MX2014007580A

MX2014007580A - Procesamiento de biomasa para uso en pilas de combustion.

Info

Publication number: MX2014007580A
Application number: MX2014007580A
Authority: MX
Inventors: Marshall Medoff; Thomas Craig Masterman
Original assignee: Xyleco Inc
Priority date: 2011-12-22
Filing date: 2012-12-19
Publication date: 2014-09-15
Also published as: EA201490894A1; PH12014501149B1; PL2794902T3; PH12018500538A1; AU2012359021A1; JP2019117798A; IL233254A0; SG10201605234XA; AU2018260949A1; AU2017201786A1; NZ625321A; SI2794902T1; CN110010938A; JP2017174819A; DK2794902T3; AU2012359021B2; EP2794902A4; NZ722848A; AU2017201786B2; NZ739541A

Abstract

La biomasa (por ejemplo, biomasa vegetal, biomasa animal, y biomasa de residuos municipales) se procesa para producir una solución de carbohidrato que se puede utilizar en una pila de combustión, por ejemplo, una pila de combustión de glucosa directa.

Description

PROCESAMIENTO DE BIOMASA PARA ÜSO EN PILAS DE COMBUSTIÓN SOLICITUDES RELACIONADAS Esta solicitud reclama prioridad a la Solicitud Provisional de E.U. No. Serie 61/579,568, presentada 22 de diciembre de 2011, la información completa se incorpora en el presente por referencia.

ANTECEDENTES Los materiales celulósicos y lignocelulósicos (por ejemplo, materiales de biomasa) se producen, procesan y utilizan en grandes cantidades para una serie de aplicaciones. A menudo este tipo de materiales se utilizan una sola vez, y, a continuación, se descartan como residuos, o son simplemente se consideran como materiales de desecho, por ejemplo, las aguas residuales, bagazo de la caña de azúcar, aserrín, y rastrojo de maíz.

Un típico material biomasa contiene celulosa, hemicelulosa y lignina y menor cantidad de proteínas, extraíbles y minerales. Los hidratos de carbono complejos contenidos en las fracciones de celulosa y hemicelulosa pueden ser transformadas en azúcares fermentables por sacarificación, utilizando un enzima, y los azúcares se pueden utilizar como un producto final o intermedio, o convertirse en otra, por ejemplo, fermentación, una variedad de productos, como los alcoholes o ácidos orgánicos. El producto obtenido depende del microorganismo utilizado y las condiciones en que se produce el bioprocesamiento .

BREVE DESCRIPCIÓN Esta invención se refiere a los métodos de tratamiento (por ejemplo, sacarificación) que contienen carbohidratos materiales (por ejemplo, materiales de biomasa o materiales derivados de la biomasa) para producir el azúcar (por ejemplo, glucosa) las soluciones que se pueden utilizar en las pilas de combustión, como las pilas de combustión azúcar directa indirecta, azúcar y las pilas de combustión pilas de combustión biológico. La invención también se refiere a la utilización de los carbohidratos los azúcares que contienen material derivado de soluciones en pilas de combustión.

En algunas implementaciones , la solución de azúcar es producida por la sacarificación o material celulósico y lignocelulósico, por ejemplo, ponerse en contacto con el material con una enzima (por ejemplo, una celulosa) . En otras implementaciones la recalcitrancia de - los materiales lignocelulósicos o celulósicos se ha reducido en relación a que el material en su estado original antes de sacarificación. En algunos casos, reducir la terquedad de la materia prima incluye el tratamiento de la materia prima con un tratamiento. El tratamiento puede ser, por ejemplo, radiación ionización (por ejemplo, radiación con haz de electrones), ultrasonidos, pirólisis, oxidación, explosión de vapor, tratamientos químicos, diversos tratamientos mecánicos y combinaciones de cualquiera de estos tratamientos. El tratamiento puede incluir uno o más de los tratamientos divulgada aquí, aplicado solo o en cualquier combinación deseada, y se aplica una o varias veces. Durante el tratamiento con radiaciones ionizantes, por ejemplo, radiación con haz de electrones, la dosis puede ser de al menos 10 mrad y menos de 200 mrad (por ejemplo, 50 mrad a 150 mrad) .

En algunas implementaciones, el método puede ser el uso de un aditivo en la pila de combustión. Por ejemplo los aditivos pueden ser ácidos, bases, tampones (por ejemplo, fosfato buffer) , minerales, coloides y emulsiones, emulsionantes, partículas, nano-partículas , cationes, aniones, los iones metálicos (por ejemplo, Fe2+' Fe3+' Mn2+' Cu2+' ?+' Na+)' vitaminas, enzimas, peptonas, extractos, surfactantes , nutrientes, gases (por ejemplo, el hidrógeno, el nitrógeno, helio, argón, monóxido de carbono, dióxido de carbono), productos químicos, fuentes de nitrógeno (por ejemplo, el amoníaco, urea), pigmentos, fragancias, polímeros aniónicos, catiónicos, los polímeros no iónicos polímeros, oligómeros, lípidos, grasas, surfactantes , dispersantes, antiespumantes , agentes agentes bacteriostáticos , agentes antimicrobianos, microorganismos, modificadores de la viscosidad, agentes oxidantes (por ejemplo, peróxidos, cloratos) , agentes reductores, agentes anti-escala, inhibidores de la corrosión, los agentes antiincrustantes , los agentes desencadenantes, coagulantes añadido En cualquier combinación y secuencia.

Un típico recurso de biomasa contiene celulosa, hemicelulosa y lignina y menor cantidad de proteínas, extraíbles y minerales. En algunas implementaciones , celulósica o material lignocelulósico incluye papel, productos de papel, de papel, pasta de papel, papel pigmentado, cargado, satinados, papeles, revistas, material impreso, papel para impresora, papel policubierto, cartulina, cartón, los despojos, algodón, madera, tableros de partículas, residuos forestales, serrín, madera de aspen, astillas de madera, hierbas, switchgrass, el miscanto, gramíneas, alpiste de hierba, restos de granos, cáscaras de arroz, avena, trigo paja, cáscaras de la cebada, los desechos agrícolas, ensilaje, cañóla paja, paja de trigo, paja de cebada, paja de avena, paja de arroz, el yute, el cáñamo, el lino, el bambú, el sisal, el abacá, mazorcas de maíz, tallos de maíz, la soya stover, fibra de maíz, alfalfa, heno, pelo coco, azúcar residuos de la elaboración, el bagazo de la caña de azúcar, pulpa de remolacha, el bagazo de la caña de azúcar, agave, algas, estiércol, aguas residuales, arracacha, trigo sarraceno, plátano, cebada, yuca, kudzu, oca, Sagú, sorgo, patata, batata, taro, ñame, favas, frijoles, lentejas, garbanzos, así como mezclas de los mismos.

La celulósica o material lignocelulósico puede ser tratada mecánicamente para reducir la densidad a granel del material celulósico o lignocelulósico y/o aumentar su superficie. En algunas implementaciones , el método mecánico incluye el tratamiento de la materia prima antes y/o después de reducir su recalcitrancia . Los tratamientos incluyen mecánica, por ejemplo, cortar, moler, por ejemplo, molienda, el cizallamiento y picar. Por ejemplo, molienda la biomasa material puede ser eficaz tratamiento aplicado a la biomasa. Tratamiento mecánico puede reducir la densidad de la materia prima y/o aumentar el área de superficie de la materia prima. En algunas incorporaciones, tras tratamiento mecánico el material tiene una densidad a granel de menos de 0.75 g/cm3, por ejemplo, menos de 0.7, 0.65, 0.60, 0.50, 0.35, 0.25, 0.20, 0.15, 0.10, 0.05, o menos, por ejemplo, menos de 0.025g/cm3. La densidad aparente se determinarán con arreglo a la norma ASTM D1895B.

En un aspecto, la invención utilizando las funciones, una solución de azúcar derivada del material celulósico o lignocelulosico como se describe anteriormente en una pila de combustión, por ejemplo, una pila de combustión de azúcar directa, indirecta y pilas de combustión azúcar o con una pila de combustión biológico. Opcionalmente, el combustible puede ser un azúcar o un alcohol derivado de la sacarificación del material celulósico o lignocelulosico.

Otras características y ventajas de la invención serán evidentes de la siguiente descripción detallada, y de las reivindicaciones .

DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La figura 1 Es un diagrama que ilustra la hidrólisis enzimática de la celulosa en glucosa.

La figura 2 Es un diagrama de flujo que ilustra una conversión de materia prima para la producción de biomasa para uso en una pila de combustión.

La figura 3 es un diagrama que muestra varios procesos utilizando como materia prima sacarificada en pilas de combustión.

La figura 4 es una vista esquemática de un ejemplo de una pila de combustión de glucosa directa.

La figura 5 es una vista esquemática de un ejemplo de una pila de combustión de azúcar indirecta.

La figura 6 es una vista esquemática de una media pila de una pila de combustión biológica.

DESCRIPCIÓN DETALLADA Refiriéndose a la figura 1, la sacarificación, celulósica o sustrato lignocelulósico es hidrolizada por endoglucanases inicialmente al azar en lugares intermedios de producción oligomo. Estos intermediarios son a continuación, sustratos para exo-glucanasas como división de celobiohidrolasa celobiosa a producir desde los extremos de la celulosa polímero. La celobiosa es soluble en agua (1,4 -vinculado dímero de glucosa. Por último se unirá celobiosa para producir glucosa. La glucosa, o de otros azúcares, derivado de sacarificación se puede utilizar en una pila de combustión como se describe en detalle en el presente.

Refiriéndose a la figura 2, un proceso para fabricar soluciones de azúcar para su incorporación en un sistema de pilas de combustión puede incluir, por ejemplo, de manera opcional, mecánicamente el tratamiento de celulosa y/o materias primas de lignocelulosa (paso 110). Antes y/o después de este tratamiento, que constituye la materia prima puede ser tratada con otro tratamiento físico, por ejemplo la irradiación, a reducir o reducir aún más su recalcitrancia (paso 112) . Una solución de azúcar está formada por sacarificación del suministro de materias primas (paso 114) , ya que, por ejemplo, la adición de una o más enzimas (paso 111). Opcionalmente, el método también puede incluir transporte, por ejemplo, por medio de un ducto, autovía, camión o barcaza, la solución de azúcar (o la materia prima, enzimas y agua, sacarificación si se realiza en el camino) a una planta de fabricación (paso 116) . Por ejemplo, los métodos de transporte y procesamiento de biomasa que se examinan en 8.318.453 Patente de E.U. presentó 21 ene, 2009 puede ser utilizado en el presente documento; la completa descripción de que se incorpora al presente documento por referencia. Si lo desea, los pasos de medición contenido de lignina (paso 118) y configuración o ajuste de los parámetros del proceso en función de esta medición (paso 120) se puede realizar en distintas etapas del proceso, por ejemplo, como se describe en la Solicitud de E.U. Número 12/704.519, presentada el 11 de febrero de 2011, la información completa de lo que se incorpora al presente documento por referencia. La solución de azúcar se incorpora luego en una pila de combustión o sistema de pila de combustión (122) . Opcionalmente, los productos fabricados en el proceso puede ser más elaborados y/o se ha modificado, por ejemplo, si los azúcares en el proceso se fermenta para los productos, el producto puede ser purificado, por ejemplo mediante la destilación (124) . Los productos de estos procesos también pueden ser utilizados en un sistema de pila de combustión.

