BRPI0609002A2

BRPI0609002A2 - oxidação quìmica para separação de celulose

Info

Publication number: BRPI0609002A2
Application number: BRPI0609002-8A
Authority: BR
Inventors: Donald Day; Chang-Ho Chung
Original assignee: Univ Louisiana State Univ Supervisors
Priority date: 2005-03-11
Filing date: 2006-03-08
Publication date: 2010-01-12
Also published as: WO2006099029A3; US7585387B2; CN101163578A; WO2006099029A2; US20060207734A1

Abstract

OXIDAçãO QUìMICA PARA SEPARAçãO DE CELULOSE. Uma solução oxidativa (Ox-B, uma solução de não menos do que 5:1 de hipoclorito de sódio:peróxido de hidrogênio) foi encontrada para remover ambas lignina e hemicelulose a partir de bagaço de cana-de-açúcar. Após tratamento, o resíduo celulósico é prontamente separado a partir da lignina e hemicelulose por sedimentação. O resíduo (a polpa) contém até 80% por peso de celulose, e foi facilmente degradável pela enzima celulase. Um tratamento de oxidação com baixas concentrações de Ox-B, seguido por uma lavagem cáustica, produz um resíduo de celulose que foi capaz de ser quase completamente hidrolizado a açúcares simples por celulase. Devido à baixa quantidade de químico usada e a eficiência da degradação, este processo tem potencial comercial.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "OXIDAÇÃO QUÍMICA PARA SEPARAÇÃO DE CELULOSE".

O benefício da data de depósito do pedido dos Estados Unidos provisional Número de Série 60/660.801, depositado em 11 de março de 2005, é reivindicado sob a 35 U.S.C. § 119(e).

Campo Técnico

A presente invenção refere-se a um novo método para converter biomassa (por exemplo, bagaço de cana-de-açúcar) para obter-se ligninas, hemicelulose e celulose solúveis pelo uso de uma solução oxidante forte de uma combinação de hipoclorito e peróxido. Técnica Anterior

A celulose compreende a maior parte de toda biomassa da planta, e a fonte de toda celulose é o tecido estrutural das plantas. A celulose freqüentemente ocorre em associação com hemicelulose e lignina, os maiores componentes das plantas. A celulose consiste em resíduos beta-glucosídicos de cadeia longa, ligados através das posições 1,4. Esta ligação permite que as cadeias de celulose cristalizem, e a celulose cristalizada é difícil de hidrolizar enzimaticamente. A hemicelulose é um heteropolímero amorfo que pode ser hidrolizado quando separado a partir da lignocelulose. A lignina, um polímero polifenólico, é interespersa entre a celulose e hemicelulose com células de fibra de planta, e retarda a hidrólise enzimática da celulose. Tentativas para hidrolizar a celulose em biomassas não têm sido bem-sucedidas em encontrar um método econômico de produzir altos rendimentos de açúcares, principalmente devido à estrutura cristalina de celulose, e a presença de lignina. Vide Patente dos Estados Unidos N°5.782.982.

O bagaço é a porção de despejo lignocelulósico de cana-de-açúcar, após ela ter sido extraída em um moinho de açúcar. O bagaço não é um material homogêneo, mas, preferivelmente, contém o restante de talos e folhas a partir da planta de cana-de-açúcar, e lama a partir dos campos. Os maiores componentes de carboidrato são denominados poliglucans. Os poli-glucans contêm cerca de 40 cadeias de glucose ligada a hidrogênio por fibri-la, e incluem cadeias de celulose, hemicelulose, polixilose e arabinose,aproximadamente 3-4 cadeias de glucan por cadeia de xilan, todas coladas juntas com lignina. Certa quantidade da lignina é covalentemente ligada à celulose, e certa quantidade à hemicelulose. A hemicelulose não é normalmente ligada à celulose. A celulose contida no interior das fibras é geralmente cristalina na natureza, e difícil de hidrolizar com enzimas. O bagaço de cana-de-açúcar é um despejo lignocelulósico típico, e contém cerca de 40% de celulose, 27% de hemicelulose, 20% de lignina, e 13% de substâncias solúveis em água. Vide M. Neurciter et. aí,. "Dilute-acid hydrolysis of sugar-cane bagasse at varying conditions,". Applied Biochemistry and Biotechnology, vol. 98-100, pp. 49-56 (2002).

