PT1529072E - Processos de extração de polímeros - Google Patents

Description

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DESCRIÇÃO "Processos de extração de polímeros"

Campo Técnico 0 invento refere-se a processos de extração de polímeros.

Antecedentes

Um poli-hidroxialcanoato ("PHA") pode ser extratado a partir de biomassa tendo células que contêm o PHA. Em geral, este processo envolve a associação da biomassa com um solvente para o PHA, seguido por aquecimento e agitação. Tipicamente, isto proporciona um sistema incluindo duas fases, sendo uma das fases uma solução que contém o solvente e o PHA, e contendo a outra fase biomassa residual com células contendo uma quantidade reduzida do PHA. Normalmente, as duas fases são separadas e o PHA é então removido a partir do solvente.

Sumário 0 invento refere-se a processos de extração de polímeros como definido nas reivindicações apensas.

Os inventores descrevem também um processo de separação de um polímero a partir de uma biomassa contendo o polímero. 0 processo inclui o contacto da biomassa com um sistema de solventes para proporcionar uma biomassa residual e uma solução. 0 sistema de solventes inclui um solvente para o polímero e um precipitante para o polímero e a solução inclui o polímero, o solvente para o polímero e o precipitante para o polímero. 0 processo inclui também a aplicação de uma força centrífuga à solução e à biomassa residual para separar, pelo menos, parte da solução a partir da biomassa residual.

Os inventores descrevem também um processo de separação de um polímero a partir de biomassa contendo o polímero. 0 processo inclui o contacto da biomassa com um sistema de solventes para proporcionar uma biomassa residual e uma 2

ΕΡ 1 529 Ο72/PT solução incluindo o polímero e o sistema de solventes e a separação de, pelo menos, parte da solução a partir da biomassa residual. 0 processo inclui também a adição de um precipitante para o polímero à solução para remover, pelo menos, parte do polímero a partir do sistema de solventes.

Os inventores descrevem também um processo de separação de um polímero a partir de biomassa contendo o polímero. 0 processo inclui o contacto da biomassa com um sistema de solventes para proporcionar uma biomassa residual e uma solução que inclua o polímero e o sistema de solventes. A solução tem uma concentração de polímero de, pelo menos, cerca de dois por cento e uma viscosidade de, no máximo, cerca de 100 centipoise. O processo inclui também a separação de, pelo menos, parte da solução a partir da biomassa residual.

Os inventores descrevem também um processo de separação de um polímero a partir de biomassa contendo o polímero. O processo inclui o contacto da biomassa com um sistema de solventes para proporcionar uma biomassa residual e uma solução. O sistema de solventes inclui um solvente para o polímero e a solução inclui o polímero e o solvente para o polímero. O solvente para o polímero pode ter um ponto de ebulição superior a 100°C. O processo inclui também a separação do polímero a partir da biomassa residual.

Os inventores descrevem também um processo de separação de um polímero a partir de biomassa contendo o polímero. O processo inclui o contacto da biomassa com um volume de um sistema de solventes para proporcionar uma biomassa residual e uma solução incluindo o polímero e o solvente para o polímero e a separação de, pelo menos, parte da solução a partir da biomassa residual. O processo inclui também a adição de um volume de um precipitante para o polímero à solução separada para remover, pelo menos, parte do polímero a partir da solução. O volume do precipitante adicionado é inferior a, pelo menos, cerca de duas partes relativamente ao volume do sistema de solventes.

Os inventores descrevem também um processo de separação de um polímero a partir de uma biomassa contendo o polímero e 3

ΕΡ 1 529 Ο72/PT impurezas de biomassa. O processo inclui o contacto da biomassa com um precipitante para o polimero para remover, pelo menos, parte das impurezas de biomassa a partir da biomassa contendo o polimero e as impurezas de biomassa, proporcionando assim uma biomassa purificada contendo o polimero. 0 processo inclui também o contacto da biomassa purificada com um sistema de solventes para proporcionar uma biomassa residual e uma solução incluindo o polimero e o solvente para o polimero.

Os inventores descrevem também um processo de separação de um polimero a partir da biomassa contendo o polimero e impurezas de biomassa. 0 processo inclui o pré-tratamento químico da biomassa para remover, pelo menos, parte das impurezas de biomassa a partir da biomassa contendo a biomassa e as impurezas, proporcionando assim uma biomassa purificada contendo o polimero. Os tratamentos químicos incluem a manipulação de pH, temperatura e tempo de contacto com ou sem a presença de químicos adicionais tais como tensioativos, detergentes, enzimas ou materiais similares que podem auxiliar a remoção das impurezas de biomassa. 0 processo inclui também o contacto da biomassa purificada com um sistema de solventes para proporcionar uma biomassa residual e uma solução incluindo o polímero e o solvente para o polímero.

Os inventores descrevem também um processo de separação de um polímero a partir de uma biomassa contendo o polímero. 0 processo inclui o contacto da biomassa com um sistema de solventes sob condições de fluxo a contracorrente.

Os inventores descrevem também um processo de separação de um polímero a partir de uma biomassa contendo o polímero. 0 processo inclui o contacto da biomassa com um sistema de solventes que utiliza um processo de uma fase que forma uma fase de PHA e uma fase de biomassa residual. A relação de volumes do sistema de solventes presente na fase de PHA para o volume do sistema de solventes em contacto com a biomassa é de, pelo menos, cerca de 0,8.

Os inventores descrevem também um processo de separação de um polímero a partir de uma biomassa contendo o polímero. 4

ΕΡ 1 529 Ο72/PT Ο processo inclui ο contacto da biomassa com um sistema de solventes que utiliza um processo de uma fase que forma uma fase de PHA e uma fase de biomassa residual. A relação de volumes do sistema de solventes presente na fase de biomassa residual para o volume do sistema de solventes em contacto com a biomassa é no máximo de cerca de 0,2.

Em certas concretizações, os processos podem extratar polímero a partir de biomassa com um rendimento relativamente elevado. Nalgumas concretizações, um rendimento relativamente elevado de polímero pode ser extratado a partir da biomassa sem a utilização de fases múltiplas (por exemplo, sem um processo de uma fase).

Nalgumas concretizações, os processos podem extratar polímero relativamente puro.

Em certas concretizações, os processos podem utilizar solvente(s) e/ou precipitante(s) de uma forma relativamente eficaz. Por exemplo, uma percentagem relativamente elevada do(s) solvente(s) e/ou precipitante(s) utilizado(s) nos processos pode ser recuperada (por exemplo, para reutilização).

Nalgumas concretizações, os processos podem ter um impacto ambiental reduzido.

Em certas concretizações, os processos podem extratar o polímero a uma velocidade espacial relativamente elevada (por exemplo, a caudal elevado com baixo tempo de residência global no equipamento de processo).

Em certas concretizações, os processos podem resultar numa quantidade relativamente pequena de produtos secundários indesejáveis (por exemplo, ácidos orgânicos). Isto pode, por exemplo, diminuir a probabilidade de corrosão ou outros danos indesejáveis para os sistemas utilizados nos processos e/ou prolongar a vida útil de tais sistemas.

Nalgumas concretizações, os processos podem proporcionar uma produtividade volumétrica total relativamente elevada (por exemplo, utilizando um processo a uma fase). 5

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Em certas concretizações, os processos podem proporcionar recuperação de solventes relativamente elevada.

Em certas concretizações, o processo pode ser realizado com um dispositivo de uma fase (por exemplo, uma centrífuga de contacto de contracorrente).

Nalgumas concretizações, forma-se uma biomassa residual de viscosidade relativamente baixa (por exemplo, utilizando condições de contracorrente), que pode aumentar o subsequente processamento tal como remoção do solvente residual e concentração do teor em sólidos (por exemplo, por evaporação, filtração ou secagem).

As características, objetivos e vantagens do invento são apresentadas na descrição, desenhos e reivindicações.

Breve Descrição dos Desenhos

Fig. 1 é um diagrama de fluxo de uma concretização de um processo de extração de PHA a partir de uma biomassa com células contendo PHA;

Fig. 2 é um diagrama de fluxo de uma porção de uma concretização de um processo de extração de PHA a partir de uma biomassa com células contendo PHA; e

Fig. 3 é um gráfico que mostra a viscosidade e o teor em polímero do Exemplo III.