La figura 3 es un diagrama que muestra los procesos en los que se utilizan como materia prima sacarificado en pilas de combustión. La solución de azúcar como materia prima del sacarificado puede ser usada en una pila de combustión de azúcar directa, indirecta o pila de combustión de azúcar, un combustible biológico celular. La glucosa y xilosa son a menudo los más abundantes azúcares disponibles a partir de la biomasa y soluciones de azúcar derivadas de la biomasa puede incluir una combinación de glucosa y xilosa en diversas proporciones. Por ejemplo, sólo la glucosa puede estar presente o sólo xilosa puede estar presente, especialmente en los casos en que el azúcar ha sido aislado y/o purificado. Cuando se desea, otras relaciones pueden ser utilizadas, por ejemplo, como un porcentaje del total de glucosa y xilosa, la cantidad de glucosa puede ser de entre 100% y 90%, 90% y 80%, 80% y 70%, 70% y 60%, 60% y 50%, 50% y 40%, 40% y 30%, 30% y 20%, 20% y 10%, 10% y 0%. Aunque, la glucosa y xilosa son a menudo abundantes, la biomasa los azúcares derivados, y a menudo proporcionan más de 10% del azúcar a la biomasa (por ejemplo, más de 20% en peso, más de 30% en peso, más de 40% en peso, más del 50% en peso, más de 60% en peso, o incluso más de 70% en peso) y son de gran utilidad en las diferentes pilas de combustión, otros azúcares y polisacáridos también puede ser útil. Por ejemplo, arabinosa, mañosa, galactosa y ramnosa, celulosa, almidón, xilano, glucuronoxilan, arabinoxilano, glucomanano y xilogulcan puede ser utilizado. Las mezclas de cualquiera de estos azúcares pueden ser utilizados. Además, los azúcares descritos en este documento pueden ser isomerizados (por ejemplo, a la fructosa) y, a continuación, se utilizó en una pila de combustión. Estos diferentes las pilas de combustión y su uso se examinan con más detalle a continuación.

Las pilas de combustión de azúcar directas, por ejemplo las pilas de combustión glucosa, por lo general, incluyen un cátodo electrodo, un ánodo electrodo, y un separador (por ejemplo, una membrana de intercambio aniónico (AEM) o una capa de difusión.) La pila de combustión puede ser ácida o alcalina. En el ejemplo que se muestra en la figura 4, AEM está atrapada entre un ánodo y un cátodo electrodo electrodo, con campos que se prestan entre cada uno de los electrodos y AEM. En algunos casos, la pila tiene una construcción de dos cilindros en el que un electrodo (por ejemplo, el ánodo) está en la forma de un cilindro interior y de los demás (por ejemplo, el cátodo) está en la forma de un cilindro exterior.

El componente activo del ánodo puede ser, por ejemplo, PdNi o Pd-Pt, y el componente activo del cátodo, por ejemplo, un catalizador de cobalto es complejo (CoTPP) y espinela (MnCo2C>4) o de cualquier otro catalizador.

En la modalidad de una pila de combustión de azúcar directa se muestra en la figura 4, una solución de combustión que contiene glucosa y, en general, de hidróxido de potasio (KOH) , se introduce en el ánodo canal de flujo, por ejemplo, por una bomba peristáltica (no se muestra) , mientras que el oxígeno es alimentado al cátodo campo de flujo. La glucosa se oxida en el ánodo y la reducción de flujos de productos a través de un ánodo salida canal. Los electrones fluyen del ánodo y a través de una carga. El oxígeno se reduce en el cátodo y los gases de escape se ventila de cátodo campo de flujo .

Las pilas de combustión de azúcar directas pueden o no pueden oxidar el azúcar de combustión para el dióxido de carbono y agua y generar electricidad. Por ejemplo, la reacción de la oxidación total de glucosa como se muestra a continuación puede ocurrir. Ánodo reacción: C6Hi206+24AH~?18H20+6C02+18e- Reacción catódica: 602+12H20+24e—>240H~ Reacción general: C6Hi206+602?6C02+6H20 AH=-2830KJ/mol Desde la oxidación total de la glucosa pasa a través de muchos productos intermedios (por ejemplo, ácido glucónico, ácido glucárico, gamma-gluconolactona ' , gamma-lactona glucaro ácido, 2-ketoglucónico, arabinosa, trihydroxiglutárico , ácido tartárico, ácido malonic hidroxilo y ácido oxálico) de cualquiera de estos productos intermedios también se puede utilizar en una pila de combustión. Cualquiera de estos productos intermedios, si han sido producidas por algunos de los procesados descritos en este documento, (por ejemplo, sacarificación y fermentación) puede ser útil en la generación de electricidad en una pila de combustión. Opcionalmente, el azúcar no productos utilizados en la generación de electricidad en las pilas de combustión azúcar pueden seguir procesando como se muestra en la figura 2 , Por ejemplo, pueden ser fermentados a un el alcohol y el alcohol aislados por destilación. En algunos casos, las pilas de combustión pueden utilizar azúcar glucosa, por ejemplo, y no se utiliza otros azúcares, por ejemplo xilosa y la segunda puede ser utilizado en los procesos posteriores. En algunos otros casos, un proceso, por ejemplo, sólo usa un azúcar (por ejemplo, glucosa) , dejando otros azúcares que luego puede ser utilizado en una pila de combustión. En muchos casos, sólo una oxidación parcial de la glucosa se produce azúcar en una pila de combustión directo. Por ejemplo, la oxidación de la glucosa a ácido glucónico se produce rápidamente con 2 electrones y liberar a más de 200 KJ/mol de energía (por ejemplo, aproximadamente el 7% de la energía disponible) . En términos de energía utilizable, las pilas de combustión convierten al menos el 1% de la energía eléctrica de combustión (por ejemplo, al menos 5% , por lo menos un 7 % , al menos un 10% , por lo menos 14% , al menos un 20% , al menos el 25% , por lo menos 30% , al menos un 40% , al menos en un 50% , por lo menos el 60% , al menos el 70% , por lo menos un 80% , al menos el 90% ) . En algunos casos, entre un 1% y el 90% del combustible se convierte en energía eléctrica (por ejemplo, entre un 1% y un 70% , entre un 1% y un 50% , entre un 1% y el 20%, entre un 1% y el 10%, entre un 5% y el 90%, entre un 5% y un 70%, entre un 5% y un 50%, entre un 5% y el 25%, entre un 5% y el 10%, entre un 10% y un 90%, entre un 10% y el 70%, entre un 10% y el 50%, entre un 10% y 30%, entre un 10% y un 20%, entre un 20% y 70%) .

Además de azúcares y productos como los alcoholes, las soluciones que se derivan de la biomasa en los procesos descritos en este documento pueden incluir varios sólidos disueltos o compuestos y/o materiales. Por ejemplo, las soluciones incluyen las enzimas (por ejemplo, las piezas de las enzimas, enzimas activas, desnaturalizado las enzimas), aminoácidos, nutrientes, pilas vivas, las pilas muertas, restos celulares (por ejemplo, pilas lisadas, extracto de levadura), ácidos, bases, sales (por ejemplo, los halogenuros, sulfatos y fosfatos, alkai, alcalinotérreos , metales de transición sales), los productos de la hidrólisis parcial (por ejemplo, bibasico y hemicelulosa fragmentos) , lignina, lignina residuos, sólidos inorgánicos (por ejemplo, materiales silíceos, arcillas, negro de carbono, metales), los restos de sacarificado biomasa y combinaciones de los mismos .

Las enzimas que se pueden presentar pueden ser intacto o desnaturalizado las enzimas utilizadas en el tratamiento, o derivados de estas enzimas (por ejemplo, proteínas y aminoácidos) . Estos pueden ser disueltos y/o precipitados y sólidos en suspensión. Por ejemplo, las soluciones de azúcar puede tener hasta un 10% en peso las enzimas (por ejemplo, hasta 9% en peso, hasta un máximo de 8% en peso, Hasta un máximo de 5% en peso, hasta un máximo de 2% en peso, hasta un máximo de 1% en peso, entre 0.1 y 5% en peso, aproximadamente entre 1% en peso Y 5% en peso, aproximadamente entre 2% en peso Y 5% en peso, aproximadamente entre 0,1% en peso Y 1% en peso, entre un 0.01% en peso y 1% en peso, aproximadamente entre 0.001% en peso y 0.1% en peso).

Durante la sacarificación de la biomasa, un pH óptimo puede ser a menudo en la región y, por lo tanto ácidas las soluciones utilizadas, si se utiliza directamente en un sistema de pila de combustión, puede tener un pH entre 2 y 5 (por ejemplo, entre 4 y 5) . El pH también se puede ajustar hacia arriba o hacia abajo una vez saccharificaion y sacarificación o hecho en un mayor o menor pH. En algunas incorporaciones la solución utilizada en la pila de combustión por lo tanto, pueden tener valores de pH seleccionados de entre una amplia gama. Por ejemplo, el pH se puede seleccionar de una gama de 2 a 10 (por ejemplo, entre las 2 y 5, entre 3 y 5, entre 3 y 6, entre 4 y 6, entre las 5 y 10, entre 6 y 10 entre 8 y 10) .

Las soluciones de azúcar derivadas de los procesos descritos en este documento y utilizadas en las pilas de combustión pueden incluir sistemas no-azúcar suspendido o sólidos disueltos presentes en concentraciones de hasta 50% en peso, por ejemplo, entre un 1 y 50% en peso, 2 y 40%, 3 y 25% en peso, 5 y 25% en peso, 40 y 50% en peso, 30 y 40% en peso, 10 y 20% en peso, 1 y 5% en peso, 10 y 40% en peso, menos de 50% en peso, menos de 40% en peso, menos de 30% en peso, menos de 20% en peso, menos de 10% en peso, menos de 5% en peso, menos de 1% en peso, menos de 0,5% en peso, menos de 0.01% en peso. Estas soluciones pueden tener altos niveles de turbiedad, por ejemplo, por lo menos alrededor de 5 unidades nefelométricas (NTU) (por ejemplo, por lo menos a 10 NTU, por lo menos alrededor de 50 NTU, por lo menos 100 NTU, por lo menos alrededor de 100 NTU, por lo menos unos 200 NTU, por lo menos alrededor de 300 NTU, por lo menos alrededor de 400 NTU e incluso superiores a 500 NTU) . En algunos casos, los sólidos se extraen total o parcialmente antes de su uso en las pilas de combustión. Por ejemplo, los sólidos pueden eliminarse por filtración, centrifugación, decantación, flotación y combinaciones de estos. En algunos casos, los sólidos se derivan a partir de un material soluble que previamente ha sido precipitado, por ejemplo, una enzima que se ha desnaturalizado. Tras la remoción de sólidos la turbidez de las soluciones se puede reducir hasta unos 500 NTU (por ejemplo, reducción de hasta unos 100 NTU, reducción de hasta unos 50 NTU, reducido hasta unos 5 NTU) .

