ES2692832T3 - Método de tratamiento de biomasa y residuos orgánicos - Google Patents

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Abstract

método para el tratamiento de un material de biomasa que comprende al menos las etapas de: - pretratamiento de dicho material de biomasa que comprende las etapas de: 1) hidrólisis térmica a una temperatura por encima de 140 °C, seguido de 2) explosión húmeda que tiene como resultado un producto intermedio que tiene una concentración de materia seca superior al 25 % y una temperatura superior a 90 °C, - posterior fermentación de dicho producto intermedio en un tanque de digestión, donde dicho producto intermedio se introduce en dicho tanque de digestión mezclándolo en parte del contenido de dicho tanque de digestión siendo transportado en un bucle de recirculación que sale de dicho tanque de digestión, donde dicho mezclado se realiza antes de que la mezcla de dicho producto intermedio y dicha parte del contenido de dicho tanque de digestión entre en dicho tanque de digestión; y el pH tras dicho mezclado y antes de que la mezcla entre en dicho tanque de digestión está por encima de pH 6.

Description

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DESCRIPCION
Metodo de tratamiento de biomasa y residuos organicos Campo de la invencion
La presente invencion se refiere a un metodo para el tratamiento de material de origen principalmente organico, por ejemplo, en la forma de residuos o biomasa, mediante el cual el contenido de azucares y similares del material tratado queda disponible para fermentacion en uno o mas productos deseados.
Antecedente de la invencion
Los lodos y residuos municipales e industriales y otras fuentes de productos de residuos de origen principalmente organico tales como subproductos de jardinena, agricultura, silvicultura, industria maderera, industrias de procesamiento de alimentos y similares, han sido objeto de un creciente interes con los anos han como posibles materiales de partida para la produccion de combustibles neutros en CO2 tales como bioetanol o biogas.
Se han descrito en la bibliograffa varios metodos de pretratamiento diferentes para material de biomasa a traves de los cuales se hace mas disponible el contenido de azucares y similares. Los mas conocidos son: hidrolisis acida fuerte y debil; explosion humeda (Explosion de Vapor - STEX por sus siglas en ingles); oxidacion humeda (WO por sus siglas en ingles); explosion de fibras basicas (Explosion de Fibra de Amoniaco - AFEX (por sus siglas en ingles)); e hidrolisis termica (Agua Caliente Lfquida - (LHW por sus siglas en ingles)).
Normalmente, la hidrolisis acida fuerte y debil se caracteriza por que se hidroliza y se disuelve la hemicelulosa y se aumenta la disponibilidad de celulosa para una posterior hidrolisis acida o enzimatica. Cuando se utilizan estos tipos de hidrolisis, es posible, despues de la separacion de las fracciones insoluble y disuelta, seguir procesando estas fracciones, entre otros, por fermentacion. La hidrolisis acida fuerte ha sido descrita, entre otros, por Lightner (patente estadounidense US 6.258.175), donde tambien se describe la posibilidad de reutilizar el acido aplicado despues de la precipitacion con etanol. El fin principal del proceso es disolver celulosa y hemicelulosa para su uso posterior, por ejemplo, en la produccion de etanol por medio de fermentacion.
Existen varios problemas asociados a la hidrolisis acida de la biomasa. En primer lugar, es necesario dividir el material en partfculas muy finas (<1 mm), lo cual exige gran cantidad de energfa. Ademas, se requiere una neutralizacion del material tratado, que se lleva a cabo normalmente por adicion de CaCO3 (piedra caliza). Esto significa que el consumo de productos qmmicos en el proceso es alto y conjuntamente con la acumulacion de una cantidad considerable de sulfato de calcio hidratado a traves del proceso de neutralizacion. Por otra parte, el material tratado de la hidrolisis acida tiene un efecto inhibidor sobre la hidrolisis enzimatica y la fermentacion microbiana con respecto al material derivado de otras formas de tratamiento (vease mas adelante). Finalmente, las bombas, reactores y similares estan expuestos a la corrosion como resultado del proceso catalizado con acido.
La explosion humeda (STEX) fue descrita ya en 1928, cuando Mason desarrollo el proceso para la fabricacion de aglomerados (patentes estadounidenses US 1.824.221 y US 2.759.856). El proceso STEX consiste en una hidrolisis termica a alta presion, tras la cual se libera la presion en lo que se denomina "efecto de destello", donde se produce una explosion de cada fibra debido a la gran cafda de presion - de ah el nombre de explosion humeda (o explosion de vapor). Este metodo de tratamiento se ha seguido desarrollando posteriormente p.ej. para la fabricacion de etanol o papel (por ejemplo, patente internacional WO 98/27269).
En STEX normalmente tiene lugar una disolucion parcial de hemicelulosa (> 80%) y la celulosa queda disponible para la hidrolisis posterior. El efecto de STEX se asemeja al efecto de la hidrolisis acida - sin embargo, el proceso STEX expone el equipo del proceso a un desgaste mucho menor y no es tan laborioso en lo que respecta al uso de productos qmmicos y la acumulacion de residuos. Sin embargo, en STEX todavfa existe una considerable formacion de sustancias que inhiben un posible posterior proceso de fermentacion (Palmqvist y Hahn-Hagerdal 2000) particularmente si el material se ha licuado anteriormente con acido (SO2 o H2SO4 (Martin et al., 2002)).
La oxidacion humeda (WO) se ha desarrollado con el fin de oxidar fracciones de residuos organicos (patente estadounidense US 2.690.425) y posteriormente se ha modificado para obtener una solucion de hemicelulosa a partir de biomasa que contiene lignocelulosa y residuos organicos (vease, p.ej., la patente internacional WO 00/14120). La oxidacion humeda comprende un proceso termico con adicion de un agente oxidante como un exceso de presion de oxfgeno. En una oxidacion humeda, se disuelve parcialmente la hemicelulosa y se oxida parte de la lignina presente a traves de lo cual aumenta la disponibilidad de celulosa. Normalmente, la oxidacion humeda no requiere una etapa de proceso adicional para eliminar sustancias inhibidoras.
La explosion de fibras basica (AFEX) es un proceso que combina explosion de vapor y adicion de un catalizador basico. En la AFEX tradicional, la biomasa se licua en agua amoniacal a temperaturas moderadas (~50 °C), tras lo cual, se libera momentaneamente la presion (explosion). Mediante este proceso se modifican la celulosa y la lignina, lo cual hace que la celulosa sea mas reactiva (disponible) y se libere simultaneamente la hemicelulosa.
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La hidrolisis termica (LHW) es un proceso (normalmente 170 °C - 230 °C) en el que tiene lugar una alta disolucion de hemicelulosa, con una disolucion parcial de lignina y una disponibilidad mejorada de celulosa (para hidrolisis enzimatica) simultaneamente. El residuo de cana de azucar sin dividir previamente y pretratado con LHW, tiene como resultado hasta un 90 % del rendimiento teorico de etanol despues de la hidrolisis enzimatica y la fermentacion tras la adicion de cantidades moderadas de enzima (Van Walsum et al., 1996). La patente estadounidense 4.461.648 describe un metodo que aumenta la disponibilidad de materiales que contienen celulosa y lignocelulosa. El metodo comprende adicion de vapor de agua a presion, tratamiento termico y explosion humeda; se describe asimismo que no es posible un reciclaje de vapor.
Los metodos conocidos para la produccion de combustibles neutros en CO2 a base de dichos residuos organicos o biomasa suelen incluir una etapa de pretratamiento que emplea algun tipo de Proceso de Hidrolisis Termica (THP por sus siglas en ingles) seguido de una digestion anaerobia.
Los procesos suelen basarse en una etapa de hidrolisis termica realizada en uno o mas reactor(es) usando una combinacion de alta temperatura y alta presion para desintegrar la estructura celular del material organico en el residuo o el lodo y descomponer los compuestos organicos de alto peso molecular en moleculas mas pequenas.
La etapa de hidrolisis termica puede ir seguida de una etapa de explosion de vapor realizada en uno o mas tanques de alivio de presion en los que se desintegra el contenido del tanque debido al rapido alivio de la presion. La desintegracion y fraccionamiento de la biomasa hace que la siguiente etapa de fermentacion sea mas eficaz.
El producto derivado de las etapas de pretratamiento en las que se emplea un proceso de hidrolisis termica (THP) tendra normalmente una temperatura elevada (por ejemplo, por encima de 90 °C) y se caracterizara por un contenido de materia seca relativamente alto (por ejemplo, por encima del 25 %) y, en algunos casos, tambien un pH relativamente bajo (por ejemplo, por debajo de 5). Por lo tanto, la manipulacion de este producto requerira normalmente un equipo altamente especializado y, ademas, normalmente debera someterse a refrigeracion, neutralizacion y/o dilucion (por ejemplo, con agua) antes de su introduccion en un proceso posterior basado en digestion anaerobia, ya que esto se realiza por lo general a una temperatura mas baja, con un contenido de materia seca mas bajo y a un pH neutro.
La patente internacional WO2007/009463 describe un metodo para la conversion de material celulosico en etanol y otros productos. Se somete el material celulosico a un pretratamiento hidrotermico a traves de al menos una operacion de remojo, un pretratamiento hidrotermico en un reactor presurizado y despues una operacion de prensado, creando una fraccion de fibra y una fraccion lfquida. El pretratamiento hidrotermico deja al menos el 80 % de la lignina en la fraccion de fibra. Dada la necesidad de manipular material con alto contenido de materia seca, normalmente se requerira un equipo altamente especializado en los procesos descritos en el documento la patente internacional WO2007/009463.