Descrição Detalhada A Fig. 1 é um diagrama de fluxo de uma concretização de um processo de extração de um PHA a partir de biomassa tendo células que contêm o PHA. É proporcionada uma pasta que contém a biomassa e água. Adiciona-se à pasta um sistema de solventes para formar uma mistura que contém a pasta e o sistema de solventes. A mistura é agitada (por exemplo, mexida) para proporcionar uma associação que inclua duas fases. Uma fase é formada por uma solução contendo o PHA e o sistema de solventes com quantidades vestigiais de biomassa 6

ΕΡ 1 529 Ο72/PT ("a fase de PHA") . A segunda fase é formada por biomassa residual tendo células com teor em polímero reduzido, água e uma centrífuga de contacto de contracorrente do sistema de solventes ("a fase de biomassa residual") . As duas fases incluídas na associação são separadas utilizando um dispositivo adequado que explora a força centrífuga para facilitar a separação (por exemplo, centrífuga de discos, centrífuga de taças, centrífuga decantadora, hidroclone, centrífuga de contacto de contracorrente). Opcionalmente podem ser adicionados um ou mais solventes ao dispositivo que explora a força centrífuga para facilitar a separação. Adiciona-se um precipitante para o PHA, à fase de PHA, para formar uma mistura que contenha a fase de PHA e o precipitante. A mistura é agitada (por exemplo, mexida) para formar uma associação que contém o PHA precipitado, o sistema de solventes e o precipitante. Em certas concretizações, o sistema de solventes e o precipitante são miscíveis o que resulta numa associação (PHA precipitado, sistema de solventes e precipitante) tendo duas fases (por exemplo, uma fase contendo o PHA precipitado e uma fase contendo o sistema de solventes e o precipitante). A associação (PHA precipitado, sistema de solventes e precipitante) é separada (por exemplo, por filtração ou utilizando força centrífuga) para proporcionar o PHA extratado, isolado. 0 processo da Fig. 1 pode ser referido como um processo de uma fase. Em geral, um processo de uma fase é um processo no qual se utiliza apenas um passo de centrifugação durante a separação do polímero a partir da biomassa. Em geral, um processo multi-fases refere-se a um processo no qual se utiliza mais do que um passo de centrifugação durante a separação do polímero a partir da biomassa (ver discussão adicional abaixo). Por exemplo, a biomassa residual formada no processo da Fig. 1 pode ser tratada e finalmente centrifugada, criando assim um processo de duas fases (ver, por exemplo, a Fig. 2 e discussão abaixo).

Nalgumas concretizações, o processo resulta num rendimento relativamente elevado de PHA. Por exemplo, nalgumas concretizações, a relação do peso seco de PHA extratado para o peso seco do PHA inicialmente contido na biomassa é de, pelo menos, cerca de 0,9 (por exemplo, pelo 7

ΕΡ 1 529 Ο72/PT menos cerca de 0,95, pelo menos cerca de 0,97, pelo menos cerca de 0,98). Em certas concretizações, pode-se alcançar um rendimento relativamente elevado de PHA sem se utilizar um processo multi-fases (por exemplo, com um processo de uma fase) .

Em certas concretizações, o processo pode ser realizado com transferência de uma quantidade relativamente grande do solvente para a fase de PHA. Por exemplo, nalgumas concretizações, a relação do volume de solvente recuperado na fase de PHA para o volume de solvente posto em contacto com a biomassa é de, pelo menos, cerca de 0,8 (por exemplo, 0,85, pelo menos cerca de 0,9, pelo menos cerca de 0,95, pelo menos cerca de 0,98, pelo menos cerca de 0,99). Nalgumas concretizações, uma quantidade relativamente grande de solvente pode ser transferida para a fase de PHA utilizando, por exemplo, condições de contracorrente durante a separação do polimero a partir da biomassa.

Em certas concretizações, o processo pode ser realizado com transferência de uma quantidade relativamente pequena do solvente para a fase de biomassa residual. Por exemplo, nalgumas concretizações, a relação do volume de solvente recuperado na fase de biomassa residual para o volume de solvente posto em contacto com a biomassa é no máximo de cerca de 0,2 (por exemplo, no máximo cerca de 0,15, no máximo cerca de 0,1, no máximo cerca de 0,05, no máximo cerca de 0,02, no máximo cerca de 0,01). Nalgumas concretizações, uma quantidade relativamente pequena do solvente é transferida para a fase de biomassa residual utilizando, por exemplo, condições de contracorrente durante a separação do polimero a partir da biomassa. A pasta pode ser preparada de uma qualquer forma desejada. Tipicamente, a pasta é preparada por formação de um caldo de fermentação contendo água e biomassa e remoção de uma porção da água a partir do caldo de fermentação. A água pode ser removida, por exemplo, por filtração (por exemplo, microfiltração, filtração por membrana) e/ou por decantação e/ou por utilização de força centrifuga. Em certas concretizações, as impurezas da biomassa, tais como as impurezas da parede celular e da membrana celular, podem ser 8

ΕΡ 1 529 Ο72/PT removidas durante o processo de preparação da pasta. Tais impurezas podem incluir proteínas, lípidos (por exemplo, triglicéridos, fosfolípidos e lipoproteínas) e lipopolissacáridos. 0 teor em PHA da biomassa (por exemplo, teor em PHA da biomassa seca, inclusivamente o seu teor em polímero, numa base de percentagem em peso) pode variar como desejado. Como exemplo, em concretizações nas quais a biomassa é de origem microbiana, a biomassa pode ter um teor em PHA de, pelo menos, cerca de 50 por cento em peso (por exemplo, pelo menos, cerca de 60 por cento em peso, pelo menos, cerca de 70 por cento em peso, pelo menos, cerca de 80 por cento em peso) . Como outro exemplo, em concretizações nas quais a biomassa é de origem em planta, a biomassa pode ter um teor em PHA inferior a cerca de 50 por cento em peso (por exemplo, inferior a cerca de 40 por cento em peso, inferior a cerca de 30 por cento em peso, inferior a cerca de 20 por cento em peso).

Nalgumas concretizações, a pasta tem um teor em sólidos (por exemplo, biomassa seca, inclusivamente o seu teor em PHA, peso relativo ao peso húmido total da pasta) de cerca de 25 por cento em peso a cerca de 40 por cento em peso (por exemplo, de cerca de 25 por cento em peso a cerca de 35 por cento em peso). A biomassa pode ser formada por uma ou mais de uma variedade de entidades. Tais entidades incluem, por exemplo, estirpes microbianas para produção de PHAs (por exemplo, Alcaligenes eutrophus (redenominada Ralstonia eutropha), Alcaligenes latus, Azotobacter, Aeromonas, Comamonas, Pseudomonas), organismos geneticamente concebidos para produção de PHAs (por exemplo, Pseudomonas, Ralstonia, Escherichia coli, Klebsiella), leveduras para produção de PHAs e sistemas de plantas para produção de PHAs. Tais entidades são descritas, por exemplo, em Lee, Biotechnology & Bioengineering 4_9: 1-14 (1996); Braunegg et al., (1998), J. Biotechnology _65_: 127-161; Madison e Huisman, 1999; e Snell e Peoples 2002, Metabolic Engineering 4: 29-40. 9 ΕΡ 1 529 072/ΡΤ

Em concretizações nas quais a biomassa contém células microbianas, a dimensão das células microbianas contidas na biomassa pode também variar quando desejado. Em geral, as células microbianas (por exemplo, células bacterianas) têm, pelo menos, uma dimensão com um tamanho de, pelo menos, 0,2 micron (por exemplo, pelo menos cerca de 0,5 micron, pelo menos cerca de um micron, pelo menos cerca de dois micra, pelo menos cerca de três micra, pelo menos cerca de quatro micra, pelo menos cerca de cinco micra) . Em certas concretizações, a utilização de células microbianas relativamente grandes (por exemplo, células bacterianas relativamente grandes) na biomassa pode ser vantajosa porque pode facilitar a separação da biomassa para formar a pasta de biomassa.

Em geral, um PHA é formado por polimerização (por exemplo, polimerização enzimática) de uma ou mais unidades monoméricas. Exemplos de tais unidades monoméricas incluem, por exemplo, 3-hidroxibutirato, 3-hidroxipropionato, 3-hidroxivalerato, 3-hidroxi-hexanoato, 3-hidroxi-heptanoato, 3-hidroxioctanoato, 3-hidroxinonaoato, 3-hidroxidecanoato, 3-hidroxidodecanoato, 3-hidroxidodecenoato, 3-hidroxi-tetradecanoato, 3-hidroxi-hexadecanoato, 3-hidroxi-octadecanoato, 4-hidroxibutirato, 4-hidroxivalerato, 5-hidroxivalerato e 6-hidroxi-hexanoato.