Además de ser turbia, las soluciones de azúcar producido a partir de los procesos descritos en este documento pueden ser coloreados de color debido a las impurezas. Por ejemplo, algunos iones metálicos y los polifenoles y la lignina productos derivados producidos durante el procesamiento de la biomasa lignocelulosica puede ser muy coloreadas. Las soluciones pueden ser utilizados directamente en la pila de combustión los sistemas descritos en este documento o puede ser parcial o totalmente se decolora antes de ser utilizados. Por ejemplo, las impurezas de colores pueden ser filtradas de la solución y destruido (por ejemplo, por descomposición química) y/o se precipitó fuera de la solución.

La fuerza iónica de la biomasa obtenida soluciones de azúcar puede ser alto debido a la fuente de la biomasa, así como la transformación de la biomasa como se describe a continuación. Las soluciones pueden ser usados directamente o en su totalidad, parcialmente o de forma selectiva desionizada antes de ser utilizado en la pila de combustión sistemas descritos en este documento.

En algunas incorporaciones la pila de combustión puede incluir la biomasa (por ejemplo, biomasa lignocelulósica, biomasa celulósica, almidón) , así como una enzima de sacarificación. Por ejemplo, el azúcar puede ser utilizado en un sistema de pila de combustión mientras está siendo producida por la acción de una enzima saccharifying material de biomasa.

En otras personificaciones las soluciones de azúcar utilizado en las pilas de combustión aquí descritos pueden incluir un aditivo. Estos aditivos pueden modificar las propiedades de las soluciones, tales como el pH, viscosidad, potencial químico, la tensión de la superficie, propiedades térmicas, color, olor, opacidad, fuerza iónica, la conductividad, la esterilidad y/o valor nutricional. Por ejemplo los aditivos pueden ser ácidos, bases, tampones (por ejemplo, fosfato buffer) , minerales, coloides y emulsiones, emulsionantes, partículas, nano-partículas , cationes, aniones, los iones metálicos (por ejemplo, Fe2+' Fe3+' Mn2+' Cu2+' K+' Na+>' vitaminas, enzimas, peptonas, extractos, surfactantes , nutrientes, gases (por ejemplo, el hidrógeno, el nitrógeno, helio, argón, monóxido de carbono, dióxido de carbono), sustancias químicas, fuentes de nitrógeno (por ejemplo, el amoníaco y urea), los pigmentos, fragancias, polímeros aniónicos, catiónicos los polímeros, no-iónicos polímeros, oligómeros, lípidos, grasas, surfactantes , dispersantes, antiespumantes , agentes agentes bacteriostáticos , agentes antimicrobianos, microorganismos, modificadores de la viscosidad, agentes oxidantes (por ejemplo, peróxidos, cloratos), agentes reductores, agentes anti-escala, inhibidores de la corrosión, los agentes an iincrustantes , los agentes desencadenantes, coagulantes en Cualquier combinación y secuencia. Los aditivos pueden ser añadidos en las gamas de unas pocas partes por millón a varios porcentajes. Por ejemplo, 1 a 1000 ppm, de 5 a 500 ppm, de 5 a 100 ppm, de 50 a 100 ppm, de 100 a 1000 ppm 1 A 10% en peso, 2 a 10% en peso, 5 a 10% en peso, 2 a 5% en peso). En algunas incorporaciones como cationes, aniones, metal aniones las cantidades están entre 1 y 1.000 ppm. En algunas personificaciones donde ácidos, bases o tampones, el pH final después de la adición del aditivo puede ser entre pH 2 y 10, (por ejemplo, entre unos 4 y 8, entre el 5 y 7, entre 6 y 8, entre 4 y 5, entre 7 y 8, entre 8 y 10 y entre las 2 y 4) . Los aditivos también pueden medirse y añadido en cantidades aproximadamente entre 1 uM a 5 M de um cantidades (por ejemplo, aproximadamente entre 1 mM y 1 M, entre 5 y 100 mM, entre aproximadamente 100 mM y 1 molar, entre unos 10 y 100 mM) .

La figura 5 Es una vista esquemática de un ejemplo de una pila de combustión azúcar indirecta. En general, las pilas de combustión azúcar indirecta utiliza un proceso biológico para convertir un combustible primario para un combustible secundario y el secundario de combustión genera una corriente con una pila de combustión. El combustible primario (1) entra en contacto con una bio-componente (2) en el que se produce un combustible secundario (3) y a los residuos (4) . La secundaria es de combustión en la pila de combustión y entra en contacto con el ánodo (5) en el que se oxida, lo que produce una reducción de (8) , liberando un electrón a un circuito externo, y de proporcionar un protón. El protón se desplaza en la pila de combustión a través de una membrana selectiva de iones (6) al cátodo (7) . El oxígeno es suministrado al cátodo donde es reducida por los electrones suministrados por el circuito externo y se combina con la producción de agua de protones. En otro posible diseño, el bio-componente reside dentro de la pila de combustión, para que la producción del producto y de la electricidad se produzcan dentro de la pila de combustión. En algunos casos, la membrana selectiva de iones tampoco es necesario. En otros casos, los antioxidantes pueden ser distintos de los oxidantes dioxi (por ejemplo, peróxido de hidrógeno y peróxidos orgánicos, peróxidos inorgánicos) .

El principal combustible utilizado en la pila de combustión indirecta puede ser azúcares (por ejemplo, glucosa y xilosa) , así como polisacáridos que se pueden producir a través de la sacarificación de la biomasa como se ha comentado anteriormente. La secundaria de combustión puede ser un producto de fermentación de los combustibles primarios. Por ejemplo, el secundario de combustión puede ser un alcohol u otros productos de fermentación (por ejemplo, etanol, metanol, butanol, polioles, ácido acético, ácido láctico y H2) . Por lo general, la enseñanza primaria y secundaria los combustibles pueden ser seleccionados a partir de los productos intermedios y los productos se expone a continuación. La bio-componente puede ser un material microbiano incluyendo, pero no se limitan a, los naturales o microorganismos modificados genéticamente o del organismo, por ejemplo, protistas, por ejemplo, animal protistas (por ejemplo, los protozoos flagelados, como ameboides, ciliados, ampliándolo ayudarás y protistas) y planta (por ejemplo, algas alveolazos, clorarachniofitos , criptomonads , euglenids, glaucofites, haptofitos, algas rojas, estramenopilos y viridaeplantae) . Otros ejemplos son las algas, el plancton (por ejemplo, macroplankton, mesoplankton, microplancton, nanoplancton, picoplancton y femptoplankton) , fitoplancton, bacterias (por ejemplo, las bacterias gram positivas, gram negativas bacterias y extremófilos ) , las pilas humanas, pilas de mamíferos, levaduras y/o mezclas de las mismas. Puede haber varios componentes biológicos, por ejemplo, puede haber varias de estas bacterias especializadas para generar diferentes productos útiles para la producción de una corriente de diferente o del mismo los componentes del combustible. Por ejemplo, métodos de fermentación y fermentación de los organismos aquí mencionados pueden ser utilizados para producir el producto secundario.

Algunas especies de microorganismos que pueden ser utilizados para producir el combustible secundario azúcar en la pila de combustión indirecto son: El Clostridium saccharobutylacetonicu , Clostridium saccharoperbutylacetonicum, Clostridium saccharobutylicum, Clostridium puniceum, Clostridium beijernckii, Clostridium acetobutylicum, Clostridium aurantibutyricum, Clostridium felsineum, Clostridium butyricu , Geobacter especies, cepas del género Sacchromyces spp. , Por ejemplo, Sacchromyces cerevisiae (la levadura de panadero) , Saccharomyces distaticus, Saccharomyces uvarum, cepas del género Kluyveromyces, por ejemplo, especies Kluyveromyces marxianus, Kluyveromyces fragilis, cepas del género Candida, por ejemplo, Candida pseudotropicalis, y Candida brassicae, Pichia stipitis (una especie de Candida shehatae) , cepas del género Clavispora, por ejemplo, especies Clavispora lusitaniae y Clavispora opuntiae, Las cepas del género Pachysolen, por ejemplo, especies Pachysolen tannophilus, y cepas del género Bretannomyces, por ejemplo, especies Bretannomyces clausenii (Philippidis , G. P. , 1996, Celulosa tecnología bioconversion, en Manual de Bioetanol : Producción y utilización, Wyman, C. E., ed., Taylor & Francis, Washington, DC, 179-212). Las levaduras comerciales pueden ser utilizados para la formación de combustión secundario incluyen, por ejemplo, Red Star® /Lesaffre Etanol Rojo (disponible de Estrella Roja/Lesaffre, E.U) . FALI® (disponible de Fleischmann' s Yeast, una división de Burns Philip Alimentos Inc., USA), SUPERSTART® (disponible a partir de Alltech, ahora Lalemand) , GERT STRA D ® (disponible en Gert Strand AB, Suecia) y FERMOL® (disponible en DSM Especialidades) .

Las pilas de combustión biológicas son dispositivos capaces de transformar un combustible químico en energía eléctrica mediante las reacciones electroquímicas de rutas bioquímicas. Por lo general, esto implica las enzimas o partes activas de las enzimas para la catálisis. Las enzimas pueden ser dentro de un organismo vivo (por ejemplo, las pilas microbianas de combustión) o puede estar fuera de una pila viva (por ejemplo, enzima las pilas de combustión) . La figura 6 muestra una vista esquemática de un medio generalizado de pila de una pila de combustión biológico. El suministro del combustible es un contacto con un componente biológico que se oxida el combustible y crea residuos que se elimina. Los electrones liberados del combustible se transfieren desde el componente biológico en un mediador que, o bien se diluye o se asocia con el electrodo donde el mediador es oxidado a su estado original liberar un electrón a un circuito externo. El oxidante de la pila de combustión no se muestra. Algunos antioxidantes pueden ser, por ejemplo, 0 2, alimentado por aire, o peróxidos (por ejemplo, peróxido de hidrógeno y peróxidos orgánicos, peróxidos inorgánicos). Las pilas de combustión biológico, no es necesario un mediador; en esas pilas los electrones se transfieren directamente desde el componente biológico al electrodo. En algunas pilas de combustión biológico el ánodo reacción con el oxigeno es catalizada por un componente biológico. Las pilas de combustión biológico se han descrito, por ejemplo, Derek adorable en "El microbio: conversión de la materia orgánica a la electricidad" , opiniones actuales en el campo de la Biotecnología, 2008, Volumen 19, páginas 1-8, o de patente de E.U. No. 8,283,076 presentó 18 de mayo de 2007; toda la información en estas referencias se incorporan por referencia al presente.

