BRPI0714720A2

BRPI0714720A2 - mÉtodo e aparelho para produÇço de bioetanol e outros produtos de fermentaÇço

Info

Publication number: BRPI0714720A2
Application number: BRPI0714720-1A
Authority: BR
Inventors: Steen Brummerstedt Iversen; Corinne Mallol; Tommy Larsen
Original assignee: Scf Technologies As
Priority date: 2006-07-14
Filing date: 2007-07-13
Publication date: 2013-03-26
Also published as: CN101490269A; CN101490269B

Abstract

MÉTODO E APARELHO PARA PRODUÇçO DE BIOETANOL E OUTROS PRODUTOS DE FERMENTAÇçO. A presente invenção refere-se a um método para converter material orgânico em combustivel de hidrocarboneto, tal como etanol, o método compreendendo um processo de fermentação que fermenta o material orgânico assim fornecendo um caldo de fermentação, um processo de separação que separa o material fermentado em um combustível de hidrocarboneto e um produto residual, um processo de conversão pelo menos em parte convertendo o produto residual em energia, um processo de distribuição de energia que distribui pelo menos alguma da energia fornecida pelo processo de conversão ao processo de fermentação.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO E APARELHO PARA PRODUÇÃO DE BIOETANOL E OUTROS PRODUTOS DE FERMENTAÇÃO".

DESCRIÇÃO

A presente invenção refere-se a um método e aparelho para

converter material orgânico em uma substância inflamável, tipicamente um combustível de hidrocarboneto, tal como etanol. ANTECEDENTES

A demanda de energia do mundo está aumentando, e as fontes de combustível fóssil estão reduzidas, levando à competição crescente para as fontes de energia disponíveis, e assim impedindo o crescimento econô- mico por preços altos de energia. Para superar esta situação, fontes de e- nergia renovável devem ser colocadas em exploração. Com a tecnologia atual, a única fonte de energia renovável tendo capacidade suficiente para compensar partes significativas da demanda de energia é conversão de bi- omassa. Biomassa é convertida eficientemente em calor e eletricidade atra- vés das tecnologias existentes, mas combustíveis de transporte, que somam um terço do consumo de energia total, devem estar disponíveis como fluidos de densidade de energia alta, preferivelmente compatíveis com os combus- tíveis fósseis como óleo diesel e gasolina. Portanto, tecnologias para trans- formar e otimizar o conteúdo de energia de biomassa são requeridas.

Métodos para produção de bioetanol são conhecidos. Estes tipi- camente envolvem várias operações de unidade tais como preparação de carga de alimentação, fermentação e purificação de subprodutos. Cada uma destas operações de unidade pode compreender várias operações de uni- dade. Tal método da técnica anterior tem vários inconvenientes. Primeira- mente, bioetanol é principalmente produzido de biomassa rica em amido e açúcar tal como grão de milho e de trigo. Já na etapa de colheita da carga de alimentação ΛΑ a 2/3 do material vegetal são freqüentemente rejeitados, e principalmente as sementes são usadas na fermentação. Vários métodos estão sendo desenvolvidos para aumentar a quantidade de material vegetal que pode ser convertido na etapa de conversão. Tais métodos incluem hi- drólise enzimática do amido para produzir glicose, que pode ser convertida na fermentação. Tipicamente a matéria-prima da alimentação inteira é pro- cessada, isto é, a polpa de alimentação também inclui as partes celulósicas e outros materiais que não são convertidos na fermentação. Consequente- mente, os métodos da técnica anterior incluem melhorar o material residual da fermentação para um material seco após separação do etanol produzido. Este material melhorado pode ser usado como alimentação de gado. Não é esperado que o mercado para o subproduto melhorado equipare à produção, se um número grande de plantas de bioetanol for colocado em operação. É, portanto desejável encontrar um uso alternativo do subproduto. Em segundo lugar, muitas das operações de unidade envolvidas no método da técnica anterior têm um consumo de energia alto relativo assim aumentando o custo de produção do bioetanol. Em terceiro lugar, uma quantidade grande do cus- to de instalação industrial é relacionada ao melhoramento do material resi- dual, por exemplo, decantação e secagem, e especialmente à secagem é de muito consumo de energia. Além disso, os métodos existentes para produzir bioetanol são limitados à matéria-prima de alimentação específica. É alta- mente desejável permitir conversão de outros materiais tais como materiais residuais eventualmente em outros tipos de produtos, tais como óleos. SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Um objetivo da presente invenção é prover um método melhora- do e um aparelho melhorado para converter material orgânico, tal como so- bra, lodo, biomassa etc., em produtos de hidrocarboneto, tais como combus- tível de hidrocarboneto. Outro objetivo da presente invenção é prover um método e um

aparelho para produção mais eficaz de produtos de fermentação tais como bioetanol. Eficiência neste contexto deveria ser interpretada em termos am- plos tais como eficiência de custo, eficiência de energia, rendimento, usos novos de produtos residuais etc. É ainda outro objetivo prover um método e aparelho expandindo

a quantidade e tipos de materiais orgânicos que possam ser convertidos pe- lo processo. Um outro objetivo da presente invenção é prover um produto reciclável melhorado da conversão do material orgânico, cujo produto melho- rado é reutilizável como algum tipo de energia. Estes objetivos e vários ou- tros objetivos, que ficarão evidentes abaixo, são obtidos por um primeiro as- pecto da presente invenção provendo um método para converter material orgânico em combustível de hidrocarboneto, tal como etanol, o método com- preendendo:

• um processo de fermentação fermentando o material orgâni- co assim fornecendo um caldo de fermentação,

· um processo de separação separando o material fermentado

em um combustível de hidrocarboneto e um produto residu- al,

• um processo de conversão pelo menos em parte converten- do o produto residual em energia,

· processo de distribuição de energia distribuindo pelo menos

alguma da energia fornecida pelo processo de conversão ao processo de fermentação.

O processo de separação pode também ser denominado um processo de purificação.

A conversão em energia tipicamente, mas não exclusivamente,

inclui uma conversão em energia térmica tal como calor.

O termo "combustível de hidrocarboneto" é para ser entendido em sentido amplo, tipicamente como uma substância inflamável contendo hidrocarbonetos, tal como combustível com base em hidrocarboneto, que

pode ou não compreender outros elementos que carbono e hidrogênio, por exemplo alguns dos ditos hidrocarbonetos podem compreender oxigênio e outros elementos por exemplo na forma de grupos alcoois, aldeídos, ceto- nas, ácidos carboxílicos, ésteres, éteres e produtos de reação dos mesmos. Em particular, hidrocarbonetos de acordo com a presente invenção incluem

óleos, tais como biobruto, bio-óleo, biodiesel, e alcoois tais como metanol, etanol, propanol, iso-propanol.

Em uma modalidade preferida de acordo com a presente inven- ção envolve o combustível de hidrocarboneto compreende etanol. Outra dita produção de etanol pode ter uma economia de energia positiva geral, e o rendimento de etanol pode ser substancialmente inalterado pelo dito proces- so de conversão.

Produção de etanol de acordo com a presente invenção freqüen-

temente compreende também um ou mais processos de pré-tratamento pro- duzindo uma moagem do material orgânico para o processo de fermentação. Tal processo de pré-tratamento pode compreender uma moagem do material orgânico, tal como moagem por uma moagem a úmido e/ou a seco. Neste processo de moagem, o material de carga de alimentação é dividido em par- tes menores. Água pode ser adicionada antes da etapa de moagem (moa- gem a úmido) ou após a moagem (moagem a seco) para produzir uma polpa de alimentação. Normalmente a carga de alimentação inteira é processada, isto é, a polpa de alimentação inclui também a parte celulósica e protéica das sementes. O pré-tratamento pode também incluir uma etapa de Iiquefa- ção. As enzimas podem ser adicionadas à polpa na etapa de liquefação para quebrar o material estrutural da planta através de hidrólise e liberar o amido das sementes. O amido é também hidrolisado em açúcares menores- dextrinas. Ainda também o pré-tratamento pode incluir uma etapa de sacari- ficação subsequente. Nesta etapa, as dextrinas podem ser quebradas em açúcares de peso molecular baixo adequados para fermentação. A sacarifi- cação pode ser executada através de hidrólise enzimática usando uma mis- tura de enzimas.

Uma modalidade preferida de acordo com a presente invenção é onde pelo menos 50% da energia requerida para o dito processo de pré- tratamento sendo providos pelo dito processo de distribuição de energia, tal como pelo menos 70% da energia requerida para o dito processo de pré- tratamento sendo providos pelo dito processo de distribuição de energia, e preferivelmente pelo menos 80% da energia requerida para o dito processo de pré-tratamento sendo providos pelo dito processo de distribuição de e- nergia, tal como pelo menos 90% da energia requerida para o dito processo de pré-tratamento sendo providos pelo dito processo de distribuição de e- nergia, e até mesmo mais preferivelmente pelo menos 95% da energia re- querida para o dito processo de pré-tratamento sendo providos pelo dito pro- cesso de distribuição de energia, tal como substancialmente todo o calor requerido para o dito processo de pré-tratamento é provido pelo dito proces- so de distribuição de energia.

Na maioria das modalidades de acordo com a presente invenção o processo de fermentação ocorre em um fluido, preferivelmente sendo á- gua. O processo de fermentação freqüentemente compreende converter a- çúcar(es) através do uso e/ou adição de micro-organismo(s), tal(is) como levedura, e/ou bactérias tais como bactérias termolábeis direta e/ou indire- tamente no caldo de fermentação compreendendo combustível(éis) de hi- drocarboneto. Freqüentemente o processo de fermentação ocorre em uma temperatura entre 24-36°C durante 24-96 horas em um ambiente com um pH por volta de 4-5.

O processo de separação preferivelmente compreende destilar o

caldo de fermentação por meio do qual pelo menos uma parte do combustí- vel de hidrocarboneto é separada do caldo de fermentação. Adicional e, substancialmente todo o combustível de hidrocarboneto e produtos residuais presentes no caldo de fermentação são separados subsequente ao processo de fermentação, e em que substancialmente todo combustível de hidrocar- boneto presente no caldo de fermentação é separado por destilação. Além disso, o combustível de hidrocarboneto pode preferivelmente ser etanol, e o etanol após o dito processo de destilação é de preferência substancialmente na forma de mistura azeotrópica de etanol e água. O método de acordo com a presente invenção pode preferivel-

mente também compreender um processo de separação de combustível de hidrocarboneto, em que água é removida do combustível de hidrocarboneto. Adicionalmente, o dito processo de separação de hidrocarboneto também pode incluir um processo de membrana tal como uma pervaporação. Alter- nativamente ou em combinação a este, água pode ser removida do dito combustível de hidrocarboneto por um processo de peneiração molecular. O processo de peneiração molecular pode preferivelmente incluir um zeólito. O processo de separação para separar o dito combustível de hidrocarboneto do caldo de fermentação é um processo de demanda de e- nergia. Consequentemente, em uma modalidade preferida de acordo com a presente invenção pelo menos 50% da energia requerida para o dito proces- so de separação sendo providos pelo dito processo de distribuição de ener- gia, tal como pelo menos 70% da energia requerida para o dito processo de separação sendo providos pelo dito processo de distribuição de energia, e preferivelmente pelo menos 80% da energia requerida para o dito processo de separação sendo providos pelo dito processo de distribuição de energia, tal como pelo menos 90% da energia requerida para o dito processo de se- paração sendo providos pelo dito processo de distribuição de energia, e até mesmo mais preferivelmente pelo menos 95% da energia requerida para o dito processo de separação sendo providos pelo dito processo de distribui- ção de energia, tal como substancialmente todo o calor requerido para o dito processo de separação sendo provido pelo dito processo de distribuição de energia.

O caldo de fermentação restante subsequente ao dito processo de separação para do dito combustível de hidrocarboneto, doravante cha- mado o resto ou produto residual da fermentação tipicamente pode incluir amido não-convertido, outros orgânicos da matéria-prima de alimentação como material celulósico, proteínas e outro material celular da matéria-prima de alimentação como também células mortas de levedura, micro- organismos, enzimas etc. Técnicas conhecidas tipicamente processam este resto ou produto residual da fermentação para forragem para animais, que pode ser usada para alimentar por exemplo gados. Tal processamento tipi- camente inclui numerosas etapas incluindo operações de decantação e/ou secagem para obter um material substancialmente seco chamado "Grãos destilados secos com solúveis (DDGS)" que são vendidos como forragem para animais. As etapas do processamento envolvidas têm um consumo de energia alto e o valor do produto de forragem para animais é relativamente baixo. Consequentemente, tal melhoramento do produto residual acresce aos custos de processamento e o torna menos competitivo. Também o mer- cado para tal subproduto melhorado não é esperado equiparar à produção do combustível de hidrocarboneto, se um número maior de tais plantas for colocado em operação.

Consequentemente, é desejável encontrar usos alternativos des- te resto ou produto residual de fermentação.

A presente invenção provê um método para converter tal produto residual para algum tipo de energia e pelo menos em parte distribuir de volta esta energia para o processo de pré-tratamento e/ou o processo de fermen- tação e/ou o processo de separação.

Em modalidades preferidas do método de acordo com a presen- te invenção pelo menos 50% da energia requerida para o dito processo de pré-tratamento, processo de fermentação, e processo de separação sendo providos pelo dito processo de distribuição de energia, tal como pelo menos 70% da energia requerida para o dito processo de pré-tratamento, processo de fermentação, e processo de separação sendo providos pelo dito processo de distribuição de energia, e preferivelmente pelo menos 80% da energia requerida para o dito processo de pré-tratamento, processo de fermentação, e processo de separação sendo providos pelo dito processo de distribuição de energia, tal como pelo menos 90% da energia requerida para o dito pro- cesso de pré-tratamento, processo de fermentação, e processo de separa- ção sendo providos pelo dito processo de distribuição de energia, e até mesmo mais preferivelmente pelo menos 95% da energia requerida para o dito processo de pré-tratamento, processo de fermentação, e processo de separação sendo providos pelo dito processo de distribuição de energia, tal como substancialmente todo o calor requerido para o dito processo de pré- tratamento, processo de fermentação, e processo de separação sendo pro- vido pelo dito processo de distribuição de energia.

Uma modalidade, o dito processo de conversão para converter o dito produto residual compreende um processo de combustão e/ou um pro- cesso de gaseificação e/ou um processo de pirólise. A dita combustão e/ou gaseificação e/ou um processo de pirólise para converter o dito produto resi- dual em energia pode ser um processo térmico. Em tais modalidades, o pro- cesso de conversão pode também compreender um processo de secagem usando algum tipo de fonte de calor residual. A dita fonte de calor residual pode ser um gás quente e/ou vapor de pressão baixa e/ou uma água quente, por exemplo um fluxo de energia em excesso, por exemplo, da produção de energia e/ou calor através de processos da técnica anterior.

Porém, o resto ou produto residual de fermentação tipicamente contém mais de 80% em peso de água, tal como mais de 90% em peso e pode conter até 95% em peso, e o consumo de energia para evaporar tais quantidades grandes de água, torna difícil de se obter uma energia positiva.

Consequentemente, em um aspecto da presente invenção o dito processo de conversão ocorre em um meio tal como um fluido tal como água e o processo de conversão ocorre sem a necessidade de prover o calor de evaporação à água contida no dito resto ou produto residual de fermentação. Em uma modalidade, este é fornecido por processo de conversão compre- endendo uma biogaseificação, em que o dito resto ou produto residual de fermentação é convertido em um biogás, que pode ou não ser combustado ou queimado em uma etapa subsequente para fornecer calor e/ou vapor e/ou um fluxo de água quente ao dito processo de distribuição de energia.