Nalgumas concretizações, o PHA tem, pelo menos, uma unidade monomérica com a fórmula química -CORiR2 (CR3R4) nCO-. n é zero ou um número inteiro (por exemplo, um, dois, três, quatro, cinco, seis, sete, oito, nove, 10, 11, 12, 13, 14, 15, etc.) . Cada um de Ri, R2, R3 e R4 é um átomo de hidrogénio, um radical hidrocarboneto saturado, um radical hidrocarboneto insaturado, um radical substituído (por exemplo, um radical hidrocarboneto substituído) ou um radical não substituído (por exemplo, radical hidrocarboneto não substituído). Exemplos de radicais substituídos incluem radicais substituídos por halo (por exemplo, radicais hidrocarboneto substituídos por halo), radicais substituídos por hidroxi (por exemplo, radicais hidrocarboneto substituídos por hidroxi), radicais halogénio, radicais substituídos por azoto (por exemplo, radicais hidrocarboneto substituídos por azoto) e radicais substituídos por oxigénio 10

ΕΡ 1 529 Ο72/PT (por exemplo, radicais hidrocarboneto substituídos por oxigénio). Os radicais substituídos incluem, por exemplo, radicais hidrocarboneto saturados, substituídos e radicais hidrocarboneto insaturados, substituídos. Ri é o mesmo ou diferente de cada um de R2, R3 e R4. R2 é o mesmo ou diferente de cada um de Ri, R3 e R4. R3 é o mesmo ou diferente de cada um de R2, Ri e R4, e R4 é o mesmo ou diferente de cada um de R2, R3 e Ri.

Nalgumas concretizações, o PHA é um copolímero que contém duas ou mais unidades monoméricas diferentes. Exemplos de tais copolímeros incluem poli-3-hidroxibutirato-co-3-hidroxipropionato, poli-3-hidroxibutirato-co-3- hidroxivalerato, poli-3-hidroxibutirato-co-3-hidroxi- hexanoato, poli-3-hidroxibutirato-co-4-hidroxibutirato, poli-3-hidroxibutirato-co-4-hidroxivalerato, poli-3-hidroxi- butirato-co-6-hidroxi-hexanoato, poli-3-hidroxibutirato-co-3-hidroxi-heptanoato, poli-3-hidroxibutirato-co-3-hidroxi- octanoato, poli-3-hidroxibutirato-co-3-hidroxidecanoato, poli-3-hidroxibutirato-co-3-hidroxidodecanoato, poli-3- hidroxibutirato-co-3-hidroxioctanoato-co-3-hidroxidecanoato, poli-3-hidroxidecanoato-co-3-hidroxioctanoato e poli-3-hidroxibutirato-co-3-hidroxioctadecanoato.

Em certas concretizações, o PHA é um homopolímero. Exemplos de tais homopolímeros incluem poli-4-hidroxi-butirato, poli-3-hidroxipropionato, poli-3-hidroxibutirato, poli-3-hidroxi-hexanoato, poli-3-hidroxi-heptanoato, poli-3-hidroxioctanoato, poli-3-hidroxidecanoato e poli-3-hidroxi-dodecanoato. 0 PHA pode ter um peso equivalente de polistireno de peso molecular médio de, pelo menos, cerca de 500 (por exemplo, cerca de 10000, pelo menos, cerca de 50000) e/ou menos do que cerca de 2000000 (por exemplo, menos do que cerca de 1000000, menos do que cerca de 800000) .

Em geral, a quantidade de sistema de solventes adicionada à pasta pode variar quando desejado. Em certas concretizações, adiciona-se à pasta uma quantidade de sistema de solventes de modo a que após centrifugação, a fase de PHA tenha um teor em sólidos de PHA inferior a cerca de 10 por 11

ΕΡ 1 529 Ο72/PT cento em peso (por exemplo, inferior a cerca de oito por cento em peso, inferior a cerca de seis por cento em peso, inferior a cerca de cinco por cento em peso, inferior a cerca de quatro por cento em peso, inferior a cerca de três por cento em peso). 0 sistema de solventes inclui um ou mais solventes para o PHA e pode opcionalmente incluir um ou mais precipitantes para o PHA. Sem se desejar estar ligado pela teoria, pensa-se que incluindo um precipitante para o PHA no sistema de solventes se pode reduzir a viscosidade da solução contendo o polímero e o sistema de solventes e/ou aumentar a seletividade do processo para extração do PHA desejado.

Em geral, um solvente para um dado polímero é capaz de dissolver o polímero para formar uma solução substancialmente uniforme ao nível de dimensão molecular ou iónica. Em geral, um precipitante para um dado polímero é capaz de induzir a precipitação do polímero e/ou o enfraquecimento da potência de solvente de um solvente para o polímero. A escolha do(s) solvente(s) e/ou precipitante (s) depende, em geral, do PHA dado a ser purificado. Sem se desejar estar ligado pela teoria, pensa-se que um solvente adequado para um dado polímero pode ser selecionado por correspondência substancial de parâmetros de solvatação adequados (por exemplo, forças dispersivas, forças de ligação de hidrogénio e/ou polaridade) do dado polímero e solvente. Tais parâmetros de solvatação são descritos, por exemplo, em Hansen, Solubility Parameters - A User's Handbook, CRC Press, NY, NY (2000) .

Em certas concretizações nas quais o PHA é um copolímero de poli-3-hidroxibutirato (por exemplo, poli-3-hidroxibutirato-co-3-hidroxipropionato, poli-3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato, poli-3-hidroxibutirato-co-3-hidroxi-hexanoato e/ou poli-3-hidroxibutirato-co-4-hidroxibutirato, poli-3-hidroxibutirato-co-3-hidroxi-octanoato-co-3-hidroxidecanoato-co-3-hidroxidodecanoato), em que a maioria das unidades monoméricas é 3-hidroxibutirato (por exemplo, pelo menos cerca de 50% das unidades monoméricas são 3-hidroxibutirato, pelo menos cerca de 60% 12

ΕΡ 1 529 Ο72/PT das unidades monoméricas são 3-hidroxibutirato), o(s) solvente(s) pode(m) ser selecionado(s) a partir de cetonas, ésteres e/ou álcoois com, pelo menos, quatro átomos de carbono e o(s) precipitante (s) pode(m) ser selecionado(s) a partir de alcanos, metanol e etanol.

Nalgumas concretizações nas quais o PHA é poli-3-hidroxioctanoato, o(s) solvente(s) pode(m) ser selecionado(s) a partir de cetonas, ésteres, álcoois com, pelo menos, quatro átomos de carbono ou alcanos (por exemplo, hexano).

Em geral, as cetonas podem ser ciclicas ou aciclicas, de cadeia linear ou ramificada e/ou substituídas ou não substituídas. Exemplos de cetonas aciclicas e cetonas cíclicas incluem metilisobutilcetona ("MIBK"), 3-metil-2-pentanona (butilmetilcetona), 4-metil-2-pentanona (metilisobutilcetona), 3-metil-2-butanona (metil-isopropilcetona), 2-pentanona (metil-n-propilcetona), di-isobutilcetona, 2-hexanona (metil-n-butilcetona), 3-pentanona (dietilcetona), 2-metil-3-heptanona (butilisopropilcetona), 3-heptanona (etil-n-butilcetona), 2-octanona (metil-n-hexilcetona), 5-metil-3-heptanona (etilamilcetona), 5-metil-2-hexanona (metiliso-amilcetona), heptanona (pentilmetilcetona), ciclopentanona, ciclo-hexanona.

Em geral, os ésteres podem ser cíclicos ou acíclicos, de cadeia linear ou ramificada e/ou substituídos ou não substituídos. Exemplos de ésteres acíclicos e ésteres cíclicos incluem acetato de etilo, acetato de propilo, acetato de butilo, acetato de amilo, iso-butirato de butilo, n-butirato de metilo, propionato de butilo, butirato de butilo, valerato de metilo, valerato de etilo, caproato de metilo, butirato de etilo, acetato de etilo, gama-butirolactona, gama-valerolactona.

Em geral, os álcoois tendo, pelo menos, quatro átomos de carbono podem ser cíclicos ou acíclicos, de cadeia linear ou ramificada e/ou substituídos ou não substituídos. Exemplos de tais álcoois cíclicos e álcoois acíclicos incluem metil-1-butanol, etil-l-butanol, 3-metil-l-butanol (álcool amílico), 2-metil-l-pentanol, 2—metil-2-butanol (álcool amílico), 3-metil-2-pentanol (metil-isobutilcarbinol), metil-2-pentanol, 13

ΕΡ 1 529 Ο72/PT 4-metil-2-pentanol, álcool butílico, álcool pentílico, álcool hexilico, álcool heptílico, ciclo-hexanol, metilciclo-hexanol e óleos de fusel (uma mistura de álcoois superiores que é frequentemente um derivado da destilação do álcool e é, predominantemente, tipicamente álcool amilico (metilbutanol)).