La patente internacional WO03/013714 divulga un sistema de compuerta mediante el cual un producto con alto contenido de materia seca puede ser dividido en porciones y luego ser transportado individualmente a traves de al menos una camara de compuerta y dos cerraduras de presion, permitiendo asf, por ejemplo, la transferencia de una zona baja a una zona de alta presion.
A lo largo de los anos se han desarrollado diferentes mejoras de los procesos para tratamiento de biomasa y residuos organicos descritos. Asf, una manera de conseguir estas mejoras ha sido mediante el uso de la recirculacion. En particular, se ha descrito en la tecnica anterior la recirculacion del vapor que se utilizana si no en el proceso y su uso para precalentar la biomasa y la recirculacion del efluente de agua del proceso para reducir el consumo de agua de proceso que se utilizana si no en el proceso.
La patente internacional WO2011/006854 divulga un metodo y un dispositivo para hidrolisis termica y explosion de vapor de biomasa. El metodo abarca etapas de precalentamiento de la biomasa, conduciendo la biomasa precalentada hasta al menos dos reactores donde se calienta y se presuriza por adicion de vapor y, finalmente, una reduccion gradual de presion usando dos tanques de alivio de presion. El tanque de precalentamiento se precalienta mediante el vapor de retorno de los tanques de alivio de presion primero y segundo.
La patente internacional WO01/60752 divulga un metodo, que es un proceso continuo, que implica la oxidacion humeda o la explosion de vapor para convertir por fermentacion materiales de biomasa en etanol. Posteriormente se somete el efluente de aguas residuales de fermentacion despues de la separacion del etanol producido a una etapa de fermentacion anaerobica que genera metano y un efluente de aguas residuales donde la cantidad de sustancias potencialmente inhibidoras esta a un nivel por debajo del inhibidor, permitiendo que se recicle todo o parte del agua efluente para el proceso para reducir el consumo de agua de proceso.
La patente internacional WO2014/039984 divulga un metodo para tratar la biomasa para obtener azucares monomericos, donde se somete una biomasa tratada previamente a una hidrolisis enzimatica y se hace recircular al menos una porcion del material de licuefaccion del reactor de hidrolisis enzimatica en un emplazamiento aguas arriba de la adicion de las enzimas, como porcion del refrigerante para la biomasa tratada previamente caliente.
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La patente estadounidense US2009/0098616 divulga un metodo para tratar material vegetal para liberar azucares fermentables. El metodo se refiere a un proceso de hidrolisis enzimatica en dos etapas y esta preferentemente precedido de una etapa de autohidrolisis en la que el material se somete a alta temperature, vapor y presion, preferentemente, en presencia de acido. Se hace recircular en parte la corriente de efluente de baja viscosidad de la primera etapa de hidrolisis hasta la primera etapa de hidrolisis enzimatica, introduciendose parte o su totalidad directamente en el reactor, o mezclandose con materia prima lignocelulosica nueva antes de entrar en el reactor. Se divulga asimismo que el proceso enzimatico puede realizarse al vado para eliminar los componentes volatiles, como por ejemplo, compuestos inhibidores de enzimas como furfural.
La patente internacional 2013/013126 se refiere a un proceso y un sistema para producir productos de fermentacion empleando un fermentador de fondo en cono, construido para reducir al mmimo el mezclado mecanico en un fermentador. El sistema fundamental comprende una corriente de alimentacion y una corriente de alimentacion de microorganismos que se introduce en un tanque de mezclado, desde donde se transfiere la corriente de suspension espesa al fermentador (pH de aproximadamente 4 a 6) a traves de un intercambiador de calor. A partir de la corriente que sale del fermentador, se recupera el producto de fermentacion (etanol) y se recicla el resto de la corriente (microorganismos, biomasa sin convertir, etc.) a traves de un intercambiador de calor hacia el tanque de mezclado. Se proporciona una larga lista de posibles metodos de pretratamiento para la biomasa, sin indicacion alguna de como se debena seleccionar un metodo de pretratamiento concreto para la fermentacion concreta descrita. Puede apreciarse claramente que el documento instruye sobre un tipo de pretratamiento suave y por ejemplo no se incluye hidrolisis termica a alta temperatura seguido de expansion en humedo.
A pesar de los numerosos metodos de tratamiento para el material de biomasa, sigue existiendo la necesidad de un metodo en el que se trate previamente y se fermente a continuacion la biomasa sin necesidad de un uso excesivo de aditivos qrnmicos o equipos especializados para manipular material denso con un alto contenido de materia seca, que tiene una alta temperatura y un pH relativamente bajo. Ademas, existe la necesidad de un metodo en el que se reduzca al mmimo la dilucion con agua al mismo tiempo que se reducen los costes de energfa.
Sumario de la invencion
Tal como se divulga en la reivindicacion 1, la presente invencion se refiere a un metodo para el tratamiento de material de biomasa que comprende las etapas de:
- pretratamiento de dicho material de biomasa que comprende las etapas de:
1) hidrolisis termica a una temperatura por encima de 140 °C, seguida de
2) explosion humeda que tiene como resultado un producto intermedio que tiene una concentracion de materia seca superior a 25 % y a una temperatura superior a 90 °C,
- posterior fermentacion de dicho producto intermedio en un tanque de digestion,
donde se introduce dicho producto intermedio en dicho tanque de digestion mezclandolo con parte del contenido de dicho tanque de digestion que se transporta en un bucle de recirculacion que emerge desde dicho tanque de digestion, donde dicho mezclado se realiza antes del mezclado de dicho producto intermedio y de que dicha parte del contenido de dicho tanque de digestion entre en dicho tanque de digestion; y el pH tras dicho mezclado y antes de que la mezcla entre en dicho tanque de digestion esta por encima de 6.
Se divulga asimismo un dispositivo para tratar un material de biomasa, donde el dispositivo comprende:
- uno o mas reactor(es), y
- uno o mas tanque(s) de alivio de presion conectado al/los reactor(es) para aliviar la presion sobre la biomasa, y
- uno o mas tanque(s) de digestion conectados al (los) tanque(s) de alivio de presion para fermentacion, donde el(los) tanque(s) de digestion se conecta(n) con el(los) tanque(s) de alivio de presion para hacer recircular una parte del contenido del tanque de digestion para mezclarse con una parte del contenido del (los) tanque(s) de alivio de presion.
Ninguna de las mejoras mencionadas en el presente documento que implican la recirculacion, supera la necesidad de un equipo altamente especializado para manejar el posterior procesamiento de los productos resultantes de las etapas de pretratamiento convencionales en las que se emplea un proceso de hidrolisis termica que tiene una temperatura alta (por ejemplo por encima de 90 °C), un contenido de materia seca relativamente alto (por ejemplo, por encima del 25 %) y un pH relativamente bajo (por ejemplo, por debajo de 5).
En cambio, el metodo de acuerdo con la presente invencion utiliza la recirculacion de parte del material que se fermenta para superar la necesidad habitual mencionada de un equipo especializado, refrigeracion, neutralizacion y/o dilucion (por ejemplo, con agua).
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Breve descripcion de los dibujos
La Figura 1 muestra (esquematicamente) una realizacion de la presente invencion.
La Figura 2 muestra (esquematicamente) una realizacion tipica de metodos conocidos de la tecnica anterior, que implican, por ejemplo, el uso de transportadores espirales o helicoidales para transportar material con alto contenido de materia seca a traves de tubenas.
La Figura 3 muestra (esquematicamente) una realizacion de la presente invencion para el primer pretratamiento de biomasa por hidrolisis termica (d) y explosion humeda (j) y posteriormente fermentacion del producto intermedio asf obtenido en un tanque de digestion (q), donde parte del contenido del tanque de digestion es transportado en un bucle de recirculacion (t) hacia el tanque de alivio de presion (j), la realizacion incluye una caractenstica opcional de la conduccion del vapor de destello a un condensador (g) y una bomba de circulacion (k) y opciones para llevar el condensado al tanque de digestion aguas abajo (q) o seguir el procesamiento para recuperar productos qmmicos (p).
La Figura 4 muestra (esquematicamente) una realizacion de la presente invencion para el primer pretratamiento de biomasa mediante hidrolisis termica (d) y explosion humeda (j) y posteriormente fermentacion del producto intermedio asf obtenido en un tanque de digestion (q), donde parte del contenido del tanque de digestion es transportado en un bucle de recirculacion (t) en el tanque de alivio de presion (j).
La figura 5 muestra (esquematicamente) una realizacion de la presente invencion, en la que parte del contenido del tanque de digestion (q) se deshidrata (ah) y retorna como lo que se conoce como torta deshidratada que tiene un mayor contenido de materia seca en la lmea de alimentacion (a) para el reactor de hidrolisis termica (d) mezclandolo asf con el material de biomasa que se alimentana si no en el proceso.
Descripcion detallada de la invencion
La presente invencion se refiere a un metodo para tratar un material de biomasa que comprende al menos las etapas de:
- pretratamiento de dicho material de biomasa que comprende las etapas de:
1) hidrolisis termica a una temperatura por encima de 140 °C, seguido de
2) explosion humeda, que tiene como resultado un producto intermedio que tiene una concentracion de materia seca superior al 25 % y una temperatura superior a 90 °C,
- Posterior fermentacion de dicho producto intermedio en un tanque de digestion, y se caracteriza ademas por que dicho producto intermedio se introduce en dicho tanque de digestion mezclandolo con parte del contenido de dicho tanque de digestion que es transportado en un bucle de recirculacion que emerge de dicho tanque de digestion, donde dicho mezclado se realiza antes del mezclado de dicho producto intermedio y de que dicha parte del contenido de dicho tanque de digestion entre en dicho tanque de digestion; y el pH tras dicho mezclado y antes de que la mezcla entre en dicho tanque de digestion esta por encima de pH 6.