A carga de alimentação para o dito processo de conversão de acordo com a presente invenção pode compreender outros materiais de car- ga de alimentação que o dito resto ou produto residual de fermentação do processo de fermentação e/ou separação. Métodos da técnica anterior tipi- camente apenas usam entre 1/3 e !4 do material vegetal colhido que é usado como carga de alimentação para os processos de pré-tratamento e fermen- tação, e resíduos tais como folhas e palha são tipicamente não usados no processo de fermentação para produção de combustíveis de hidrocarboneto. Tais resíduos da colheita podem ser misturados com o dito resto de fermen- tação ou o dito produto residual antes do dito processo de fermentação, e assim aumentam ou melhoram a eficiência geral.

Em algumas modalidades outros materiais tais como materiais residuais podem ser misturados com o dito resto e/ou produto residual de fermentação antes do dito processo de conversão. Uma modalidade atrativa da presente invenção conduzirá a dita conversão em um fluido de pressão alta tal como em um fluido a uma pres- são de pelo menos 5000 kPa (50 bar), tal como a pressão de menos 10000 kPa (100 bar) e preferivelmente a uma pressão de pelo menos 15000 kPa (150 bar) tal como a uma pressão de pelo menos 20000 kPa (200 bar) tal como a uma pressão de pelo menos 25000 kPa (250 bar). O dito fluido pode ser selecionado entre água e/ou alcoois e misturas dos mesmos. Freqüen- temente a dita conversão no dito fluido de pressão alta envolve um processo de conversão hidrotérmico e/ou solvotérmico, isto é, a dita conversão pelo menos em parte inclui uma degradação térmica das ditas substâncias conti- das no dito fluido.

O processo de conversão pode ser um processo de combustão em tal fluido de pressão alta tal como uma oxidação de água supercrítica ou um processo de oxidação parcial, em que um oxidante tal como oxigênio é adicionado ao fluido ou mistura de fluidos para pelo menos parcialmente oxi- dar ou converter os ditos materiais orgânicos pela ação do dito oxidante u- sando o dito fluido como meio de reação.

Em outra modalidade, o dito processo de conversão no dito flui- do de pressão alta compreende conversão por um processo de "gaseifica- ção a úmido" e/ou "liquefação" dentro do dito fluido de pressão alta. Além disso, o dito gás ou líquido podem ser combustados ou convertidos em uma outra fonte de energia tal como gás quente e/ou vapor e/ou água quente an- tes de ser distribuído ao dito processo de distribuição de energia.

Uma modalidade atrativa da presente invenção é fornecida pelo uso de catalisadores homogêneos e/ou heterogêneos presentes dentro do dito fluido de pressão alta, assim otimizando a taxa de reação e promovendo conversão em um produto desejado. Em muitas modalidades de acordo com a presente invenção os ditos catalisadores homogêneos e/ou heterogêneos compreendem pelo menos um composto do grupo I da tabela periódica de elementos. Em uma modalidade até mesmo mais preferível, um catalisador heterogêneo está também presente e/ou contatado com o dito fluido de pressão alta. Os ditos catalisadores heterogêneos podem compreender pelo menos um dos elementos Zr, Ti, Al, Si, Fe, Ni, Co, Cr, W, Mo, V, Sn1 Zn, Ru1 e preferivelmente o dito catalisador heterogêneo está presente na forma de um oxido e/ou oxihidróxido.

A temperatura do dito processo de conversão pode, de acordo com a presente invenção ser até 700°C, tal como até 600°C e preferivelmen- te até 500°C tal como ate 400°C, e até mesmo mais preferivelmente até 350°C tal como até 250°C.

Os pelo menos uns catalisadores homogêneos e/ou heterogê- neos podem preferivelmente compreender pelo menos um composto de pelo menos um elemento do grupo I da tabela periódica e/ou pelo menos um composto de pelo menos um elemento do grupo IV da tabela periódica.

Preferivelmente, pelo menos um catalisador homogêneo e/ou heterogêneo pode ser contido na fração de resíduos de combustão das ditas substâncias sendo alimentadas à dita etapa de conversão.

Outro aspecto da presente invenção provê um método para con- verter um produto residual em combustíveis de hidrocarboneto. O produto residual é preferivelmente fornecido por um método de acordo com primeiro aspecto da presente invenção e o método preferivelmente compreende as etapas de:

- pressurizar o dito produto residual em um fluido para uma pressão acima de 22500 kPa (225 bar), e

- aquecer o dito produto residual no dito fluido para uma tempe- ratura acima de 200°C na presença de um catalisador homogêneo compre- endendo um composto de pelo menos um elemento do grupo I da tabela periódica de elementos,

em que o método também compreende as etapas de:

- contatar o dito produto residual no dito fluido com um catalisa- dor heterogêneo compreendendo um composto de pelo menos um elemento do grupo IVB da tabela periódica e/ou alfa-alumina.

Preferivelmente, o método pode também compreender uma eta- pa de assegurar que o dito fluido tenha inicialmente um valor de pH de aci- ma 7, preferivelmente ajustando o dito fluido para ter um valor de pH acima 7.

Um método melhorado para converter um produto residual em produtos recicláveis é por este meio obtido. Contatando o produto residual com um catalisador heterogêneo compreendendo um composto de pelo me- nos um elemento do grupo IVB da tabela periódica e/ou alfa-alumina, o cata- lisador pode ser usado novamente e uma conversão contínua do produto residual é possível. Assim a quantidade de catalisador gasta para converter uma quantidade de produto residual é diminuída por meio do qual o custo para converter o material é consideravelmente diminuído. Adicionalmente, o tempo do processo foi diminuído consideravelmente devido ao fato que divi- dindo o processo de catalisador em dois processos separados aumenta a velocidade da conversão.

Além disso, ajustando o fluido para acima de 7, a corrosão dos materiais usados para os componentes envolvidos no aparelho é diminuída consideravelmente. A corrosão destes materiais diminuiu para uma tal quan- tidade que materiais padrões baratos podem ser usados para a construção do aparelho.

De acordo com outro aspecto da presente invenção, o método pode compreender a etapa de manter o valor de pH do dito fluido contendo o dito produto residual na faixa 7-14, tal como 7-12 e preferivelmente na faixa 7-10 tal como na faixa 7-9,5, e preferivelmente na faixa de 8-10. Este é as- sim obtido que quando converter o produto residual em combustível de hi- drocarboneto a corrosão dos materiais usados para os componentes envol- vidos do aparelho é substancial diminuída para pelo menos uma quantidade insignificante de corrosão.

Além disso, de acordo com um aspecto da presente invenção o método pode compreender a etapa de pré-tratar o produto residual a uma pressão de 400-1500 (4-15 bar) em temperatura de 100-170°C durante um período de 0,5-2 horas. Em outro aspecto da presente invenção, o método pode compreender a etapa de pré-tratar o produto residual por um tratamen- to enzimático em uma temperatura de 20-100°C. Por um tal pré-tratamento do produto residual, o produto residual é pré-convertido por meio do qual a conversão subsequente pode ser executada mais rapidamente que sem o pré-tratamento.

Subseqüentemente, a etapa de pré-tratamento pode, de acordo com outro aspecto da invenção, compreender uma etapa de redução de ta- manho do material tal como uma etapa de corte, trituração, moagem, ou pe- neiração ou uma combinação destas. Por uma tal redução de tamanho, o processo de conversão do produto residual é executado até mesmo mais rapidamente que sem a redução de tamanho.

Adicionalmente, a etapa de pré-tratamento pode compreender a etapa de acrescentar aditivos ao fluido de acordo com a presente invenção, por meio do qual o processo de conversão é melhorado também até mesmo com respeito à velocidade do tempo de conversão e com respeito ao produto resultante da conversão do produto residual em combustíveis de hidrocarbo- neto. O produto resultante da conversão do produto residual adicionando estes aditivos pode ser regulado, de forma que o produto resultante pode ter composição variável de óleo, metanol, água, orgânicos solúveis em água, sais solúveis em água, etc. É depois possível ajustar o produto reciclável com respeito aos desejos do uso subsequente dos produtos.

Em um aspecto da presente invenção a etapa de pré-tratamento pode compreender a etapa de ajustar o pH do dito fluido compreendendo o dito produto residual para acima de 7. Ele é por este meio obtido para ajuste do valor de pH compreendendo o produto residual em um estágio prematuro do processo de conversão, por meio do qual o tempo de processo para a conversão é reduzido.

Pela etapa de pré-tratamento do fluido compreendendo o produ- to residual é possível aumentar a quantidade de material de estado sólido no fluido que novamente leva a uma taxa mais alta de conversão e assim uma capacidade de produção mais alta. Isto resulta em uma conversão de custo mais eficiente e econômico do material orgânico.

Em outro aspecto da presente invenção, o método pode também compreender uma etapa de separar as partículas fluido compreendendo o material orgânico. Separação das partículas antes de contatar o fluido com- preendendo o produto residual com o catalisador heterogêneo, o produto resultante do processo de conversão, tal como óleo, é depois substancial- mente livre de ser ligado a estas partículas e, portanto muito mais reutilizável após este processo de conversão. Um segundo processo, tal como uma re- finaria, é assim dispensável.

Em ainda outro aspecto da presente invenção, o método pode também compreender uma segunda etapa de aquecimento do fluido. A tem- peratura de fluido compreendendo o produto residual é por este meio ajustá- vel logo antes de contatar o catalisador heterogêneo, por meio do qual o pro- cesso é otimizado levando a um tempo de processo reduzido. Além disso, separar as partículas do fluido em um tal estágio prematuro uma quantidade de energia substancial para transportar as partículas separadas é poupada, que novamente diminui a quantidade de energia gasta no processo de con- versão como um total.

Adicionalmente, o método pode, de acordo com a invenção, compreender uma segunda etapa de separação de partículas é meramente por razão de segurança com respeito à primeira etapa de separação das partículas. Esta etapa reduz, pelas mesmas razões como a primeira etapa de separar partículas, a quantidade total de energia gasta para o processo de conversão.

Além disso, o método pode, de acordo com a invenção, compre- ender uma etapa de esfriar o fluido. Esfriando o fluido, o produto resultante da conversão do produto residual pode ser otimizado em relação à composi- ção do produto.

Vantajosamente, a etapa de esfriar pode, de acordo com a pre- sente invenção, ser executada por troca de calor com a primeira etapa de aquecimento e/ou uma etapa de pré-aquecimento do fluido na etapa de pré- tratamento. Ela é obtida para reusar o calor do fluido, que necessita esfriar antes da segunda parte de conversão nos produtos recicláveis, no fluido na primeira parte do processo de conversão antes de contatar o fluido com o catalisador heterogêneo. A quantidade total de energia para a conversão do produto residual é assim mantida em um mínimo. O dito método pode, de acordo com um aspecto a presente in- venção, também compreender uma etapa de separar o gás do fluido, tal co- mo gás combustível. Separando este gás um tipo de produto reciclável é obtido que foi um objetivo da invenção.

O método pode, de acordo com um aspecto da presente inven- ção, também compreender a etapa que o gás de combustível é usado para aquecer o fluido na segunda etapa de aquecimento. Usando o gás separado, ele é usado novamente convertendo o produto residual e, portanto reutilizá- vel.

Além disso, o método pode, de acordo com a invenção, também compreender uma etapa de separar o fluido em água e orgânicos solúveis em água de sais solúveis em óleo e em água em uma unidade primeiro se- parando tal como um filtro de membrana. Por esta separação, uns produtos recicláveis são obtidos e uma conversão também em produtos recicláveis é possível.

Em um aspecto da presente invenção, a água e os orgânicos solúveis em água são transformados em eletricidade em uma pilha termelé- trica de metanol direta. Este é um modo de usar um dos produtos recicláveis da presente invenção. Pode também ser considerado como uma etapa sub- sequente de converter os produtos recicláveis em um produto utilizável em forma de eletricidade.

O método pode, de acordo com outro aspecto da presente in- venção, também compreender uma segunda etapa de separar, tal como fil- trar orgânicos solúveis em água da água, tal como uma separação de meta- nol em uma segunda unidade de separação tal como um filtro de membrana. Por esta etapa de conversão, um produto de reciclagem é obtido.

Subseqüentemente, as ditas uma ou mais unidades de separa- ção podem ser selecionadas do grupo de separadores de fase, centrífugas, processos de membrana compreendendo ultrafiltração, nanofiltração, osmo- se reversa ou pervaporação ou uma combinação das mesmas. Por esta se- leção, tipos diferentes de produtos são obteníveis.

De acordo com um aspecto da presente invenção, a água e or- gânicos solúveis em água após a segunda etapa de separação podem ser transformados em água bebível em um processo de osmose reversa. Pelo método compreendendo o processo de osmose reversa um produto reciclá- vel muito utilizável é obtido.

De acordo com um aspecto da presente invenção, o orgânico solúvel em água compreendendo metanol sobreconcentrado pode ser recir- culado para a etapa de pré-tratamento. Uma otimização adicional do método de conversão é obtida por este meio, e o produto convertido de metanol so- breconcentrado é usado novamente.

Adicionalmente, o método pode, de acordo com um aspecto da invenção, compreender um separador de fase, por meio do qual separação de óleo como produto é obtido.

De acordo com um aspecto da presente invenção, a etapa de contato o produto residual no fluido pode ser executada com um catalisador heterogêneo enquanto a temperatura é mantida substancialmente constante. Mantendo a temperatura constante na etapa de contato, o contato do fluido com o catalisador heterogêneo é mantido na mesma condição e a conversão é, portanto constante ao longo da etapa de contato. Uma outra vantagem é que os equilíbrios e as taxas de reação das reações químicas envolvidas na conversão são mantidos constante ao longo da etapa de contato, assim as- segurando uniformidade nos produtos formados pela conversão.

Em outro aspecto da presente invenção, a temperatura na etapa de contato pode ser na faixa 200-650°C, tal como na faixa 200-450°C, e pre- ferivelmente na faixa 200-374°C, e até mesmo mais preferivelmente na faixa 250-374°C, tal como na faixa 275-350°C. Mantendo estas temperaturas bai- xas, o processo de conversão está usando menos energia convertendo a mesma quantidade de produto residual que em temperaturas mais altas. Uma temperatura baixa junto com um valor de pH acima de 7 diminui a cor- rosão dos materiais usados para o aparelho no qual o método presente é executado.

Uma temperatura baixa na etapa de contato aumenta a fração do produto residual que é convertido em combustíveis de hidrocarboneto, e assim a capacidade de produção de óleo da etapa de contato. Em tais tem- peraturas baixas, a solubilidade dos sais é alta comparada à temperatura mais alta por meio do qual o processo de conversão é também vantajoso devido a quase nenhuma deposição de sais ocorre dentro do aparelho. Além disso, em tais temperaturas baixas, o produto residual é menos convertido em fuligem e alcatrão, cujos produtos não são muito recicláveis. Por fim tal temperatura baixa permite construção do aparelho de materiais menos resis- tentes à corrosão, melhorando também a competitividade.

De acordo com outro aspecto da presente invenção, a pressão para a dita conversão pode ser na faixa 22400-60000 kPa (225-600 bar), tal como na faixa 22500-60000 kPa (225-600 bar) e preferivelmente na faixa 22500-35000 kPa (225-350 bar), tal como na faixa 24000-30000 kPa (240- 300 bar). Usando pressões dentro destas faixas é obtido que componentes padrão e equipamento podem ser usados para o método presente por meio do qual o custo do processo de conversão e aparelho é substancialmente diminuído comparado ao mesmo em pressões mais altas.

Além disso, o método pode, de acordo com a invenção, também compreender a etapa de contato que é feita em menos de 30 minutos, tal como menos de 20 minutos, preferivelmente menos 10 minutos, tal como menos de 7,5 minutos, e até mesmo mais preferivelmente na faixa 0,5-6 mi- nutos, tal como na faixa 1-5 minutos. Contatando o fluido em um período curto o tempo do processo de conversão é substancialmente diminuído sem diminuir o processo de conversão do produto residual.