Em geral, os alcanos podem ser ciclicos ou aciclicos, de cadeia linear ou ramificada e/ou substituídos ou não substituídos. Nalgumas concretizações, os alcanos incluem alcanos de cadeia linear e têm cinco ou mais átomos de carbono (por exemplo, heptano, hexano, octano, nonano, dodecano). Em certas concretizações, os alcanos incluem isoalcanos (por exemplo, metil-heptano, metiloctano, dimetil-heptano). Em certas concretizações, pode-se utilizar Soltrol® 100 (uma mistura de isoalcanos C9-C11, comercialmente disponível a partir de Chevron Phillips Chemical Company localizada em Houston, TX).

Geralmente, a quantidade de solvente presente no sistema de solventes pode variar quando desejado. Em certas concretizações, o sistema de solventes tem, pelo menos, cerca de cinco partes (por exemplo, pelo menos, cerca de 10 partes, pelo menos, cerca de 15 partes) de solvente por parte de PHA e/ou menos de cerca de 50 partes (por exemplo, menos de cerca de 30 partes, menos de cerca de 25 partes) de solvente por parte de PHA.

Nalgumas concretizações, o solvente para o PHA é não halogenado. A utilização de um solvente não halogenado pode ser vantajosa porque isto pode reduzir o impacto ambiental negativo do solvente, reduzir os riscos para a saúde associados à utilização do solvente e/ou reduzir os custos associados ao armazenamento, manipulação e/ou eliminação do solvente.

Em certas concretizações, o solvente para o PHA pode ter uma densidade relativamente baixa. Por exemplo, um solvente para o PHA pode ter uma densidade inferior a cerca de 0,95 quilogramas por litro (por exemplo, inferior a cerca de 0,9 quilogramas por litro, inferior a cerca de 0,8 quilogramas por litro, inferior a cerca de 0,7 quilogramas por litro) a 14

ΕΡ 1 529 Ο72/PT 20°C. Sem se desejar estar ligado pela teoria, pensa-se que a utilização de um solvente de densidade relativamente baixa pode aumentar a qualidade da separação da fase de PHA a partir da fase de biomassa residual.

Nalgumas concretizações, o solvente para o PHA tem uma solubilidade relativamente baixa em água. Por exemplo, o solvente para o PHA pode ter uma solubilidade em água inferior a cerca de um por cento (por exemplo, inferior a cerca de 0,5 por cento, inferior a cerca de 0,2 por cento) a 20°C. Pode ser desejável um solvente com uma solubilidade em água relativamente baixa porque um tal solvente é menos suscetível a mistura com água. Isto pode aumentar a facilidade de proporcionar duas fases separadas durante o processo, reduzindo assim o custo e/ou a complexidade do processo.

Em certas concretizações, o solvente para o PHA é substancialmente não hidrolisável. Por exemplo, o solvente pode ser no máximo tão hidrolisável como o acetato de etilo. A utilização de um solvente substancialmente não hidrolisável pode reduzir a probabilidade de formação de produtos secundários indesejáveis (por exemplo, espécies quimicamente reativas, tais como ácidos orgânicos). Isto pode reduzir a quantidade e/ou velocidade, por exemplo, de corrosão de porções (por exemplo, canalização) do sistema no qual se realiza a extração de PHA.

Nalgumas concretizações, o solvente para o PHA é relativamente fácil de ser desprovido de água. Por exemplo, o solvente pode ter um valor de logK relativamente à água a 100°C de, pelo menos, cerca de 1,5 (por exemplo, pelo menos cerca de 1,8, pelo menos cerca de dois, pelo menos cerca de 2,2) determinado de acordo com Hwang et al., Ind. Eng. Chem. Res., Vol. 31, No. 7, pgs. 1753-1767 (1992). A utilização de um solvente que é facilmente desprovido de água pode ser desejável porque um tal solvente pode ser mais rapidamente recuperado e reciclado relativamente a outros solventes que não sejam tão rapidamente desprovidos de água.

Em certas concretizações, o solvente para o PHA tem um ponto de ebulição superior a cerca de 100°C. 15

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Em certas concretizações, um solvente adequado é não halogenado, tem uma solubilidade em água relativamente baixa (por exemplo, inferior à do acetato de etilo) e uma reatividade relativamente baixa da perspetiva da hidrólise e/ou da perspetiva da reatividade para o polímero.

Nalgumas concretizações, a solubilidade do PHA no precipitante é inferior a cerca de 0,2 por cento (por exemplo, inferior a cerca de 0,1 por cento) do PHA a 20°C.

Em certas concretizações, adiciona-se à fase de PHA um volume de precipitante relativamente pequeno relativamente ao volume de sistema de solventes adicionado à pasta. Por exemplo, a relação do volume de precipitante adicionado à fase de PHA para o volume de sistema de solventes adicionado à pasta é inferior a cerca de 0,2 (por exemplo, inferior a cerca de 0,1, inferior a cerca de 0,07, inferior a cerca de 0,05) .

Em concretizações nas quais o sistema de solventes contém um ou mais solventes para o PHA e um ou mais precipitantes para o PHA, o(s) solvente (s) e o(s) precipitante (s) pode(m) ter uma volatilidade relativa de, pelo menos, cerca de dois (por exemplo, pelo menos cerca de três, pelo menos cerca de quatro) ao ponto de borbulhamento equimolar do(s) solvente(s) e do(s) precipitante(s) à pressão atmosférica.

Nalgumas concretizações nas quais o sistema de solventes contém um ou mais solventes para o PHA e um ou mais precipitantes para o PHA, o(s) solvente (s) e o(s) precipitante(s) não formam um azeótropo. A utilização do(s) solvente(s) e do(s) precipitante(s) que não formam um azeótropo pode ser desejável porque pode ser mais fácil de separar e recuperar o solvente e o precipitante para reutilização relativamente a um solvente e precipitante que formem um azeótropo.

Em certas concretizações nas quais o sistema de solventes contém um solvente para o PHA e um precipitante para o PHA, a solução formada pelo PHA e pelo sistema de solventes contém menos do que cerca de 25 volumes por cento 16

ΕΡ 1 529 Ο72/PT (por exemplo, menos do que cerca de 20 volumes por cento, menos do que cerca de 15 volumes por cento, menos do que cerca de 10 volumes por cento) do precipitante.

Em geral, a mistura contendo o sistema de solventes e a pasta é aquecida para aumentar a interação do sistema de solventes com o PHA, permitindo assim a remoção do PHA a partir da biomassa.

Em geral, a temperatura da mistura de sistema de solventes e pasta durante a agitação pode variar como desejado. Nalgumas concretizações, a temperatura é inferior a cerca de 160°C (por exemplo, inferior a cerca de 125°C, inferior a cerca de 95°C, inferior a cerca de 65°C) e/ou de, pelo menos, cerca de 20°C. Em certas concretizações, a temperatura é desde a temperatura ambiente até cerca de 95°C (por exemplo, de cerca de 40°C a cerca de 80°C, de cerca de 60°C a cerca de 70°C). Em certas concretizações, a pressão pode ser regulada para uma pressão superior à pressão atmosférica para facilitar a extração a temperatura elevada (por exemplo, superior a 1 atmosfera, até 20 atmosferas).

Geralmente, a força de cisalhamento utilizada quando se agita a mistura de sistema de solventes e pasta pode variar como desejado. Em certas concretizações, a mistura de sistema de solventes e pasta é agitada mexendo de modo a que o tempo de dissolução seja reduzido. Nalgumas concretizações, para ajudar a dissolução, pode-se utilizar um impulsor de elevado cisalhamento e um agitador (por exemplo, um rotor de lâmina lisa tal como a turbina Rushton de 6 lâminas) a velocidades de ponta de, por exemplo, cerca de cinco metros por segundo ou mais (por exemplo, a cerca de 10 metros por segundo) . Em certas concretizações, pode-se utilizar um dispersor de elevada velocidade tendo um laminado de baixo perfil a velocidades de ponta de, por exemplo, cerca de 10 metros por segundo ou mais (por exemplo cerca de 15 metros por segundo ou mais, cerca de 20 metros por segundo a cerca de 25 metros por segundo). Tipicamente, os dispersores de elevada velocidade têm uma lâmina com um laminado de baixo perfil ou um bordo de dente de serra para produzir um elevado cisalhamento a velocidades de ponta aumentadas. Em certas concretizações, utiliza-se um sistema de impulsor/estator que produz 17

ΕΡ 1 529 Ο72/PT cisalhamento relativamente elevado (por exemplo, a velocidades de ponta de até cerca de 50 metros por segundo) no intervalo entre um rotor de elevada velocidade que gira num estator com fendas. Em geral, a geometria do rotor e do estator podem variar para se adequar a aplicações particulares estando comercialmente disponíveis muitos desenhos.