El contenido de materia seca en el material resultante de un proceso similar a THP suele ser muy alto, a veces por encima del 90 %. Cuando el contenido de materia seca es superior al 25 %, surgen problemas cuando se utilizan el equipo y los dispositivos convencionales, porque el producto intermedio no puede ser transportado al tanque de digestion a traves de tubenas normales y empleando el equipo de bombeo normal. Por lo tanto, se necesitan equipos altamente especializados, como tubenas con tornillos, transportadores espirales o helicoidales y, debido al pH relativamente bajo y alta temperatura y contenido de materia seca del material y el equipo que se emplee necesitara mantenimiento y reparacion frecuentes. Por consiguiente, una ventaja derivada del metodo de acuerdo con la invencion es que el material con alto contenido de materia seca, que de acuerdo con los metodos tradicionales debfa ser transportado por equipo especializado, se mezcla ahora con un flujo en recirculacion desde el tanque de digestion aguas abajo. Como el contenido del tanque de digestion tiene un menor contenido de materia seca y una viscosidad mas baja, el flujo mezclado tiene un contenido relativamente mas bajo de materia seca y viscosidad y por lo tanto pasa a poderse aplicar para su facil transporte a traves de tubenas normales y empleando equipo de bombeo normal. El escamado, el aglomerado y en ocasiones el bloqueo dentro de los recipientes, las tubenas y especialmente los intercambiadores/enfriadores de calor es un problema conocido durante el tratamiento termico de ciertos materiales, especialmente materiales organicos ricos en lignina, resinas y similares. La capacidad reducida y los retos del funcionamiento pueden llegar a ser cnticos para el funcionamiento de dichas plantas. Puede ser necesario el uso frecuente de sistemas de limpieza en el sitio para mantener la capacidad de funcionamiento y suele ser comun el uso de productos qmmicos alcalinos de limpieza. La biodegradacion que tiene lugar en el proceso de digestion anaerobia aguas abajo (fermentacion) degrada los acidos organicos y establece un entorno relativamente alcalino con un fluido alcalino. Una ventaja adicional de la presente invencion es que los recipientes, tubenas, valvulas y refrigeradores se benefician del reciclado del material digerido que proporciona una limpieza alcalina continua sin anadir productos qmmicos adicionales durante el funcionamiento normal. Para la mayona de
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las materias primas, este proceso elimina el uso de productos qmmicos limpieza en el sitio (CIP por sus siglas en ingles). Para materiales de alimentacion mas diffciles, el consumo de productos qmmicos de limpieza adicionales se reducira sustancialmente.
El comportamiento de la fibra y el material celulosico esta influenciado por varios factores. Los autores de la presente invencion han encontrado que uno de los factores que influyen en la capacidad para mantener las fibras en suspension es el pH. El pH bajo que se produce como resultado del pretratamiento termico de los materiales organicos hace diffcil mantener las fibras en suspension, de manera que la obstruccion se convierte en un problema importante. Una importante ventaja de la recirculacion de acuerdo con la presente invencion es que el digestato alcalino aumenta el pH a traves de lo cual se cambia el comportamiento de las fibras y el material celulosico manteniendolos en suspension y permitiendo que sean bombeados a procesos aguas abajo sin el uso de sistemas transportadores.
Los autores de la presente invencion han encontrado espedficamente que el pH obtenido durante la fermentacion - en el tanque de digestion - normalmente en un intervalo de pH 7,3 - 8,3 - es beneficioso para la humectabilidad de las fibras y las propiedades de transporte. Las fibras de biomasa total o parcialmente hidrolizadas, como por ejemplo obtenidas a partir de una explosion humeda, tienden a separarse del producto intermedio restante a pH bajo, por ejemplo un pH por debajo de 6. Por consiguiente, al volver a hacer circular parte del contenido del tanque de digestion y mezclarse con el producto a partir de la explosion humeda, es posible aumentar el valor de pH del producto intermedio que sena si no ligeramente acido y mantener disueltas las fibras de biomasa total o parcialmente hidrolizadas.
De acuerdo con una realizacion espedfica de la invencion, el pH de la corriente de alimentacion al tanque de digestion obtenida despues de mezclar el producto intermedio con el producto de fermentacion que se ha hecho volver a circular es superior a pH 6; en una realizacion preferente el pH de la corriente de alimentacion al tanque de digestion despues de la mezcla es superior a pH 6,5.
De acuerdo con una realizacion de la invencion, el producto intermedio antes mencionado tiene una temperatura por encima de 100 °C.
En tales casos, es decir, en relacion con un producto intermedio con una temperatura por encima de 100 °C, se pueden conseguir ventajas adicionales, ya que el vapor, que normalmente acompanana a dicho producto intermedio cuando es el resultado de un proceso de tipo THP, puede usarse entonces para calentar o incluso para pasteurizar otras corrientes de proceso que comprenden materiales de origen organico que se van a anadir al material pretratado antes de la digestion, por ejemplo estiercol lfquido.
En una realizacion mas de la invencion, el producto intermedio antes mencionado tiene un pH por debajo de 5.
El producto intermedio derivado de un pretratamiento por hidrolisis termica es generalmente acido (por ejemplo, con un pH de 4-5). Por consiguiente, aparte del hecho de que dicho producto debera normalmente ser sometido a una neutralizacion por separado que requerira el uso de sustancias qmmicas antes de su introduccion en un proceso basado en la digestion anaerobia, el transporte de material acido desde el proceso de pretratamiento al tanque de digestion puede implicar ademas equipos especializados. Sin embargo, en el metodo de acuerdo con la invencion al menos parte de la neutralizacion del producto intermedio puede conseguirse conjuntamente con la recirculacion desde el tanque de digestion. Gracias a esto, se consiguen ventajas adicionales en relacion con la menor necesidad de neutralizacion qmmica y/o un equipo especializado que se empleana si no en el transporte de material acido. En una realizacion de la invencion, se neutraliza el producto intermedio mezclandolo con el material que se ha hecho volver a circular del tanque de digestion. El metodo de la invencion puede ser ajustado de modo que cuanto mas acido sea el producto intermedio, mas digestato se debera hacer recircular para obtener un intervalo de pH optimo.
Como una ventaja adicional, el proceso de acuerdo con la invencion puede realizarse en un sistema cerrado. Gracias a ello, se beneficiara el entorno al no quedar expuesto a compuestos volatiles que de otro modo podnan evaporarse del material sometido a pretratamiento y posterior fermentacion en el tanque de digestion y que pueden ser potencialmente peligrosos y desprender un mal olor.
El pretratamiento por hidrolisis termica puede realizarse normalmente de forma discontinua. Un flujo de proceso de tipo continuo es posible aguas abajo desde la hidrolisis termica, por tanto, es posible manejar, capturar y utilizar la cantidad relativamente grande de vapor liberado de la explosion humeda (es decir, en los casos en que el material tiene una temperatura por encima de 100 °C), lo cual tiene como resultado ademas que se reduce al mmimo el consumo de energfa externa para el proceso total.
La recirculacion desde el tanque de digestion hasta el tanque(s) de alivio de presion puede ser preferentemente un flujo de proceso continuo. Dado que la hidrolisis termica que alimenta el tanque de alivio de presion preferentemente puede ser un proceso de tipo discontinuo, el nivel de hidrolizado en el tanque de alivio de presion variara en este supuesto. Cuando se aplica de esta manera el metodo de la invencion, el tanque de alivio de presion funciona ademas como tanque de almacenamiento intermedio, como resultado de lo cual se obtiene un flujo de proceso
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continuo al tanque de digestion de flujo aguas abajo y el proceso de fermentacion en el mismo.
Para equipos a gran escala es favorable incluir mas de un reactor para el pretratamiento de hidrolisis termica. De esta manera, es posible ejecutar varios lotes con ciclos retardados, como resultado de lo cual se distribuye el producto hacia el(los) tanque(s) de alivio de presion se distribuye a lo largo del tiempo, y tambien se distribuye de manera mas uniforme la entrada de vapor requerida para calentar los reactores se distribuye de forma mas uniforme. Esto segundo resulta favorable para el dimensionamiento de las instalaciones de produccion de vapor y la demanda de energfa a las mismas. De esta manera puede obtenerse un flujo semi-continuo al (los) tanque(s) de alivio de presion. Por otra parte, una ventaja mas de incluir mas de un reactor para la etapa de hidrolisis termica es la ventaja aguas arriba de un aumento en la continuidad en la alimentacion de los tanques de hidrolisis termica con biomasa de los tanques de almacenamiento de biomasa.
En una realizacion, el vapor de retorno de la etapa de explosion humeda realizada en uno o mas tanque(s) de alivio de presion puede usarse para precalentar la biomasa en un tanque de precalentamiento antes de bombear la biomasa al (los) reactor(es). El vapor se suministra adicionalmente al (los) reactor(es) durante y despues de la carga de la biomasa para calentarla hasta una temperatura deseada. De este modo se reduce la necesidad de anadir vapor fresco al (los) reactor(es).
El producto intermedio resultante del pretratamiento, es decir, la hidrolisis termica y la explosion humeda del material de biomasa, tendra normalmente una concentracion de materia seca superior al 25 % y a una temperatura por encima de 90 °C. Convencionalmente, el transporte del producto intermedio que tiene un alto contenido de materia seca se resuelve mediante equipos altamente especializados. Asimismo, la temperatura del producto intermedio se reduce convencionalmente mediante agua de refrigeracion tradicional. La presente invencion se basa en la recirculacion de al menos parte del contenido del (los) tanque(s) de digestion, eliminando de este modo los inconvenientes derivados del tratamiento necesario si no del producto intermedio antes de que este pueda entrar en el tanque de digestion. El pretratamiento del material de biomasa puede realizarse de diversas maneras como se describe a continuacion.
