utilizando una radiación ionizante que es un haz de electrones. La radiación ionizante es radiación de haz de electrones. Por ejemplo, la radiación puede ser aplicada en una dosis total de entre aproximadamente 10 Mrad y aproximadamente 150 Mrad, tal como en una tasa de dosis de aproximadamente 0, 5 a aproximadamente 10 Mrad/día, o 1 Mrad/s a aproximadamente 10 Mrad/s. En algunas realizaciones, irradiar incluye aplicar dos o más fuentes de radiación, tal como rayos gamma y un haz de electrones.

La biomasa se puede preparar cizallando biomasa (p.ej., una fuente de fibra de biomasa) para proporcionar un material fibroso. Por ejemplo, el cizallamiento puede ser realizado con una cortadora de cuchillas rotatorias. Las fibras del material fibroso pueden tener, p.ej., una relación longitud a diámetro (L/D) media mayor que 5/1. El material fibroso puede tener, p.ej., un área superficial BET mayor que 0, 25 m2/g (p.ej., 0, 3 m2/g, 0, 35 m2/g, 0, 4 m2/g, 0, 5 m2/g, 1 m2/g, 1, 5 m2/g, 2 m2/g, 3 m2/g, 10 m2/g, 25 m2/g o mayor que 25 m2/g) .

En algunos ejemplos, el material de biomasa pretratado puede incluir además un tampón, tal como bicarbonato de sodio o cloruro de amonio, un electrolito, tal como cloruro de potasio o cloruro de sodio, un factor de crecimiento, tal como biotina, y/o un par de base tal como uracilo, un tensioactivo, un mineral o un agente quelante.

El término "material fibroso", como se emplea en la presente memoria, es un material que incluye numerosas fibras sueltas, discretas y separables. Por ejemplo, se puede preparar un material fibroso a partir de una fuente de fibra de papel Kraft blanqueado por cizallamiento, p.ej., con una cortadora de cuchillas rotatorias.

El término "criba", como se emplea en la presente memoria, significa un miembro capaz de tamizar material según el tamaño. Los ejemplos de cribas incluyen una placa perforada, cilindro o similar, o una malla de alambre o tela.

Los agentes de hinchamiento empleados... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un método para preparar un material de alimentación, método que comprende:

cambiar la estructura molecular de los polisacáridos de una biomasa que contiene polisacáridos en forma de celulosa exponiendo la biomasa a un haz de electrones de un dispositivo de irradiación de haces de electrones que tiene una potencia de al menos 1 kW y hasta 500 kW, para producir un material de alimentación que tiene una disponibilidad de nutrientes mayor que la disponibilidad de nutrientes de la biomasa, y en donde el método no comprende el uso de un microorganismo.

2. El método de la reivindicación 1, que comprende además proporcionar el material de alimentación a un animal, en particular a un ser humano, o a un cultivo.

3. El método de la reivindicación 1 o la reivindicación 2, que comprende además utilizar el material de alimentación en agricultura, en particular en una solución hidropónica, o en acuicultura.

4. El método de la reivindicación 1, en donde el haz de electrones aplica radiación a la biomasa a una tasa de dosis de 1 Mrad/s a 10 Mrad/s.

5. El método de la reivindicación 1, en donde la biomasa comprende un material lignocelulósico.

6. El método de la reivindicación 1, en donde la biomasa se selecciona del grupo que consiste en hierbas, cáscaras de arroz, bagazo, yute, cáñamo, lino, bambú, sisal, abacá, paja, mazorcas de maíz, forraje de maíz, alfalfa, heno, pelo de coco, algas marinas y mezclas de los mismos.

7. El método de la reivindicación 6, en donde la biomasa comprende mazorcas de maíz o forraje de maíz.

8. El método de la reivindicación 1, en donde la biomasa recibe una dosis de radiación de al menos 2, 5 Mrad.

9. El método de la reivindicación 1, en donde la biomasa recibe una dosis de radiación de al menos 5, 0 Mrad.

10. El método de la reivindicación 1, en donde la disponibilidad de nutrientes se determina alimentando cantidades iguales del material de alimentación y biomasa al menos a dos grupos distintos de uno o más animales y determinando la pérdida fecal de uno o más nutrientes durante un periodo de tiempo definido.

11. El método de la reivindicación 1, en donde el material es procesado adicionalmente para aumentar la esterilidad 25 del material, y/o retirar, inactivar y/o neutralizar materiales que puedan estar presentes en la biomasa.

12. El método de la reivindicación 1, en donde el material es sometido a densificación para aumentar la densidad aparente del material.

13. El método de la reivindicación 1, en donde el material está en una forma sólida.

14. El método de la reivindicación 13, en donde la forma sólida es un polvo, comprimido, bloque mineral, gránulo, 30 bizcocho o una mezcla de material no procesado y un material procesado.

 

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