Em geral, a mistura de sistema de solventes e pasta é agitada até que a amostra centrifugada da mistura tenha uma fase de PHA com um teor em sólidos de PHA desejado. Nalgumas concretizações, a mistura de sistema de solventes e pasta é agitada durante menos do que cerca de três horas (por exemplo, menos de cerca de duas horas) e/ou, pelo menos, cerca de um minuto (por exemplo, pelo menos cerca de 10 minutos, pelo menos cerca de 30 minutos).

Em certas concretizações, a fase de PHA contém menos de cerca de 0,5 por cento em peso (por exemplo, menos de cerca de 0,25 por cento em peso, menos de cerca de 0,1 por cento em peso) de biomassa relativamente à quantidade de PHA dissolvido na fase de PHA.

Nalgumas concretizações, a fase de biomassa contém menos de cerca de 25 por cento em peso (por exemplo, menos de cerca de 20 por cento em peso, menos de cerca de 15 por cento em peso) do solvente que estava inicialmente presente no sistema de solventes e/ou, pelo menos, cerca de um por cento em peso (por exemplo, pelo menos, cerca de cinco por cento em peso, a pelo menos cerca de 10 por cento em peso) do solvente que estava inicialmente presente no sistema de solventes.

Nalgumas concretizações, a fase de PHA tem uma viscosidade relativamente baixa. Por exemplo, esta fase pode ter uma viscosidade inferior a cerca de 100 centipoise (por exemplo, inferior a cerca de 75 centipoise, inferior a cerca de 50 centipoise, inferior a cerca de 40 centipoise, inferior a cerca de 30 centipoise). Sem se desejar estar ligado pela teoria, pensa-se que a preparação da fase de PHA de modo a que tenha uma viscosidade relativamente baixa pode resultar numa separação relativamente boa da fase de PHA a partir da fase de biomassa residual. Em particular, pensa-se que a velocidade de separação das fases durante a centrifugação é 18

ΕΡ 1 529 Ο72/PT inversamente proporcional à viscosidade da fase de PHA de modo a que, para um dado tempo de centrifugação, a diminuição da viscosidade da fase de PHA resulte numa separação aumentada das fases relativamente a certos sistemas nos quais a fase de PHA tenha uma viscosidade superior.

Em certas concretizações, a fase de PHA tem uma concentração de polímero relativamente elevada. Por exemplo, a fase de PHA pode ter uma concentração de polímero de, pelo menos, cerca de dois por cento (por exemplo, pelo menos cerca de 2,5 por cento, pelo menos cerca de três por cento, pelo menos cerca de 3,5 por cento, pelo menos, cerca de quatro por cento, pelo menos cerca de 4,5 por cento, pelo menos cerca de cinco por cento). Vários tipos de dispositivos podem ser utilizados para explorar a força centrífuga. Como exemplo, nalgumas concretizações a centrifugação é realizada utilizando um cilindro de discos (por exemplo, um modelo SC-6, disponível a partir de Westfalia Separator US, Inc., localizada em Northvale, NJ) . Em certas concretizações, a centrifugação é realizada utilizando um decantador (por exemplo, um modelo CA-220, disponível a partir de Westfalia Separator US, Inc., localizada em Northvale, NJ). Nalgumas concretizações, pode-se utilizar um hidroclone.

Em certas concretizações, pode-se utilizar uma centrífuga de contacto de contracorrente (por exemplo, uma centrífuga de contacto Podbielmak, uma centrífuga de contacto Luwesta, uma centrífuga de contacto Taylor-Couette). Em geral, utiliza-se uma centrífuga de contacto de contracorrente tendo duas (ou possivelmente mais) correntes de fluído de contacto um com o outro. Uma corrente (a corrente de solvente) começa como uma corrente de fluido que é relativamente rica em solvente. Uma outra corrente (a corrente de biomassa) começa como uma corrente de fluido que é relativamente rica em PHA. As duas correntes contactam uma com a outra sob condições de contracorrente de modo a que uma porção da corrente de solvente que é enriquecida em solvente contacte uma porção da corrente de biomassa que é mais pobre em PHA (para aumentar, por exemplo, otimizar, a recuperação do PHA a partir da corrente de biomassa) e/ou uma tal porção 19

ΕΡ 1 529 Ο72/PT da corrente de biomassa que seja mais rica em PHA contacte uma porção da corrente de solvente que seja mais carregada em PHA (para aumentar, por exemplo, otimizar, a concentração de PHA na corrente de solvente). Em certas concretizações, isto é alcançado deixando fluir a corrente de solvente inversamente à corrente de biomassa (condições de fluxo inverso). As centrífugas de contacto de contracorrente estão disponíveis a partir de, por exemplo, B&P Process Equipment (Saginaw, MI) e Quadronics. Exemplos de centrífugas de contacto de contracorrente comercialmente disponíveis incluem a centrífuga de contacto de contracorrente Podbielniak A-l (B&P Process Equipment) e a centrífuga de contacto de contracorrente Podbielniak B-10 (B&P Process Equipment)

Em geral, as condições (por exemplo, força, tempo) utilizadas para centrifugação podem variar como desejado.

Nalgumas concretizações nas quais se utiliza um cilindro de discos, a centrifugação pode ser realizada utilizando, pelo menos, cerca de 5000 FCR (Força Centrífuga Relativa) (por exemplo, pelo menos, cerca de 6000 FCR, pelo menos cerca de 7000 FCR, pelo menos cerca de 8000 FCR) e/ou menos de cerca de 15000 FCR (por exemplo, menos de cerca de 12000 FCR, menos de cerca de 10000 FCR) . Em certas concretizações nas quais se utiliza um decantador, a centrifugação pode ser realizada utilizando, pelo menos, cerca de 1000 FCR (por exemplo, pelo menos cerca de 1500 FCR, pelo menos cerca de 2000 FCR, pelo menos cerca de 2500 FCR) e/ou menos de cerca de 5000 FCR (por exemplo, menos de cerca de 4000 FCR, menos de cerca de 3500 FCR). Em certas concretizações nas quais se utiliza uma centrífuga de contacto de contracorrente, a centrifugação pode ser realizada utilizando, pelo menos, cerca de 1000 FCR (por exemplo, pelo menos, cerca de 1500 FCR, pelo menos, cerca de 2000 FCR, pelo menos cerca de 2500 FCR) e/ou menos de cerca de 5000 FCR (por exemplo, menos de cerca de 4000 FCR, menos de cerca de 3500 FCR).

Nalgumas concretizações nas quais se utiliza um cilindro de discos, a centrifugação pode ser realizada durante menos de cerca de uma hora (por exemplo, menos de cerca de 30 minutos, menos de cerca de 10 minutos, menos de cerca de cinco minutos, menos de cerca de um minuto) e/ou pelo menos 20

ΕΡ 1 529 Ο72/PT cerca de 10 segundos (por exemplo, pelo menos cerca de 20 segundos, pelo menos cerca de 30 segundos). Em certas concretizações nas quais se utiliza um decantador, a centrifugação pode ser realizada durante menos de cerca de uma hora (por exemplo, menos de cerca de 30 minutos, menos de cerca de 10 minutos, menos de cerca de cinco minutos, menos de cerca de um minuto) e/ou pelo menos cerca de 10 segundos (por exemplo, pelo menos cerca de 20 segundos, pelo menos cerca de 30 segundos). Em certas concretizações nas quais se utiliza uma centrifuga de contacto de contracorrente, a centrifugação pode ser realizada durante menos de cerca de uma hora (por exemplo, menos de cerca de 30 minutos, menos de cerca de 10 minutos, menos de cerca de cinco minutos, menos de cerca de um minuto) e/ou pelo menos cerca de 10 segundos (por exemplo, pelo menos cerca de 20 segundos, pelo menos cerca de 30 segundos).

Após centrifugação, adiciona-se um precipitante para o PHA à fase de PHA separada para formar uma mistura. Em concretizações nas quais o sistema de solventes contém um ou mais precipitantes para o PHA, o precipitante adicionado à fase de PHA separada pode ser o mesmo ou diferente do(s) precipitante (s) contido(s) no sistema de solventes.