Se han descrito en la bibliograffa una serie de diferentes metodos de pretratamiento para el material de biomasa mediante los cuales se hace mas accesible el contenido de azucares y similares, algunos de los cuales se mencionan en el presente documento en la seccion de antecedentes. Los mas conocidos son: hidrolisis acida fuerte y debil, explosion humeda, oxidacion humeda (WO), explosion de la fibra de amomaco (AFEX), hidrolisis termica (agua caliente lfquida - LHW) y combinaciones de los mismos. Estos tratamientos pueden formar parte del pretratamiento solos o en cualquier combinacion de acuerdo con la invencion. Dependiendo de la eleccion del pretratamiento, el metodo de la presente invencion puede comprender ademas una etapa de pretratamiento de molienda total o parcial de la biomasa.
A continuacion se describen mas detalles de las etapas de pretratamiento:
Hidrolisis termica
Se introduce la biomasa y/o material de residuos organicos en un reactor, donde se mezcla el material y se calienta con vapor directo o indirecto a una temperatura por encima de 140 °C, normalmente en el intervalo de 140-220 °C, preferentemente en el intervalo de 140-200 °C, mas preferentemente 150-190 °C, aun mas preferentemente 160180 °C siendo lo mas preferente 170 °C, a presion de saturacion. Una vez alcanzadas la temperatura deseada y la presion deseada, puede mantenerse el material en estas condiciones durante 5-30 min, preferentemente 10-25 min, mas preferentemente 10-20 min y lo mas preferentemente 15-20 min.
En una realizacion espedfica de la invencion, la hidrolisis termica se realiza a una temperatura por encima de 140 °C y se mantiene durante 5-30 minutos seguido de explosion humeda realizada reduciendo la presion de 5-35 bares a la presion atmosferica.
Oxidacion humeda
En una realizacion de la invencion, el metodo comprende ademas una oxidacion humeda, oxidacion que puede realizarse preferentemente despues de la etapa de hidrolisis termica pero antes de la explosion humeda. Una vez terminada la hidrolisis termica, se puede anadir al material un agente oxidante apropiado, preferentemente oxfgeno, peroxido de hidrogeno o aire, en una cantidad que puede depender del contenido de lignina y que normalmente corresponde al 2-20 % del contenido del material de COD (por sus siglas en ingles o demanda de oxigeno qmmica) preferentemente 3-19 %, mas preferentemente 5-17 %, por ejemplo, preferentemente 7-16 %, mas preferentemente 8-15 %, por ejemplo, preferentemente 9-14 %, mas preferentemente 10-13% y determinado por el crecimiento de la presion en el reactor. La oxidacion humeda puede llevarse a cabo normalmente a una temperatura en un intervalo de 170-220 °C.
La presion y la temperatura pueden aumentarse en relacion con la oxidacion humeda a 15-35 bares, preferentemente 20-35 bares, mas preferentemente 25-35 bares y lo mas preferentemente 30-35 bares y 170-
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210 °C, preferentemente 180-200 °C, mas preferentemente 190-200 °C, respectivamente. En una realizacion, la oxidacion es a una presion por encima de la presion de saturacion en la hidrolisis termica de la etapa 1). Cuando se ha alcanzado la presion deseada y la temperature deseada tras la adicion del agente oxidante, pueden mantenerse estas condiciones durante 1-30 min, preferentemente 5-25 min, mas preferentemente 10-20 min siendo sobre todo preferente 15-20 min. Opcionalmente, una vez terminada la reaccion de oxidacion humeda, la presion del material puede liberarse parcialmente a 5-10 bares. En este caso, el intervalo de presion en el que puede efectuarse la siguiente explosion humeda es de 5-35 bares. Si no se realiza la liberacion parcial de la presion, entonces el intervalo de presion es 1 -35 bar.
En una realizacion espedfica de la invencion, el metodo comprende una oxidacion a una presion de 15-35 bar y una temperatura de 170-220 °C que se mantiene durante 1-30 minutos. En una realizacion mas espedfica de la invencion, el metodo comprende una oxidacion a una presion de 15-35 bar y a una temperatura de 170-210 °C que se mantiene durante 1 - 30 minutos, oxidacion que, en una realizacion preferente mas, se realizada despues de la hidrolisis termica pero antes de la explosion humeda.
Explosion humeda
Una vez terminada la etapa de hidrolisis termica y, opcionalmente, una etapa de oxidacion humeda, el material de biomasa tratado se conduce a continuacion a uno o mas tanque(s) de alivio de presion, durante lo cual se reduce la presion de 5-35 bar; la presion puede reducirse normalmente a una presion por debajo de 2 bar, preferentemente por debajo de 1,5 bar. Preferentemente, se reduce la presion de 15-35 bar a aproximadamente 1 bar, es decir, presion atmosferica. Durante esta explosion humeda se desintegra la mayona de las estructuras celulares. Inmediatamente despues de la explosion humeda, la temperatura del material oxidado es preferentemente de 95110 °C, lo que hace el material esteril. Cuando se descarga el material termicamente tratado del reactor de hidrolisis termica, la descarga a uno o mas tanques de alivio de presion es impulsada por la diferencia de presion entre el reactor y el(los) tanque(s) de alivio de presion aguas abajo. Debido a la cafda de presion, el vapor condensado se evaporara dentro del (los) tanque(s) de alivio de presion. La explosion humeda tiene lugar a traves de un tanque de alivio de presion o secuencialmente en dos o mas tanques de alivio de presion. El termino "tanque de evaporacion instantanea" y el termino "tanque de alivio de presion" se utilizan indistintamente en el presente documento.
Fermentacion
Despues de enfriar a la temperatura deseada, puede procesarse ademas el material tratado en etanol, hidrogeno, acido lactico, metano, succinato, acidos organicos u otros productos deseados por fermentacion.
Los procesos generales de la presente invencion tambien pueden abarcar un tratamiento con enzimas (por ejemplo, celulasas) con el fin de convertir los carbohidratos en monohidratos antes de la fermentacion en etanol u otros productos de fermentacion.
A continuacion del pretratamiento, se pueden someter ademas la suspension espesa y/o la fase acuosa de la misma a un tratamiento de hidrolisis enzimatica que tiene como resultado al menos una hidrolisis parcial de la celulosa y hemicelulosa para obtener una suspension espesa y/o una fase acuosa que contiene una cantidad de azucares microbianamente fermentables.
El proposito de tal tratamiento de hidrolisis enzimatica es hidrolizar el oligosacarido y posiblemente las especies de polisacaridos producidas durante un tratamiento oxidativo humedo, si lo hubiera, y/o una explosion de vapor de origen de celulosa y/o hemicelulosa para formar azucares fermentables (por ejemplo glucosa, xilosa y posiblemente otros monosacaridos).
En una realizacion de la presente invencion, el metodo comprende ademas una hidrolisis enzimatica de dicho producto intermedio, la hidrolisis enzimatica se realiza antes de la etapa de fermentacion, aunque se puede realizar antes o despues del mezclado del producto intermedio con una parte del contenido de dicho tanque de digestion. En una realizacion preferente el metodo no comprende ninguna etapa de hidrolisis enzimatica por separado.
La hidrolisis enzimatica puede conseguirse segun el modo conocido a traves del tratamiento con una o mas enzimas de enzimas carbohidrasa apropiadas (glucosidasas, EC 3.2). En una realizacion preferente, la enzima carbohidrasa se selecciona del grupo que consiste en una celulasa (EC 3.2.1.4) en el caso de hidrolisis de celulosa o fragmentos de celulosa; una xilanasa (como una endo-1, 4-3-xilanasa, EC 3.2.1.8) en el caso de hidrolisis de xilanos; una 3- glucanasa incluyendo glucan-1, 3-p-glucosidasa (exo-1, 3-p-glucanasa, EC 3.2.1.58) o una endo-1,3(4)-p-glucanasa, EC 3.2.1.6, en el caso de hidrolisis de fragmentos solubles de celulosa a glucosa y una pectinasa (poligalacturonasa, EC 3.2.1.15) en el caso de hidrolisis de pectato y otros galaturonanos. Los productos de enzima comerciales pertinentes en este sentido incluyen Celluclast™, distribuido por Novo Nordisk A/S, Bagsvaerd, Dinamarca, por ejemplo, como Celluclast™ 1,5 l (una preparacion liquida). El Celluclast exhibe tanto actividad de celulasa (que degrada celulosa en glucosa, celobiosa y polfmeros de glucosa superiores) como cierto grado de actividad de xilanasa.
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Los azucares fermentables, en particular el/los producto(s) monosacarido(s) obtenido(s) por hidrolisis son utiles para una posterior transformacion para dar otros productos utiles (por ejemplo etanol o xilitol). Por lo tanto, la glucosa (derivada de celulosa) y la xilosa (derivada de xilanos en hemicelulosa) pueden transformarse en etanol utilizando los correspondientes microorganismos de fermentacion tal como se describe en el presente documento, y la xilosa puede transformarse alternativamente en xilitol a traves de metodos establecidos (por ejemplo por hidrogenacion catalttica o por fermentacion).
En el metodo de acuerdo con la invencion, se somete a fermentacion el producto intermedio en uno o mas tanques de digestion. La etapa de fermentacion puede emplear uno o mas microorganismos fermentadores capaces de degradar oligo- y/o monosacaridos presentes en dicha fase lfquida para formar etanol.