El combustible utilizado en la pila de combustión biológico puede ser la sacarificación los productos de biomasa como se ha comentado anteriormente. Especialmente en los casos en que los organismos son utilizados (por ejemplo, las pilas microbianas de combustión) otros nutrientes y componentes de los medios puede ser añadido a los combustibles, por ejemplo los iones (por ejemplo, sodio, potasio, hierro, magnesio, manganeso, zinc y cobre) , fosfatos, sulfatos, amoníaco, urea, aminoácidos, proteínas, vitaminas, tampones , ácidos orgánicos, ácidos inorgánicos, bases orgánicas, bases inorgánicas, extractos ricos en nutrientes (por ejemplo, extractos de levadura, extractos de carne y extractos vegetales). Además, la temperatura y el pH puede ser controlada. Por ejemplo las temperaturas entre 10 y 70° C se puede utilizar (por ejemplo, entre unos 10 y 60°C, aproximadamente entre 10 y 50 °C, entre unos 10 y 40 °C, entre unos 20 y 70 °C, entre unos 20 y 60 °C, entre unos 20 y 50 °C, entre unos 20 y 40 °C, entre unos 30 y 70 °C, entre unos 30 y 60 °C, entre unos 30 Y el 50° C, entre unos 30 y 40° C) . El pH puede ser entre 3 y 10 (por ejemplo, entre unos 3 y 9 , entre 3 y 8 , entre 3 y 7 , entre 3 y 6 , entre 3 y 5 , entre 4 y 9, entre 4 y 8, entre 4 y 7, entre el 5 y 9, entre 5 y 8, entre el 5 y 7) .

Los ejemplos de organismos que pueden ser útiles en las pilas de combustión biológico de especies geobacter, proteus vulgaris, Desulphovibrio desulphuricans, E. coli, Actinobacillus succinogenes, Desulphovibrio vulgar, Shewanella putrefaciens y Rhodoferax ferrireducens .

Los ejemplos de enzimas que, a su vez, pueden ser útiles en las pilas de combustión biológico son la glucosa oxidasa, alcoholdehidrogenasa, aldehidedehidrogenasa, formiato deshidrogenasa, oxidorreductasa, diaphorase, sabor de óxido-reductasa, lacasa, microperoxidase, glucosa deshidrogenasa, hidrogenase, peroxidasas, reconstituido las enzimas de la lista y combinaciones de los mismos.

TRATAMIENTOS MECÁNICOS La materia prima para la producción de biomasa (por ejemplo, material celulósico y/o lignocelulósico) puede ser tratada mecánicamente antes de o después de que los otros tratamientos . Los métodos de tratamiento mecánico de los carbohidratos que contienen material incluyen, por ejemplo, de la molienda o trituración. La molienda puede realizarse utilizando, por ejemplo, un molino de martillos, molino de bolas, molinos coloidales, cónico o cono molino, molino disco molino, borde, molino Wiley, molienda de grano u otras plantas. La molienda puede realizarse utilizando, por ejemplo, una corte/muela tipo de impacto. Algunos ejemplares son amoladoras amoladoras de piedra, amoladoras, molinillos de café, y desbarbado amoladoras angulares. La molienda puede ser, por ejemplo, por un polo alternativo u otro elemento, como es el caso de una espiga. Otros métodos de tratamiento mecánicos incluyen desgarre o rotura mecánicos, otros métodos que se aplican presión a las fibras, y desgaste de molienda. Los tratamientos mecánicos más adecuado incluir cualquier otra técnica que sigue la interrupción de la estructura interna del material que fue iniciado por el anterior pasos de procesamiento.

Los sistemas de preparación de la alimentación mecánica puede estar configurados para generar secuencias con características específicas como, por ejemplo, determinados tamaños máximos, longitud específica de ancho, o relaciones determinadas superficies . La preparación física puede aumentar la tasa de reacciones, mejorar la circulación de los materiales, mejorar el perfil de la irradiación del material, mejorar la uniformidad de la radiaciá3n del material, o reducir el tiempo de procesamiento requerido mediante la apertura de los materiales y hacerlos más accesibles a los procesos y/o reactivos, por ejemplo, los reactivos en una solución .

La densidad a granel de las materias primas pueden ser controlados (por ejemplo, mayor). En algunas situaciones, puede ser conveniente la elaboración de un material de densidad baja a granel, por ejemplo, por densificación del material (por ejemplo, densificación pueden hacer más fácil y menos costoso para el traslado a otro sitio) y, a continuación, volviendo el material para una baja densidad aparente estado (por ejemplo, después del transporte) . El material puede ser densificada, por ejemplo de menos de 0.2 g/cc a más de 0.9 g/cc (por ejemplo, menos de 0.3 a más de 0.5 g/cc, menos de 0.3 a más de 0.9 g/cc, a menos de 0.5 a más de 0.9 g/cc, menos de 0.3 a más de 0.8 g/cc, menos de 0.2 a más de 0.5 g/cc). Por ejemplo, el material puede ser densificado por los métodos y los equipos divulgada en la solicitud de Patente de E.U. No. 7,932,065 de Medoff y la publicación internacional No. WO 2008/073186 (que fue presentada 26 de octubre de 2007, se publicó en inglés, y que se designa el Estados Unidos de América) , las declaraciones completas están incorporados en el presente por referencia. Los materiales densificados pueden ser procesados por alguno de los métodos descritos en este documento, o cualquier material procesado por cualquiera de los métodos descritos en este documento pueden ser posteriormente densificados.

En ciertos personificaciones, el material a procesar es en la forma de un material fibroso que abarca las fibras de esquila una fuente de fibra. Por ejemplo, la esquila se puede realizar con un cortador de cuchilla giratoria.

Por ejemplo, una fuente de fibra, por ejemplo, que es intransigente o que ha tenido su recalcitrancia nivel reducido, puede ser roto, por ejemplo, en un corte de cuchilla giratoria, de proporcionar un primer material fibroso. El primer material fibroso se pasa a través de una pantalla, por ejemplo, tener un promedio de tamaño de la abertura 1.59 mm o menos (1/16 de pulgada, 0.0625 pulgadas), proporcionar un segundo material fibroso. Si se desea, la fuente de fibra se puede cortar antes de la esquila, por ejemplo, con una trituradora. Por ejemplo, cuando un documento se utiliza como fuente de fibra, el documento puede ser la primera cortada en tiras que, por ejemplo, 1/4 a 1/2 de cm de ancho, con un triturador, por ejemplo, un contador de husillo giratorio shredder, tales como los fabricados por Munson (Utica, N. Y.) . Como alternativa y cortar en tiras, el papel se puede reducir el tamaño de un tamaño deseado mediante una guillotina cortadora. Por ejemplo, la guillotina de corte se puede utilizar para cortar el papel en hojas que son, por ejemplo, 10 centímetros de ancho por 12 centímetros de largo.

En ciertos personificaciones, la esquila de la fuente de fibra y del paso de los primeros materiales fibrosos a través de una primera pantalla se realizan simultáneamente. La esquila y el paso también se puede realizar en un lote de tipo proceso.

Por ejemplo, una cuchilla de corte giratoria se puede utilizar al mismo tiempo la fuente de fibra cortante y la pantalla el primer material fibroso. Un cortador de cuchilla giratoria incluye una tolva que se carga con una fuente de fibra desmenuzado preparado por trituración fuente de fibra.

En algunas implementaciones, la materia prima es tratada físicamente antes de sacarificación y/o fermentación. Los procesos de tratamiento físico puede incluir uno o más de cualquiera de los aquí descritos, tales como tratamientos mecánicos, tratamiento químico, irradiación, sonicación, oxidación, la pirólisis o explosión de vapor. Los métodos de tratamiento pueden ser utilizados en combinaciones de dos, tres, cuatro, o incluso todas estas tecnologías (en cualquier orden) . Cuando más de un método de tratamiento utilizado, los métodos se pueden aplicar al mismo tiempo o en momentos diferentes. Otros procesos que cambian la estructura molecular de una materia prima para la producción de biomasa también puede ser usado, solo o en combinación con los procesos divulgado aquí .

Los tratamientos mecánicos que se pueden utilizar, y de las características de la materia prima tratada mecánicamente, se describen con mayor detalle en E.U. No. de la Serie 13/276,192, presentada 18 de octubre de 2011, la plena descripción de la que se incorporan en este documento por referencia.

Además de esta reducción de tamaño, que se puede llevar a cabo al principio y/o posterior durante el procesamiento, tratamiento mecánico también puede ser ventajoso para "abrir", "destacar", romper o destruir los materiales de materia prima, haciendo que la celulosa de los materiales sea más susceptible a la cadena escisión y/o alteración de la estructura cristalina en la modificación estructural.

La biomasa puede ser en forma seca, por ejemplo, con menos de un 35% de contenido de humedad (por ejemplo, menos de un 20%, menos de aproximadamente un 15%, menos de un 10% menos de alrededor del 5%, a menos de un 4%, menos de 3%, menos de un 2% o incluso menos de 1%) . La biomasa también se pueden entregar en estado húmedo, por ejemplo, como sólidos húmedos, una mezcla o una suspensión de por lo menos unos 10 % en peso de sólidos (por ejemplo, por lo menos 20% en peso, por lo menos unos 30.%, Por lo menos 40% en peso, por lo menos 50% en peso, al menos un 60% en peso, por lo menos unos 70% en peso) .

Conocer los procesos aquí pueden utilizar materiales de densidad baja, por ejemplo materias primas celulósicas o lignocelulósicos que han sido tratadas físicamente a tener una densidad a granel de menos de 0,75 g/cm3, por ejemplo, menos de 0.7, 0.65, 0.60, 0.50, 0.35, 0.25, 0.20, 0.15, 0.10, 0.05 o menos, por ejemplo, menos de 0.025 g/cm3. La densidad aparente se determinarán con arreglo a la norma ASTM D1895B. En resumen, el método consiste en rellenar un cilindro de medición de volumen conocido con una muestra y obtener un peso de la muestra. La densidad aparente se calcula dividiendo el peso de la muestra en gramos por el volumen del cilindro en centímetros cúbicos. Si lo desea, bajo materiales de densidad puede ser densificada, por ejemplo, por métodos descritos en nosotros. Patente NO 7.971.809 de Medoff, la descripción completa de los que se incorporan por referencia.