Em geral, a quantidade do precipitante adicionada à fase separada pode variar como desejado. Nalgumas concretizações, a quantidade de precipitante adicionado à fase de PHA separada é, pelo menos, cerca de 0,1 parte (por exemplo, pelo menos cerca de 0,25 parte, pelo menos cerca de 0,5 parte) de precipitante por volume relevante para o volume de solvente na fase de PHA e/ou menos de cerca de duas partes (por exemplo, menos de cerca de 1,5 partes, menos de cerca de uma parte, menos de cerca de 0,75 parte) de precipitante por volume relevante para o volume de solvente na fase de PHA. A mistura de fase de PHA/precipitante é agitada para aumentar a interação do PHA com o precipitante para o PHA. Isto permite ao PHA precipitar a partir da mistura, resultando numa associação formada por PHA precipitado e uma mistura contendo o sistema de solventes e o precipitante adicionado para o PHA. Em geral, a agitação da mistura de fase de PH/precipitante é realizada à temperatura ambiente, 21 ΕΡ 1 529 Ο72/PT no entanto, podem ser utilizadas outras temperaturas se desejado. Nalgumas concretizações, a mistura de fase de PHA/precipitante é misturada utilizando dispositivos de elevado cisalhamento tais como impulsores de elevado cisalhamento (por exemplo, uma turbina Rushton de seis lâminas), dispersores de elevada velocidade e rotor/estator de elevado cisalhamento em misturadores em linha ou em tanque. As velocidades de cisalhamento são determinadas pelas velocidades de ponta dos vários dispositivos e podem variar entre, por exemplo, de cerca de cinco metros por segundo a cerca de 50 metros por segundo (por exemplo, de cerca de 10 metros por segundo a cerca de 25 metros por segundo). Sem se desejar estar ligado pela teoria, pensa-se que a mistura de elevado cisalhamento pode, sob certas condições, melhorar a qualidade do polimero precipitado. O PHA precipitado é então separado do liquido remanescente (por exemplo, sistema de solventes e precipitante). Esta separação pode ser realizada, por exemplo, por filtração ou centrifugação (por exemplo, utilizando uma centrífuga de cesto, utilizando um filtro de correia de vácuo).

Tipicamente, o PHA precipitado é então lavado para ajudar a remover impurezas indesejadas, tais como solvente remanescente e/ou precipitante. Nalgumas concretizações, o polímero pode ser lavado com solvente (por exemplo, solvente relativamente recentemente preparado), tal como, por exemplo, uma mistura do solvente de PHA e do precipitante de PHA (por exemplo, com uma qualquer relação entre 0-100%). Normalmente, a composição para a lavagem é selecionada para reduzir (por exemplo, minimizar) a redissolução do polímero e/ou aumentar (por exemplo, maximizar) a remoção de impurezas. Em certas concretizações, a relação adequada pode ser dependente da composição particular do polímero e/ou pode ser determinada por experimentação padrão (eficácia de lavagem). Nalgumas concretizações, este passo de lavagem pode ser realizado a temperatura elevada e tempo de permanência adequado para facilitar adicionalmente a lavagem e a remoção de impurezas.

Tipicamente, o PHA precipitado, lavado, é seco (por exemplo, a uma temperatura de cerca de 40°C a cerca de 22

ΕΡ 1 529 Ο72/PT 100°C). A secagem pode ser realizada sob vácuo (por exemplo para ajudar a facilitar a recuperação do solvente residual). Em certas concretizações pode ser desejável extrudir diretamente o polímero precipitado contendo ainda solvente, por exemplo, no extrusor de desvolatilização. Tal extrusão pode ser realizada, por exemplo, a uma temperatura próxima do ponto de fusão do polímero e o solvente pode ser recuperado diretamente a partir do extrusor. A água pode ser opcionalmente injetada sob pressão no extrusor de desvolatilização (por exemplo, para produzir vapor in situ para facilitar a eficácia de extração e a remoção de vestígios de solvente residual). Uma corrente de gás (por exemplo, ar, CO2 ou vapor) pode ser opcionalmente injetada no extrusor (por exemplo, para facilitar a remoção do solvente). A extrusão pode consolidar as operações de secagem e formação de produto (por exemplo, transformação em pelotas) numa única unidade com, por exemplo, poupança de custos capitais e operacionalização de processo. 0 líquido remanescente (sistema de solventes e precipitante) pode ser adicionalmente processado de modo a que os componentes do líquido (solvente(s) e/ou precipitante (s)) possam ser reutilizados. Por exemplo, o líquido pode ser destilado para separar o solvente do precipitante. Nalgumas concretizações, o solvente separado e/ou precipitante pode ser reutilizado no processo acima descrito (por exemplo, como um solvente no sistema de solventes, como um precipitante no sistema de solventes, como um precipitante adicionado à fase de PHA) . Em certas concretizações, o solvente separado e/ou precipitante podem ser reutilizados no processo descrito na Fig. 2 (ver discussão abaixo) (por exemplo, como um solvente no sistema de solventes, como um precipitante no sistema de solventes, como um precipitante adicionado à fase de PHA).

Em certas concretizações, o processo (ou porções do processo) pode ser realizado de uma forma contínua e/ou em linha. Como exemplo, o processo pode envolver um processo de rotor/estator em linha para dissolução e um processo de rotor/estator em linha para precipitação do PHA e/ou um extrusor de desvolatilização em linha (por exemplo, um extrusor Werner e Pfleiderer ZSK fornecido por Coperion 23

ΕΡ 1 529 Ο72/PT

Corporation of Ramsey, NJ) para remoção do solvente e formação de sólidos de PHA (por exemplo, pelotas).

Nalgumas concretizações, o processo utiliza o solvente de uma forma relativamente eficaz. Por exemplo, pelo menos cerca de 90 volumes por cento (por exemplo, pelo menos cerca de 95 volumes por cento, pelo menos cerca de 97 volumes por cento, pelo menos cerca de 98 volumes por cento) do solvente inicialmente utilizado no solvente é recuperado para reutilização.

Em certas concretizações, o processo utiliza o precipitante de uma forma relativamente eficaz. Por exemplo, pelo menos cerca de 90 volumes por cento (por exemplo, pelo menos cerca de 95 volumes por cento, pelo menos cerca de 97 volumes por cento, pelo menos cerca de 98 volumes por cento) da quantidade combinada de precipitante inicialmente utilizada no solvente e adicionada à fase de PHA é recuperada para reutilização. A Fig. 2 é um diagrama de fluxo que mostra uma concretização de uma segunda fase de um processo de duas fases que pode ser utilizado para aumentar a eficácia da extração do PHA por extração de, pelo menos, uma porção do PHA presente na fase de biomassa residual (Fig. 1) . Como mostrado na Fig. 2, adiciona-se à fase de biomassa um sistema de solventes para proporcionar uma mistura contendo a fase de biomassa e o sistema de solventes. A mistura é agitada (por exemplo, utilizando as condições acima descritas relativamente à agitação da mistura de pasta e sistema de solventes) para proporcionar uma associação que inclui uma fase de PHA (contendo predominantemente sistema de solventes e PHA) e uma fase de biomassa (contendo predominantemente biomassa, água e o sistema de solventes de transferência) . A fase de PHA e a fase de biomassa são separadas utilizando centrifugação (por exemplo, utilizando as condições acima descritas relativamente à centrifugação da fase de PHA e da fase de biomassa) . A fase de PHA pode ser tratada como acima descrito (por exemplo, por adição de um precipitante para o PHA, agitação, separação, lavagem, secagem) ou a fase de PHA pode ser adicionada à mistura de pasta e solvente acima descrita. Os componentes do sistema de solventes (por exemplo, solvente(s) e/ou 24

ΕΡ 1 529 Ο72/PT precipitante (s)) podem ser removidos a partir da fase de biomassa remanescente utilizando técnicas padrão. O solvente residual contido na biomassa pode ser recuperado através de uma variedade de meios tal como remoção por vapor numa coluna adequada, um secador de dessolventização (por exemplo, dessolventizador tostador normalmente utilizado na recuperação de solvente residual a partir de farinha de rebentos de soja após extração do óleo) ou secagem direta com recuperação do solvente (por exemplo, secador a vácuo, secador de leito fluido com circulação de gás inerte e condensação de solvente). Nalgumas concretizações, a biomassa contendo o solvente pode ser co-seca com um material de alimentação animal compatível (por exemplo, ração com glúten, grãos secos em destilador, farinha de sementes de oleaginosa) num secador que é adequadamente regulado para tratar e recuperar e/ou seguramente eliminar (por exemplo, por adsorção ou incineração) o solvente residual. No processo global da Fig. 2, o primeiro passo é mostrado na Fig. 1 e o segundo passo é mostrado na Fig. 2. Em certas concretizações, a biomassa residual pode ser utilizada como um nutriente para fermentação (por exemplo, fermentação de etanol que utiliza Saccharomyces) , opcionalmente após remoção do solvente residual como acima descrito. Nalgumas concretizações, a biomassa pode ser hidrolisada (por exemplo, por exposição a condições acídicas a temperatura elevada, tratamento com enzimas protease, enzimas líticas) para aumentar o seu perfil em nutrientes para fermentação.

Embora tenham sido descritos certos métodos para extração de um PHA a partir de biomassa, são também possíveis outras concretizações.

Nalgumas concretizações, a biomassa seca pode ser combinada com água para proporcionar uma pasta.