Con respecto a la fermentacion de, por ejemplo, glucosa para producir etanol, se puede usar cualquier microorganismo capaz de convertir glucosa en etanol en el proceso de acuerdo con la invencion. Por ejemplo, un microorganismo adecuado incluye un microorganismo mesofilo (es decir uno que crece optimamente a una temperatura en el intervalo de 20-40°C), por ejemplo, una levadura tambien denominada "levadura de panadero", Saccharomyces cerevisiae.
Con respecto a la fermentacion de xilosa, por ejemplo, para producir etanol, se puede usar cualquier microorganismo capaz de convertir xilosa en etanol en el proceso de acuerdo con la invencion. Los microorganismos utiles incluyen por ejemplo, ciertos tipos de termofilos (es decir, organismos que crecen optimamente a una temperatura elevada - normalmente a una temperatura por encima de aproximadamente 50 °C) y microorganismos obtenidos por ingeniena genetica derivados de los mismos. En realizaciones preferentes, un organismo adecuado para la fermentacion con etanol se selecciona del grupo que consiste en especies de Thermoanaerobacter incluyendo T. mathranii, especies de Zymomonas incluyendo Z. mobilis y especies de levadura, tales como especies de Pichia. Un ejemplo de una cepa util de T. mathranii se describe en Sonne-Hansen et al., 1993, o Ahring et al. 1996, donde dicha cepa se designa como cepa A3M4.
Se apreciara que un organismo de fermentacion de etanol util puede seleccionarse de un organismo geneticamente modificado de uno de los organismos utiles mencionados que tiene, en relacion con organismo del que se deriva, una mayor y mejor actividad de fermentacion de etanol. Tal como se utiliza en el presente documento, la expresion "bacteria geneticamente modificada" se usa en el significado convencional de dicho termino, es decir, se refiere a cepas obtenidas al someter un organismo a cualquier tratamiento de mutagenizacion utilizado convencionalmente, que incluye el tratamiento con un mutageno qmmico como sulfonato de etanometano (EMS) o N -metil-N'-nitro-N- nitroguanidina (NTG), luz UV o a mutantes espontaneos, incluyendo mutagenesis clasica. Asimismo, dado que es posible proporcionar la bacteria geneticamente modificada por mutagenesis aleatoria o a traves de la seleccion de mutantes espontaneos, es decir, sin el uso de tecnologfa de ADN recombinante, se preve que los mutantes del organismo mencionado anteriormente puedan ser proporcionados por dicha tecnologfa incluyendo mutagenesis dirigida al sitio y tecnicas de PCR y otras modificaciones in vitro o in vivo de secuencias de ADN espedficas una vez identificadas y aisladas dichas secuencias.
Utilizando microorganismos con diferentes requisitos optimos de temperatura de crecimiento para fermentar glucosa y xilosa, respectivamente, para producir etanol, puede ser deseable, por tanto, realizar la etapa de fermentacion en cuestion como un proceso en dos etapas, donde primero se pone en contacto con uno de los microorganismos la suspension espesa y/o la fase acuosa tras las etapas anteriores, en condiciones apropiadas para ellos (por ejemplo, S. cerevisiae a una temperatura de aproximadamente 30 °C) y a continuacion, con el otro microorganismo en sus condiciones apropiadas (por ejemplo, T. mathranii a una temperatura de aproximadamente 70 °C). En la presente invencion, la recirculacion de parte del contenido del tanque de digestion puede hacerse con contenido de una o de ambas etapas. En los casos en los que es deseable una mayor capacidad de refrigeracion, la recirculacion puede hacerse preferentemente desde la primera etapa, menos caliente. Las dos etapas pueden tener lugar adecuadamente en recipientes de reaccion de fermentacion separados o en el mismo recipiente de reaccion de una manera secuencial.
A diferencia de una hidrolisis enzimatica que tiene un proceso bien definido y que depende por ejemplo de la temperatura, el pH y la cantidad de enzima anadida, una reaccion de fermentacion es mas cntica en el sentido de que las condiciones de crecimiento adecuadas necesitan estar presentes para el microorganismo seleccionado. Adicionalmente, el medio de crecimiento - en este caso el material de biomasa pretratado - necesita mantenerse en equilibrio en lo que respecta por ejemplo a los nutrientes y las sustancias toxicas o inhibidoras. Son importantes los equilibrios, entre otros, de la relacion C: N, el equilibrio NPK, el contenido en S y el contenido en micronutrientes cnticos. Algunos materiales de biomasa pueden comprender, como punto de partida, un bajo contenido de componentes como por ejemplo, pero sin limitarse a ellos, selenio, molibdeno y cobalto. Por tanto, especialmente los materiales de biomasa unilateral pueden comprender como punto de partida cantidades bajas de ciertos componentes cnticos requeridos para una fermentacion optimizada. En tales casos, el equilibrio del material original con los materiales de biomasa complementarios sera beneficioso y la presente invencion por consiguiente tambien permite procesos basados en materiales de biomasa mixtos. En caso de que no se pueda lograr un material equilibrado, puede ser necesaria la adicion de micronutrientes sobre la base del analisis del equilibrio real de los nutrientes durante la fermentacion. Si es necesario, se pueden anadir soluciones de nutrientes a traves de un punto
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de inyeccion situado en un circuito de circulacion, o anadiendo nutrientes directamente al material introducido en el recipiente de reaccion de fermentacion, dependiendo del tipo de mezcla de nutrientes que se considere necesario sobre la base de un analisis de los micronutrientes del material fermentado. Pueden anadirse tambien productos qmmicos para unir ciertos componentes que de otro modo inhibinan el proceso si estuvieran presentes en altas concentraciones. Un ejemplo de dicho componente es el azufre, que puede inhibir en ciertos procesos el proceso de fermentacion pretendido si esta presente en altas concentraciones, pero que puede eliminarse mediante la adicion de solucion de FeCl para unir el azufre como sulfato de hierro.
Con respecto a la presente invencion, es especialmente llamativo que una hidrolisis enzimatica produce normalmente un hidrolizado que tiene un pH de entre 4 y 6. Una fermentacion de material de biomasa, habiendo sido tratada previamente primero por una hidrolisis termica y luego por una explosion humeda, por otro lado, da un producto de fermentacion que tiene un pH normalmente en el intervalo de 7 - 8,5; preferentemente en un intervalo de pH 7 - 8,3; y mas preferentemente en un intervalo de pH 7,3 - 8,3. Como resultara evidente a partir de estas diferencias de pH, las ventajas descritas en el presente documento de humectabilidad de la fibra, disolucion y, por lo tanto, mayores propiedades de transporte de acuerdo con la presente invencion solo se obtienen haciendo recircular parte del contenido del tanque de digestion al producto de la explosion humeda, y no se obtendnan igualmente a traves de cualquier posible recirculacion desde una etapa enzimatica. Debido al bucle de recirculacion desde el tanque de digestion, el metodo de la presente invencion proporciona un mayor pH de la corriente alimentacion al tanque de digestion. De acuerdo con la invencion, el pH de la corriente de alimentacion al tanque de digestion obtenido despues de mezclar el producto intermedio con el producto de fermentacion al que se ha hecho recircular es superior a pH 6; En una realizacion preferente el pH de la corriente de alimentacion al tanque de digestion despues de la mezcla es superior a pH 6.5.
Algunos de los parametros del proceso que influyen en un proceso de fermentacion son el tiempo de retencion de solidos (SRT por sus siglas en ingles) y el tiempo de retencion hidraulico (HRT por sus siglas en ingles). Este ultimo es una medida de la duracion promedio de tiempo que permanece un compuesto soluble en el tanque de digestion. Al introducir una etapa de separacion en un circuito de circulacion del recipiente de fermentacion tal como se presenta en las figuras adjuntas, SRT y HRT pueden llegar a ser significativamente diferentes para un proceso de fermentacion. En el metodo de la presente invencion la fermentacion puede llevarse a cabo normalmente como un proceso continuo que tiene un HRT de 10-40 dfas, preferentemente 15-30 dfas y un SRT de 10-40 dfas, preferentemente 20-40 dfas que asegura una exposicion mas larga de y por lo tanto una mayor reduccion de solidos volatiles (VSR) de los solidos degradables duros presentes en el material de biomasa. En una realizacion de la invencion, la fermentacion es un proceso continuo que tiene un HRT de entre 2 y 20 dfas; preferentemente entre 10 y 20 dfas; mas preferentemente entre 15 y 17 dfas. En una realizacion mas de la invencion, la fermentacion es un proceso continuo que tiene un SRT de entre 15 y 40 dfas; preferentemente entre 20 y 40 dfas, y mas preferentemente entre 30 y 40 dfas. Por su propia naturaleza, la eficiencia de la etapa de separacion mencionada es importante para la diferencia resultante entre HRT y SRT. Por otro lado, un alto grado de separacion puede tambien consumir energfa, lo cual puede no ser beneficioso para todas las aplicaciones. Los hidrociclones disenados para este fin son normalmente suficientes para lograr una mejora beneficiosa de la diferencia entre HRT y SRT con un esfuerzo aceptable y normalmente permiten un aumento en el tiempo de retencion solido (SRT en comparacion con HRT) de 5-30% dependiendo del sustrato concreto y los parametros del proceso.