Adicionalmente, o composto de pelo menos um elemento do grupo IVB da tabela periódica pode compreender zircônio e/ou titânio de a- cordo com outro aspecto da presente invenção. Usando zircônio e/ou titânio como um catalisador heterogêneo o tempo do processo de conversão é di- minuído sem diminuir o processamento de conversão do material orgânico.

Em outro aspecto da presente invenção, o composto de pelo menos um elemento do grupo IVB da tabela periódica pode ser em uma for- ma de oxido e/ou de hidróxido ou uma combinação das duas. Usando o ca- talisador heterogêneo em uma forma de óxido e/ou de hidróxido, o tempo do processo de conversão é diminuído sem diminuir o processo de conversão do material orgânico.

Vantajosamente, o composto de pelo menos um elemento do grupo IVB da tabela periódica é pelo menos em parte em uma forma de sul- fato ou de sulfeto de acordo com outro aspecto da presente invenção. Usan- do o catalisador heterogêneo em uma forma de sulfato ou de sulfeto o tempo do processo de conversão é diminuído sem diminuir o processo de conver- são do material orgânico.

De acordo com um aspecto da presente invenção, o catalisador heterogêneo pode também compreender pelo menos um elemento selecio- nado do grupo que consiste em Fe, Ni, Co, Cu, Cr, W, Mn, Mo, V, Sn, Zn, Si em uma quantidade até 20% em peso, tal como uma quantidade até 10% em peso, preferivelmente em uma quantidade até 5% em peso, tal como até 2,5% em peso. Usando o catalisador heterogêneo acima mencionado junto com um ou mais elementos deste grupo, o tempo do processo de conversão é substancialmente diminuído sem diminuir o processo de conversão do ma- terial orgânico.

Além disso, estes elementos podem ser em uma forma de oxido e/ou de hidróxido de acordo com outro aspecto da presente invenção, por meio do qual o tempo do processo de conversão é também diminuído sem diminuir o processo de conversão do material orgânico.

Em ainda outro aspecto da presente invenção, o dito catalisador heterogêneo pode ser na forma de partículas suspensas, tabletes, pelotas, anéis, cilindros, uma estrutura em favo de mel, uma estrutura fibrosa e/ou uma combinação destes. A vantagem das ditas estruturas de catalisador heterogêneo é controlar a distribuição de fluxo do fluxo do produto residual sendo contatado com o catalisador, assegurando queda de pressão razoável e contatando toda a superfície de catalisador.

Adicionalmente, o dito catalisador heterogêneo é pelo menos em parte contido em um reator de acordo com outro aspecto da presente inven- ção. É por este meio possível reusar a parte do catalisador que está dentro do reator. Vantajosamente, o dito reator é um reator de leito fixo de acordo com outro aspecto da presente invenção. Usando um reator de leito fixo, é por este meio possível a até mesmo mais facilmente reusar a parte do cata- lisador que está dentro do reator.

De acordo com um aspecto da presente invenção, o dito catali- sador heterogêneo pode ter uma área de superfície BET de pelo menos 10 m2/g, tal como 25 m2/g, e preferivelmente pelo menos 50 m2/g, tal como 100 m /g, e até mesmo mais preferivelmente pelo menos 150 m2/g, tal como pelo menos 200 m2/g. Tendo esta área de superfície BET, o tempo do processo de conversão é também diminuído sem diminuir a qualidade do processo de conversão, como área de superfície ativa catalítica suficiente é assegurado.

De acordo com outro aspecto da presente invenção, o dito cata- lisador heterogêneo pode compreender pelo menos um estabilizante de área de superfície selecionado do grupo que consiste em Si, La, Y ou Ce ou uma combinação dos mesmos. Tendo este estabilizante de superfície, o tempo de

serviço vitalício do catalisador é também expandido sem diminuir a quali- dade do processo de conversão.

Vantajosamente, o dito catalisador heterogêneo pode, de acordo com um aspecto da presente invenção, compreender o dito pelo menos um estabilizante de área de superfície em uma quantidade eficaz até 20% em peso, tal como uma quantidade eficaz até 10% em peso, preferivelmente os ditos estabilizantes de área de superfície em uma quantidade eficaz até 7,5% em peso, tal como estabilizantes de superfície em uma quantidade efi- caz até 5% em peso, e mais preferivelmente os ditos estabilizantes de su- perfície estão presentes em uma quantidade eficaz de 0,5-5% em peso, tal como 1-3% em peso. Tendo este estabilizante de superfície em até 20% em peso, a vida útil do catalisador é também expandida sem diminuir a qualida- de do processo de conversão.

Em ainda outro aspecto da presente invenção o dito catalisador heterogêneo pode ter uma área de superfície BET de pelo menos 10 m2/g após 1000 horas de uso, tal como área de superfície BET de pelo menos 25

m /g após 1000 horas de uso, e preferivelmente uma área de superfície BET de pelo menos 50 m2/g após 1000 horas de uso, tal como uma área de superfície BET de 100 m2/g após 1000 horas de uso, e até mesmo mais pre- ferivelmente uma área de superfície BET de pelo menos 150 m2/g após 1000 horas em uso, tal como em uma área de superfície BET de menos 200 m2/g após 1000 horas em uso. Tendo esta área de superfície BET de pelo menos m2/g após 1000 horas de uso, o tempo do processo de conversão é tam- bém diminuído sem diminuir a qualidade do processo de conversão, como área de superfície ativa catalítica suficiente é assegurada.

Além disso, o dito catalisador heterogêneo é produzido de lodo vermelho de acordo com outro aspecto da presente invenção. É por este meio obtido para usar produto residual na conversão do material orgânico que também é um produto residual.

Adicionalmente, o método pode, de acordo com a invenção, também compreender a etapa de recircular carbonato e/ou carbonato de hidrogênio. Recirculando carbonato e/ou carbonato de hidrogênio, o método está reusando produtos resultantes do método de conversão e uma otimiza- ção do método é obtida por este meio.

A concentração do dito carbonato e/ou carbonato de hidrogênio pode, de acordo com um aspecto da invenção, ser pelo menos 0,5% em pe- so, tal como pelo menos 1% em peso, e preferivelmente pelo menos 2% em peso, tal como pelo menos 3% em peso, e mais preferivelmente pelo menos 4% em peso, tal como pelo menos 5% em peso. Os carbonatos e bicarbona- tos são ativadores importantes na conversão catalítica executada pelo cata- lisador homogêneo.

Além disso, o método pode, de acordo com a invenção, também compreender a etapa de recircular pelo menos um álcool. Recirculando pelo menos um álcool, o método está reusando produtos resultantes do método de conversão e uma otimização do método é obtida por este meio.

De acordo com um aspecto da presente invenção, o dito pelo menos um álcool pode compreender metanol, por meio do qual um produto reciclável muito utilizável é usado novamente otimizando o método.

De acordo com outro aspecto da presente invenção, o conteúdo de metanol no dito fluido pode ser pelo menos 0,05% em peso, tal como pelo menos 0,1% em peso, e preferivelmente pelo menos 0,2% em peso, tal co- mo pelo menos 0,3% em peso, e até mesmo mais preferivelmente pelo me- nos 0,5% em peso de metanol, tal como pelo menos 1% em peso. Metanol está envolvido nas reações químicas responsáveis para produzir o produto de óleo, e nas reações químicas que destroem os radicais do contrário res- ponsáveis pela formação de fuligem e alcatrão durante a decomposição do material orgânico.

Vantajosamente, o método pode, de acordo com outro aspecto da presente invenção, compreender a etapa de recircular um fluido contendo hidrogênio. Recirculando um fluido contendo hidrogênio, o método está reu- sando produtos resultantes do método de conversão e uma otimização do método é obtida por este meio.

Em ainda outro aspecto da presente invenção, o conteúdo de hidrogênio do dito fluido corresponde pelo menos a 0,001% em peso da quantidade do dito produto residual a ser tratado, tal como pelo menos 0,01% em peso da quantidade do dito produto residual a ser tratado, e prefe- rivelmente 0,1% em peso da quantidade do dito produto residual a ser trata- do, tal como 0,2% em peso da quantidade do dito produto residual a ser tra- tado, e até mesmo mais preferivelmente o conteúdo de hidrogênio do fluido é pelo menos 0,5% em peso da quantidade do dito produto residual a ser tratado, tal como pelo menos 1% em peso da quantidade do dito produto residual a ser tratado. Hidrogênio está envolvido nas reações químicas que produzem compostos de óleo saturado, e nas reações que destroem os ra- dicais livres, levando do contrário à formação de fuligem e alcatrão durante a decomposição térmica do produto residual durante a conversão.

Além disso, o método pode, de acordo com a invenção, também compreender a etapa de recircular pelo menos um ácido carboxílico. Recir- culando pelo menos um ácido carboxílico o método está reusando produtos resultantes do método de conversão e uma otimização do método é obtida por este meio.

Adicionalmente, o dito pelo menos um ácido carboxílico pode compreender pelo menos um ácido carboxílico tendo um comprimento de cadeia que corresponde a 1-4 átomos de carbono de acordo com outro as- pecto da presente invenção. O dito pelo menos um ácido carboxílico que corresponde a 1-4 átomos de carbono esta envolvido nas reações químicas de formação de cadeia que produzem o produto de óleo.

Além disso, o dito pelo menos um ácido carboxílico pode com- preender ácido fórmico e/ou ácido acético de acordo com outro aspecto da presente invenção. O dito pelo menos um ácido carboxílico que corresponde a 1-4 átomos de carbono está envolvida nas reações químicas de formação de cadeia que produzem o produto de óleo.

Vantajosamente, a concentração do(s) dito(s) ácido(s) carboxíli- co(s) no dito fluido pode, de acordo com a presente invenção ser pelo menos 100 parte por milhões em peso, tal como pelo menos 250 partes por milhões em peso, e preferivelmente pelo menos 400 partes por milhões em peso, tal como pelo menos 500 partes por milhões em peso. Neste nível de concen- tração, o produto de óleo que produz taxas de reações químicas é suficiente para assegurar a conversão do produto residual para o dito produto de óleo.

Em um aspecto da presente invenção, o método pode compre- ender a etapa de recircular pelo menos um aldeído e/ou pelo menos uma cetona. Recirculando pelo menos um aldeído e/ou pelo menos uma cetona o método está reusando produtos resultantes do método de conversão e uma otimização do método é obtida por este meio.

Em outro aspecto da presente invenção, o dito pelo menos um aldeído e/ou pelo menos uma cetona compreende pelo menos um aldeído e/ou pelo menos uma cetona tendo um comprimento de cadeia que corres- ponde a 1-4 átomos de carbono. O dito pelo menos um aldeído ou cetona que correspondem a 1-4 átomos de carbono está envolvido nas reações químicas de formação de cadeia que produzem o produto de óleo.

Em ainda outro aspecto da presente invenção, o dito pelo menos um aldeído e/ou pelo menos uma cetona compreende formaldeído e/ou ace- taldeído. O dito pelo menos um aldeído ou cetona que corresponde a 1-4 átomos de carbono é envolvido nas reações químicas de formação de ca- deia que produzem o produto de óleo.

De acordo com a presente invenção, a concentração do dito pelo menos um aldeído e/ou pelo menos uma cetona no dito fluido pode ser pelo menos 100 partes por milhões em peso, tal como pelo menos 250 partes por milhões em peso, e preferivelmente pelo menos 400 partes por milhões em peso, tal como pelo menos 500 partes por milhões em peso. Neste nível de concentração, o produto de óleo que produz taxas de reações químicas é suficiente para assegurar a conversão do produto residual ao dito produto de óleo.

Vantajosamente, o catalisador homogêneo compreende potássio e/ou sódio de acordo com um aspecto da presente invenção. Usando potás- sio e/ou sódio como um catalisador homogêneo, o tempo do processo de conversão é diminuído sem diminuir o processo de conversão do material orgânico, e as taxas das reações químicas envolvidas na formação do pro- duto de óleo são otimizadas para facilitar a produção do dito produto de óleo.

Além disso, de acordo com outro aspecto da presente invenção, o catalisador homogêneo pode compreender um ou sais mais solúveis em água selecionados do grupo que consiste em KOH, K2CO3, KHCO3, NaOH, Na2CO3 ou NaHCO3 ou uma combinação dos mesmos. Em combinação com o dióxido de carbono formado como parte da conversão do produto residual os ditos sais são convertidos no carbonato envolvido nas reações químicas como ativador.

Em outro aspecto da presente invenção a concentração do cata- lisador homogêneo pode ser pelo menos 0,5% em peso, tal como pelo me- nos 1% em peso, e preferivelmente pelo menos 1,5% em peso, tal como pe- lo menos 2,0% em peso, e até mesmo mais preferivelmente acima 2,5% em peso, tal como pelo menos 4% em peso. Neste nível de concentração o pro- duto de óleo que produz taxas de reações químicas é suficiente para asse- gurar a conversão do produto residual no dito produto de óleo.

Adicionalmente, o dito fluido compreende água de acordo com outro aspecto da presente invenção. Água é um fluido barato e muito fre- qüente e, portanto, usando água o custo para o método de converter produto residual é mantido a um mínimo e o método pode ser usado em todas as áreas do mundo.

De acordo com um aspecto da presente invenção, a dita água pode ter uma concentração de pelo menos 5% em peso, tal como pelo me- nos 10% em peso, e preferivelmente pelo menos 20% em peso, tal como pelo menos 30% em peso, e até mesmo mais preferivelmente pelo menos 40% em peso. O produto residual a ser convertido deve ser bombeável.

A concentração da dita água no dito fluido pode, de acordo com outro aspecto da presente invenção, ser até 99,5% em peso, tal como até 98% em peso, e preferivelmente até 95% em peso, tal como até 90% em peso, e até mesmo mais preferivelmente até 85% em peso, tal como até 80% em peso. Diminuindo o conteúdo de água o valor de calor da carga de alimentação é aumentado, conduzindo a capacidade de produção de óleo aumentada em custo de processamento constante, sem sacrificar a capaci- dade de bombeamento do produto residual a ser convertido.

Em um aspecto da presente invenção o dito pelo menos um car- bonato e/ou pelo menos um carbonato de hidrogênio e/ou pelo menos um álcool e/ou pelo menos um ácido carboxílico e/ou pelo menos um aldeído e/ou pelo menos uma cetona pode(m) pelo menos em parte ser produzido(s) pela conversão do dito produto residual. Reusar um produto resultante do processo de conversão, o tempo do processo de conversão é diminuído sem diminuir o processo de conversão do material orgânico. Além disso, despe- sas para tratar um fluxo de efluente são poupadas.

Em outro aspecto da presente invenção o dito pelo menos um carbonato e/ou pelo menos um carbonato de hidrogênio e/ou pelo menos um álcool e/ou pelo menos um ácido carboxílico e/ou pelo menos um aldeído e/ou pelo menos uma cetona pode(m) ser recirculado(s) após a etapa de contato. É por este meio obtido que alguns dos produtos resultantes do pro- cesso de conversão são usados novamente e que o tempo do processo de conversão é diminuído sem diminuir o processo de conversão do material orgânico.

Além disso, pelo menos parte de um fluxo da dita recirculação pode, de acordo com outro aspecto da presente invenção, ser misturada em uma razão com um fluxo de alimentação do dito fluido compreendendo o dito catalisador homogêneo e o produto residual a ser convertido antes de entrar no reator catalítico. É por este meio obtido que alguns dos produtos resultan- tes do processo de conversão são usados novamente e que o tempo do pro- cesso de conversão é diminuído sem diminuir o processo de conversão do material orgânico.