Como um outro exemplo, um precipitante para o PHA pode ser adicionado à pasta antes da adição do sistema de solventes. Nalgumas concretizações, a quantidade de precipitante adicionada é, pelo menos, cerca de 0,5 volume (por exemplo, de cerca de 0,5 volume a cerca de dois volumes) relativamente à pasta. 25

ΕΡ 1 529 Ο72/PT A adição do precipitante antes da adição do sistema de solventes pode resultar na formação de um PHA extratado, isolado, relativamente puro (por exemplo, uma pureza de, pelo menos, cerca de 99%, uma pureza de pelo menos cerca de 99,5%, uma pureza de pelo menos cerca de 99,9%). A pureza do polímero pode ser determinada por análise com cromatografia gasosa (GC) (por exemplo, com um CG Hewlett Packard 5890 Série II equipado com uma coluna Supelco 24044 SBP™-1 de Dl de 30mx0,32mm com película de 0,25 ym) seguida por butanólise da amostra de polímero sob condições acídicas para formar ésteres de butilo das unidades monoméricas de PHA assim como os ésteres de butilo dos resíduos de ácido gordo de lípidos e fosfolípidos. Os padrões adequados dos ácidos gordos e hidroxiácidos (por exemplo, ácido palmítico, ácido esteárico, ácido oleico, ácido linoleico e ácido 3-hidroxibutírico) são utilizados para calibrar e normalizar e quantificar a resposta cromatográfica. Isto pode ser utilizado para quantificar quer o teor em polímero quer o teor em impurezas. As impurezas inorgânicas podem ser quantificadas por incineração.

Sem se desejar estar ligado pela teoria, pensa-se que a adição de um precipitante para o PHA à pasta antes da adição do sistema de solventes pode ajudar a remover as impurezas de biomassa presentes na biomassa (por exemplo, fosfolípidos, lípidos neutros, lipoproteínas). Isto pode ser particularmente vantajoso se o teor em sólidos de PHA na biomassa for relativamente elevado (por exemplo, um teor em sólidos de PHA de, pelo menos, cerca de 65%, pelo menos cerca de 75%).

Como exemplo adicional, a pasta pode ser quimicamente pré-tratada por exemplo, com condições cáusticas relativamente suaves (por exemplo, um pH de cerca de 8,5 a 10, de cerca de 8.5 a cerca de 9, de cerca de 9 a cerca de 9,5, de cerca de 9.5 a cerca de 10) seguidas por neutralização antes da adição do sistema de solventes. Isto pode resultar na formação de um PHA extratado, isolado, relativamente puro (por exemplo, uma pureza de, pelo menos, cerca de 99%, pelo menos cerca de 99,5%). As condições cáusticas podem ser preparadas utilizando um ou mais materiais relativamente básicos, tais como, por exemplo, hidróxido de potássio, hidróxido de sódio e/ou hidróxido de amónio. 26

ΕΡ 1 529 Ο72/PT

Como um outro exemplo, a temperatura pode ser elevada (por exemplo, qualquer temperatura entre a temperatura ambiente e cerca de 95°C) e podem ser adicionados outros químicos tais como tensioativos, detergentes e/ou enzimas, durante o passo de pré-tratamento quimico, para facilitar adicionalmente a formação de um PHA extratado, isolado, relativamente puro (por exemplo, uma pureza de, pelo menos, cerca de 99%, pelo menos cerca de 99,5%).

Sem se desejar estar ligado pela teoria, pensa-se que um tratamento químico (por exemplo, tratamento cáustico relativamente suave) da pasta antes da adição do sistema de solventes pode ajudar a remover as impurezas de biomassa presentes na biomassa (por exemplo, lípidos, fosfolípidos, lipoproteínas). Isto pode ser particularmente vantajoso se o teor em sólidos de PHA na biomassa for relativamente elevado (por exemplo, um teor em sólidos de PHA de, pelo menos, cerca de 65%, pelo menos cerca de 75%).

Como um outro exemplo, os processos podem incluir a concentração (por exemplo, evaporação) da fase de PHA após separação desta fase a partir da fase de biomassa residual mas antes da adição do precipitante para o PHA à fase de PHA. Isto pode reduzir o volume de solução, reduzindo assim o precipitante.

Como um exemplo adicional, nalgumas concretizações os processos podem ser realizados sem adição de um precipitante para o PHA à fase de PHA.

Além disso, o sistema de solventes pode ser formado e depois posto em contacto com a biomassa ou a biomassa pode ser posta em contacto com menos do que todos os componentes do sistema de solventes, seguindo-se a adição subsequente da porção remanescente do sistema de solventes (por exemplo, em série ou todo de uma vez). Por exemplo, em concretizações nas quais o sistema de solventes inclua um solvente para o PHA e um precipitante para o PHA, a pasta pode ser posta em contacto com o solvente, seguindo-se a adição do precipitante ou vice-versa. Alternativamente, o solvente e o precipitante podem ser combinados para formar o sistema de solventes, seguindo-se o contacto com a biomassa. 27

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Adicionalmente, embora tenha sido descrita a extração de um único PHA a partir de uma biomassa, os processos podem ser utilizados para extrair múltiplos PHAs (por exemplo, dois, três, quatro, cinco, seis) a partir de uma biomassa. Tais processos podem envolver a utilização de múltiplos solventes, precipitantes e/ou sistemas de solventes.

Adicionalmente, embora tenham sido descritos sistemas de solventes contendo um único solvente para o PHA e opcionalmente um único precipitante para o PHA, podem ser utilizados múltiplos solventes para o PHA (por exemplo, dois, três, quatro, cinco, seis) e/ou múltiplos precipitantes para o PHA (por exemplo, dois, três, quatro, cinco, seis) .

Como um outro exemplo, nalgumas concretizações, a mistura de pasta/sistema de solventes pode ser agitada sem aquecimento. Alternativamente, a mistura de pasta/sistema de solventes pode ser agitada sob pressão com aquecimento.

Como exemplo adicional, os processos podem incluir a destilação da mistura de sistema de solventes/precipitante formada (por exemplo, destilada) para separar os componentes (por exemplo, solvente para o PHA, precipitante para o PHA) de modo a que possa (m) ser reutilizado (s) um ou mais dos componentes.

Os exemplos seguintes são ilustrativos e não pretendem ser limitantes. Nos exemplos, os quimicos foram da Aldrich Chemical Co. Inc. (Milwaukee, WI), o agitador de hélice foi um agitador de hélice Ika®-werke Eurostar power control vise (IKA Work Inc., Wilmington, NC) e a centrífuga foi uma centrífuga Sorvall RC 5B plus.

Exemplo I

Um lote de pasta de biomassa de Escherichia coli contendo 70% de polímero numa base seca com uma composição de poli-hidroxibutirato-co-4-hidroxibutirato com 25% de 4-hidroxibutirato foi separada em três partes e tratada como se segue: 28

ΕΡ 1 529 Ο72/PT a. Seca por pulverização recolhendo-se 30 g da biomassa seca. b. Seca por pulverização recolhendo-se 30 g de biomassa que foram re-humedecidas com água desionizada (Dl) para 100 g. c. 100 g da pasta original contendo 30 g de biomassa seca sem modificação.

Cada lote foi extratado com 400 ml de acetato de butilo à temperatura ambiente com agitação em hélice a 500 rpm durante 2 horas. A pasta resultante foi centrifugada a 5000 g durante 20 minutos e a fase de PHA recuperada. O teor em PHA foi determinado por precipitação do PHA a partir da fase de PHA utilizando hexano como precipitante seguido por secagem durante a noite sob vácuo de um milímetro de Hg e 40°C. O polimero recuperado representou 32% de dissolução do polimero de partida (abordagem 1), 43% do polimero de partida (abordagem 2) e mais de 97% de dissolução do polimero de partida (abordagem 3).

Exemplo II

Num teste lado a lado, o caldo de uma fermentação de Escherichia coli contendo células com uma dimensão que excedia 2 micra foi comparado a Ralstonia eutropha contendo células com uma dimensão máxima de 0,5 micron. O tempo para obter um sobrenadante límpido foi determinado a 12000 rpm numa micro-centrífuga Eppendorf 5415C, utilizando tubos de centrífuga de 1,5 ml cheios com 1 ml de caldo. No caso do caldo de E. coli, obteve-se um sobrenadante límpido em menos de 1 minuto de tempo de centrifugação ao passo que a Ralstonia eutropha necessitou de mais de 5 minutos de centrifugação para claridade similar.