Vários tratamentos para materiais lignocelulósicos têm sido desenvolvidos para romper e separar os componentes, isto é, lignina, hemicelulose e celulose. Muitos destes tratamentos são, ou dispendiosos ou ineficientes, ou resultam em despejos ambientalmente problemáticos devido à quantidade e aos tipos de substâncias químicas usadas. Muitos envolvem alguma forma de tratamento ácido ou alcalino. Vide Patentes dos Estados Unidos N°s 5.782.982; 5.597.714; 5.562.777; e Publicação Internacional N° 96/40970. O tratamento de material lignocelulósico com um ácido brando em altas temperaturas é conhecido por remover a hemicelulose e lignina e alguma da celulose. Um tratamento de ácido forte, contudo, degradará todos os três componentes. O tratamento com álcali é conhecido por remover alguma lignina e hemicelulose, mas alguma lignina permanece quimicamente ligada à celulose. Vide N. Mosier et. ai, "Features of promising technologies for pretreatment of lignocellulosic biomass," Bioresource Technology, vol. 96, pp. 673-686 (2005). As composições de sólidos obtidas após tratamento com alcalino ou ácido brando foram mostradas para serem as seguintes:

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Vide D. J. Fox et al., "Factors affecting the enzymic susceptibility of alkali and acid pretreated sugar-cane bagasse,"J. Chem. Tech. Biotech-nol., vol. 40, pp. 117-132 (1987). Conforme mostrado na tabela, o álcali (NaOH) removeu mais lignina, enquanto o ácido (H2S04) removeu mais he-micelulose.

O objetivo principal da indústria de papel é remover a lignina para polpação do papel, e para alvejar a polpa. Isto requer usualmente alguma forma de ambos os tratamentos com ácido e álcali por um processo de alve-jamento, com hipoclorito e/ou peróxido. Vide J. Szabo et ai, "Utilization of NaCIO e H202 as a source of the singlet oxygen for the environmental blea-ching of pulp," Cellulose Chemistry and Technology, vol. 28, pp. 183-194 (1994); e G. Bentivenga et. al., "Singlet oxygen medicated degradation of Klason lignin," Chemosphere, vol. 39. 39, pp. 2409-2417 (1999). O oxigênio nascente (ou oxigênio atômico) foi também sugerido para uso na deslignifi-cação de uma biomassa celulósica. Vide Publicação Internacional N° WO 96/33308.

Existe uma necessidade de um método simples para converter biomassa em seus componentes que podem facilmente serem separados, e expor a celulose à hidrólise por celulase, enzimas conhecidas por quebrarem a celulose em mono e dissacarídeos. Descrição da Invenção

Foi descoberto um método simples para converter biomassa (por exemplo, bagaço de cana-de-açúcar) em frações recuperáveis, isto é, uma fração de celulose sólida (a polpa), e uma lignina solúvel e fração de hemice-lulose. A fração de celulose foi facilmente separada por métodos conhecidos (por exemplo, filtração, sedimentação, centrifugação), e foi facilmente convertida em açúcares componentes por enzimas celulase conhecidas. Este método simples envolve o tratamento de biomassa com uma solução que gera oxigênio simples altamente oxidante, por exemplo, uma combinação de hipoclorito e peróxido, a uma razão de não menos do que 5:1 de hipoclorito para peróxido, com uma razão preferida de 10:1. Este método requer uma razão substancialmente baixa de peso seco de substância química adicionada por peso seco de biomassa de partida que se encontra nos métodos atuais. A razão preferida de peso seco de substância química para biomassanão é maior do que 1:1, a razão mais preferida não maior do que 0,4:1, e a razão mais preferida não maior do que 0,2:1. Para aumentar o acesso de celulose, a celulose residual pode ser tratada com álcali antes da hidrólise enzimática.