En una realizacion mas de la presente invencion, las pruebas han revelado un efecto positivo de realizar la hidrolisis en dos etapas. Por lo tanto, en una realizacion preferente de esta innovacion, parte del contenido del recipiente de fermentacion puede ser deshidratada y devuelta como lo que se conoce como torta deshidratada que tiene un mayor contenido en solidos secos (DS por sus siglas en ingles) a la lmea de alimentacion para la etapa de hidrolisis, mezclandola asf junto con el material de biomasa que se introducina si no en el proceso en a o x en las figuras adjuntas. La deshidratacion puede realizarse en la posicion ac o ah, o alternativamente en una deshidratacion aguas abajo. Se pueden volver a introducir entonces partes del material en el proceso en una posicion apropiada con el fin de conseguir una hidrolisis en dos etapas de los solidos duros degradables presentes en el material de biomasa. Dicha realizacion de la invencion se ilustra en la figura 5 adjunta. La deshidratacion puede tener lugar en una centnfuga, espesador de banda, prensa de banda, prensa de filtro, prensa de tornillo o cualquier otra maquina de deshidratacion adecuada. La combinacion de diferentes maquinas de deshidratacion como el espesador de banda por gravedad y la prensa de tornillo puede anadir un significativo potencial para reducir el consumo de electricidad en comparacion con las centnfugas convencionales. El menor consumo de electricidad puede estar en el area de 1/2 -1/6 del consumo electrico de una centnfuga decantadora.
Pueden emplearse recipientes de reaccion de fermentacion (tanques de digestion / fermentadores) de cualquier tipo conocido adecuado en la realizacion de una o mas etapas de fermentacion del tipo en cuestion. Para mas detalles de recipientes de reaccion adecuados, se remite por ejemplo a J.E. Bailey y D.F. Ollis, 1986. La fermentacion discontinua y la fermentacion continua son apropiadas en este sentido. Los terminos "recipiente de reaccion de fermentacion", "digestor" y "tanque de digestion" se usan indistintamente en el presente documento.
Despues de la etapa de fermentacion con etanol, se separa el etanol del medio de fermentacion.
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Reciclaje
Tal como se ha descrito anteriormente en el presente documento, el metodo de la invencion utiliza un flujo de reciclado a partir del contenido del tanque de digestion, en el que se recicla parte del contenido del tanque de digestion hasta la ultima etapa del pretratamiento y, de ad, se mezcla con el producto intermedio. La ultima etapa del pretratamiento es la explosion humeda u, opcionalmente, cualquier otra etapa de pretratamiento realizada sobre el material de biomasa.
El flujo de material procedente del tanque de digestion es preferentemente considerablemente mas alto, normalmente 3-30, preferentemente 5-25 veces mas el flujo de material pretratado resultante de la ultima etapa del pretratamiento (hidrolisis termica, explosion humeda y, opcionalmente, pretratamiento adicional como oxidacion humeda). De esta manera, el flujo mixto resultante que entra en el tanque de digestion tendra un pH, una temperatura y un contenido de materia seca compatibles con los parametros normales del proceso de trabajo del tanque de digestion. Ademas, la materia seca y por lo tanto la viscosidad se ajustaran equilibrando la recirculacion reciclando 3-30 veces mas con digestato. Sin embargo, la recirculacion en sf no influye en el contenido promedio de materia seca de la corriente de alimentacion procedente de la reaccion de hidrolisis termica, sino que el contenido de materia seca puede ajustarse por dilucion con agua de la manera descrita en las Figuras 3, 4 y 5 antes de la hidrolisis termica (ag) o por el circuito de recirculacion en el tanque de alivio de presion (af).
De acuerdo con una realizacion de la invencion, la parte del contenido del tanque de digestion se mezcla con la parte del producto intermedio de manera que al menos 10 partes (volumen) del contenido del tanque de digestion se mezclan con una parte (volumen) del producto intermedio, preferentemente al menos 20 partes (volumen) del contenido del tanque de digestion se mezcla con una parte (volumen) del producto intermedio.
El mezclado se puede conseguir proporcionando el flujo desde tubenas individuales hacia un tanque de mezclado o directamente a una tubena comun. El mezclado se puede conseguir por medios de mezclado adicionales.
La recirculacion puede realizarse, por ejemplo, inyectando el contenido del tanque de digestion en el tanque de alivio de presion por debajo del nivel de lfquido, con lo que se obtiene una mezcla eficiente al mismo tiempo. Alternativamente, la corriente reciclada desde el tanque de digestion puede conducirse hasta la parte superior del tanque de alivio de presion, por ejemplo, a traves de una boquilla, con lo cual la corriente reciclada sirve al mismo tiempo como enfriamiento rapido para la condensacion del vapor de destello dentro del tanque de alivio de presion.
En una realizacion preferente de la invencion, el mezclado tiene lugar en el tanque de alivio de presion; ya que una de las principales ventajas de la etapa de reciclado es la mayor humectabilidad de la fibra y las propiedades de transporte despues de la explosion humeda. Por lo tanto, al realizar el mezclado directamente despues de la explosion humeda pero antes de cualquier transporte del producto intermedio, se obtiene el mayor beneficio. Sin embargo, tambien es posible un mezclado de etapa posterior.
El mezclado de 10 partes (volumen) del contenido del tanque de digestion con una parte (volumen) del producto intermedio debe entenderse como el mezclado de los dos productos en una relacion volumetrica 10:1; preferentemente la relacion en volumen esta en un intervalo de 3:1 - 30:1, dependiendo de las caractensticas de alimentacion, y se mide a la misma presion y temperatura.
La expresion “el contenido del tanque de digestion” significa el lfquido y/o suspension acuosa derivada de la fermentacion, pero antes de la separacion del producto de fermentacion, por ejemplo, etanol.
La expresion "el producto intermedio" significa el lfquido y/o suspension acuosa derivada del pretratamiento, pero antes de la fermentacion.
La expresion "una parte del contenido" significa una cantidad parcial o la cantidad total del lfquido y/o suspension acuosa.
En una realizacion de acuerdo con la invencion, se introduce en el mezclado la una parte (volumen) del producto intermedio con un flujo de al menos 5 m3/h, preferentemente al menos 10 m3/h. El flujo del contenido del tanque de digestion o del producto intermedio se mide en m3/h a 25 °C y 1 bar.
El material de biomasa puede seleccionarse del grupo que consiste en paja, madera, fibras, cebos, pulpa de papel y corrientes de residuos; o de subproductos de otras industrias de procesamiento, como la industria de procesamiento de alimentos, cultivos energeticos, hojas, ramas, suspension espesa y residuos domesticos u otros materiales similares aplicables en la produccion de etanol u otros productos biologicos. Preferentemente, el material de biomasa se selecciona entre biomasa rica en celulosa y/o hemicelulosa. Los resultados beneficiosos se consiguen espedficamente en paja, fibras a base de madera y cultivos energeticos, como por ejemplo, mafz. En una realizacion preferente de la invencion el material de biomasa se selecciona del grupo que consiste de paja, fibras a base de madera y cultivos energeticos, como por ejemplo, mafz.
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Normalmente, la biomasa introducida en un metodo de acuerdo con la invencion puede tener un contenido de materia seca de 50-80%. En una realizacion de acuerdo con la invencion, el material de biomasa introducido en el proceso tiene una concentracion de materia seca superior al 25 %, preferentemente superior al 50 %, y mas preferentemente superior al 75 % en peso. Por porcentaje de contenido de materia seca o concentracion se entiende el porcentaje en peso, es decir % (p / p).
De acuerdo con una realizacion de la invencion, el producto intermedio tiene una concentracion de materia seca superior al 25 % en peso, preferentemente superior al 30 %, mas preferentemente superior al 35 %, siendo sobre todo preferente superior al 40 %. Producto intermedio significa segun el presente documento el producto pretratado (hidrolisis termica e explosion humeda) antes de cualquier mezclado con el contenido que se hace recircular del tanque de digestion o cualquier dilucion adicional con agua despues de dichas etapas de pretratamiento.
Dependiendo del material de biomasa aplicado, el metodo de acuerdo con la invencion puede comprender ademas una o mas etapas de dilucion. La dilucion del material de biomasa o del producto intermedio puede tener lugar en varios puntos durante el metodo. Por ejemplo, la dilucion puede tener lugar antes de la hidrolisis termica, por ejemplo, introduciendo agua en el reactor de hidrolisis termica; o aguas arriba del reactor de hidrolisis termica, por ejemplo, introduciendo agua en el bucle de recirculacion que entra en el tanque de alivio de presion o directamente en el tanque de alivio de presion. Esta ultima opcion permite utilizar el agua de dilucion para enfriar rapidamente, al menos en parte, el vapor de destello. La dilucion del contenido de materia seca puede regularse ademas por la relacion en volumen del material que se hace recircular desde el tanque de digestion, ya que el contenido de materia seca en el tanque de digestion es mucho menor.
En una realizacion preferente de la invencion, la dilucion se realiza a traves del bucle de recirculacion o directamente en el tanque de alivio de presion.
Si es necesario, la dilucion ayuda a controlar el contenido de materia seca en la alimentacion del tanque de digestion y, por tanto, la velocidad de carga. La velocidad de carga para el tanque de digestion puede estar normalmente en un intervalo de 2-10 kg VS/m3/dfa (VS = solidos volatiles) y puede estar preferentemente en un intervalo de 3 a 6 kg VS/m3/dfa. Diferentes materiales de alimentacion pueden proporcionar viscosidades diferentes y la velocidad de carga puede ajustarse en consecuencia. Tradicionalmente, la viscosidad de la biomasa es uno de los factores limitantes para la velocidad de carga, sin embargo, la presente invencion mejora significativamente la humectabilidad de la fibra y las propiedades de transporte permitiendo una mayor velocidad de carga.
El flujo a baja temperatura desde el tanque de digestion puede utilizarse ademas para condensar la fase gaseosa del tanque de alivio de presion, dando la ventaja adicional de poder reciclar componentes beneficiosos que se perdenan si no, por ejemplo acidos volatiles, desde la fase gaseosa hasta el tanque de digestion. Ademas, pueden extraerse de esta manera y separarse de la fase gaseosa los componentes no deseados, como por ejemplo furfurales, para evitar la inhibicion del digestor aguas abajo, o para su posterior purificacion externa y uso, o para oxidarse para recuperacion del calor. La condensacion de la fase gaseosa desde el(los) tanque(s) de alivio de presion, que llevan los gases en estado lfquido, puede conseguirse utilizando una parte del lfquido y/o la suspension acuosa derivada de la fermentacion como medio de refrigeracion.