Adicionalmente, a razão do fluxo de recirculação para o fluxo de alimentação do dito fluido pode, de acordo com outro aspecto da presente invenção, ser na faixa 1-20, tal como 1-10, e preferivelmente dentro da faixa 1,5-7,5, tal como na faixa 2-6, e mais preferivelmente na faixa 2,5-5 em massa/volume. É por este meio obtido que alguns dos produtos resultantes do processo de conversão são usados novamente e que o tempo do proces- so de conversão é diminuído sem diminuir o processo de conversão do ma- terial orgânico.

Vantajosamente, a conversão do dito produto residual pode, de acordo com outro aspecto da presente invenção, ser pelo menos 90%, tal como pelo menos 95%, e preferivelmente acima de 97,5%%, tal como acima de 99%, e até mesmo mais preferivelmente acima de 99,5%, tal como acima de 99,9%. A conversão alta leva à maximização da capacidade de produção de óleo, e minimiza ou elimina o conteúdo do produto residual não-conver- tido em produto de óleo e produto mineral, assim eliminando a necessidade por uma etapa de separação.

De acordo com um aspecto da presente invenção o dito reator com catalisador heterogêneo pode ser submetido a um tratamento com água pressurizada quente em intervalos pré-selecionados.

De acordo com outro aspecto da presente invenção, o dito tra- tamento com água pressurizada quente pode ter uma duração de menos de 12 horas, tal como uma duração de menos de 6 horas, preferivelmente uma duração de menos de 3 horas, tal como uma duração de menos de 1 hora.

Em outro aspecto da presente invenção o intervalo entre tal tra- tamento com água pressurizada quente pode ser pelo menos 6 horas, tal como pelo menos 12 horas, preferivelmente o dito intervalo entre tal trata- mento com água pressurizada quente é pelo menos 24 horas, tal como pelo menos uma semana.

Tratando ou fluxando o reator com água pressurizada quente, o tempo de vida do reator é aumentado e o custo do método é assim substan- cialmente diminuído.

Em ainda outro aspecto da presente invenção o dito produto re- sidual pode ser selecionado do grupo que consiste em lodo, tal como lodo de esgoto, adubo líquido, silagem de milho, lodo de clarificador, licor negro, re- síduos de fermentação, resíduos de produção de suco, resíduos de produ- ção de óleo comestível, resíduos de processamento de frutas e vegetais, resíduos de produção de alimentos e bebidas, água de barrela ou água de infiltração ou uma combinação dos mesmos.

De acordo com um aspecto da presente invenção, o dito produto residual pode compreender uns materiais lignocelulósicos selecionados do grupo que consiste em biomassa, palha, gramas, talos, madeira, bagaço, lixo de vinícolas, serragem, lascas de madeira ou culturas energéticas ou combinação dos mesmos.

De acordo com outro aspecto da presente invenção, o dito pro- duto residual pode compreender uma sobra, tal como sobra de limpeza do- méstica, sobra de sólidos municipais, sobra de papel, sobra de desfibrador automático, plásticos, polímeros, borrachas, pneus de refugo, sobras de ca- bo, madeira tratada com CCA, compostos orgânicos halogenados, óleos de transformador portando PCB, capacitores eletrolíticos, halonas, sobra médi- ca, material de risco de processamento de carne, farinha de carne e osso, fluxos líquidos, tais como fluxo de água de processo ou residual contendo produto residual dissolvido e/ou suspenso.

Vantajosamente, o dito lodo pode, de acordo com outro aspecto da presente invenção, ser lodo de um processo de tratamento biológico.

De acordo com um aspecto da presente invenção o dito produto residual pode ser lodo de um processo de tratamento de água usada.

Em outro aspecto da presente invenção o dito que processo de tratamento biológico pode fazer parte de um processo de tratamento de á- gua usada.

Além disso, o dito processo de tratamento de água biológico po- de, de acordo com outro aspecto da presente invenção, ser um processo aeróbio.

Adicionalmente, o dito processo de tratamento biológico de água pode ser um processo anaeróbio de acordo com outro aspecto da presente invenção.

O método é capaz de conversão muitos tipos de produto residual como mencionado acima. Embora o método seja executado a uma tempera- tura relativamente baixa e uma pressão relativamente baixa, a temperatura e pressão ainda são suficientes para desinfetar o produto resultante. Que sig- nifica que independente do produto residual, os produtos resultantes são utilizáveis sem infetar risco, por exemplo resíduos de resíduos de produção alimentar, tal como carne de uma vaca ou uma carne de vitela não resultará na propagação da doença BSE. Igualmente vírus, bactérias etc. do produto residual não serão propagados em um uso subsequente dos produtos resul- tantes.

Vantajosamente, o dito produto residual pode ter sido submetido a uma desidratação mecânica de acordo com outro aspecto da presente in- venção. Desidratando o produto residual, o valor de calor da carga de ali- mentação é aumentado, levando à capacidade de produção de óleo aumen- tada em custo de processamento constante, sem sacrificar a capacidade de bombeamento do produto residual a ser convertido.

Além disso, o dito produto residual mecanicamente desidratado pode, de acordo com outro aspecto da presente invenção, ter um conteúdo de sólidos secos de pelo menos 10% em peso, preferivelmente pelo menos 15% em peso, mais preferivelmente pelo menos 20% em peso, 25% em pe- so mais preferido.

Pela etapa de pré-tratamento do método é obtida para aumentar o conteúdo de sólidos secos que novamente diminui o tempo do processo de conversão. Adicionalmente, o dito produto residual pode, de acordo com outro aspecto da presente invenção, compreender uma mistura de lodo, ma- teriais lignocelulósicos ou sobra.

Em outro aspecto da presente invenção, a concentração do dito produto residual no dito fluido pode ser pelo menos 5% em peso, tal como pelo menos 10% em peso, preferivelmente a concentração do dito produto residual é pelo menos 15% em peso, tal como pelo menos 200% em peso, e mais preferivelmente a concentração do dito produto residual é pelo menos 30% em peso, tal como pelo menos 50% em peso. Vantajosamente, os elementos do grupo IA da tabela periódica

podem ser resíduos de combustão obtidos da combustão de biomassa ou resíduos de combustão de queima de carvão de acordo com outro aspecto da presente invenção.

Em modalidades preferidas do método de acordo com a presen- te invenção, o aquecimento pode ser vantajosamente executado pelo menos em parte através de aquecimento de micro-onda.

Misturando os materiais orgânicos diferentes é obtido que me- nos catalisador tem que ser usado no outro processamento e/ou que a taxa do tempo de processamento é aumentada. Em um outro aspecto da presente invenção, um método para

converter um produto residual, preferivelmente sendo produto residual de acordo com o outro aspecto da invenção, em combustíveis de hidrocarbone- to. O método preferivelmente compreende as etapas de:

- pressurizar o dito produto residual estando em um fluido para uma pressão de acima de 15000 kPa (150 bar)

- aquecer o dito material para uma temperatura de acima de 110°C pelo menos em parte com aquecimento de micro-onda.

O aquecimento de micro-onda acima do dito produto residual no dito fluido para uma temperatura de 1100C pode preferivelmente ser execu- tado na presença de um catalisador homogêneo compreendendo um com- posto de pelo menos um elemento do grupo IA da tabela periódica de ele- mentos. Alternativamente ou em combinação com este, o método pode também compreender contatar o dito produto residual no dito fluido com um catalisador heterogêneo compreendendo um composto de pelo menos um elemento do grupo IVB da tabela periódica e/ou alfa-alumina e/ou um zeólito. A temperatura do aquecimento de micro-onda pode ser de preferência subs- tancialmente igual a na etapa de pré-tratamento, tal como na faixa de 110- 150°C. Em modalidades preferidas, a temperatura máxima pode ser preferi- velmente abaixo de 300° C tal como abaixo de 275°C, e preferivelmente a- baixo de 250°C tal como abaixo de 225°C, e até mesmo mais preferivelmen- te abaixo de 200°C, tal como abaixo de 175°C.

A presente invenção também refere-se ao produto obtido pelo método acima mencionado. O dito produto pode, de acordo com a presente invenção, compreender hidrocarboneto na forma de óleo. Um produto resul- tante que é muito utilizável é por este meio obtido em que óleo é presente- mente um produto muito exigido no mundo inteiro. Um produto tal como óleo é possível de se obter em que o método é executado em temperaturas muito baixas.

Em outro aspecto da presente invenção o dito fluido pode ter um conteúdo de carbono de alimentação e um conteúdo de hidrocarboneto de alimentação onde o produto de óleo de hidrocarboneto compreende pelo menos 20% do conteúdo de carbono de alimentação, tal como pelo menos 35% do conteúdo de hidrocarboneto de alimentação, o dito produto de óleo de hidrocarboneto preferivelmente compreende pelo menos 50% do conteú- do de carbono de alimentação, tal como pelo menos 65% do conteúdo de carbono de alimentação e mais preferivelmente o dito produto de óleo de hidrocarboneto compreende pelo menos 80% do conteúdo de carbono de alimentação.

Em outro aspecto da presente invenção pelo menos 20% de um conteúdo de energia no fluxo de alimentação podem ser restabelecidos no dito produto de óleo de hidrocarboneto, tal como pelo menos 35% do conte- údo de energia, preferivelmente pelo menos 50% do conteúdo de energia na alimentação são restabelecidos no dito produto de óleo de hidrocarboneto, tal como pelo menos 65% do conteúdo de energia de alimentação e até mesmo mais preferível pelo menos 80% do dito conteúdo de energia de ali- mentação são restabelecidos no dito produto de óleo de hidrocarboneto.

Além disso, o dito produto de óleo de hidrocarboneto compreen- de hidrocarbonetos com 12 a 16 átomos de carbono de acordo com outro aspecto da presente invenção.

Vantajosamente, o dito produto de óleo de hidrocarboneto pode ser substancialmente livre de enxofre de acordo com outro aspecto da pre- sente invenção.

Adicionalmente, o dito produto de óleo de hidrocarboneto pode ser substancialmente livre de halogênio de acordo com outro aspecto da presente invenção.

Pelo método de acordo com a presente invenção um produto de óleo de hidrocarboneto livre de enxofre e/ou halogênio é obtido por este meio. Tais óleos livres de enxofre e/ou halogênio são muito recicláveis em formas novas de energia sem poluir os ambientes com reações causadas por enxofre e/ou halogênio.

O dito produto de óleo de hidrocarboneto pode, de acordo com um aspecto da presente invenção, compreender ésteres de ácido graxo e/ou ésteres metílicos de ácido graxo. O conteúdo de oxigênio dos ésteres de ácido graxo e ésteres metílicos é conhecido melhorar as propriedades do óleo de hidrocarboneto como combustível de transporte, devido à emissão reduzida de partículas da combustão do combustível.

O produto de óleo de hidrocarboneto pode ter propriedades se- melhantes a diesel de acordo com outro aspecto da presente invenção. O combustível de hidrocarboneto semelhante a diesel poderia ser misturado diretamente em óleo diesel convencional, assim economizando o custo de refinar o produto de óleo.

Além disso, o produto de óleo de hidrocarboneto pode ter um conteúdo de oxigênio na faixa 0,1-30% de acordo com outro aspecto da pre- sente invenção. O conteúdo de oxigênio do combustível de hidrocarboneto é conhecido melhorar as propriedades como combustível de transporte, devido à emissão reduzida de partículas da combustão do combustível.

Adicionalmente, o produto de óleo de hidrocarboneto pode ser adsorvido na superfície de um produto mineral de acordo com outro aspecto da presente invenção. Este óleo contendo produto mineral é um material de partida melhorado para processos de processamento de minerais fundidos.

O produto de hidrocarboneto pode também compreender meta- nol de acordo com outro aspecto da presente invenção. Mediante separação adicional poderia ser obtido um produto de metanol purificado que é com- bustível preferido para pilhas termelétricas ou aditivo para gasolina para pro- dução de combustíveis de transporte sustentáveis.

Em outro aspecto da presente invenção o dito produto de hidro- carboneto compreendendo metanol pode compreender pelo menos 20% do conteúdo de carbono de alimentação, tal como pelo menos 35% do conteú- do de carbono de alimentação, preferivelmente o dito produto de metanol compreende pelo menos 50% do conteúdo de carbono de alimentação, tal como pelo menos 65% do conteúdo de carbono de alimentação e mais pre- ferivelmente o dito produto de metanol compreende pelo menos 80% do con- teúdo de carbono de alimentação. Mediante separação adicional poderia ser obtido um produto de metanol purificado que é combustível preferido para pilhas termelétricas ou aditivo para gasolina para produção de combustíveis de transporte sustentáveis.

Em ainda outro aspecto da presente invenção pelo menos 20% do conteúdo de energia na alimentação podem ser restabelecidos no dito produto de hidrocarboneto compreendendo metanol, tal como pelo menos 35% do conteúdo de energia na alimentação podem ser restabelecidos no dito produto de hidrocarboneto compreendendo metanol, preferivelmente pelo menos 50% do conteúdo de energia na alimentação restabelecidos no dito produto de hidrocarboneto compreendendo metanol, tal como pelo me- nos 65% do conteúdo de energia de alimentação podem ser restabelecidos no dito produto de hidrocarboneto compreendendo metanol e mais preferi- velmente pelo menos 80% do dito conteúdo de energia de alimentação res- tabelecidos no dito produto de hidrocarboneto compreendendo metanol. Me- diante separação adicional poderia ser obtido um produto de metanol purifi- cado que é combustível preferido para pilhas termelétricas ou aditivo para gasolina para produção de combustíveis de transporte sustentáveis.

A presente invenção também refere-se ao uso do produto acima mencionado para acionar um motor ou gerador, para produção de potência em uma planta de potência a óleo, para aquecimento de processo ou aque- cimento doméstico. Estes são todos meios de produção de energia de uma fonte sustentável, ainda sem ter que substituir ou renovar as instalações de hardware ou infraestrutura estabelecidas para produção de energia de com- bustíveis fósseis.

Além disso, a presente invenção refere-se ao uso do produto acima mencionado como um componente de mistura em petrodiesel ou ga- solina ou em um sistema à suspensão ou em um processo para processa- mento de minerais fundidos. Estes são todos meios de produção de energia de uma fonte sustentável, ainda sem ter que substituir ou renovar as instala- ções de hardware ou infraestrutura estabelecida para produção de energia de combustíveis fósseis.

Adicionalmente, a presente invenção refere-se ao uso do acima mencionado para produzir um produto de fertilizante ou para produzir fluxo de água limpa. O dito fluxo de água limpa pode ter, além disso, qualidade de água potável.

A presente invenção adicionalmente refere-se a um aparelho para converter um produto residual em hidrocarbonetos, compreendendo:

um sistema de conversão e um sistema de restabelecimento do

produto,

o dito sistema de conversão compreende:

- uma primeira unidade de aquecimento para aquecer uma ali- mentação de fluido compreendendo material orgânico, preferivelmente sen- do um produto residual de acordo com a presente invenção,

- um reator de catalisador para contatar a alimentação de fluido compreendendo material orgânico, preferivelmente sendo um produto resi- dual de acordo com a presente invenção, com um catalisador heterogêneo, e

- uma unidade de ajuste para ajustar o fluido para ter um valor de pH de acima 7,

e o dito sistema de restabelecimento do produto compreende:

- uma unidade de separação, tal como um filtro, preferivelmente sendo um filtro de membrana para separar um primeiro fluxo de óleos e um segundo fluxo de água e orgânicos solúveis em água, preferivelmente sais solúveis em água que são separados para o primeiro e/ou o segundo fluxo.

O sistema de conversão pode também ser denominado um sis- tema de pré-conversão como outro processo de conversão pode ser aplica- do.

De acordo com um aspecto da presente invenção, o sistema de conversão pode também compreender um armazenamento para alimentar o produto residual ao fluido em uma direção da alimentação.