Breve Descrição dos Desenhos

A Figura 1 ilustra a mudança em composição por cento (peso seco) de celulose, hemicelulose e lignina na biomassa após uma incubaçao de 30 minutos com várias concentrações de uma solução de hipoclori-to:peróxido 10:1 ("Ox-B").

A Figura 2A ilustra a perda de peso por cento (peso seco) de biomassa após uma incubaçao de 30 minutos com várias concentrações de uma solução de hipoclorito, ou uma solução de hipoclorito:peróxido 10:1 ("Ox-B").

A Figura 2B ilustra a remoção por cento de lignina (peso seco) de biomassa após uma incubaçao de 30 minutos com várias concentrações de uma solução de hipoclorito ou uma solução de hipoclorito:peróxido 10:1 ("Ox-B").

A Figura 3 ilustra a recuperação por cento de mono- e dissacarí-deos como indicadores de hidrólise de celulose de biomassa inicialmente tratada após 30 minutos com várias concentrações de uma solução de hipoclorito ou uma solução de hipoclorito.peróxido 10:1 ("Ox-B"), e, em seguida, incubada por 72 horas com uma enzima celulase bruta.

A Figura 4 ilustra a perda de peso por cento (peso seco) de biomassa após uma incubaçao de 30 minutos com várias concentrações de uma solução de hipoclorito ou uma solução de hipoclorito.-peróxido 10:1 ("Ox-B"), cada uma seguida por 1 hora de incubaçao com uma lavagem cáustica (0,60% p/v de NaOH).

A Figura 5A ilustra a recuperação por cento de mono- e dissaca-rídeos como indicadores de hidrólise de celulose de biomassa inicialmente tratada por 30 minutos com várias concentrações de uma solução de hipoclorito, ou uma solução de hipoclorito:peróxido ("Ox-B"), seguida com 1 hora de incubaçao com uma lavagem cáustica (0,6% p/v de NaOH), e, em segui-da, incubada por 72 horas com uma enzima celulase bruta.

A Figura 5B ilustra a recuperação por cento de mono- e dissaca-rídeos como indicadores de hidrólise de celulose de biomassa inicialmente tratada por 30 minutos e por 3 horas a pH 8,0, com várias concentrações (0,1%, 0,2%, 0,5% e 1,0%) de uma solução de hipoclorito:peróxido ("Ox-B"), e, em seguida, incubada por 72 horas com uma enzima celulase bruta.

A Figura 6 ilustra a recuperação por cento de mono- e dissacarí-deos como indicadores de hidrólise de celulose de biomassa inicialmente tratada por 30 minutos com várias concentrações, expressas como substância química por cento adicionado por peso seco de biomassa inicial, de uma solução de hipoclorito (NaCIO), ou uma solução de hipoclorito:peróxido ("Ox-B") com alguns exemplos, seguido com incubação por 1 hora com uma lavagem cáustica (0,6% p/v de NaOH), antes de incubação por 72 horas com uma enzima celulase bruta.

Foi proposto um método simples eficiente para despolimerização de materiais lignocelulósicos utilizando uma solução que in situ produz ambos oxigênio simples e alvejadores devido ao hipoclorito. Este método produz prontamente componentes degradáveis e separáveis de biomassa, especialmente celulose, enquanto se usa substancialmente menos substância

20 química para degradar a biomassa do que os métodos atuais. Esta técnica age diretamente nos materiais lignocelulósicos, e é capaz de produzir polpa de papel em uma etapa simples por separação de muita da lignina a partir de outros componentes. Este método pode ser usado em qualquer material lignocelulosico, por exemplo, bagaço ou forragem de milho, madeira e agulhas de pinho. O material lignocelulosico pode ser processado com a solução oxidante diretamente, ou após outros tratamentos mecânicos ou químicos, dependendo dos produtos finais desejados, por exemplo, sendo moído inicialmente ou após um tratamento inicial com vapor ou NaOH. Se a biomassa (estoque de alimentação) é pré-tratada ou mecanicamente ou quimicamente, a quantidade de solução oxidante pode ser reduzida para produzir os produtos desejados.