En algunos casos, la biomasa pueden ser controlados a través de una malla o placa perforada con un tamaño de abertura deseado, por ejemplo, menos de 6.35 mm (½ de pulgada, 0.25 pulgadas) , (por ejemplo, menos de 3.18 mm (1/8 pulgada, 0.125 pulgadas), menos de 1.59 mm (1/16 de pulgada, 0.0625 pulgadas), es menos de 0.79 mm (1/32 de pulgada, 0.03125 pulgadas), por ejemplo, menos de 0.51 mm (1/50 de pulgada, 0.02000 pulgadas), es decir, menos de 0.40 mm (1/64 de pulgada, 0.015625 pulgadas), menos de 0.23 mm (0.009 pulgadas), menos de 0.20 mm (1/128 de pulgada, 0.0078125 pulgadas), menos de 0.18 mm (0.007 pulgadas), es decir, menos de 0.13 mm (0.005 pulgadas), o incluso menos de 0.10 mm (1/256 de pulgada, 0.00390625 pulgadas).

La proyección de la biomasa material también puede ser un método manual, por ejemplo, un operador o mechanoid (por ejemplo, un robot equipado con un color, reflexión u otro sensor) que elimina material no deseado. También podría ser de protección magnética caracterizado porque un imán es eliminado cerca del material transmitido y el material magnético magnético se retira.

Si lo desea, antes de continuar con la elaboración, la biomasa puede ser calentado, por ejemplo, radiación IR, horno de microondas, la combustión (por ejemplo, gas, carbón, petróleo, biomasa) , calentamiento resistivo y/o calentamiento inductivo. La calefacción puede ser, por ejemplo, con el fin de secar el material. En el caso del secado del material, este también se puede facilitar, con o sin calefacción, por el movimiento de un gas (por ejemplo, aire, oxígeno, nitrógeno, He,C02, argón) y/o a través de la biomasa.

Opcionalmente, la biomasa puede ser enfriado antes o después tratamiento mecánico. El material de refrigeración se describe en la Patente de E.u. No. 7,900,857 de Medoff, la descripción de que en incorporados en el presente por referenci .

TRATAMIENTO DE RADIACIÓN En algunos casos, las materias primas pueden ser irradiados para modificar su estructura y, por tanto, reducir su recalcitrancia . La irradiación puede, por ejemplo, reducen el peso molecular promedio de la materia prima, cambiar la estructura cristalina de la materia prima, cambie la funcionalización de la materia prima (por ejemplo, por la oxidación) y/o aumentar el área de superficie y/o porosidad de la materia prima.

Varios dispositivos con irradiación pueden ser utilizados en los métodos divulgados en el presente, incluyendo fuentes de ionización campo electrostático, separadores de iones generadores ionización, campo, termoiónicas fuentes de emisión de microondas, fuentes de iones, recirculación de aceleradores o estática, dinámica aceleradores lineales, van de Graaff aceleradores, aceleradores y plegada en tándem. Estos dispositivos se comuniquen, por ejemplo, en Patente de E.U. No. 7.931.784 de Medoff, la completa descripción de que se incorpora al presente documento por referencia.

El haz de electrones puede ser usada como fuente de radiación. El haz de electrones tiene las ventajas de la alta tasa de dosis (por ejemplo, 1, 5 o incluso 10 mrad por segundo) , alto rendimiento, menos contención, confinamiento y menos equipo. Los haces de electrones también pueden tener alta eficiencia eléctrica (por ejemplo, 80%) , lo que permite reducir el uso de energía respecto a otros métodos radiación, lo cual se puede traducir en un menor costo de operación y disminuir las emisiones de gases de efecto invernadero correspondiente a la menor cantidad de energía que se utiliza. Los haces de electrones puede ser generado, por ejemplo, por generadores electrostáticos, cascada generadores, transformadores generadores, baja de energía los aceleradores con un sistema de escaneo, baja de energía aceleradores lineales con un cátodo, aceleradores lineales, y los aceleradores .

Los electrones también pueden ser más eficientes en cuanto a los cambios en la estructura molecular de los materiales que contienen carbohidratos, por ejemplo, el mecanismo de escisión de cadena. Además, los electrones con energías de 0,5 -10 MeV puede penetrar en baja densidad material, tales como los materiales de biomasa descrito en este documento, por ejemplo, materiales que tengan una densidad a granel de menos de 0.5 g/cm 3, y una profundidad de 0.3 -10 centímetros. Los electrones como fuente de radiación ionizante puede ser útil, por ejemplo, relativamente delgada de pilas, las capas o lechos de los materiales, por ejemplo, menos de aproximadamente 0.5 pulgadas, por ejemplo, menos de 0.4 pulgadas, 0.3 pulgadas, 0.25 pulgadas, o menos de 0.1 pulgadas. En ciertos personificaciones, la energía de cada electrón del haz de electrones es de aproximadamente 0.3 MeV a 2.0 MeV (millones de electronvoltios), por ejemplo, de aproximadamente 0.5 MeV a 1.5 MeV, o de alrededor de 0,7 MeV a 1.25 MeV. Los métodos de irradiar materiales son discutidos en LOS Solicitud de Patente de E.U. Pub. 2012/01000577 Al, 18 de octubre de 2011, toda la información de la cual se hace referencia en el presente documento.

La irradiación con rayos de electrones pueden ser adquiridos comercialmente de Aplicaciones haz de iones, Louvain-la-Neuve, Bélgica o la Titán Corporation, San Diego, CA. Las energías de electrones puede ser de 0.5 MeV, 1 MeV, 2 MeV, 4.5 MeV, 7.5 MeV, o 10 MeV. LA irradiación con rayos de electrones típico dispositivo de alimentación puede ser de 1 KW, 5 KW y 10 KW, 20 KW y 50 KW, 60K , 70KW, 80KW, 90KW, 100 KW, 125 KW, 150 KW, 175 KW, 200 KW, 250 KW, 300 KW, 350 KW, 400 KW, 450 KW, 500 KW, 600 KW, 700 KW, 800 KW, 900 KW o incluso 1000 KW.

Las ventajas e inconvenientes a la hora de considerar irradiación con rayos de electrones dispositivo especificaciones de alimentación incluyen el costo de operar, los gastos de capital, depreciación y dispositivo de tamaño reducido. El equilibrio en la exposición considerando los niveles de dosis de irradiación con rayos de electrones sería los costos de la energía y el medio ambiente, seguridad y salud (ESH) se refiere. Normalmente, los productores se están alojados en una bóveda, por ejemplo, de plomo o de hormigón, especialmente para la producción de rayos X que se generan en el proceso. Ventajas e inconvenientes a la hora de considerar energías de electrones incluyen los costos de la energía.

La irradiación con rayos de electrones dispositivo puede producir un haz fijo o haz un escaneo. Haz un escaneo puede ser ventajoso con gran longitud de barrido y alta velocidad de exploración, ya que esto podría reemplazar de forma eficaz una gran ancho de haz fijo. Además, dispone de barrido ancho de 0.5 m, 1 m, 2 m o más están disponibles.

En algunas incorporaciones, dos o más fuentes de radiación se utilizan como, por ejemplo, dos o más fuentes de radiación ionizante. Por ejemplo, las muestras se pueden tratar, en cualquier orden, con el haz de electrones, seguida de radiación gamma y rayos UV con longitudes de 100 nm a 280 nm. En algunas incorporaciones, las muestras se trataron con tres fuentes de radiación ionizante, como un haz de electrones, radiación gamma y enérgica luz ultravioleta. La biomasa es transmitido a través de la irradiación zona (354 en la figura 3) En la que pueden ser irradiados, por ejemplo, los electrones. Es preferible que la cama de la biomasa material tiene un espesor relativamente uniforme, como se ha descrito anteriormente, si bien ser irradiados.

La eficacia del cambio de la estructura molecular y supramolecular y/o reducir la recalcitrancia de los que contienen carbohidratos la biomasa depende de la energía de los electrones utilizados y la dosis aplicada, mientras que tiempo de exposición depende de la potencia y la dosis.

En ciertos personificaciones, la irradiación (con cualquier fuente de radiación o una combinación de las fuentes) se realiza hasta que el material recibe una dosis de por lo menos 0.05 mrad, por ejemplo, por lo menos en 0.1, 0.25, 0.5, 0.75, 1.0, 2.5, 5.0, 7.5, 10.0, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 125, 150, 175, o 200 mrad. En ciertos personificaciones, la irradiación se realiza hasta que el material recibe una dosis de entre 0,1 - 100 mrad, 1 -200, 5- 200, 10- 200, 5- 150, 50- 150, 100- 200, 100- 150, 80- 120, 5- 100, 5 - 50, 5 - 40, 10 - 50, 10 - 75, 15 - 50, 20 - 35 mrad.

En ciertos personificaciones, la irradiación se realiza con una tasa de dosis entre 5.0 y 1500.0 kiloradios/hora, por ejemplo, entre 10.0 y 750.0 kiloradios/hora o entre 50.0 y 350,0 kiloradios/horas . En otras personificaciones la irradiación se realiza con una tasa de dosis entre 10 y 10000 kiloradios/h, entre 100 y 1000 kilorad/hr, o entre 500 y 1000 kiloradios/hr .

En algunas implementaciones , es conveniente que se enfríe el material durante la irradiación. Por ejemplo, el material puede ser enfriado mientras está siendo transmitido, por ejemplo, un tornillo extrusor o otros equipo de transporte .

La radioterapia puede aplicarse mientras que la celulosa y/o material lignocelulosico se ve expuesto al aire, aire enriquecido con oxígeno, o incluso oxígeno, o cubiertos por un gas inerte como el nitrógeno, argón o helio. Cuando se desea máximo de oxidación, un ambiente oxidante es utilizado, como el aire o el oxígeno y la distancia de la fuente de radiación está optimizado para maximizar reactiva formación de gas, por ejemplo, el ozono y/o los óxidos de nitrógeno.

SONICACIÓN, PIRÓLISIS, OXIDACIÓN, EXPLOSIÓN DE VAPOR Si se desea, una o más sonicación, pirólisis, estrés oxidativo, procesos o explosión de vapor se puede utilizar además o en lugar de la irradiación para reducir la terquedad de la materia prima. Estos procesos se describen en detalle en E.U. No. de Serie 12/429.045, la descripción completa de la que se incorpora al presente documento por referencia.

SACARIFICACIÓN La biomasa puede ser sacarificado materiales, generalmente mediante la combinación de los materiales y una enzima celulasa en un medio líquido, por ejemplo, una solución acuosa. En algunos casos, el material es hervida, lleno, o cocidos en agua caliente antes de sacarificación, tal como se describe en Solicitud de Patente de E.U. Pub. 2012/01000577 Al, presentada el 18 octubre, 2011.