Além disso, o sistema de conversão pode também compreender uma unidade de pré-tratamento situada após a carga de alimentação e antes da primeira unidade de aquecimento na direção da alimentação, de acordo com outro aspecto da presente invenção. Pré-tratando o fluido compreen- dendo o produto residual é possível para aumentar a quantidade de material de sólido-estado no fluido que novamente leva a uma taxa mais alta de con- versão e assim uma capacidade de produção mais alta. Isto resulta em uma conversão de custo mais eficiente e econômica do material orgânico.

Adicionalmente, o sistema de conversão pode, de acordo com a presente invenção, também compreender uma primeira unidade de separa- ção de partículas situada após a primeira unidade de aquecimento na dire- ção da alimentação. Separando partículas antes de contatar o fluido com- preendendo o produto residual com o catalisador heterogêneo o produto re- sultante do processo de conversão, tal como óleo, é depois substancialmen- te livre de ser ligado a estas partículas e, portanto muito mais reutilizável após este processo de conversão. Um segundo processo, tal como uma re- finaria é assim dispensável.

O dito sistema de conversão pode de acordo com a invenção também compreender uma segunda unidade de aquecimento situada após a primeira unidade de separação de partículas e antes do reator de catalisador na direção da alimentação. É por este meio possível otimizar a temperatura antes de entrar no fluido no reator e assim uma otimização do processo de conversão.

Em outro aspecto da presente invenção o sistema de conversão pode também compreender uma segunda unidade de separação de partícu- las após o reator de catalisador na direção da alimentação. Esta unidade de separação de partículas é pela mesma razão como acima vantajosa.

Em ainda outro aspecto da presente invenção o sistema de con- versão pode também compreender meios para recircular parte da alimenta- ção de fluido após o reator de catalisador na alimentação de fluido antes da segunda unidade de aquecimento na direção da alimentação. É por este meio obtido que alguns dos produtos resultantes do processo de conversão são usados novamente e que o tempo do processo de conversão é diminuí- do sem diminuir o processo de conversão do material orgânico.

Além disso, a primeira unidade de aquecimento pode, de acordo com a presente invenção, compreender um primeiro cambiador de calor que além de aquecer esfria o fluido do sistema de conversão antes de entrar no sistema de restabelecimento do produto. É por este meio obtido para reusar energia dentro do aparelho e assim a mesma energia na quantidade total de energia usada na conversão do material orgânico.

Adicionalmente, a unidade de pré-tratamento pode, de acordo com a invenção, também compreender um cambiador de calor que além de aquecer o fluido no sistema de pré-tratamento esfria o fluido do sistema de conversão antes de entrar no sistema de restabelecimento do produto. Este cambiador de calor é pela mesma razão como acima vantajoso.

A unidade de pré-tratamento pode também compreender uma primeira unidade de expansão que fica situada entre o primeiro cambiador de calor e o segundo cambiador de calor de acordo com um aspecto da pre- sente invenção. É por este meio obtido para produzir gás, tal como gás de combustível. Em um aspecto da presente invenção, o sistema de restabele- cimento do produto pode também compreender uma unidade de separação de gás para separação de gás, tal como gás de combustível, a unidade de separação de gás fica situada após o segundo cambiador de calor e antes da primeira unidade de separação, preferivelmente sendo um filtro de mem- brana na direção da alimentação. É por este meio obtido para separar o gás acima mencionado, tal como gás de combustível, do resto do fluido.

Em outro aspecto da presente invenção, o sistema de restabele- cimento do produto pode também compreender meios para o dito gás recir- cular, tal como gás de combustível para aquecer o fluido na segunda unida- de de aquecimento. É por este meio obtido que alguns dos produtos resul- tantes do processo de conversão são usados novamente e que o tempo do processo de conversão é diminuído sem diminuir o processo de conversão do material orgânico.

Em ainda outro aspecto da presente invenção, o sistema de res- tabelecimento do produto pode também compreender uma segunda unidade de expansão situada após a primeira unidade de separação, preferivelmente sendo um filtro de membrana na direção da alimentação. É por este meio obtido para produzir óleo fora do fluido, e assim um muito

Além disso, o sistema de restabelecimento do produto pode, de acordo com um aspecto da presente invenção, também compreender uma unidade separadora de fase para separação de óleo do primeiro fluxo, a dita unidade separadora de fase fica situada após a unidade de separação, pre- ferivelmente sendo filtro de membrana na direção da alimentação. É por este meio obtido para separar óleo do fluido.

Adicionalmente, o sistema de restabelecimento do produto pode, de acordo com outro aspecto da presente invenção, também compreender meios para recircular parte do primeiro fluxo na unidade de pré-tratamento do sistema de conversão. É por este meio obtido que alguns dos produtos resultantes do processo de conversão são usados novamente e que o tempo do processo de conversão é diminuído sem diminuir o processo de conver- são do material orgânico. Vantajosamente, o sistema de restabelecimento do produto po- de, de acordo com outro aspecto da presente invenção, também compreen- der pilha termelétrica de metanol direta para gerar eletricidade do segundo fluxo.

De acordo com ainda outro aspecto da presente invenção, o sis- tema de restabelecimento do produto também compreende uma ou mais unidades de separação que podem ser selecionadas do grupo de separado- res de fase, centrífugas, processos de membrana compreendendo ultrafiltra- ção, nanofiltração, osmose reversa ou pervaporação ou uma combinação dos mesmos.

Além disso, o sistema de restabelecimento do produto pode, de acordo com um aspecto da invenção também compreender uma segunda unidade de separação, tal como um segundo filtro de membrana para sepa- rar um composto de metanol purificado do segundo fluxo.

Em outro aspecto da presente invenção, o sistema de restabele- cimento do produto pode também compreender meios para recircular o com- posto de metanol purificado do segundo fluxo para a unidade de pré- tratamento do sistema de conversão. É por este meio obtido que alguns dos produtos resultantes do processo de conversão são usados novamente e que o tempo do processo de conversão é diminuído sem diminuir o processo de conversão do material orgânico.

A presente invenção também refere-se a uma planta compreen- dendo o aparelho acima mencionado, para produzir o produto acima men- cionado usando o método acima mencionado.

A planta pode compreender meios para abastecer o produto re- sidual ao aparelho e meios para remoção dos produtos, em um aspecto da presente invenção do aparelho.

Em outro aspecto da presente invenção, a planta pode também compreender uma refinaria.

A presente invenção também refere-se a um catalisador hetero- gêneo para o uso em um método para converter um produto residual em hidrocarbonetos, compreendendo um composto de pelo menos um elemento do grupo IVB da tabela periódica e/ou alfa-alumina.

Adicionalmente, o composto de pelo menos um elemento do grupo IVB da tabela periódica pode compreender zircônio e/ou titânio de a- cordo com um aspecto da presente invenção.

Além disso, o composto de pelo menos um elemento do grupo IVB da tabela periódica pode ser em uma forma de óxido e/ou hidróxido ou uma combinação dos dois de acordo com um aspecto da presente invenção.

Vantajosamente, o composto de pelo menos um elemento do grupo IVB da tabela periódica pode ser pelo menos em parte em uma forma de sulfato ou sulfeto de acordo com um aspecto da presente invenção.

Em outro aspecto da presente invenção, o catalisador heterogê- neo pode também compreender pelo menos um elemento selecionado do grupo de Fe, Ni, Co, Cu, Cr, W, Mn, Mo, V, Sn, Zn, Si em uma quantidade até 20% em peso, tal como uma quantidade até 10% em peso, preferivel- mente em uma quantidade até 5% em peso, tal como até 2,5% em peso.

Além disso, estes elementos são em uma forma de óxido e/ou hidróxido de acordo com outro aspecto da presente invenção.

Adicionalmente, o catalisador heterogêneo é na forma de partí- culas suspensas, comprimidos, pelotas, anéis, cilindros, uma estrutura de favo de mel e/ou uma combinação destes de acordo com ainda outro aspec- to da presente invenção.

Em ainda outro aspecto da presente invenção, o catalisador he- terogêneo pode ter uma área de superfície BET de pelo menos 10 m2/g, tal como 25 m2/g, e preferivelmente pelo menos 50 m2/g, tal como 100 m2/g, e até mesmo mais preferivelmente pelo menos 150 m2/g, tal como pelo menos 200 m2/g.

Vantajosamente, o catalisador heterogêneo também compreen- de pelo menos um estabilizante de área de superfície selecionado do grupo de Si, La, Y e/ou Ce de acordo com um aspecto da presente invenção.

Subseqüentemente, o catalisador heterogêneo pode, de acordo com um aspecto da presente invenção, compreender o dito pelo menos um estabilizante de área de superfície em uma quantidade eficaz até 20% em peso, tal como uma quantidade eficaz até 10% em peso, preferivelmente os ditos estabilizantes de área de superfície em uma quantidade eficaz até 7,5% em peso, tal como estabilizantes de superfície em uma quantidade efi- caz até 5% em peso, e mais preferivelmente os ditos estabilizantes de su- perfície estão presentes em uma quantidade eficaz de 0,5-5% em peso, tal como 1-3% em peso.

Em outro aspecto da presente invenção o catalisador heterogê- neo pode ter uma área de superfície BET de pelo menos 10 m2/g após 1000 horas de uso, tal como área de superfície BET de pelo menos 25 m2/g após 1000 horas de uso, e preferivelmente uma área de superfície BET de pelo menos 50 m2/g após 1000 horas de uso, tal como uma área de superfície BET de 100 m2/g após 1000 horas de uso, e até mesmo mais preferivelmen- te uma área de superfície BET de pelo menos 150 m2/g após 1000 horas em uso, tal como a uma área de superfície BET de menos 200 m2/g após 1000 horas em uso.

Por fim, o catalisador heterogêneo pode ser produzido de lodo vermelho de acordo com um aspecto da presente invenção. DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

A presente invenção será descrita no seguinte com referência aos desenhos em anexo em que:

figura 1 mostra uma folha de fluxo generalizada de uma produ- ção de bioetanol convencional.

Figura 2 mostra uma folha de fluxo generalizada de uma modali- dade de uma produção de bioetanol de acordo com a presente invenção.

Figura 3 mostra uma folha de fluxo de uma modalidade preferida de uma produção de bioetanol de acordo com a presente invenção.

Figura 4 mostra um desenho esquemático em configuração em escala laboratorial usado para estabelecer o resultado descrito nos exem- plos.

Figura 5 mostra uma folha de fluxo do processo geral de uma modalidade preferida da etapa de conversão de energia de acordo com a presente invenção. Figura 6 mostra um aspecto de restabelecimento do produto de acordo com a presente invenção,

Figura 7 mostra outro aspecto de restabelecimento do produto de acordo com a presente invenção,

Figura 8 mostra ainda outro aspecto de restabelecimento do pro- duto de acordo com a presente invenção,

e

Figura 9 mostra ainda outro aspecto de restabelecimento do pro- duto de acordo com a presente invenção.

Os desenhos são esquematicamente mostrados para o propósi- to de ilustração.

Figurai é um exemplo de um processo de produção de bioetanol convencional. Bioetanol é produzido convencionalmente por fermentação de grão, milho ou outras sementes de planta que são ricas em amido. Apenas as sementes entram no processo de bioetanol, enquanto o resto da planta é separado das sementes e usado para outros propósitos.

O processo de produção de bioetanol envolve uma planta quími- ca bastante complexa, como integração de energia é a chave para o projeto processual com sucesso. O processo compreende várias operações de uni- dade que podem ser organizadas em quatro etapas processuais principais:

1. Preparação da carga de alimentação

2. Fermentação

3. Separação de bioetanol

4. Melhoramento do produto residual

O pré-tratamento da carga de alimentação pode incluir moagem em que o material de carga de alimentação é dividido mecanicamente em partes menores. Água pode ser adicionada ou antes da moagem (moagem a úmido) ou após a moagem (moagem a seco) para produzir uma polpa de alimentação. Normalmente a carga de alimentação inteira é processada, isto é, a polpa de alimentação inclui também as parte celulósica e protéica das sementes. Enzimas podem ser adicionadas à polpa na etapa de liquefação para demolir o material estrutural da planta através de hidrólise e liberar a- mido das sementes. O amido é também hidrolisado em açúcares menores- dextrinas. Em uma etapa de sacarificação subsequente, as dextrinas podem ser quebradas em açúcares de peso molecular baixo adequados para a fer- mentação. A sacarificação pode ser executada por hidrólise enzimática u- sando uma mistura de enzimas.

Um dos consumos de energia principal nos métodos da técnica anteriores está no processo de pré-tratamento, e consequentemente, em uma modalidade preferida de acordo com a presente invenção, pelo menos 50% da energia requerida para o dito processo de pré-tratamento sendo providos pelo dito processo de distribuição de energia, tal como pelo menos 70% da energia requerida para o dito processo de pré-tratamento sendo providos pelo dito processo de distribuição de energia, e preferivelmente pe- lo menos 80% da energia requerida para o dito processo de pré-tratamento sendo providos pelo dito processo de distribuição de energia, tal como pelo menos 90% da energia requerida para o dito processo de pré-tratamento sendo providos pelo dito processo de distribuição de energia, e até mesmo mais preferivelmente pelo menos 95% da energia requerida para o dito pro- cesso de pré-tratamento sendo providos pelo dito processo de distribuição de energia, tal como substancialmente da energia requerida para o dito pro- cesso de pré-tratamento sendo provida pelo dito processo de distribuição de energia.

A polpa de alimentação é etanol fermentado por adição de leve- dura ou por micro-organismo termolábel tal como bactérias termolábeis. Gli- cose e outros açúcares de peso molecular baixo podem ser convertidos du- rante o processo de fermentação, enquanto todas as outras partes orgânicas da carga de alimentação permanecem não-convertidas no caldo de fermen- tação. Durante a fermentação, dióxido de carbono é liberado do processo de fermentação.

A etapa de separação de etanol inclui destilação do caldo de fermentação para separar uma mistura de etanol azeotrópico/água. Água pode ser removida da mistura através de peneiração molecular de zeólitos ou processos similares, produzindo bioetanol quase livre de água (99,9% puro).

O caldo de fermentação restante, isto é, o resto da destilação incluindo amido não-convertido, outros orgânicos da carga de alimentação como material celulósico, proteínas e outro material celular da carga de ali- mentação como também células de levedura mortas, é processado para produzir forragem para animais. O processamento inclui numerosas etapas, incluindo decantação e secagem, para terminar com um material seco - Grãos Destilados Secos com Solúveis (DDGS), que é vendido como forra- gem para animais.

Os principais consumos de energia no processo são aquecimen- to durante a liquefação e sacarificação, visto que estas conversões são exe- cutadas em temperaturas elevadas (65 - 1100C), aquecimento para a desti- lação executada a 80°C e aquecimento para regeneração das peneiras mo- leculares usadas na separação do etanol.

Figura 2 é folha de fluxo generalizada de uma modalidade de uma produção de bioetanol de acordo com a presente invenção. Bioetanol é produzido pelo processo convencional por fermentação de grãos. Mas o produto residual molhado é usado para produção de energia em uma etapa de conversão de energia, como ilustrado na figura 3. A energia produzida pode ser usada na produção de bioetanol.

O processo de conversão de energia pode ser, mas não é limi- tado a, tecnologias convencionais de secagem e combustão, ou produção de biogás. Também várias tecnologias novas de produção de energia para con- versão do produto secado estão disponíveis, como hidrólise e gaseificação. Mas métodos particularmente bem adequados para a conversão de energia incluem tecnologias com base em água de alta pressão tal como oxidação de água supercrítica, gaseificação a úmido supercrítica, melhoramento hidro- térmico ou conversão catalítica em água de pressão alta.