A solução oxidante é uma mistura de peróxido e hipoclorito. Acomposição é formada pela adição de peróxido a hipoclorito para formar uma composição estável, denominada solução Ox-B. A quantidade de peróxido adicionada ao hipoclorito é preferivelmente suficiente para proporcionar uma razão de peso de hipoclorito para peróxido de não menos do que 5:1, com razões tão altas quanto 50:1, 100:1, ou mais altas sendo possíveis, mas menos preferidas. Mais preferivelmente, a razão de peso é cerca de 10:1. Esta solução é o objeto de um pedido co-pendente, Publicação do Pedido dos Estados Unidos N° 2004/0047915. Para uso na degradação de biomas-sa, a solução preferida é uma concentração menor do que 5% de hipoclorito:

0,5% de peróxido, a solução mais preferida é uma concentração menor do que 2% de hipoclorito: 0,2% de peróxido, e a solução mais preferida é uma concentração menor do que 1% de hipoclorito:0,1% de peróxido. O uso desta solução permite que a biomassa seja degradada com muito pouco químico adicionado. A razão de peso seco preferida de químico para biomassa é não maior do que 1 g de químico para cada 1 g de biomassa, a razão mais preferida é não maior do que 0,4 g de químico para cada 1 g de biomassa; e a razão mais preferida é não maior do que 0,2 g de substância química para cada 1 g de biomassa. A quantidade de solução oxidante pode ser reduzida se outros pré- ou pós-tratamentos (tais como uma lavagem cáustica de diluto) são usados em conjunto com este processo.

Os peróxidos que podem ser usados na solução oxidante podem incluir peróxido de hidrogênio, peróxidos de metal alcalino e de metal alcali-no-terroso, bem como outros peróxidos de metal. Exemplos não-específicos não-limitativos incluem peróxido de bário, peróxido de lítio, peróxido de magnésio, peróxido de níquel, peróxido de zinco, peróxido de potássio, peróxido de sódio, e similares, com peróxido de hidrogênio e peróxido de sódio sendo preferidos, peróxido de hidrogênio sendo particularmente preferido.

Os hipocloritos que podem ser usados na solução oxidante podem incluir hipocloritos de metal alcalino, tais como, por exemplo, hipoclorito de sódio, hipoclorito de cálcio, hipoclorito de lítio, e similares, com hipoclorito de sódio preferido.

O estoque de alimentação de biomassa pode ser tratado comsolução oxidante sob uma ampla variedade de condições, dependendo dos resultados desejados. A solução oxidante pode ser aplicada por cerca de 10 minutos a cerca de 72 horas, à uma faixa de pH de cerca de 4 a cerca de 12, e temperaturas de cerca de 4°C a 100°C. Em seguida ao tratamento com a solução oxidante, a lignina e

fração de hemicelulose podem ser separadas dos sólidos ricos em celulose por qualquer processo de separação tradicional, por exemplo, sedimentação, filtração ou centrifugação. A polpa rica em celulose pode, em seguida, ser prontamente degradada em seus açúcares componentes usando celulases comercialmente disponíveis.

Modos para Concretizar a Invenção Exemplo 1

Materiais e Métodos

Material Lignocelulósico: Bagaço de cana-de-açúcar (bagaço) foi coletado de um moinho de açúcar local em Louisiana. Para impedir crescimento microbial durante armazenamento, o bagaço foi congelado até o uso. O bagaço descongelado foi secado em um forno a 80°C a um peso constante, e, em seguida, moído usando-se um moedor de café comercial. O bagaço moído que passou através de um filtro de malha 80 foi usado para tratamento adicional. Todos os pesos foram baseados em pesos secos, e foram medidos após secagem do material a um peso constante em um forno de 80°C.