De acuerdo con una realizacion de la invencion, se condensa una parte de la fase gaseosa procedente del pretratamiento utilizando una parte del contenido del tanque de digestion como medio de refrigeracion.
La expresion “una parte de la fase gaseosa” significa una cantidad parcial o la cantidad total de la fase gaseosa en el (los) tanque(s) de alivio de presion.
En una realizacion de la invencion, se separan por extraccion los furfurales en la fase gaseosa condensada. Furfural es tambien conocido como furan-2-carbaldetudo. Otros nombres son, por ejemplo, furan-2-carboxaldetudo, fural, furfuraldetudo, 2 - furaldehfdo y aldetudo piromucico.
En una realizacion de la invencion, se condensan los acidos volatiles procedentes de la fase gaseosa en el (los) tanque(s) de alivio de presion y despues se reciclan al (los) tanque(s) de digestion en los que son utiles en la fermentacion. Por acidos volatiles se entiende acidos con bajo punto de ebullicion, como acido carbonico, acetico y butmco.
Se divulga tambien un dispositivo para tratar material de biomasa, donde el dispositivo comprende:
- uno o mas reactores, y
- uno o mas tanques de alivio de presion conectados al (los) reactor(es) para aliviar la presion sobre la biomasa, y
- uno o mas tanque(s) de digestion conectados al (los) tanque(s) de alivio de presion de fermentacion, donde el (los) tanque(s) de digestion esta(n) conectado(s) al (los) tanque(s) de alivio de presion para hacer recircular una parte del contenido del tanque de digestion para su mezclado con una parte del contenido del (los) tanque(s) de alivio de presion. El(los) "reactor(es)" mencionado(s) en el presente documento tambien se puede(n) denominar “reactor(es) de hidrolisis termica”.
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El tanque de digestion incluye una salida que puede situarse desde la superficie superior, lateral o inferior para la mayona de las aplicaciones, tal como sabran las personas especializadas en la materia. Sin embargo, para algunos tipos de material de alimentacion puede ser beneficioso tener diferentes tiempos del tiempo de retencion de solidos (SRT) y el tiempo de retencion hidraulica (HRT). Esto puede obtenerse incluyendo uno o mas separadores o espesante(s) a un dispositivo de acuerdo con la invencion.
El metodo y el dispositivo de acuerdo con la invencion pueden comprender ademas uno o mas separador(es) o espesante(s), preferentemente, uno o mas separador(es) hidrociclonicos, conectado(s) al circuito de recirculacion desde el (los) tanque(s) de digestion para la separacion de solidos, que tiene(n) una salida con mayor contenido de materia seca y una salida con menor contenido de materia seca, la salida con mayor contenido de materia seca puede conducirse de nuevo al tanque de digestion o puede conectarse preferentemente al (los) tanque(s) de alivio de presion y la salida con menor contenido de materia seca puede ser la salida de descarga del tanque de digestion.
Se puede aplicar cualquier combinacion de salida del tanque de digestion, es decir, desde la superficie superior, lateral o inferior, y/o estar suplementada por una salida desde el(los) separador(es) que tienen un menor contenido de materia seca. Sin embargo, para obtener la mayor diferenciacion entre SRT y HRT, puede aumentarse al maximo la salida a traves del (los) separador(es) y reducirse al mmimo la salida directamente desde el tanque de digestion.
En una realizacion de la invencion, el metodo comprende ademas un separador conectado al bucle de recirculacion del (los) tanque(s) de digestion para la separacion de solidos, que tiene una salida con un mayor contenido de materia seca y una salida con un menor contenido de materia seca, la salida con mayor contenido de materia seca esta conectada al (los) tanque(s) de alivio de presion, y la salida con menor contenido de materia seca es la salida de descarga del tanque de digestion. En esta realizacion, el separador puede ser preferentemente un hidrociclon.
En una realizacion de la invencion, el metodo comprende ademas un separador para separacion de solidos conectado a una salida de descarga de tanque de digestion; el separador, que tiene una salida con mayor contenido de materia seca y una salida con menor contenido de materia seca, la salida con mayor contenido de materia seca esta conectada a una entrada al (los) reactor(es) de hidrolisis termica o esta conectada a una corriente de alimentacion de biomasa al (los) reactor(es) de hidrolisis termica; y la salida con menor contenido de materia seca es una salida de descarga del proceso. De esta manera, la parte separada que tiene un mayor contenido de materia seca puede ser devuelta al reactor de hidrolisis termica para un segundo tratamiento de hidrolisis termica. En esta realizacion espedfica, el separador puede seleccionarse preferentemente entre una centnfuga, un espesador de banda, una prensa de banda, un filtro prensa y una prensa de tornillo. El dispositivo o metodo puede tener solamente una o varias salidas de descarga a traves de un separador o ambas pueden tener salidas de descarga a traves del separador y directamente desde el tanque de digestion.
Un separador puede ser normalmente un ciclon, como por ejemplo, una hidrociclon, centrifugador, un espesador de banda, una prensa de banda, una prensa de filtro, una prensa de tornillo o cualquier otra maquina de separacion o deshidratacion adecuada.
En una realizacion, se proporcionan tres reactores en paralelo. El numero de reactores puede ser diferente de esto. Con los tres reactores se puede conseguir una carga continua de los reactores.
El dispositivo divulgado puede incluir mas de un tanque(s) de alivio de presion. Mediante el uso de al menos dos tanques de alivio de presion en serie es posible recuperar mas energfa.
De acuerdo con una realizacion de la invencion, el dispositivo puede ademas comprender, pero no necesariamente, un intercambiador de calor conectado al (los) tanque(s) de digestion y al (los) tanque(s) de alivio de presion para condensar una parte de la fase gaseosa del (los) tanque(s) de alivio de presion utilizando una parte del contenido del tanque de digestion como medio refrigerante. En el caso de una solucion de tanque de alivio de presion de dos etapas, el segundo tanque puede estar equipado con circuito de refrigeracion interno en lugar de reciclar el tanque de digestion.
En una realizacion de la invencion, el dispositivo comprende ademas un componente de extraccion para separar furfurales de la fase gaseosa condensada.
En otra realizacion, el intercambiador de calor esta conectado al (los) tanque(s) de digestion para reciclar los acidos volatiles en la fase gaseosa condensada.
Descripcion detallada de los dibujos
La Figura 1 muestra un metodo y un dispositivo para tratar previamente biomasa y fracciones de residuos organicos con posterior degradacion biologica tal como digestion anaerobia.
La biomasa solida y/o la fraccion de residuos organicos recibida, usualmente en un deposito de recepcion/almacenamiento (a) se transporta (b) a traves de un dispositivo de alimentacion (c), normalmente un
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sistema de alimentacion asistido por una valvula de alimentacion o por vapor, a uno o multiples reactores de alta presion (d). El vapor a alta presion (e) se anade al reactor (s) y al cerrar las valvulas de entrada y salida (c y f), se alcanza una presion suficiente para conseguir una hidrolisis beneficiosa de la biomasa recibida. Cuando se alcanza una presion de vapor suficiente, las valvulas se mantienen cerradas hasta que transcurre el tiempo de retencion beneficioso. Dependiendo de las caractensticas de la materia prima, puede ser beneficioso eliminar algunos gases durante el periodo de calentamiento y retencion. Si estos gases no son emitidos, los gases pueden conducirse a un sistema condensador (g) a traves de una valvula de liberacion (h). Una vez transcurrido el penodo de retencion, puede reducirse la presion a traves de la valvula de liberacion (h) antes de abrir la valvula de descarga (f). Cuando se abre la valvula de descarga, se descarga rapidamente el material pretratado al tanque de evaporacion instantanea (j) a traves de una tubena de descarga (i) soportada firmemente. La velocidad de descarga es
impulsada por la diferencia de presion entre el reactor y el tanque de evaporacion instantanea (j) aguas abajo.
Debido a la cafda de presion, el vapor condensado se evaporara instantaneamente y se separara del material y del agua dentro del tanque de evaporacion instantanea (j). El vapor de destello excedente liberado dentro del tanque de evaporacion instantanea (j) se libera de la parte superior del tanque de evaporacion instantanea a traves de una tubena. Preferentemente, el vapor de destello se conduce a un condensador (g). El condensador que consiste preferentemente en una torre de refrigeracion con una bomba de circulacion (k) y un refrigerante de condensado (l), licua el vapor sobrante. El condensador puede funcionar alternativamente con agua fna de refrigeracion directamente inyectada en el condensador (g). Los no condensables (m) son descargados fuera del condensador tras lo cual puede ser necesario un tratamiento de olor. El condensado se descarga de nuevo al tanque de evaporacion instantanea (n), se canaliza (o) hacia proceso aguas abajo, o se separa del proceso posiblemente para posterior procesamiento para la recuperacion de productos qmmicos (p). Se hace circular el material degradado biologicamente, por ejemplo el digestato del digestor o digestores anaerobico(s) aguas abajo (q) al tanque de
evaporacion instantanea con una bomba de circulacion del digestor (r). A traves de la inyeccion en el tanque de
evaporacion instantanea por debajo del nivel de lfquido (t), se consigue el mezclado dentro del tanque de evaporacion instantanea. Si se prefiere la condensacion dentro del tanque de evaporacion instantanea, se conduce la corriente reciclada a la parte superior del tanque de evaporacion instantanea a traves de una(s) boquilla(s), tras lo cual el tanque de evaporacion instantanea sirve como refrigeracion rapida para la condensacion del vapor de destello. Dicha condensacion puede no ser beneficiosa debido a toda la produccion de inhibidores. En tal caso, la condensacion debe tener lugar dentro de un condensador separado (g). La mezcla de material pretratado, condensado y material biologico degradado reciclado tal como digestato sera bombeada al proceso aguas abajo, como por ejemplo digestor anaerobico (q) con una bomba de alimentacion (u). Dependiendo de la temperatura preferente en el proceso aguas abajo, la refrigeracion puede tener lugar en un enfriador (v o w).