Figura 3 mostra a distribuição de energia de uma modalidade preferida de uma produção de bioetanol de acordo com a presente invenção. Um fluxo de alimentação de 1 t/h de material de planta é colhido e alimenta- do no processo. O material da planta é composto de 60% de grãos e 40% de folhas e palha. A fração de grão contém 70% de açúcar, 10% de inorgânicos e 20% de material residual contendo 80% carbono. A palha e resíduos de folha/inorgânicos. Água em uma quantidade de 4 vezes a quantidade de grãos é adicionada aos grãos. A fração de grãos da planta é introduzida no processo de bioetanol onde é submetida a uma etapa de pré-tratamento descrita na figura 1. Esta etapa de pré-tratamento compreende uma opera- ção de unidade de moagem e uma etapa de liquefação. O material Iiquidifi- cado contendo amido é chamado comumente "mingau".

Moagem é usada como pré-tratamento para abrir a estrutura do material antes da liquefação. Dois processos principais são comumente usa- dos: moagem a úmido e a seco.

Moagem a úmido dá uma separação boa dos grânulos de germe e de amido e é principalmente usada quando uma produção paralela de xa- rope é encontrada no processo. Para permitir separar o grão em suas fra- ções diferentes (amido, germe, óleo de fibras e proteína) e produzir uma va- riedade de coprodutos diversos tal como amido, óleo de milho.

Em moagem a seco, o núcleo inteiro é moído e usado no pro- cesso. A farinha moída é Iiquidificada depois disso, sacarificada e fermenta- da para fazer etanol. Neste caso, apenas etanol e grãos destilados são res- tabelecidos.

Na etapa de liquefação a seguir, o material contendo amido de cadeia longa é degradado (hidrolisado) em maltodextrinas (dextrinas). Sa- bendo que o material contendo amido é aquecido para uma temperatura a- cima da temperatura de gelatinização (acima de 85°C), a liquefação ajuda a manipulação raleando a pasta contendo amido, adicionando alfa-amilase bacteriana (e também em um tratamento de ácido básico limitado). Liquefa- ção é usualmente realizada em temperatura por volta de 105 a 110°C duran- te cerca de 5-10 min, seguido por um período de contensão de temperatura inferior de cerca de 1-2 horas a 95°C. O pH é mantido por volta de 4,5-6,5 para evitar qualquer crescimento bacteriano. Etapas de aquecimento diferen- tes possíveis podem ser aplicadas. Uma etapa de liquefação preliminar é usualmente realizada (80-85°C e pH de 4 durante 15 a 40 min com enzimas de alfa amilases adicionadas para iniciar a liquefação) seguido por cozimen- to a jato (temperatura entre 105-125°C durante 1-5 min) e um terceiro está- gio de liquefação a 70-85°C por 15-80 min (com adição de alfa-amilase ácida termoestável que permite diminuir o tempo de fermentação e aumentar a eficiência reduzindo o amido residual deixado durante a fermentação).

Na etapa de sacarificação a seguir, a maltodextrina contida no mingau é convertida em açúcares moleculares baixos que podem ser meta- bolizados fermentando micro-organismos no estágio de fermentação. A sa- carificação é em geral realizada enzimaticamente (usando enzimas como glicoamilase, alfa-glicosidase, alfa-amilase ácida), com temperaturas por volta de 30-65°C (tipicamente 60°C), durante 24 a 72 horas e pH por volta de 4-6. Pode ser vantajoso adicionar alguns nutrientes (extratos de levedu- ra), sais (NaCI e sulfato de amônio) e outras enzimas (celulases, hemicelula- se, xilanase...) ao mingau liqüefeito durante a sacarificação.

Na etapa de fermentação a seguir, fermentando os micro- organismos adequados (levedura) converte os açúcares no mingau direta ou indiretamente nos produtos de fermentação, preferivelmente etanol. Em ge- ral, a fermentação é contínua durante 24-96 horas e entre 24-36°C, com pH por volta de 4-5. A temperatura e pH são ajustados durante a fermentação para serem adequados para os micro-organismos usados. Pode ser vantajo- so adicionar alguns nutrientes, sais (NaCI e sulfato de amônio) e enzimas (celulases, hemicelulase) ao amido hidrolisado e açúcares durante a fermen- tação.

Sacarificação pode também ser feita simultaneamente com fer- mentação. Neste caso, as enzimas e micro-organismos são adicionados. Esta sacarificação simultânea e processo de fermentação (SSF) é um pro- cesso extensamente usado na produção de etanol. O processo de SSF é usualmente conduzido em temperatura acima de 34°C na presença de glico- amilase e levedura termotolerante. A vantagem para realizar esta etapa em temperatura elevada é que menos refrigeração é requerida para a etapa de liquefação inicial (ocorrendo em temperatura muita mais alta). Liquefação simultânea, sacarificação e fermentação (LSF) são também encontradas na indústria. Em um processo de fermentação contínuo, o mingau está fluindo através de vários processos de fermentação até o mingau ser fermentado completamente enquanto no caso de batelada, o mingau permanece em um fermentador para uma quantidade eficaz de tempo.

No processo de SSF, uma etapa de pré-sacarificação (1 a 4 ho- ras) é usualmente feita (antes ou simultaneamente com as etapas de sacari- ficação e fermentação), com temperatura entre 30 a 65°C e pH por volta de 4,5.

Destilação é executada depois disso no caldo de fermentação da etapa de fermentação para restabelecer os produtos de fermentação (etanol preferivelmente). As etapas fermentação e destilação podem ser simultane- amente realizadas ou separada/seqüencialmente.

Após destilação, dois produtos são restabelecidos: Etanol e um resto ou produto residual da fermentação (resíduos inteiros de grãos). O e- tanol tipicamente sendo uma mistura azeotrópica com água é também purifi- cado na etapa de separação de peneiração molecular.

O resto ou produto residual da fermentação é misturado com a palha e folhas da planta, e introduzido em um processo de conversão em água de pressão alta de acordo com a presente invenção. O processo de conversão compreende um processo de pré-tratamento adicional, um primei- ro processo de aquecimento, um segundo processo de aquecimento (aque- cimento em bom estado), um processo de reação (não mostrado), um pri- meiro processo de refrigeração, um segundo processo de refrigeração, e um processo de separação. O processo de conversão é mostrado e descrito em mais detalhes nas figuras 5-9 abaixo e nos exemplos ilustrativos. O processo de conversão converte os orgânicos em hidrocarbonetos tal como um bio- óleo.

Parte dos hidrocarbonetos é queimada em uma produção de energia e energia é distribuída para prover os consumos de energia no pro- cesso de pré-tratamento (0,18 MW) e processo de separação (0,63 MW) do processo de produção de bioetanol. Como o processo de desidratação con- vencional é eliminado e este tipicamente consome aproximadamente a mesma quantidade de energia que os processos de pré-tratamento e sepa- ração, o consumo de energia para produção de bioetanol é significativamen- te reduzido.

Usando todas as partes da planta incluindo palhas e folhas, um processo autoprovedor com energia e tendo um equilíbrio de energia positi- vo geral sido é fornecido.

A produção de bioetanol pode tipicamente ser substancialmente igual aos métodos da técnica anterior (0,224 t/h), e adição aqui a uma co- produção de valiosos hidrocarbonetos tal como bio-óleo (0,145 t/h) é permi- tida pela invenção atual.

Consequentemente, o resultado geral é um processo mais efici- ente para produção de bioetanol.

No seguinte, uma modalidade preferida de converter o produto residual em energia e em particular em um combustível de hidrocarboneto será revelada. O produto residual contém, entre outras espécies, material orgânico.

Figura 4 é um desenho esquemático da configuração laboratorial usada para os testes dados nos exemplos. O fluido pré-tratado contendo os catalisadores homogêneos e material orgânico a ser convertido é provido ao sistema na posição A. O fluido é pressurizado por meio da bomba 1 e é a- quecido para aproximadamente 230 C no aquecedor 2, compreendendo cambiador de calor e um controlador de temperatura (TIC). Um segundo flui- do é provido ao sistema na posição B. Este fluxo é pressurizado por meio da bomba 3 e aquecido no aquecedor 4, compreendendo cambiador de calor e um controlador de temperatura (TIC), para a temperatura necessária para obter a temperatura de conversão desejada dos fluxos de fluido misturados na posição 4. O catalisador heterogêneo está localizado no reator catalítico tubular 5. Após contato com o catalisador heterogêneo, o fluido contendo material orgânico convertido é esfriado para temperatura ambiente no refri- gerador 6, e filtrado no filtro 7 para separação e coleta das partículas sus- pensas. Subseqüentemente o fluido é expandido em pressão ambiente na válvula 8. A pressão do sistema é mantida controlando o fluxo através de 8, utilizando o controlador de pressão (PIC). A temperatura do fluido expandida é medida com o termopar 9. A fração líquida do fluxo é colhida em uma cap- tura de líquido 10, e o gás é desabafado fora da captura na posição G. A taxa de fluxo e composição do gás produzido são continuamente medidas por um registro de gás colocado em H (não mostrado). A composição do gás é analisada através de cromatografia gasosa (não mostrada) de uma amos- tra pequena tirada através de I, em pressão controlada estabelecida pela válvula de controle de fluxo e controlador de pressão (PIC) 11.

Figura 5 mostra um desenho esquemático de um aspecto prefe- rido de um método de acordo com a presente invenção. Material orgânico para conversão é recebido em um armazenamento de alimentação (não mostrado na figura). O dito material orgânico pode compreender uma gama extensiva de biomassa e sobras, e pode também compreender combustíveis fósseis tais como carvão, xisto, orimulsão, frações pesadas de óleo bruto etc. Muitos aspectos, de acordo com a presente invenção, apenas envolvem tratamento do material orgânico de uma mistura de fontes diferentes de ma- teriais como mencionadas.

O armazenamento da alimentação tipicamente terá uma capaci- dade que corresponde a três dias de operação de planta. O armazenamento de alimentação é preferivelmente um silo escondido e agitado, tal como um silo concreto agitado. Um fluido contendo o material orgânico é bombeado para a etapa de pré-tratamento 1 na posição A.

A primeira parte do pré-tratamento compreende neste aspecto uma redução de tamanho da alimentação por exemplo cortando, triturando, moendo e/ou peneirando o material. Esta redução de tamanho pode ser uma parte integrante da bomba de alimentação (não mostrada). Durante a opera- ção de alimentação para o pré-tratamento, a pressão do fluido contendo o material orgânico a ser tratado é aumentada para uma pressão na faixa 400- 1500 kPa (4-15 bar). Na segunda parte do pré-tratamento, o dito material orgânico contendo o fluido é tipicamente mantido em um vaso de pré-trata- mento durante um período de 0,5-2 horas. O vaso de pré-tratamento é prefe- rivelmente um vaso agitado que é mantido em uma temperatura de 100- 170°C e preferivelmente na faixa 110 a 140°C. A energia para este pré- aquecimento do dito fluido compreendendo o dito material orgânico a ser convertido é preferivelmente provida, restabelecendo calor de um dos fluxos do processo a ser esfriado. Na figura, isto é, ilustrado integrando o cambia- dor de calor 2 em um vaso para restabelecimento do calor do fluxo de pro- cesso D.

O pH no vaso é ajustado acima de um valor 7, e preferível na faixa 8-10. Este ajuste de pH é, em muitos aspectos de acordo com a pre- sente invenção, executado acrescentando aditivos ao vaso, por exemplo adicionando uma base que pode também compreender um elemento do grupo IA da tabela periódica. Exemplos não-limitativos de tais aditivos são KOH, NaOH, K2CO3, Na2CO3, resíduos de combustão de biomassa ou com- bustão de carvão. Tais aditivos podem ser adicionados ao vaso através do fluxo S.

Durante a permanência no vaso de pré-tratamento moléculas maiores, tais como celulose, hemicelulose e lignina, são hidrolisadas e célu- las de adição da biomassa são abertas facilitando a liberação dos conteúdos celulares, tais como sais. Para várias cargas de alimentação potenciais esta abertura celular envolve liberação de catalisadores, tais como potássio, da própria carga de alimentação, assim permitindo um processo muito eficiente. Vários outros aditivos podem também intensificar a pré-conversão do mate- rial orgânico e são também vantajosos para o processamento subsequente. Tais outros aditivos incluem alcoois, tal como metanol, ácidos carboxílicos, aldeídos, e/ou cetonas. Em um aspecto preferido da invenção, vários tais aditivos são utilizados no pré-tratamento, produzidos in situ no processo e recirculados para a etapa de pré-tratamento, como mostrado pelos fluxos E e F. Composições típicas destes fluxos de recirculação são também descri- tas em relação às figuras 6-8.

Um fluxo de fluido contendo o material orgânico pré-convertido é retirado do vaso de pré-tratamento pela bomba de alimentação 3, e pressuri- zados em pressão operacional por exemplo 25000 kPa (250 bar). A bomba de alimentação pode compreender uma bomba de pistão. Após pressurização, o fluido contendo o material orgânico pré- convertido, o catalisador homogêneo e outros aditivos são aquecidos na primeira etapa de aquecimento 4 através de permuta de calor com o fluxo de produto convertido quente do reator catalítico. A temperatura do fluido con- tendo o material orgânico pré-convertido será em muitas aplicações de acor- do com a presente invenção na ordem de 20-30°C abaixo da temperatura operacional do reator catalítico. Durante esta primeira etapa de aquecimen- to, o material orgânico na alimentação é também termicamente decomposto. Várias reações colaterais indesejáveis podem prosseguir durante esta de- composição térmica, tais como formação de fuligem e carvão animal. Além de reduzir a eficiência geral do processo, pode levar a problemas operacio- nais tais como entupimento ou eficiência reduzida do cambiador de calor, e deposição em equipamento a jusante. Os aditivos acima mencionados redu- zem estas reações colaterais indesejáveis e otimiza também a conversão do material orgânico em produtos desejáveis.

Do cambiador de calor 4, o dito material orgânico pré-convertido contendo fluido pode passar para um primeiro dispositivo de separação de partículas 5 para coleta das partículas suspensas, que podem ser formadas durante a dita pré-conversão durante o aquecimento. Este dispositivo de se- paração de partículas 5 pode compreender qualquer meio convencional para separação de partículas, por exemplo um ciclone, um filtro, uma câmara de deposição gravimétrica etc. Partículas colhidas são retiradas do processo mostrado pelo fluxo B.

Após o primeiro dispositivo de separação de partículas 5, o dito material orgânico pré-convertido contendo fluido é misturado com um fluxo recircular do reator catalítico. Esta mistura tipicamente aumentará a tempe- ratura do fluido misturado com 10-20°C, e a recirculação também introduzirá compostos desejáveis à conversão também na alimentação. Após misturar com o fluxo de recirculação, o fluido misturado passa para um aquecedor- aparador (segunda unidade de aquecimento) 6, em que a temperatura é ele- vada para a temperatura operacional do reator catalítico 7. O aquecedor- aparador 6 pode, em muitos aspectos de acordo com a presente invenção, ser um aquecedor a gás ou óleo, e é preferivelmente pelo menos em parte abastecido com combustível recirculando gás e/ou outros produtos de com- bustível produzidos no processo. Em um aspecto preferido, este aquecedor- aparador é abastecido com combustível recirculando gás produzido denota- do I na figura 3. A recirculação do dito gás produzido I pode incluir uma eta- pa de separação.

No reator catalítico 7, o catalisador homogêneo contendo fluido, aditivos, e material orgânico pré-convertido é contatado com o catalisador heterogêneo. O catalisador heterogêneo tipicamente será contido em um leito fixo tubular, e o reator catalítico pode compreender múltiplos leitos fixos tubulares. Durante a conversão, um gás combustível dissolvido, uns orgâni- cos solúveis em água e um óleo são em geral produzidos. A distribuição do produto é ajustável dentro de uma gama extensiva de concentração de pro- dutos resultantes como mostrado nos exemplos abaixo, e pode ser controla- da selecionando uma combinação adequada de tempo de permanência, taxa de fluxo de recirculação, temperatura da reação, e concentração do catalisa- dor homogêneo e aditivos.