Tratamento com Solução Oxidante. Todos os tratamentos foram realizados enquanto se agita à temperatura ambiente (25°C), a menos que, de outro modo, indicado. Usualmente, bagaço moído seco (2,5 g) foi misturado com 100 ml de solução de tratamento, e a mistura agitada à temperatura ambiente. Para testar o efeito da temperatura, a mistura foi colocada em uma placa agitadora magnética com um circulador de água termostático. Para variar o pH, o pH foi ajustado para o valor escolhido com ácido concentrado (HCI), ou base (hidróxido de sódio (NaOH) ou carbonato de sódio (Na-C03)). Para muitos experimentos, o valor do pH foi mantido a pH 8,0 com, ou carbonato de sódio a 0,1 M, ou NaOH a 10 N. Após 30 minutos de incu-bação, a mistura foi filtrada. A fração sólida (o resíduo de celulose) foi lavada com 20 ml 50% etanol (p/v), e, em seguida, lavada novamente com 100 ml de água destilada. Para pós-tratamento com uma lavagem cáustica, o resíduo foi, em seguida, incubado com 0,6% de NaOH por hora à temperatura ambiente. A solução oxidante ("Ox-B") foi usada em concentrações de 1 % a 5% de hipoclorito de sódio, a uma razão de 10:1 de hi podo rito :peróxido. Por exemplo, uma solução de 5% de Ox-B é igual a 5 g de hipoclorito de sódio com 0,5 g de peróxido de hidrogênio em 100 ml de solução; enquanto que uma solução de 2% de Ox-B é igual a 2 g de hipoclorito de sódio com 0,2 g de peróxido de sódio em 100 ml de água. Todos os químicos foram comercialmente comprados de Sigma Co (St. Louis, Missouri), a menos que, de outro modo, especificado.

Composição de bagaço tratado. Carboidratos estruturais e ligni-na de bagaço antes e após tratamento foram determinados pelo método conforme descrito por National Renewable Energy Laboratory (NREL, Nov. 2004 acessado; no website

http:/www.eere.energv.gov/biomass/analvtical procedures.hmtl).

Sacaríficações de Enzima. A hidrólise enzimática do resíduo de celulose foi conduzida usando-se uma enzima celulase bruta de Trichoder-ma viride (Cat. N° 9422, Sigma Co., St. Louis, Missouri). A atividade enzimática foi medida com Unidades de Papel de Filtro (FPU/g sólido), de acordo com o procedimento do NREL. As amostras de bagaço tratadas foram incubadas por 72 horas com enzima (10 FPU/g de bagaço pré-tratado) a 37°C, e sacudidas a 200 rpm. O grau de hidrólise de celulose foi expresso como produção por centode mono- e dissacarídeos, conforme comparado ao peso antes da hidrólise. Os mono- e dissacarídeos são medidos conforme abaixo.

Análise de açúcar. As amostras foram obtidas em vários intervalos de tempo durante sacarificação. Xilose, glucose, arabinose e celobiose foram determinadas pelo uso de um sistema de HPLC Waters com uma coluna Aminex-HPX-87K Bio-Rad (Bio-Rad Lab., Hercules, Califórnia) deslocadas a 85°C com K2HP04 como eluente, à uma taxa de fluxo constante de 0,6 ml/min. O índice de Retração foi usado para detecção de açúcares. A con-centração de açúcares a partir da HPLC foi usada para calcular a % de mono- e dissacarídeos no resíduo, que é uma medida de hidrólise de celulose.

Exemplo 2

Efeito do pH e Temperatura na Degradação Ox-B Experimentos iniciais foram conduzidos para encontrar o efeito do pH e temperatura na eficiência da solução Ox-B para degradar biomassa e promover hidrólise de celulose. Estes experimentos iniciais foram conduzidos com uma solução de 2% de Ox-B (isto é, 2 g de hipoclorito de sódio, 0,2 g de peróxido de hidrogênio, e 100 ml de solução) a 25°C, seguido por uma lavagem cáustica de 0,6% de NaOH antes da hidrólise de celulose. A faixa no pH foi de 4 a 12. Não existe uma diferença significante na quantidade de hidrólise de celulose sob as condições de pH diferentes. Todas as soluções mostram hidrólise de celulose maior do que cerca de 80% com a mais alta sendo cerca de pH 6 (cerca de 95%), e a mais baixa cerca de pH 10 (cerca de 80%). (Dados não mostrados). Em uma maneira similar, uma solução de 2% de Ox-B (pH 8,0), seguida por uma lavagem cáustica, foi usada para testar os efeitos de temperatura, de 25°C a 90°C. Novamente, a hidrólise de celulose, conforme medida pelas percentagens de mono- e dissacarídeos, foi independente da temperatura, com todas as condições mostrando cerca de 90%, ou hidrólise de celulose maior. (Dados não mostrados).