La sacarificación proceso puede ser parcial o totalmente en un depósito (por ejemplo, un depósito con un volumen de al menos 4000, 40,000 o 500,000 L) en una planta de fabricación, y/o puede ser parcial o totalmente realizado en tránsito, por ejemplo, en un vagón de ferrocarril, camión, o en un superpetrolero o en la bodega de un barco. El tiempo requerido para completar sacarificación dependerá de las condiciones del proceso y la cantidad de carbohidratos que contienen material y enzima utilizada. Si sacarificación se realiza en una planta de fabricación bajo condiciones controladas, la celulosa puede ser sustancialmente totalmente convertido en azúcar, por ejemplo, glucosa en aproximadamente: 12-96 horas. Si se lleva a cabo sacarificación parcial o totalmente en tránsito, sacarificación puede tomar más tiempo.

Es preferible que el contenido del tanque se mezclarán en sacarificación, por ejemplo, usando mezcla jet como se describe en la Solicitud No. PCT/US2010/035331, 18 de mayo de 2010, que fue publicado en inglés como O 2010/135380 y designó a los Estados Unidos, la descripción completa de que se incorporan por referencia en el presente documento.

La adición de surfactantes puede aumentar la tasa de sacarificación. Incluye ejemplos de los tensioactivos no iónicos, como un Tween® 20 o Tween® 80 polietilenglicol tensioactivos , iónicos, o tensioactivos anfotéricos.

Por lo general, es preferible que la concentración de la solución de azúcar resultante de sacarificación es relativamente alta, por ejemplo, superior al 40%, o más de 50, 60, 70, 80, 90 o incluso superior al 95% en peso. El agua puede ser eliminado, por ejemplo, por evaporación, para aumentar la concentración de la solución de azúcar. Esto reduce el volumen de la expedición, y también inhibe crecimiento microbiano en la solución.

Por otra parte, soluciones de azúcar de concentraciones más bajas pueden ser utilizadas, en cuyo caso puede ser conveniente agregar un aditivo, por ejemplo, un antibiótico de amplio espectro, en una concentración baja, por ejemplo, 50 a 150 ppm Otro antibiótico adecuado son, entre otros: amfotericina B, ampicilina, cloranfenicol , ciprofloxacina, gentamicina, hygromycin B, kanamicina, neomicina, penicilina, puromycin, estreptomicina. Los antibióticos inhiben el crecimiento de microorganismos durante el transporte y almacenamiento, y se puede usar en las concentraciones adecuadas, por ejemplo, entre 15 y 1000 ppm por peso, por ejemplo, entre 25 y 500 ppm, o entre 50 y 150 ppm Si lo desea, un antibiótico puede incluirse incluso si la concentración de azúcar es relativamente alta. Por otra parte, otros aditivos anti-microbiano o propiedades conservantes pueden ser utilizados. Preferiblemente, el aditivo antimicrobiano (s ) son de grado alimenticio.

Una concentración relativamente alta solución puede obtenerse mediante la limitación de la cantidad de agua añadida a los carbohidratos que contienen material con la enzima. La concentración se puede controlar, por ejemplo, mediante el control de la sacarificación mucho se lleva a cabo. Por ejemplo, la concentración puede aumentar agregando más carbohidratos que contienen material para la solución. Con el fin de mantener el azúcar que se produce en una solución, un surfactante se puede agregar, por ejemplo, uno de los mencionados anteriormente. Solubilidad también se puede aumentar mediante un aumento de la temperatura de la solución. Por ejemplo, la solución puede mantenerse a una temperatura de 40-50°C, 60-80°C, o incluso superior.

AZÚCARES En los procesos descritos en este documento, por ejemplo, tras sacarificación, azúcares (por ejemplo, glucosa y xilosa) puede ser aislado. Por ejemplo los azúcares pueden ser aislados por precipitación, cristalización, cromatografía (por ejemplo, móvil simulada cama cromatografía liquida de alta presión cromatografía gaseosa) , centrifugación, extracción, cualquier otro método de aislamiento conocido en el arte, y combinaciones de los mismos.

FERMENTACIÓN Las levaduras y las bacterias Zymomonas, por ejemplo, puede ser utilizada para la fermentación o la conversión de azúcar (es) para el alcohol (s). Otros microorganismos se examinan a continuación. El pH óptimo de las fermentaciones es de pH de 4 a 7. Por ejemplo, el pH óptimo de levaduras es de cerca de pH 4 a 5, mientras que el pH óptimo de Zymomonas es del pH de 5 a 6. Son tiempos de fermentación típico de 24 a 168 horas (por ejemplo, 24 a 96 horas) con temperaturas en el rango de 20°C a 40°C (por ejemplo, 26 °C a 40°C) , sin embargo los microorganismos termofilos prefieren temperaturas más altas.

En algunas incorporaciones, por ejemplo, cuando se utilizan microorganismos anaerobios, por lo menos una parte de la fermentación se lleva a cabo en ausencia de oxígeno, por ejemplo, bajo el manto de un gas inerte como N2, Ar,He,C02 o mezclas de los mismos. Además, la mezcla puede tener una purga constante de un gas inerte que fluye a través de la cisterna durante una parte o la totalidad de la fermentación. En algunos casos, anoxia, se puede lograr o mantener por producción de gas carbónico durante la fermentación y no otros gases inertes .

En ciertos personificaciones, la totalidad o una parte del proceso de fermentación puede ser interrumpido antes de la azúcar bajo peso molecular se convierte totalmente en un producto (por ejemplo, etanol) . Los productos de la fermentación intermedia incluyen el azúcar y los carbohidratos en concentraciones elevadas . Los azúcares y los carbohidratos pueden ser aislados a través de cualquier medio conocido en el arte. Estos productos de la fermentación intermedia puede ser utilizada en la preparación de alimentos para consumo humano o animal. Además, o como alternativa, el intermediario productos de fermentación puede ser terreno a una de finas partículas en una de acero inoxidable molino laboratorio para producir una harina-como sustancia.

El conjunto de la mezcla se puede utilizar en el proceso de fermentación, y en algunos casos sacarificación y fermentación se realizan en el mismo tanque.

Los nutrientes para los microorganismos pueden ser añadido durante sacarificación y/o fermentación, por ejemplo los alimentos nutricionales basadas en paquetes Solicitud de Patente de E.U. Pub. 2012/0052536, presentó 15 de julio de 2011, la información completa de lo que se incorpora al presente documento por referencia.

Fermentadores móvil puede utilizarse, como se describe en la Solicitud No. PCT/US2007/074028 (que fue presentada, 20 de julio de 2007, se publicó en inglés como WO 2008/011598 y designó a los Estados Unidos) , el contenido de lo que se incorpora al presente documento en su totalidad. De igual modo, la sacarificación equipo pueden ser móviles. Además, sacarificación y/o la fermentación se puede realizar en su totalidad o en parte durante el tránsito.

DESTILACIÓN Después de la fermentación, el líquido puede ser destilada usando, por ejemplo, una "columna de cerveza" para separar el etanol y otros alcoholes de la mayoría del agua y residuos sólidos. El vapor sale de la cerveza columna puede ser, por ejemplo, 35% de etanol y peso pueden ser alimentadas a columna de rectificación. Una mezcla de casi azeotrópica (92.5%), el etanol y el agua de la rectificación columna puede ser purificado a puro (99.5%) etanol con fase vapor de tamices moleculares . Las bases de la columna de la cerveza se pueden enviar a los primeros efectos de la tres-efecto del evaporador. La rectificación columna reflujo puede proporcionar calor para este primer efecto. Después de que el primer efecto, sólidos pueden ser separados mediante una centrífuga y se seca en un secador rotatorio. Una porción (25%) de la centrífuga efluente puede ser reciclado a la fermentación y el resto a la segunda y tercera efectos del evaporador. La mayoría de la condensación del evaporador puede ser devuelto al proceso bastante condensado limpio con una pequeña porción dividida en tratamiento de aguas residuales para evitar la acumulación de compuestos bajo punto de ebullición.

PRODUCTOS INTERMEDIOS Y PRODUCTOS Mediante los procesos descritos en este documento, la biomasa material se puede convertir en uno o más de los productos, tales como la energía, los combustibles, los alimentos y los materiales. Ejemplos específicos de productos incluyen, pero no están limitados a, el hidrógeno, los azúcares (por ejemplo, glucosa, xilosa, arabinosa, mañosa, galactosa, fructosa, disacáridos, oligosacáridos y polisacáridos ) , alcoholes (por ejemplo, alcoholes monohídricos dihídricos o alcoholes, como el etanol, n-propanol, isobutanol, sec -butanol, tert-butanol o n- butanol), hidratada o alcoholes hidratados (por ejemplo, que contiene más de un 10%, 20%, 30%, o incluso superior al 40% de agua), el biodiesel, ácidos orgánicos, hidrocarburos (por ejemplo, metano, etano, propano, isobutano, pentano, n-hexano, biodiesel, bio-gasolina y mezclas de los mismos), co-productos (por ejemplo, proteínas, como proteínas celulíticas (enzimas) o proteínas en la pila única) , y las mezclas de cualquiera de estos en cualquier combinación o concentración relativa y, opcionalmente, en combinación con aditivos (por ejemplo, los aditivos de combustión) . Otros ejemplos incluyen los ácidos carboxílieos , sales de un ácido carboxílico, una mezcla de los ácidos carboxílicos y sales de los ácidos carboxílicos y ésteres de los ácidos carboxílicos (por ejemplo, metilo, etilo y n-propilo ésteres) , cetonas (por ejemplo, acetona), aldehidos (por ejemplo, el acetaldehído) , alfa y beta los insaturados (por ejemplo, ácido acrílico) y olefinas (por ejemplo, el etileno) . Otros alcoholes y derivados de alcohol incluyen propanol, propileno glicol, 1,4 -butanodiol, 1,3 -propanediol , alcoholes del azúcar (por ejemplo, el eritritol, glicol, glicerol, sorbitol threitol, arabitol, ribitol, manitol, dulcitol, fucitol, iditol, isomalt, maltitol, lactitol, xilitol y otros polioles) , y los ésteres etílicos metílico o de cualquiera de estos alcoholes. Otros productos incluyen metil acrilato, metacrilato, ácido láctico, ácido cítrico, ácido fórmico, ácido acético, ácido propiónico, ácido butírico, ácido succínico, ácido valérico, aminocaproico, ácido 3-hidroxipropiónico, ácido palmítico, ácido esteárico, ácido oxálico, malonic acid, ácido glutaric, ácido oleico, ácido linoleico, ácido glicólico, ácido gamma-hidroxibutírico, y mezclas de los mismos, sales de cualquiera de estos ácidos, mezclas de cualquiera de los ácidos y sus respectivas sales. Muchos de los productos obtenidos, tales como el etanol o n-butanol, se puede utilizar como combustible para alimentar los automóviles, camiones, tractores, barcos o trenes, por ejemplo, como combustible de combustión interna o como una pila de combustión como materia prima. Muchos de los productos obtenidos se puede utilizar también para poder aviones, como los aviones, por ejemplo, que los motores de los aviones o helicópteros. Además, los productos descritos en este documento pueden ser utilizados para la generación de energía eléctrica, por ejemplo, en una planta de generación convencional de vapor o en una pila de combustión vegetal.