Parte do fluxo do produto do reator catalítico é recirculada pela bomba 8, e misturado com o fluido contendo o material orgânico pré- convertido como descrito acima. A parte restante que corresponde ao fluxo de massa do fluido contendo o material orgânico pré-convertido antes de misturar com o fluxo recirculado é retirada no segundo dispositivo de sepa- ração de partículas 9. Como para o primeiro dispositivo de separação de partículas, este segundo dispositivo de separação de partículas pode com- preender qualquer meios convencional para separação de partículas por e- xemplo um ciclone, um filtro, uma câmara de deposição gravimétrica etc. A característica principal é fornecer uma separação quente do óleo produzidos das partículas suspensas potenciais antes de esfriar e expandir para evitar adsorção do óleo nas partículas suspensas. Porém, em várias aplicações da presente invenção, por exemplo para carga de alimentação com um conteú- do de resíduos de combustão baixo, este dispositivo de separação de partí- culas pode ser opcional. Partículas colhidas no segundo dispositivo de sepa- ração de partículas são retiradas do processo mostrado pelo fluxo C.

Subsequente à passagem do segundo dispositivo de separação de partículas, fluxo de fluido é esfriado através de permuta de calor com o fluxo de alimentação no cambiador de calor 4, e no cambiador de calor 2 e expandido em uma pressão na faixa 7500-22500 kPa (75-225 bar) na válvu- la de expansão 10, e separado no sistema de restabelecimento do produto 11. Algum do fluxo de fluido separado do sistema de restabelecimento do produto 11, tal como os fluxos F e/ou E, pode ser recirculado para a etapa de pré-tratamento como descrito acima. O sistema de restabelecimento do produto 11 é também ilustrado e descrito abaixo nas figuras 6-9.

O sistema de separação, ilustrado na figura 6, compreende um separador de gás-líquido 12, separando os produtos gasosos no fluxo I e os produtos líquidos no fluxo J. Em um aspecto, o produto gasoso é interna- mente usado para abastecer o aquecedor-aparador 6. Os produtos líquidos são também separados em um primeiro filtro de membrana 13. A separação de filtração de membrana é acionada por pressão, e em muitas aplicações, aplicando uma membrana de nano ou ultrafiltração. O retentado de filtração no fluxo L inclui partes da água de alimentação, o produto de óleo e os com- postos inorgânicos dissolvidos, por exemplo sais da carga de alimentação e o catalisador homogêneo. O produto de óleo é separado do fluxo L em um separador de óleo (unidade separadora de fase) 14 operando em condições atmosféricas, e formando o fluxo do produto de óleo Η. A água restante e os compostos inorgânicos dissolvidos forma o fluxo O. A parte principal do fluxo O é reciclada para a pré-conversão 1, 2 no fluxo E, assim reciclando o cata- lisador homogêneo, enquanto um fluxo de purgação P é descarregado para equilibrar a entrada de composto inorgânico da carga de alimentação.

O processamento adicional do permeado da filtração de mem- brana, fluxo denotado K1 é ilustrado na figura 7 - 9. Fluxo K contém orgâni- cos solúveis em água menores como C 1-4 alcoois e ácidos carboxílicos.

Em um aspecto ilustrado na figura 7, o fluxo K é alimentado para uma unidade de separação (filtro de membrana) 15, produzindo água pura de qualidade de água potável no fluxo G e um fluxo de orgânicos solúveis em água no fluxo F. A unidade separadora 15 é, em um aspecto da inven- ção, uma unidade de membrana de osmose reversa, compreendendo uma multidão de módulos de membrana. Os orgânicos solúveis em água retidos no fluxo são reciclados F para a etapa de pré-conversão 1, 2.

Em um outro aspecto, ilustrado na figura 8, fluxo K é dividido em um fluxo de orgânicos solúveis em água concentrado F e um fluxo de água sem orgânicos Q. A unidade separadora 16 envolvida é em muitas aplica- ções uma separação de membrana acionada por gradientes de temperatura ou de concentração, como destilação de membrana ou pervaporação. O fluxo de água Q é também purificado em uma etapa de polimento 17, pro- duzindo o fluxo de água puro G. A etapa de polimento 17 é preferivelmente um filtro de carbono ativado ou meios semelhantes para absorção de con- centrações de impurezas muito baixas de um fluxo de água.

Em um aspecto ilustrado na figura 9, o fluxo orgânico solúvel em água K é alimentado para uma pilha termelétrica de metanol direta 18, pro- duzindo eletricidade e um fluxo de água de processo R. A pilha termelétrica de metanol direta 18 poderia incluir fluxo de alimentação e etapas de condi- cionamento de efluente. EXEMPLOS

EXEMPLO ILUSTRATIVO 1: CONVERSÃO DOE LODO DE ESGOTO

Lodo de esgoto digerido anaeróbio abaixo foi convertido de a- cordo com o método da presente invenção na planta de escala laboratorial mostrada na figura 1.

O conteúdo da substância seca do lodo de esgoto foi 5%. Os componentes principais da substância seca em% peso foi:

> C = 28,3%

> H = 4,33%

> N = 3,55%

> 0 = 28,4%

> ρ = 4,49%

> Al = 7,77%

> Si = 7,44% > Ca = 6,95%

> Fe = 3,17%

> K = 1,62%

Uma análise elementar da substância seca de lodo de esgoto foi também analisada por plasma acoplado induzido (ICP) revelando a compo- sição a seguir:

C [%] O [%] Al [%] H [%] Ca [%] Si [%] N [%] P [%] K [%] 30,9 30,5 6,15 5,2 5,03 4,98 4,66 4,62 2,36 Cl [%] S [%] Fe [%] Na [%] Mg [%] Zn [%] Ti [%l Ba [%] Mn [%] 1,13 1,09 1,04 0,938 0,875 0,226 0,195 0,0652 0,0375

A fração de combustível soma 58% do conteúdo de substância seca, com um valor de calor de 22,2 MJ/kg, que translada em um valor calo- rífico de 476 KJ/kg no lodo de esgoto como recebido. Antes do teste, o lodo de esgoto foi pré-tratado através dimensi-

onando para menos que 1 mm cortando as partículas mais longas por um macerador Seepex (tipo 25/15-I-I-F12-2) e moendo por uma moagem de co- lóides (Probst und Class, tipo N100/E), e filtrado por um filtro de cesta de peneira (largura da malha 1 mm). Subseqüentemente 1,5% em peso de potássio na forma de car-

bonato de potássio foi adicionado à pasta resultante. O valor de pH da pasta foi 9,0.

125 ml de catalisador heterogêneo de ZrO2 estabilizado com 2,2% em mole atômico de Si. O catalisador na forma de pelotas cilíndricas de 3 mm comprimento e um diâmetro de 3 mm foi adicionado ao reator tubu- lar.

63 g/h do lodo de esgoto pré-tratado foi pressurizado a 25000 kPa (250 bar) e aquecido para 230°C na etapa de pré-aquecimento. Este fluxo foi misturado com 393 g/h de água pressurizada aquecida para uma temperatura para obter uma temperatura substancialmente constante de 360 ± 5 C após misturar. O fluxo misturado foi subseqüentemente contatado com o catali- sador heterogêneo no reator. A razão de alimentação para água translada em uma razão de água para alimentação de 6:1, e o fluxo total de 456 g/h translada em um tempo de contato de aproximadamente 4 minutos.

Após o contato com o catalisador heterogêneo, o fluido contendo o material orgânico convertido é esfriado para temperatura ambiente, filtrado através de um filtro de partícula para coleta das partículas suspensas, e ex- pandido em pressão ambiente. A fração líquida no fluxo foi colhida em uma captura de líquidos, e o gás é desabafado.

O experimento resultou em três fluxos de produto, um gás, um produto aquoso e um precipitado sólido. As amostras foram colhidas para análise durante um período de 15,5 horas. ANÁLISE GASOSA

A taxa de fluxo e composição do gás produzido foram continua- mente medidas por um registro de gás com amostragem. A composição foi medida através de cromatografia gasosa.

A análise da fase gasosa revelou os resultados a seguir:

Análise gasosa Hidrogênio [% vol.] 55,13 Dióxido de carbono [% vol.] 31,92 Monóxido de carbono [% vol ] 0,00 Metano [% vol.] 12,87 Eteno [% vol.] 0,00 Etano [% vol.] 0,00 Propeno [% vol.] 0,00 Propano [% vol.] 0,00 Compostos de C4 [vol.%] 0,00 Total [% vol.]: 99,92 Quantidade total de carbono, g 0,91

ANÁLISE LÍQUIDA

O produto líquido foi contido de partículas suspensas. O líquido filtrado foi analisado através de analisadores de carbono total de cromato- grafia de íons, Emissão de Plasma Induzida (ICP) e temperatura alta e es- pectrometria de massa. A análise da fase líquida revelou os resultados a seguir:

Análise líquida PH 8,32 Carbono Orgânico total (TOC)1 [ppm em peso] 726,8 Carbono Inorgânico total (TIC), [ppm em peso] 361,5 Carbono total, [ppm em peso] 1088,3 Metanol [ppm em peso] 600 Etanol [ppm em peso] 300 Ácido acético [ppm em peso] 332,7 Ácido fórmico [ppm em peso] 10,3 Acetaldeído [ppm em peso] 104,9 Quantidade total de carbono no líquido 9,30 g

O conteúdo de carbono inorgânico no líquido foi observado pri- mariamente ser devido à presença de carbonato. ANÁLISE SÓLIDA

As frações sólidas foram analisadas por meio de um analisador

de carbono total e por análise elementar por um analisador de plasma aco- plado induzido (ICP). Uma fase orgânica foi observada ser adsorvida para as partículas inorgânicas sob as condições experimentais usadas.

Esta fase orgânica foi antes da análise sólida usando CH2CI2. A fração extraível do carbono orgânico foi observada ser uma fase de óleo, consistindo primariamente em hidrocarbonetos saturados com um compri- mento de cadeia de 12 a 16 átomos de carbono, e comparável a combustível ou óleo diesel. O óleo continha 2-hexadecanona, heptadecano, 6,10-dimetil- 2-undecanona, hexadecano, 3-metil-indol, 2-tridecanona e outros compos- tos. Uma análise de enxofre e de halogênio executada no óleo extraído mos- trou que o óleo estava essencialmente livre de compostos de enxofre e de halogênio. A quantidade total de óleo extraído dos sólidos foi 3,86 g e a quantidade total de carbono encontrado na fase de óleo foi equivalente a 3,28 g.

Nenhum carbono foi detectado no produto sólido após extração

do óleo adsorvido, indicando 100% de conversão do material orgânico na alimentação. O mesmo resultado pode ser concluído do equilíbrio de carbo- no abaixo: EQUILÍBRIO DE CARBONO

Entrada C: Saída C: Lodo de esgoto: 13,81 g 0,91 g gás C —» 4,97% K2C03: 4,51 g 4,34 g líquido de TIC -»· 23,68% 9,3 g líquido de TOC 50,74% 0,0 sólido de TOC -> 0,00% 3,28 g C em óleo -» 17,9% Σ 18,33 g Σ 17,83 g conversão —> 97,3%

EQUILÍBRIO DE ENERGIA:

Componente Valor de aquecimento [kJ/kg] Quantidade [g] Fração de energia [% de entrada de energia com alimentação] Lodo de alimentação 476 976,5 Metano 50,400 0,25 2,71 Hidrogênio 240,103 0,21 10,8 Metanol 19,918 13,67 58,6 Óleo 41,900 3,86 34,8 Soma 107,0

EXEMPLO ILUSTRATIVO 2: CONVERSÃO DE LODO DE ESGOTO

Lodo de esgoto digerido anaeróbio com características como dadas no exemplo acima foi pré-aquecido e convertido usando o mesmo catalisador e configuração experimental.

140 g/h do lodo de esgoto pré-tratado foram pressurizados a 25000 kPa (250 bar) e aquecidos a 230°C na etapa de pré-aquecimento. Este fluxo foi misturado com 414 g/h de água pressurizada aquecida a uma temperatura para obter uma temperatura substancialmente constante de 300 ± 5 C após misturar.

O fluxo misturado foi subseqüentemente contatado com o catali- sador heterogêneo no reator. A razão de alimentação para água translada em uma razão de água para alimentação de 3:1, e o fluxo total de 545 g/h translada em um tempo de contato de 3,3 minutos.

Após o contato com o catalisador heterogêneo, o fluido contendo o material orgânico convertido é esfriado para temperatura ambiente, filtrado através de um filtro de partícula para coleta de partículas suspensas, e ex- pandido para pressão ambiente. A fração líquida no fluxo é colhida em uma captura de líquidos, e o gás é desabafado fora.

O experimento resultou em três fluxos de produto, um gás, um produto aquoso e um precipitado sólido. Foram colhidas amostras para aná- lise durante um período de 10,5 horas. ANÁLISE GASOSA

A análise da fase gasosa revelou os resultados a seguir:

Análise gasosa Hidrogênio [% vol.] 31,36 Dióxido de carbono [% vol.] 41,17 Monóxido de carbono [% vol.] 2,25 Metano [% vol.] 24,22 Eteno [% vol.] 0,00 Etano [% vol.] 0,00 Propeno [% vol.] 0,00 Propano [% vol.] 0,00 Compostos de C4 [vol.%] 0,00 Total [% vol.]: 99,00 Quantidade total de carbono, g 0,54

ANÁLISE LÍQUIDA

A análise da fase líquida revelou os resultados a seguir:

Análise líquida PH 7,42 Carbono Orgânico total (TOC), [ppm em peso] 985,1 Carbono Inorgânico total (TIC), [ppm em peso] 439,3 Carbono total, [ppm em peso] 1424,4 Metanol [ppm em peso] 800 Etanol [ppm em peso] 0 Ácido acético [ppm em peso] 347,2 Acido fórmico [ppm em peso] 43,2 Acetaldeído [ppm em peso] 156,5 Quantidade total de carbono no líquido 13,33 g

O conteúdo de carbono inorgânico no líquido foi observado pri- mariamente devido à presença de carbonato. ANÁLISE SÓLIDA

As frações sólidas foram analisadas por meio de um analisador de carbono total. Uma fase orgânica foi observada ser adsorvida às partícu- las inorgânicas sob as condições experimentais usadas. Esta fase orgânica foi extraída antes da análise sólida usando CH2CI2. A fração extraível do carbono orgânico foi observada ser uma fase de óleo, consistindo primariamente em hidrocarbonetos saturados com um comprimento de cadeia de 12 a 16 átomos de carbono, e comparável a combustível ou óleo diesel. O óleo continha 2-hexadecanona, heptadecano, 6,10-dimetil-2-undecanona, hexadecano, 3-metil-indol, 2-tridecanona e ou- tros compostos. A quantidade total de óleo extraído dos sólidos foi 12,73 g e a quantidade total de carbono encontrado na fase de óleo foi equivalente a 10,83 g.

Nenhum carbono foi detectado no produto sólido após extração do óleo adsorvido, indicando 100% de conversão do material orgânico na alimentação.

EQUILÍBRIO DE CARBONO:

Entrada C: Saída C: Lodo de esgoto: 20,58 g 0,54 g gás C —> 1,97% K2CO3: 6,78 g 6,43 g líquido de TIC 23,5% 6,3 g líquido de TOC -> 23,02% 0,0 sólido de TOC -» 0,00% 10,83 g C em óleo 39,58% Σ 27,36 g Σ 24,1 g conversão —> 88,1%

EQUILÍBRIO DE ENERGIA:

Componente Valor de aquecimento [kJ/kg] Quantidade [g] Fração de energia [% de entrada de energia com alimentação] Lodo de alimentação 476 1470 Metano 50,400 0,28 2,01 Hidrogênio 240,103 0,07 2,40 Equivalentes de metanol 19,918 9,30 26,37 Oleo 41,900 12,73 76,2 Soma "5 11 ** » < „ * 107,0

EXEMPLO ILUSTRATIVO 3: CONVERSÃO DE SILAGEM DE MILHO Silagem de milho foi pré-tratada e convertida usando o mesmo

catalisador e configuração experimental como descritos acima no exemplo 1 e 2.