Exemplo 3

Comparação de Solução Ox-B e Solução de Hipoclorito

Várias concentrações de solução de Ox-B foram usadas para monitorar a mudança nos compostos primários (baseada na percentagem de peso seco) presentes na biomassa (celulose, hemicelulose e lignina) após uma incubação de 30 minutos com uma solução de Ox-B com concentrações de 1 % a 5%. Os resultados são mostrados na Figura 1, e indicam que à medida que a concentração de Ox-B aumenta de 1% para 5%, a quantidade de celulose aumenta, enquanto a quantidade de hemicelulose e lignina diminui.

Concentrações similares de Ox-B e uma solução de hipoclorito foram usados para degradar bagaços, seguindo o procedimento discutidoacima no Exemplo 1. Quando a perda de peso por cento é medida após uma incubação de 30 minutos, as duas soluções se realizam muito similarmente, conforme mostrado na Figura 2A. Resultados similares são também vistos quando se mede a percentagem de lignina removida conforme mostrado na Figura 2B, e quando se mede o grau de hidrólise de celulose (após 72 horas de incubação com uma celulase), conforme mostrado na Figura 3. Desse modo, baseado nesta análise, Ox-B foi muito similar ao hipoclorito na remoção rapidamente da lignina e hemicelulose dos bagaços, e no grau de hidrólise de enzima do resíduo de celulose resultante.

Exemplo 4

Efeitos de um Pós-Tratamento com Lavagem Cáustica

Para comparar adicionalmente a eficiência de Ox-B e hipoclorito para proporcionar substrato para degradação de celulose, experimentos foram conduzidos, conforme descrito acima, exceto que antes da hidrólise en-zímica, o resíduo de celulose foi incubado por 1 hora com 0,6% de NaOH. Conforme mostrado na Figura 4, este tratamento subseqüente produziu resultados similares em termos da perda de peso por cento na amostra para ambas as soluções de Ox-B (de 0,5 a 5%) e hipoclorito (de 0,5 a 5%).

Contudo, uma diferença surpreendente entre os tratamentos de Ox-B e hipoclorito foi vista quando a quantidade de hidrólise de celulose é medida (como mono- e dissacarídeos por cento). Conforme mostrado na Figura 5A, o tratamento com concentrações de Ox-B tão baixas quanto 1% resultou em quase 100% de hidrólise da celulose. Em contraste, a hidrólise de celulose dos tratamentos de hipoclorito alcançou um máximo (cerca de 80%) a uma concentração de cerca de 2% e, em seguida, caiu à medida que a concentração aumentou.

Além disso, quando concentrações diferentes do tratamento de Px-B foram usadas a pH 8,0, a quantidade de hidrólise de celulose alcançou cerca de 50% da hidrólise total a cerca de 10 minutos. Novamente, 1 % de Ox-B resultou em 100% de hidrólise, enquanto 0,5% resultou em 50% de hidrólise. (Figura 5B) Todas as concentrações resultaram em hidrólise maior do que 20%. Novamente, a hidrólise de celulose foi medida como mono- edissacarídeos por cento após incubação por 72 horas com uma enzima celu-lase bruta.