La biomasa lfquida (x) beneficiada por el pretratamiento termico puede anadirse al reactor (d) directamente o a traves del sistema de alimentacion (a o b) para el mezclado beneficioso antes del reactor. Se puede dirigir la biomasa lfquida (y) menos beneficiada por el pretratamiento termico al tanque de evaporacion instantanea directamente, o al bucle de circulacion del digestor (z-1 o z-2). Deben seleccionarse bombas adecuadas (aa y ab) para el transporte de biomasa lfquida al proceso.
La Figura 3 muestra otro ejemplo mas de un metodo y dispositivo para tratar previamente primero la biomasa, por ejemplo, residuos organicos y a continuacion, degradarla biologicamente por fermentacion. La figura 3 es como se ha descrito para la figura 1, excepto que no hay refrigerante de condensado (l) ni ninguna descarga de condensado (n) de nuevo al tanque de evaporacion instantanea (j), sin embargo, se muestran dos posibles conexiones para dilucion con agua, una por la recirculacion del bucle del tanque de evaporacion instantanea (af) y una conectada a la entrada (c) al reactor de hidrolisis termica (d). Tambien se muestra un separador o espesador (ac) conectado al bucle de recirculacion entre el tanque de digestion (q) y el tanque de evaporacion instantanea (j), teniendo el separador (ac) una salida (ad). Una salida directa del tanque de digestion (q) se muestra como (ae).
La figura 4 muestra otro ejemplo mas de un metodo y dispositivo para tratar previamente la biomasa por hidrolisis termica (d) y explosion humeda (j) y a continuacion, fermentar el producto intermedio obtenido en un tanque de digestion (q), donde parte del contenido del tanque de digestion se transporta en un bucle de recirculacion (t) al tanque de alivio de presion (j). La biomasa solida y/o la fraccion de residuos organicos recibida, generalmente en un recipiente de recepcion/almacenamiento (a), se transporta (b) a traves de un dispositivo de alimentacion (c), por ejemplo un sistema de alimentacion asistido por una valvula de alimentacion o vapor, a uno o varios reactores de alta presion (d). La biomasa lfquida (x) que se beneficia de la hidrolisis termica puede anadirse al reactor (d) directamente, o a traves del sistema de alimentacion (a o b) para un beneficioso mezclado antes del reactor. Se anade el vapor a alta presion (e) al reactor (s) (d) y, al cerrar las valvulas de entrada y salida (c y f), se alcanza una presion y temperatura suficientes para lograr una hidrolisis beneficiosa de la biomasa recibida. Cuando se alcanza una presion de vapor suficiente, las valvulas se mantienen cerradas hasta que transcurre el tiempo de retencion beneficioso. Dependiendo de las caractensticas de la materia prima, puede ser beneficioso eliminar algunos gases a traves de una valvula de liberacion (h). Se puede reducir la presion a traves de la valvula de liberacion (h). Cuando se abre la valvula de descarga (f), el material pretratado es descargado rapidamente al tanque de alivio de presion (j) a traves de una tubena de descarga (i). La velocidad de descarga es impulsada por la diferencia de presion entre el reactor y el tanque de descarga de presion aguas abajo (j). Debido a la cafda de presion, el vapor condensado se evaporara instantaneamente y puede liberarse de la tapa del tanque de alivio de presion a traves de una tubena. Se hace circular el material fermentado, por ejemplo el digestato, del tanque (s) de digestion aguas abajo (q) al tanque
de alivio de presion (j) con una bomba de circulacion del digestor (r), y a traves de un separador o espesador (ac). El separador (ac) que tiene una salida (ad) y otra salida directa desde el tanque de digestion (q) se muestra como (ae). Mediante la inyeccion en el tanque de alivio de presion por debajo del nivel de lfquido (t), se consigue mezclar dentro del tanque de alivio de presion (j). Si se prefiere la condensacion dentro del tanque de alivio de presion (j), la 5 corriente reciclada se conduce a la parte superior del tanque de alivio de presion (j) a traves de una boquilla(s) sirviendo de este modo como una refrigeracion rapida para la condensacion del vapor de destello. La mezcla de material pretratado y material biologico degradado reciclado, como por ejemplo el digestato, sera bombeada al proceso aguas abajo, como por ejemplo el tanque(s) de digestion (q), con una bomba de alimentacion (u). Dependiendo de la temperatura preferente en el proceso aguas abajo, la refrigeracion puede tener lugar en un 10 refrigerador (v o w). La biomasa lfquida (y) con menos beneficio del pretratamiento termico puede dirigirse directamente al tanque de alivio de presion (j) o al bucle de circulacion desde el tanque de digestion (z-1 o z-2). La dilucion con agua puede dirigirse al proceso a traves del bucle de recirculacion (af) al tanque de evaporacion instantanea (j) o directamente (ag) a la entrada (c) al reactor de hidrolisis termica (d). Deben seleccionarse bombas adecuadas (aa y ab) para el transporte de biomasa lfquida al proceso. Una salida directa del tanque de digestion (q) 15 se muestra como (ae).
La figura 5 muestra otra realizacion de la presente invencion, en la que parte del contenido del tanque de digestion (q) se deshidrata en el separador (ah) y se devuelve como lo que se conoce como torta deshidratada que tiene un mayor contenido de materia seca (solido seco) a la lmea de alimentacion (a) para la etapa de hidrolisis, mezclandola 20 de este modo junto con el material de biomasa que se alimentana si no en el proceso.

Claims (14)

  1. 5
    10
    15
    20
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    30
    35
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    REIVINDICACIONES
    1. metodo para el tratamiento de un material de biomasa que comprende al menos las etapas de:
    - pretratamiento de dicho material de biomasa que comprende las etapas de:
    1) hidrolisis termica a una temperatura por encima de 140 °C, seguido de
    2) explosion humeda que tiene como resultado un producto intermedio que tiene una concentracion de materia seca superior al 25 % y una temperatura superior a 90 °C,
    - posterior fermentacion de dicho producto intermedio en un tanque de digestion, donde dicho producto intermedio se introduce en dicho tanque de digestion mezclandolo en parte del contenido de dicho tanque de digestion siendo transportado en un bucle de recirculacion que sale de dicho tanque de digestion,
    donde dicho mezclado se realiza antes de que la mezcla de dicho producto intermedio y dicha parte del contenido de dicho tanque de digestion entre en dicho tanque de digestion;
    y el pH tras dicho mezclado y antes de que la mezcla entre en dicho tanque de digestion esta por encima de pH 6.
  2. 2. Metodo de acuerdo con la reivindicacion 1, donde el producto intermedio tiene una temperatura por encima de 100 °C.
  3. 3. Metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 - 2, donde el producto intermedio tiene un pH por debajo de 5.
  4. 4. Metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 - 3, donde el metodo comprende ademas una oxidacion humeda a una presion por encima de la presion de saturacion de la hidrolisis termica en la etapa 1) y se realiza despues de la hidrolisis termica y antes de la explosion humeda.
  5. 5. Metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 - 4, donde la parte del contenido del tanque de digestion se mezcla con el producto intermedio de manera que al menos 10 partes (volumen) del contenido del tanque de digestion se mezclan con una parte (volumen) del producto intermedio, preferentemente al menos 20 partes (volumen) del contenido del tanque de digestion se mezcla con una parte (volumen) del producto intermedio.
  6. 6. Metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 - 5, donde se condensa una parte de la fase gaseosa del pretratamiento utilizando una parte del contenido del tanque de digestion como medio de refrigeracion.
  7. 7. Metodo de acuerdo con la reivindicacion 6, donde se separan los furfurales en la fase de gas condensado por extraccion.
  8. 8. Metodo de acuerdo con la reivindicacion 6, donde se reciclan los acidos volatiles en la fase de gas condensado al tanque de digestion.
  9. 9. Metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 - 8, donde el material de biomasa introducido en el proceso tiene una concentracion de materia seca superior al 50 % en peso.
  10. 10. Metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 - 9, donde el material de biomasa introducido en el proceso se selecciona del grupo que consiste en paja, madera, fibras, cebos, pulpa de papel, suspension espesa y residuos domesticos.
  11. 11. Metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 - 10, donde la hidrolisis termica se lleva a cabo a una temperatura por encima de 140 °C y se mantiene durante 5-30 minutos seguido de
    explosion humeda que se lleva a cabo reduciendo la presion de 5-35 bares a la presion atmosferica.
  12. 12. Metodo de acuerdo con la reivindicacion 1, donde la fermentacion de dicho producto intermedio en el tanque de digestion da un producto de fermentacion que tiene un pH en el intervalo de 7 a 8,5.
  13. 13. Metodo de acuerdo con la reivindicacion 1, donde el pH tras el mezclado del producto intermedio con el producto de fermentacion que se ha hecho recircular desde el tanque de digestion y antes de que la mezcla entre en dicho tanque de digestion esta por encima de pH 6,5.
  14. 14. Metodo de acuerdo con la reivindicacion 1, donde la relacion en volumen del contenido del tanque de digestion que se mezcla con el producto intermedio se encuentra en el intervalo de 3:1 a 30:1.
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