Antes do teste, o lodo de esgoto foi pré-tratado dimensionando para menos que 1 mm cortando partículas mais longas por um macerador Seepex (tipo 25/15-I-I-F12-2) e moendo por uma moagem de colóides (Probst und Class1 tipo N100/E), e filtrado por um filtro de cesta de peneira (largura da malha 1 mm).

Subseqüentemente 1,5% em peso de potássio na forma de car- bonato de potássio foi adicionado à pasta resultante. O valor do pH da pasta foi 9,6.

As características da silagem de milho após o pré-tratamento

foram as seguintes:

Carga de alimentação da silagem de milho Conteúdo de substância seca [% peso] 11,29 Fração inorgânica de substância seca [% Peso] 29,4 Densidade [kg/m3] 1,0099 PH 9,6 Calor de combustão1 [kJ/kg] 1435

1 Com base no calor de 18 MJ/kg da combustão para a fração orgânica da substância seca

O conteúdo inorgânico da substância seca foi principalmente o carbonato de potássio adicionado, respondendo por aproximadamente % dos compostos inorgânicos de substância seca.

Análise de GC-MS da carga de alimentação de silagem de milho revelou numerosos compostos, mas todos estavam presentes em concentrações muito baixas para identificação. Particularmente aromáticos como fenóis não foram encontrados em qualquer quantidade significativa.

O conteúdo de substância seca da carga de alimentação de si-

lagem de milho foi analisado, revelando a composição a seguir:

Silagem de milho substância seca TC [mg/kg] 325000 Mo [mg/kg] 7,82 TOC [mg/kg] 315000 N [mg/kg] 6960 Al [mg/kg] 233 Na [mg/kg] 825 Ca [mg/kg] 2023 | Ni [mg/kg] 11,1 Cl [mg/kg] 1682 S [mg/kg] <0,1 Cr [mg/kg] 28 Si [mg/kg] 2090 Fe [mg/kg] 4571 Zr [mg/kg] 2,24 K [mg/kg] 112350 I

140 g/h do lodo de esgoto pré-tratado foram pressurizados a

25000 kPa (250 bar) e aquecidos a 230°C na etapa de pré-aquecimento. Este fluxo foi misturado com 377 g/h de água pressurizada aquecida para uma temperatura para obter uma temperatura substancialmente constante de 350 ± 5 C após misturar.

O fluxo misturado foi subseqüentemente contatado com o catali- sador heterogêneo no reator. A razão de alimentação para água translada em uma razão de água para alimentação de 3,75:1, e o fluxo total de 517 g/h translada em um tempo de contato de 3,3 minutos.

Após o contato com o catalisador heterogêneo, o fluido contendo o material orgânico convertido foi esfriado para temperatura ambiente, filtra- do através de um filtro de partícula para coletânea das partículas suspensas, e expandido em pressão ambiente. A fração líquida no fluxo é colhida em uma captura de líquidos, e o gás é desabafado fora.

O experimento resultou em quatro fluxos de produto, um gás, um produto aquoso, uma fase de óleo livre e um precipitado sólido. As amostras foram colhidas para análise durante um período de 16 horas. ANÁLISE GASOSA

A análise da fase gasosa revelou os resultados a seguir:

Análise gasosa Hidrogênio [% vol.] 7,5 Dióxido de carbono [% vol.] 88,74 Monóxido de carbono [% vol.] 0,00 Metano [% vol.] 0,33 Eteno [% vol.] 0,06 Etano [% vol.] 0,06 Propeno [% vol.] 0,25 Propano [% vol.] 0,05 Compostos de C4 [vol.%] 0,00 Total [% vol.]: Quantidade total de carbono, g 15,2

ANÁLISE LÍQUIDA

A análise da fase líquida revelou os resultados a seguir:

Análise líquida PH 8,30 Carbono Orgânico total (TOC), [ppm em peso] 2105 Carbono Inorgânico total (TIC), [ppm em peso] 201 Carbono total, [ppm em peso] 2305 Continuação

Análise líquida Metanol [vol%] 1,64 Etanol [vol%] 0,27 Acido acético [ppm em peso] 5185 Acido fórmico [ppm em peso] 2206 Acido de glicol 10470 Acetaldeído [ppm em peso] 115,0 Quantidade total de carbono no líquido 40,1 g

As frações sólidas foram analisadas por meio de um analisador

de carbono total. Uma fase orgânica foi observada ser adsorvida em partícu- las inorgânicas sob as condições experimentais usadas. f Esta fase orgânica foi antes da análise sólida usando CH2CI2. A

fração extraível do carbono orgânico foi observada ser uma fase de óleo, consistindo primariamente em hidrocarbonetos saturados com um compri- mento de cadeia de 12 a 16 átomos de carbono, e comparável a combustível ou óleo diesel. O óleo continha fenol, tolueno, 4-etil-fenol, 4-etil-3-metilfenol, um 2,3,4 trimetila, 2-metil-1-penten-3-ina e outros compostos. Uma análise de enxofre do óleo mostrou que a fase de óleo estava essencialmente livre de enxofre. A análise similar para compostos de halogênio mostrou que a fase de óleo estava essencialmente livre de halogênio. A quantidade total de óleo extraído dos sólidos foi 14,76 g e a quantidade total de carbono encon- trado na fase de óleo foi equivalente a 12,55 g,

Nenhum carbono foi detectado no produto sólido após extração do óleo adsorvido, indicando 100% de conversão do material orgânico na alimentação. O mesmo resultado pode ser concluído do equilíbrio de carbo- no abaixo: EQUILÍBRIO DE CARBONO:

Entrada C: Saída C: Alimentação de silagem de milho: 82,19 g 15,2 g gás C —» 18,5% 40,1 g líquido de TOC 48,8% 0,0 sólido de TOC -> 0,0% 28,35 g C em óleo 34,5% Σ 82,19 g Σ 83,62 g conversão —» 101,8%

EQUILÍBRIO DE ENERGIA:

Componente Valor de aquecimento [kJ/kg] Quantidade [g] Fração de energia [% de conteúdo de energia de alimentação] Lodo de alimentação 476 2240 Hidrogênio 240,103 0,07 1,6 Metanol 19,918 28,9 17,9 Etanol 28,200 4,20 4,2 Acido de glicol 14,400 0,41 10,4 Ácido acético 18,200 1,23 6,5 Óleo 41,900 14,76 45,1 Soma -c - ■ 85,7

EXEMPLO ILUSTRATIVO 4:

USO DE AQUECIMENTO DE MICRO-ONDA EM UM PROCESSO DE CONVERSÃO LÍQUIDO CATALÍTICO

Em uma modalidade preferida de acordo com a presente inven- ção para conversão do material orgânico em água de pressão alta é dada nas figuras 1-6.

Uma modalidade alternativa que pode ser vantajosa em muitas aplicações de acordo com a presente invenção é o uso de aquecimento de micro-onda para pelo menos parte do processo de aquecimento.

Tal aquecimento combinando geradores de micro-onda existen- tes (conhecidos dos fornos de micro-onda de cozinha) combinados com cé- lulas de pressão alta compreende uma janela transparente e pode ter um ou mais das vantagens a seguir comparados aos aquecedores convencionais com base em calor elétrico e/ou fluxo superaquecido e/ou outros fluidos de transferência de calor:

a) Eficiência melhorada da transferência de calor b) Tempo de resposta extremamente curto

c) Controle muito preciso do processo

d) Pontos quentes são evitados

e) Superfícies de transferência de calor de temperatura alta são evitadas

f) Craqueamento menos térmico do conteúdo orgânico

g) Taxas de conversão mais altas

h) Uniformidade de temperatura alta

i) Capacidade de conversão aumentada

j) Eficiência de energia aumentada do processo geral

k) Redução de temperatura necessária para conversão I) Redução do tamanho dos cambiadores de calor e custo do

restabelecimento de calor em geral m) Consumo químico reduzido e/ou permitir usar outros catali- sadores

n) Simplificação do processo geral e/ou o capital relacionado

e/ou custos operacionais o) Área de cobertura menor

Tal aquecimento de micro-onda em geral envolve aquecimento por sistemas de magnetrons que operam dentro do domínio de freqüência de micro-ondas e/ou freqüências hiperatívas tais como freqüências na faixa de 300 MHz a 300 GHz tal como na faixa 500 MHz a 5 GHz. Um sistema de aquecimento de micro-onda pode compreender magnetrons múltiplos que podem aumentar a eficiência geral do micro-onda reduzindo as perdas tér- micas.

Freqüências diferentes podem iniciar mecanismos de transfe- rência de energia diferentes dentro dos materiais sendo tratados que podem ser usados para causar impacto na termodinâmica da reação ou qualidade do produto.

Um efeito atrativo também do aquecimento de micro-onda pode

ser a oportunidade para reduzir a temperatura significativamente necessária para uma conversão dada de orgânicos de acordo com a presente invenção. Consequentemente, a temperatura máxima no processo é abaixo de 300°C tal como em uma modalidade preferida da presente invenção abaixo de 275°C, e preferivelmente abaixo de 250°C tal como abaixo de 225°C, e até mesmo mais preferivelmente abaixo de 175°C. Dependendo dos materiais específicos que são convertidos a temperatura pode ser tão baixa quanto 150°C tal como na faixa 110-150°C.

Em uma modalidade particularmente preferida, a temperatura máxima é substancialmente igual na dita etapa de pré-tratamento de acordo a presente invenção. Adicionalmente o seguinte são definições usadas na descrição

da presente invenção.

O termo combustível de hidrocarboneto está na presente inven- ção intencionado para definir todos os combustíveis com base em hidrocar- boneto que podem ou não compreender outros elementos que carbono e hidrogênio, por exemplo alguns dos ditos hidrocarbonetos podem compre- ender oxigênio e outros elementos por exemplo na forma de grupos alcoois, aldeídos, cetonas, ácido carboxílico, éster, ésteres etc. e produtos de reação dos mesmos.

Os processos de membrana da presente invenção são bem co- nhecidos na técnica anterior (por exemplo W. S. HO et al, "Membrane Hand- book", Van Nordstrand Reinhold, pág., 103-132, pág. 263-446, 1992, ISBN 0-442-23747-2, K. Scott, "Handbook of Industrial Membranes" Elsevier Sci- ence Publishers, 1995, pág., 3-163, pág., 331-355, pág. 575-630, ISBN 1 85617 233 3).

As áreas de superfície referidas ao longo deste relatório descriti-

vo e das reivindicações são, preferivelmente, as áreas de superfície BET de nitrogênio determinadas pelo método descrito no artigo por Brunauer1 P. Emmett e E. Teller, J. Am. Chem. Soc., Vol. 60, pág., 309 (1938). Este mé- todo depende da condensação de nitrogênio nos poros, e é eficaz para me- dir os poros com diâmetros de poro na faixa de 10 Â a 600 A. O volume de nitrogênio adsorvido é referido à área de superfície por peso de unidade do suporte. É bem conhecido na técnica anterior que a atividade de um cata- lisador é proporcional à área de superfície (BET), e que os catalisadores po- dem mostrar uma queda de atividade significativa com o passar do tempo, quando submetidos, por exemplo, às condições hidrotérmicas como usadas em relação à presente invenção. Para minimizar tal perda de atividade po- tencial, um estabilizante de área de superfície é incorporado no catalisador heterogêneo.

Lodo vermelho é um produto residual de processamento de bau- xita por meio do processo de Bayer. Ele compreende óxidos e hidróxidos principalmente de alumínio, ferro, titânio, silício, e sódio.

Claims

1. Método para converter material orgânico em bioetanol, o mé- todo compreendendo: • um processo de fermentação fermentando o material orgâni- co, assim fornecendo um caldo de fermentação compreen- dendo bioetanol, • um processo de separação separando o material fermentado em bioetanol e um produto residual • um processo de conversão pelo menos convertendo em par- te o produto residual em energia, • processo de distribuição de energia distribuindo pelo menos alguma da energia fornecida pelo processo de conversão ao processo de fermentação, em que · o processo de fermentação, o processo de conversão, e o processo de separação são conduzidos em uma planta quí- mica de produção de bioetanol, • o dito processo de conversão é conduzido em um fluido de pressão alta a uma pressão de pelo menos 5000 kPa (50 bar), em que o dito fluido é selecionado dentre: água e/ou alcoois, • o dito processo de conversão inclui uma conversão hidro- térmica e/ou solvotérmica.

2. Método de acordo com quaisquer das reivindicações prece- dentes, em que a dita conversão em energia inclui uma conversão em ener- gia térmica tal como calor.

3. Método de acordo com quaisquer das reivindicações prece- dentes, adicionalmente compreendendo um ou mais processos de pré- tratamento produzindo um mingau do material orgânico para o processo de fermentação.

4. Método de acordo com quaisquer das reivindicações prece- dentes, em que o dito processo de pré-tratamento também compreende uma etapa de liquefação, em que as enzimas são adicionadas à polpa no proces- so de liquefação.

5. Método de acordo com quaisquer das reivindicações prece- dentes, em que o dito processo de pré-tratamento também compreende uma etapa de sacarificação, em que as enzimas são adicionadas.

6. Método de acordo com quaisquer das reivindicações prece- dentes, em que pelo menos 50% da energia requerida para o dito processo de pré-tratamento sendo providos através do dito processo de distribuição de energia.

7. Método de acordo com quaisquer das reivindicações prece- dentes, em que o processo de fermentação acontece em um fluido, preferi- velmente sendo água.

8. Método de acordo com quaisquer das reivindicações prece- dentes, em que o processo de fermentação compreende converter açú- car(es) através do uso e/ou adição de micro-organismo(s), tais como levedu- ra, e/ou bactérias tais como bactérias termolábeis direta e/ou indiretamente no caldo de fermentação compreendendo combustível(eis) de hidrocarbone- to.

9. Método de acordo com quaisquer das reivindicações prece- dentes, em que o processo de fermentação acontece em uma temperatura entre 24-36°C durante 24-96 horas em um ambiente com um pH por volta de 4-5.

10. Método de acordo com quaisquer das reivindicações prece- dentes, em que o processo de separação compreende destilar o caldo de fermentação por meio do qual pelo menos uma parte do combustível de hi- drocarboneto é separada do caldo de fermentação.

11. Método de acordo com reivindicação 10, em que substanci- almente todo o combustível de hidrocarboneto e produtos residuais presen- tes no caldo de fermentação é separado subsequente ao processo de fer- mentação, e em que substancialmente todo o combustível de hidrocarboneto presente no caldo de fermentação é destilado.

12. Método de acordo com quaisquer das reivindicações prece- dentes, em que pelo menos 50% da energia requerida para o dito processo de separação sendo providos através do dito processo de distribuição de energia.

13. Método de acordo com quaisquer das reivindicações prece- dentes, em que pelo menos 50% da energia requerida para o dito processo de pré-tratamento, processo de fermentação, e processo de separação sen- do providos através do dito processo de distribuição de energia.

14. Método de acordo com quaisquer das reivindicações prece- dentes, em que o processo de conversão envolve um processo de combus- tão.

15. Método de acordo com quaisquer das reivindicações prece- dentes, em que o dito processo de conversão é conduzido em um fluido de pressão alta tal como em um fluido a uma pressão de pelo menos 5000 kPa (50 bar) e preferivelmente a uma pressão de pelo menos 15000 kPa (150 ,15 bar), tal como a uma pressão de pelo menos 20000 kPa (200 bar), tal como a uma pressão de pelo menos 25000 kPa (250 bar).

16. Método de acordo com a reivindicação 1, em que pelo me- nos um catalisador homogêneo e/ou heterogêneo está presente no dito flui- do de pressão alta.