Quando estas concentrações são expressas com substância química por cento adicionada à biomassa original (isto é, 1 g de químico adicionado a 1 g de biomassa seria 100%), a diferença na hidrólise de celulose é claramente mostrada entre os tratamentos de Ox-B, hipoclorito, Ox-B, seguido por lavagem com NaOH. Estes resultados são mostrados na Figura 6. O tratamento de Ox-B, seguido por lavagem cáustica, mostrou altos níveis de hidrólise de celulose (maiores do que 80%) em 20%, 40% e 80% de químico. Para Ox-B, 20% de químico é uma solução de 0,5% de hipoclorito de sódio e 0,05% de peróxido de hidrogênio; 40% de químico é uma solução de 1% de hipoclorito de sódio e 0,1% de peróxido de hidrogênio; e 80% de químico é uma solução de 2% de hipoclorito de sódio e 0,2% de peróxido de hidrogênio. A lavagem cáustica não aperfeiçoa a hidrólise de celulose dos tratamentos de hipoclorito. Desse modo, uma combinação de pós-tratamento com cáustico em níveis químicos menores do que 40% (g de químico/gm de biomassa seca; equivalente ao tratamento com uma solução de 1% de Ox-B), realça uma diferença na degradação de bagaços entre Ox-B e hipoclorito. A solução de Ox-B produz a celulose mais disponível para hidrólise por celulase. Soluções de hipoclorito em concentrações acima de 2% reduzem a disponibilidade de celulose ao ataque de enzima. (Figuras 5 e 6).

Um complexo de oxigênio simples (Ox-B, uma solução de cerca de 10:1 de hipoclorito de sódio:peróxido de hidrogênio) foi encontrado para remover ambas lignina e hemicelulose a partir dos bagaços de cana-de-açúcar. Após tratamento, o resíduo celulósico é prontamente separado a partir da lignina e hemicelulose por sedimentação. O resíduo (a polpa) continha até 80% por peso de celulose, e era facilmente degradável por enzima celulase. Um tratamento de oxidação, seguido por uma lavagem cáustica, produziu um resíduo de celulose que estava entre 85 e 100% degradado em açúcar simples por celulase em concentrações muito baixas de Ox-B. Devido à baixa quantidade de químico usada, e a eficiência da degradação, este processo tem potencial comercial.As descrições completas de todas as referências citadas neste relatório descritivo são, desse modo, incorporadas por referência. Também, incorporada por referência está a descrição completa do seguinte: Chang-Ho Chung et ai, "Chemical Oxidation for Cellulose Separation,", um trabalho a ser apresentado na American Chemical Society Meeting, San Diego, Califórnia, 13 de março de 2005. No caso de um outro conflito irreconciliável, contudo, o presente relatório descritivo deve controlar.

Claims

1. Método para separar celulose de lignina em um material lignocelulósico, o referido método compreendendo as etapas do seguinte:(a) misturar o material lignocelulósico com uma solução oxidante, no qual a referida solução oxidante compreende um peróxido e um hipo-clorito, no qual a solução oxidante é formada pela adição de um ingrediente de peróxido a um ingrediente de hipoclorito, de modo que a razão de peso do hipoclorito para o peróxido não é menor do que cerca de 5:1; e incubando a referida mistura por um período de tempo não menor do que cerca de 10 minutos, no qual no final do período de incubação, a referida mistura contém uma fração sólida contendo celulose e uma fração líquida contendo lignina; e(b) separar a referida fração líquida da referida fração sólida.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, no qual na mistura de material lignocelulósico e solução oxidante, a razão do peso do peróxido e do hipoclorito para o peso do material lignocelulósico é não maior do que cerca de 1:1.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, no qual na mistura de material lignocelulósico e solução oxidante, a razão do peso do peróxido e do hipoclorito para o peso do material lignocelulósico é não maior do que cerca de 0,4:1.

4. Método, de acordo com a reivindicação 1, no qual na mistura de material lignocelulósico e solução oxidante, a razão do peso do peróxido e do hipoclorito para o peso do material lignocelulósico é não maior do que cerca de 0,2:1.

5. Método, de acordo com a reivindicação 1, no qual o material lignocelulósico é selecionado a partir do grupo consistindo em bagaço de cana-de-açúcar, forragem de milho, serragem, madeira, e agulhas de pinho.