Otros productos intermedios y los productos, incluidos los productos alimenticios y farmacéuticos, se describen en la Solicitud de E.U. No. 12/417,900 presentada el 3 de abril de 2009, la información completa de los que se incorporan por referencia en el presente documento.

MATERIALES QÜE CONTIENEN CARBOHIDRATOS (MATERIALES DE BIOMASA) Tal como se usa en el presente documento, el término "materiales de biomasa" se utiliza indistintamente con el término "contienen carbohidratos materiales", e incluye material lignocelulósico , celulosa, almidón y materiales antimicrobianos. Cualquiera de los métodos descritos en el presente documento puede ser practicada con las mezclas de los materiales de biomasa descritos en este documento.

Los materiales lignocelulosicos incluyen, pero no se limitan a, madera, tableros de partículas, los desechos forestales (por ejemplo, aserrín, madera de aspen, astillas de madera), pastos, (por ejemplo, césped, el miscanto, gramíneas, alpiste de forraje), restos de granos, (por ejemplo, cáscaras de arroz, avena, trigo paja, cáscaras de la cebada) , los residuos agrícolas (por ejemplo, ensilado, cañóla paja, paja de trigo, paja de cebada, paja de avena, paja de arroz, el yute, el cáñamo, el lino, el bambú, el sisal, el abacá, mazorcas de maíz, tallos de maíz, de soya stover, fibra de maíz, alfalfa, heno, coco pelo), azúcar residuos (por ejemplo, el bagazo de la caña de azúcar, pulpa de remolacha, bagazo agave) algas, estiércol, aguas residuales y las mezclas de los mismos.

En algunos casos, el material lignocelulósico incluye las mazorcas. La superficie o los granulados de mazorca de molienda se pueden propagar en una capa de espesor relativamente uniforme para la irradiación, y después de la irradiación son fáciles de dispersar en el medio de procesamiento adicional. Con el fin de facilitar recolección, en algunos casos toda la planta de maíz se utiliza, incluyendo los tallos de maíz, granos de maíz, y en algunos casos, incluso de la raíz de la planta.

Ventajosamente, sin nutrientes adicionales (que no sea una fuente de nitrógeno, por ejemplo, urea y amoníaco) son necesarios durante el proceso de fermentación de las mazorcas o celulósicos o materiales lignocelulosicos que contienen cantidades importantes de choclo.

Las mazorcas, antes y después la trituración, son también más fáciles de transmitir y dispersar, y tienen una menor tendencia a formar mezclas explosivas en el aire que los demás celulósica o materiales lignocelulosicos tales como heno y de la hierba.

Los materiales de celulosa incluyen, por ejemplo, papel, productos de papel, de papel, pasta de papel, papel pigmentado, cargado, satinados, papeles, revistas, material impreso (por ejemplo, libros, catálogos, manuales, etiquetas, calendarios, tarjetas de felicitación, folletos, prospectos, papel prensa), papel para impresora, polycoated papel, cartulina, cartón, materiales que tengan un altoa contenido de celulosa, como el algodón, y las mezclas de los mismos. Por ejemplo los productos de papel como se describe en E.U. Ap. NO 13/396.365 (Revista "Materias primas" de Medoff et al., presentaron 14 febrero, 2012), la descripción completa de la que se incorpora al presente documento por referencia.

Los materiales celulósicos también puede incluir materiales lignocelulosicos que han sido de lignificados .

Los materiales de almidón incluyen, por ejemplo, almidón de maíz, almidón de trigo, almidón de patata, almidón de arroz, un producto derivado del almidón, o un material que contiene almidón, como una comida comestible producto o cultivo. Por ejemplo, el material puede ser arracacha, trigo sarraceno, plátano, cebada, yuca, kudzu, oca, sagú, sorgo, patatas regular del hogar, camote, taro, batatas, o uno o más granos, como favas, lentejas o guisantes. Mezcla de dos o más materiales amiláceos almidón son también materiales. Las mezclas de almidones, celulosa o materiales lignocelulosicos y también se puede utilizar. Por ejemplo, la de biomasa puede ser toda una planta, una parte de la planta o diferentes partes de una planta, por ejemplo, una planta de trigo, algodón, una planta de maíz, arroz o planta un árbol. El material puede ser tratada por cualquiera de los métodos descritos en este documento.

Los materiales microbianos incluyen, pero no se limitan a, cualquier origen natural o microorganismos modificados genéticamente o del organismo que contiene o es capaz de proporcionar una fuente de carbohidratos (por ejemplo, celulosa), por ejemplo, protistas, por ejemplo, animal protistas (por ejemplo, los protozoos flagelados como, ameboides, ciliados, ampliándolo ayudarás y protistas) y planta (por ejemplo, algas alveolazos, cloraraquiniofitos , criptomonados , euglenids, glaucofitos, haptofitos, algas rojas, estramenopilos y viridaeplantae) . Otros ejemplos son las algas, el plancton (por ejemplo, macroplankton, mesoplankton, microplancton, nanoplancton, picoplancton y femptoplankton) , fitoplancton, bacterias (por ejemplo, las bacterias gram positivas, gram negativas bacterias y extremófilos ) , levaduras y/o mezclas de éstas. En algunos casos, la biomasa microbiana puede obtenerse de fuentes naturales, por ejemplo, el océano, lagos, cuerpos de agua, por ejemplo, agua salada o agua dulce, o en la tierra. Además, o de forma alternativa, biomasa microbiana puede ser obtenido a partir de sistemas de cultivo, por ejemplo, gran escala seco y húmedo fermentación cultura y sistemas.

En otras modalidades, los materiales de biomasa, tales como celulosa, almidón como materia prima y materiales lignocelulósicos , pueden ser obtenidos de microorganismos y plantas transgénicas que han sido modificadas con respecto a un tipo silvestre variedad. Estas modificaciones pueden ser, por ejemplo, a través de los pasos iterativos de selección y cría para obtener características deseables en una planta. Por otra parte, las plantas pueden haber tenido material genético extraído, modificado, silenciados y/o agregado en relación con el tipo salvaje. Por ejemplo, las plantas modificadas genéticamente puede ser producido mediante métodos ADN recombinante, donde las modificaciones genéticas son la introducción o modificación de genes específicos variedades parentales, o, por ejemplo, mediante el uso de transgénicos caracterizado porque un determinado gen o los genes se introducen en una planta a partir de diferentes especies de plantas y/o bacterias . Otra forma de crear una variación genética es mediante la inducción de mutaciones, caracterizado porque nuevos alelos son endógenas creada artificialmente a partir de los genes. Los genes artificiales puede ser creado por una variedad de formas, incluyendo el tratamiento de la planta o las semillas, por ejemplo, con mutágenos químicos (por ejemplo, usando agentes alquilantes, los epóxidos, alcaloides, peróxidos, formaldehído) , irradiación (por ejemplo, de rayos X, rayos gamma, neutrones, partículas beta las partículas alfa, protones, deuterones, la radiación UV) y la temperatura exterior impactante o subrayar y otras técnicas de selección posterior. Otros métodos de genes modificados es propensa a los errores de PCR y ADN polimerasa y barajar seguida de inserción del ADN modificado en la instalación deseada o las semillas. Métodos de introducción de la variación genética en semillas o plantas incluyen, por ejemplo, el uso de un soporte bacteriano, biobali, precipitación del fosfato cálcico, electroporación, manipulación genética, el silenciamiento génico, lipofection viral, la microinyección y transportistas. Otros organismos genéticamente modificados han sido descritos en E.U. de serie de la aplicación No. 13/396.369 presentó 14 febrero, 2012 la plena descripciónón de que se incorpora al presente documento por referencia.

AGENTES DE SACARIFICACIÓN Las enzimas celulotícias adecuadas incluyen enzimas celulasas de especies de los géneros Bacillus, Coprinus, Myceliophthora, Cephalosporium sp, Scytalidium sp, Penicillium, Aspergillus, Pseudomonas , humicola, Fusarium, Thielavia , Acremonium, Chrysosporium y Trichoderma, especialmente las producidas por una cepa seleccionada de la especie Aspergillus (véase, por ejemplo, PE (Pub. No.O 458 162) , humicola insolens , especie (reclasificado como sp, Scytalidium sp thermophilum, véase, por ejemplo, Patente de E.U. No. 4.435.307), Coprinus cinereus , Fusarium oxysporum, Myceliophthora thermophila , Meripilus giganteus , Thielavia terrestris, Acremonium sp. (Incluyendo, pero no limitado a, A. persicinum, A. acremonium, A. brachypenium, A. dichromosporum, A. obclavatum, A. pinkertoniae, A. roseogriseum, A. incoloratum, y A. furatum) . Preferido incluir cepas humicola insolens, especie DSM 1800, Fusarium oxysporum DSM 2672, CBS Myceliophthora thermophila 117,65, Cephalosporium sp RYM-202, Acremonium sp. CBS 478,94, Acremonium sp . CBS 265,95, Acremonium persicinum CBS 169,65, Acremonium AHU 9519, Cephalosporium sp) . CBS 535,71, Acremonium brachypenium CBS 866,73, Acremonium dichromosporum CBS 683,73, Acremonium obclavatum CBS 311,74, Acremonium pinkertoniae CBS 157,70, Acremonium roseogriseum CBS 134,56, Acremonium incoloratum CBS 146,62, y Acremonium furatum CBS 299.70H. Las enzimas celulolíticas también puede obtenerse de Chrysosporium, preferentemente una cepa de Chrysosporium lucknowense . Las tensiones adicionales que pueden ser utilizados incluyen, pero no están limitados a, Trichoderma viride (especialmente T. , T. reesei y T. koningii) , alkalophilic Bacillus (véase, por ejemplo, Patente de E.U. No. 3,844,890 y EP (Pub. No. 0 458 162), y Streptomyces (Véase, por ejemplo, EP (Pub. No. 0 458 162) .

AGENTES DE FERMENTACIÓN El microorganismo (s ) que se utiliza para la fermentación puede ser natural de microorganismos y/o microorganismos. Estos agentes fermentación se pueden utilizar, por ejemplo, para convertir un combustible primario para un combustible secundario que se utiliza para la generación de energía en una pila de combustión indirecta. Los agentes de la fermentación se puede utilizar para convertir los azúcares o productos intermedios no se usa en pilas de combustión se describe en los métodos aquí. Ejemplos de microorganismo puede ser una bacteria (incluyendo, pero no limitado a, por ejemplo, un bacteria) , un hongo, (incluyendo, pero no limitado a, por ejemplo, una levadura) , una planta, un protist, por ejemplo, un protozoo o un hongo como protesta (incluyendo, pero no limitado a, por ejemplo, un limo molde) , o un alga. Cuando los organismos son compatibles, las mezclas de los organismos que pueden ser utilizados.