6. Método, de acordo com a reivindicação 5, no qual o material lignocelulósico é bagaço de cana-de-açúcar.

7. Método, de acordo com a reivindicação 1, no qual o peróxido é um peróxido de metal alcalino.

8. Método, de acordo com a reivindicação 1, no qual o peróxidoé peróxido de sódio.

9. Método, de acordo com a reivindicação 1, no qual o peróxido é peróxido de hidrogênio.

10. Método, de acordo com a reivindicação 1, no qual o hipoclorito é um hipoclorito de metal alcalino.

11. Método, de acordo com a reivindicação 1, no qual o hipoclorito é hipoclorito de sódio.

12. Método, de acordo com a reivindicação 1, no qual o peróxido é peróxido de hidrogênio, e o hipoclorito é hipoclorito de sódio.

13. Método, de acordo com a reivindicação 1, no qual a razão de peso do hipoclorito de sódio para o peróxido de hidrogênio é cerca de 10:1.

14. Método de produção de açúcares a partir de um material lig-nocelulósico, o referido método compreendendo as seguintes etapas:(a) misturar o material lignocelulósico com uma solução oxidante, no qual a referida solução oxidante compreende um peróxido e um hipoclorito, no qual a solução oxidante é formada pela adição de um ingrediente de peróxido a um ingrediente de hipoclorito, de modo que a razão de peso do hipoclorito para o peróxido não é menor do que cerca de 5:1; e incubando a referida mistura por um período de tempo não menor do que cerca de 10 minutos, no qual no final do período de incubação, a referida mistura contém uma fração sólida contendo celulose e uma fração líquida contendo lignina; e(b) separar a referida fração líquida da referida fração sólida; e(c) incubar a referida fração sólida com uma enzima, no qual a referida enzima hidroliza a celulose na fração sólida em açúcares.

15. Método, de acordo com a reivindicação 14, compreendendo adicionalmente a etapa de incubar a fração sólida com uma solução de álcali fraca antes da incubação com a enzima.

16. Método, de acordo com a reivindicação 15, no qual a solução de álcali fraca é uma solução de hidróxido de sódio.

17. Método, de acordo com a reivindicação 14, no qual a enzima é uma celulase.

18. Método, de acordo com a reivindicação 14, no qual na mistu-ra de material lignocelulosico e solução oxidante, a razão do peso do peróxi-do e do hipoclorito para o peso do material lignocelulosico é não maior do que cerca de 1:1.

19. Método, de acordo com a reivindicação 14, no qual na mistura de material lignocelulosico e solução oxidante, a razão do peso do peróxido e do hipoclorito para o peso do material lignocelulosico é não maior do que cerca de 0,4:1.

20. Método, de acordo com a reivindicação 1, no qual na mistura de material lignocelulosico e solução oxidante, a razão do peso do peróxido e do hipoclorito para o peso do material lignocelulosico é não maior do que cerca de 0,2:1.

21. Método, de acordo com a reivindicação 14, no qual o material lignocelulosico é selecionado a partir do grupo consistindo em bagaço de cana-de-açúcar, forragem de milho, serragem, madeira, e agulhas de pinho.

22. Método, de acordo com a reivindicação 21, no qual o material lignocelulosico é bagaço de cana-de-açúcar.

23. Método, de acordo com a reivindicação 14, no qual o peróxido é um peróxido de metal alcalino.

24. Método, de acordo com a reivindicação 14, no qual o peróxido é peróxido de sódio.

25. Método, de acordo com a reivindicação 14, no qual o peróxido é peróxido de hidrogênio.

26. Método, de acordo com a reivindicação 14, no qual o hipoclorito é um hipoclorito de metal alcalino.

27. Método, de acordo com a reivindicação 14, no qual o hipoclorito é hipoclorito de sódio.

28. Método, de acordo com a reivindicação 14, no qual o peróxido é peróxido de hidrogênio, e o hipoclorito é hipoclorito de sódio.

29. Método, de acordo com a reivindicação 14, no qual a razão de peso do hipoclorito de sódio para o peróxido de hidrogênio é cerca de 10:1.