Los microorganismos fermentadores adecuados tienen la capacidad de convertir los hidratos de carbono, como la glucosa, fructosa, xilosa, arabinosa, mañosa, galactosa, oligosacáridos y polisacáridos en productos de la fermentación. Los microorganismos termentadores incluyen cepas del género Sacchromyces spp. , (Incluyendo, pero no limitado a, S. cerevisiae (la levadura de panadero), S. distaticus, S. uvarum) , el género Kluyveromyces, (incluyendo, pero no limitado a, K. marxianus, K. fragilis) , el género Candida (incluyendo, pero no limitado a, C. pseudotropicalis, y C. brassicae) , Pichia stipitis (una especie de Candida shehatae) , el género Clavispora (incluyendo, pero no limitado a, C. lusitaniae y C. opuntiae) , el género Pachysolen (incluyendo, pero no limitado a, P. tannophilus) , el género Bretannomyces (incluyendo, pero no limitado a, por ejemplo, B. clausenii (Philippidis , G. P., 1996, Celulosa tecnología bioconversión, en Manual de Bioetanol : Producción y utilización, Wyman, C. E., ed. , Taylor & Francis, Washington, DC, 179-212). Otros microorganismos que incluyen, por ejemplo, Zymomonas mobilis, Clostridium spp., (incluyendo, pero no limitado a, Clostridium thermocellum (Philippidis, 1996, supra) , Clostridium saccharobutylacetonicum, Clostridium felsineum, Clostridium saccharobutylicum, Clostridium Puniceum, Clostridium beijernckii , Clostridium acetob tylicum y Clostridium aurantibutylicum) , Moniliella pollinis, Yarrowia lipolytica, Aureobasidium sp., Trichosporonoides sp., Trigonopsis variabilis, Trichosporon sp. , Moniliellaacetoabutans sp. , Typhula variabilis, Candida magnoliae, Ustilaginomycetes sp., este último Estado Una tsukubaensis, especies de levaduras de los géneros Zygosaccharomyces, Debaryomyces, Hansenula y Pichia, y hongos del género dematioid torula compniacensis".

Muchas de estas cepas microbianas están a disposición del público, ya sea comercial o depositarios a través como la ATCC (American Type Culture Collection Manassas, Virginia, E.U.), el NRRL (Investigación agrícola Servicio Colección Cultura, Peoría, Illinois, E.U.), o las DSMZ (Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH, Braunschweig, Alemania), por nombrar algunos.p Las levaduras son disponibles en el mercado, por ejemplo, Red Star® /Lesaffre Etanol Rojo (disponible de Estrella Roja/Lesaffre, E.U), FALI® (disponible a partir de la levadura Fleischmann, una división de Burns Philip Alimentos Inc., E.U), SUPERSTART ® (disponible de Alltech, ahora Lalemand) , GERT STRA D® (disponible en Gert Strand AB, Suecia) y FERMOL ® (disponible en DSM Especialidades) .

Aparte de los ejemplos en este documento, o a no ser que se especifique expresamente, todos los rangos numéricos, cantidades, valores y porcentajes, como los de cantidades de materiales, contenido elemental, tiempos y temperaturas de reacción y las proporciones de las cantidades, y otros, en la siguiente parte de la especificación y adjunta las reclamaciones podrán leer como si van precedidos de la palabra "acerca de" a pesar de que el término "acerca de" no puede aparecer expresamente con el valor, la cantidad o un intervalo. Por lo tanto, a menos que se indique lo contrario, los parámetros numéricos establecidos en las especificaciones siguientes y adjunta las reclamaciones son aproximaciones que pueden variar dependiendo de las propiedades deseadas que se obtiene por la presente invención. Por lo menos, y no como un intento de limitar la aplicación de la doctrina de los equivalentes a el alcance de las reivindicaciones, cada parámetro numérico por lo menos debe interpretarse a la luz del número de dígitos significativos y aplicando técnicas redondeo ordinario .

A pesar de que los rangos numéricos y de los parámetros de la amplitud de la invención son aproximaciones, los valores numéricos establecidos en los ejemplos concretos se comunican con la mayor precisión posible. Cualquier valor numérico, sin embargo, sí contiene el error necesariamente como resultado de la desviación estándar de sus respectivos ensayos mediciones subyacentes. Además, cuando son rangos numéricos establecidos en este documento, estos rangos son inclusivos del recitado de puntos finales (es decir, puntos finales se puede usar) . Cuando los porcentajes en peso se han utilizado en el presente documento, los valores numéricos se informó respecto al peso total .

Además, se debe entender que cualquier intervalo numérico recitado aquí están destinados a incluir todas las sub-escalas incluidas en él. Por ejemplo, una serie de "1 a 10" tiene la intención de incluir todas las sub-escalas y entre el recitado valor mínimo de 1 y el valor máximo de recitado 10, es decir, con un valor mínimo igual o mayor que 1 y un valor máximo de igual o inferior a 10. Los términos "uno", "una", o "un" utilizado en el presente texto se pretende incluir al menos "uno" o "uno o más", a menos que se indique lo contrario.

Cualquier patente, publicación, o cualquier otro material informativo, en su totalidad o en parte, que se dice que es incorporado por referencia en el presente documento se incorpora al presente documento sólo en la medida en que el material no conflicto con las definiciones existentes, declaraciones, u otros documentos establecidos en esta comunicación. Como tal, y en la medida en que sea necesario, la descripción de la forma expresamente establecida en este documento sustituye a cualquier conflicto material incorporado en este documento por referencia. Cualquier material, o parte de los mismos, que se dice que es incorporado por referencia en el presente documento, pero que entre en conflicto con las definiciones existentes, declaraciones, o cualquier otro material informativo se establecen en el presente documento sólo será incorporado en la medida en que surja un conflicto entre que se incorporó el material existente y material informativo.

Mientras que este invento ha sido particularmente se muestra y describe con referencias a sus modos de modalidad preferidos, se entenderá por los especialistas en el arte que los diversos cambios en la forma y los detalles pueden ser formuladas sin necesidad de salir del ámbito de la invención comprende las reclamaciones por la adjunta.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un método que consta de: utilizar, en una pila de combustión, una solución de azúcar compuesta por material sacarificado celulósico o lignocelulosico .

2. El método de conformidad con la reivindicación 1 caracterizado porque, la pila de combustión es seleccionada del grupo que consiste de pilas de combustión de azúcar directas, pilas de combustión de azúcar indirectas y pilas de combustión biológicas.

3. El método de conformidad con la reivindicación 2 caracterizado porque, antes de la sacarificación, la recalcitrancia del material celulósico o lignocelulosico se ha reducido en relación al material celulósico o lignocelulosico en su estado natal.

4. El método de conformidad con la reivindicación 3 caracterizado porque el método de la reducción de la recalcitrancia del material se selecciona del grupo constituido por el tratamiento mecánico, tratamiento químico, sonicación, pirolización, irradiación, oxidación, explosión por vapor y combinaciones de los mismos .

5. El método de conformidad con la reivindicación 3 caracterizado porque el método de reducción de recalcitrancia del material está formado por la irradiación del material con la radiación ionizante.

6. El método de conformidad con la reivindicación 5 caracterizado porque consta la irradiación comprende irradiación con una dosis de al menos 10 mrad.

7. El método de conformidad con la reivindicación 5 caracterizado porque la radiación ionizante incluye irradiación con rayos de electrones .

8. El método de conformidad con la reivindicación 1 caracterizado porque la celulósica o biomasa lignocelulósica es seleccionada del grupo que consta de: papel, productos de papel, residuos de papel, pasta de papel, papel pigmentadas, papeles cargados, papeles estucados, papeles llenos, revistas, impresos, papel de impresión, papel polirrevestido , cartulina, cartón, cartulina, despojos, algodón, madera, tableros de partículas, residuos forestales, serrín, madera de álamo, astillas de madera, hierbas, pasto varilla, miscanthus, hierba espinal, alpiste, los residuos de granos, cáscaras de arroz, cáscaras de avena, paja de trigo, cáscaras de la cebada, los residuos agrícolas, forraje ensilado, paja de cañóla, paja de trigo, paja de cebada, paja de avena, paja de arroz, yute, cáñamo, lino, bambú, sisal, abacá, mazorcas de maíz, rastrojo de maíz, rastrojo de soja, fibra de maíz, alfalfa, heno, pelo de coco, residuos de la elaboración de azúcar, bagazo, pulpa de remolacha, agave bagazo, algas, algas, estiércol, aguas residuales, la arracacha, el trigo sarraceno, el plátano, la cebada, la mandioca, el kudzu, oca, sagú, sorgo, papa, camote, taro, ñame, frijol, habas, lentejas, guisantes, y mezclas de cualquiera de éstos.

9. El método de conformidad con la reivindicación 1, que comprende además tratar mecánicamente el material celulósico o lignocelulósico , por ejemplo, para reducir la densidad aparente del material y/o aumentar suárea de superficie .

10. El método de conformidad con la reivindicación 1 que comprende además utilizar un aditivo en la pila de combustión.

11. Una pila de combustión que consta de: un electrodo y biomasa celulósica sacarificada o lignocelulósica.

12. Un método para producir electricidad, el método que consta de: proporcionar combustible para una pila de combustión, en el cual el combustible se produce mediante la sacarificación de un material lignocelulósico tratado.

13. El método de conformidad con la reivindicación 13 caracterizado porque el tratamiento de los materiales lignocelulósicos se selecciona del grupo formado por sonicación, pirólisis, irradiación, oxidación, explosiones de vapor y combinaciones de los mismos .

14. El método de conformidad con la reivindicación 13 que además comprende contactar con el material lignocelulosico con una enzima.

15. El método de conformidad con la reivindicación 15 caracterizado porque la enzima es una celulosa.

16. El método de conformidad con la reivindicación 13 caracterizado porque el combustible está formado por un azúcar .

17. El método de conformidad con la reivindicación 13 que comprende además la fermentación del material lignocelulósico tratado sacarificado para producir el combustible .

18. El método de conformidad con la reivindicación 18 caracterizado porque el combustible es un alcohol.

19. El método de conformidad con la reivindicación 14 caracterizado porque el tratamiento del material lignocelulósico comprende la irradiación del material lignocelulósico con radiaciones ionizantes.

20. El método de conformidad con la reivindicación 20 caracterizado porque la irradiación consta de irradiación del material con una dosis de por lo menos 10 mrad.

21. El método de conformidad con la reivindicación 20 caracterizado porque la radiación ionizante comprende un haz de electrones .