Exemplo III

Uma solução de polímero contendo 5% em peso de polímero (expresso relativamente ao peso total da solução) foi preparada por dissolução de pasta de biomassa de Escherichia coli contendo 70% de polímero numa base seca com uma composição de poli-hidroxibutirato-co-4-hidroxibutirato com 25% de 4-hidroxibutirato em acetato de butilo (Aldrich Chemical Co. Inc., Milwaukee, WI) utilizando o procedimento do Exemplo Ic. A viscosidade da solução resultante foi medida 29

ΕΡ 1 529 Ο72/PT como 365 centiPoise (cP) utilizando um Viscómetro Brookfield LVF (Brookfield Engineering Laboratories Inc., Stoughton, MA) Para soluções com viscosidade inferior a 100 cP, utilizou-se um eixo No. 1 e para soluções com viscosidade superior a 100 cP, utilizou-se um eixo No. 2. A solução foi posteriormente diluída com acetato de butilo adicional até 4% e 3% de polímero por peso total de solução. As viscosidades resultantes mostraram ser de 150 cP e 40 cP, respetivamente.

Parte da solução de polímero a 5% em acetato de butilo, acima preparada, foi subsequentemente diluída utilizando hexano (Aldrich Chemical Co. Inc., Milwaukee, WI) para preparar uma solução a 4,5%, 4,3%, 4,1% e 3,9% em peso. As viscosidades destas soluções foram medidas como acima descrito e determinadas serem de 215 cP, 37,5 cP, 5 cP e 27,5 cP, respetivamente.

As viscosidades após diluição de uma solução de polímero a 5% em acetato de butilo com acetato de butilo adicional (solvente de PHA) comparadas com a diluição com hexano (precipitante de PHA à temperatura ambiente) são apresentadas na Fig. 3. A diluição com o precipitante tem um impacto não linear e desejável na redução da viscosidade. A viscosidade aumentada observada com diluição de hexano a 3,9% em peso de polímero em solução coincidiu com a precipitação de polímero a partir de solução àquele nível de adição de hexano.

Exemplo IV

Utilizou-se uma E. coli recombinante para produzir poli— 3-hidroxibutirato-co-4-hidroxibutirato (30% de 4-hidroxi-butirato numa base molar) numa fermentação variável (fed-batch), utilizando glucose como a principal fonte de carbono. Após finalização da fermentação as células de E. coli tinham expandido de tamanho para mais de 2 micra, pelo menos, numa dimensão. A biomassa acumulou 70% de polímero numa base de peso seco. A biomassa foi subsequentemente colhida utilizando a centrifugação para produzir uma pelota de biomassa húmida, substancialmente isenta de impurezas dissolvidas. 100 g da pelota de biomassa húmida (48% de sólidos secos) contendo 70% de poli—3-hidroxibutirato-co-4-hidroxi- 30

ΕΡ 1 529 Ο72/PT butirato numa base seca foram carregados com 500 ml de acetato de etilo e agitados com um agitador de hélice à temperatura ambiente durante 1 hora. A composição de polímero era de 30% de 4-hidroxibutirato numa base molar. O tempo de mistura terminou após a viscosidade ter aumentado para até um ponto em que mais agitação não era eficaz na mistura do material. Recolheu-se um total de 350 ml da pasta e centrifugou-se a 5000 g durante um total de 20 minutos (centrífuga Sorvall RC 5B plus, Kendro Laboratory Products, Newtown CT) . A quantidade teórica de acetato de etilo que devia ser recuperável a partir de 350 ml de pasta era de 300 ml de acordo com os cálculos de equilíbrio de massas. O teor em PHA da fase de PHA era de cerca de 5,3%. 220 mililitros da fase de PHA foram recuperados por decantação após centrifugação, constituindo cerca de 73% em volume do acetato de etilo recuperável total presente na pasta antes da centrifugação.

Exemplo V

Repetiu-se o exemplo precedente, com exceção para o acetato de butilo (Aldrich Chemical Co. Inc, Milwaukee, WI) que foi utilizado em vez do acetato de etilo. O polímero em solução era cerca de 4,3%. Verificou-se o aparecimento de uma fase emulsionada na interface após centrifugação. Recuperaram-se 250 mililitros da fase de PHA por decantação após centrifugação, constituindo cerca de 83% do acetato de butilo recuperável total presente na pasta antes da centrifugação.

Exemplo VI

Repetiu-se o exemplo precedente, com exceção para o MIBK (Aldrich Chemical Co. Inc, Milwaukee, WI) que foi utilizado em vez do acetato de butilo. O polímero em solução era cerca de 4,2%. Recuperaram-se 290 mililitros da fase de PHA por decantação após centrifugação, constituindo cerca de 97% do MIBK recuperável total presente na pasta antes da centrifugação. 31

ΕΡ 1 529 Ο72/PT

Exemplo VII 100 g de pasta de biomassa de E. coli húmida com 28% de sólidos secos contendo 75% de poli—3-hidroxibutirato-co-4-hidroxibutirato com 35% de 4-hidroxibutirato numa base de sólidos secos foram postos em contacto com 200 g de hexano (Aldrich Chemical Co. Inc, Milwaukee, WI) e extratados durante 2 horas com agitação de hélice (um agitador de hélice Ika®-werke Eurostar power control vise, Ika Work Inc., Wilmington, NC) à temperatura ambiente. O sobrenadante de hexano foi separado por centrifugação a 3500 g durante 20 minutos e a pelota de sólidos recuperada após decantação do sobrenadante de hexano. A pelota foi subsequentemente extratada utilizando 425 g de MIBK (Aldrich Chemical Co. Inc, Milwaukee, WI) à temperatura ambiente com agitação de hélice (um agitador de hélice Ika®-werke Eurostar power control vise, Ika Work Inc., Wilmington, NC) durante 3 horas. O sobrenadante (solução de polímero em MIBK) foi separado por centrifugação a 3500 g durante 20 minutos e o polímero precipitado por adição de 355 g de hexano. O polímero precipitado foi recuperado por filtração utilizando um funil revestido com papel de filtro de pregas (VWR Scientific Products, West Chester, PA) e seco durante a noite a 45 °C sob vácuo de 1 mmHg sob vácuo num rotavapor Buchi para dar 13 gramas de polímero seco. O polímero seco foi submetido a prensagem em película quente a 180°C. Uma quantidade adequada de PHA (tipicamente 0,5 grama) foi colocada entre duas folhas de PET separadas por anilhas para formar uma película de 100 micra de espessura. A associação de película (i.e., as duas folhas, anilhas e PHA) foi colocada entre os blocos aquecidos (180°C) da prensa (Carver Hydraulic Press modelo #3912, Carver Inc., Wabash, IN) e aplicou-se uma carga de 10 toneladas durante 30 segundos. A película foi então arrefecida entre blocos de alumínio e depois inspecionada quanto à cor e claridade. Isto deu uma película substancialmente límpida sem emissão substancial de fumo ou odores objecionáveis à temperatura de operação de 180°C durante o ciclo de prensagem.

Exemplo VIII

Repetiu-se o exemplo precedente, com exceção para o heptano (Aldrich Chemical Co. Inc, Milwaukee, WI) que foi 32

ΕΡ 1 529 Ο72/PT utilizado em vez do hexano. O processo deu uma película substancialmente límpida sem emissão substancial de fumo ou odores objecionáveis.

Exemplo IX

Repetiu-se o exemplo precedente, com exceção para o Soltrol® 100 (uma mistura de isoalcanos(Cg-Cn), comercialmente disponível a partir de Chevron Phillips Chemical Company localizada em Houston, TX) que foi utilizado em vez do hexano. O processo deu uma película substancialmente límpida sem emissão substancial de fumo ou odores objecionáveis.

Exemplo X 100 g de pasta de biomassa de E. coli húmida com 28% de sólidos secos contendo 75% de poli—3-hidroxibutirato-co-4-hidroxibutirato com 35% de 4-hidroxibutirato numa base de sólidos secos foram tratados com 0,02N eficazes de NaOH (Aldrich Chemical Co. Inc, Milwaukee, WI) a 65°C durante 20 minutos e, em seguida, rapidamente arrefecidos até à temperatura ambiente durante 5 minutos. A pasta resultante foi neutralizada a pH de 7 utilizando 85% de ácido fosfórico (Aldrich Chemical Co. Inc, Milwaukee, WI) e depois centrifugada (3500 g) durante 20 minutos e lavada com dois volumes de água Dl. O sobrenadante foi rejeitado e a pasta extratada utilizando 425 g de MIBK à temperatura ambiente com agitação de hélice (um agitador de hélice Ika®-werke Eurostar power control vise, Ika Work Inc., Wilmington, NC) durante três horas. O sobrenadante (solução de polímero em MIBK) foi separado por centrifugação a 3500 g durante 20 minutos e o polímero precipitado por adição de 355 g de hexano. O polímero precipitado foi recuperado por filtração e seco sob vácuo num rotavapor Buchi B-171 (65°C e 1 mmHg de vácuo durante 8 horas) para dar 12 gramas de polímero seco. O polímero seco foi submetido a prensagem de película quente a 180°C. Isto deu uma película com apenas muito ligeira descoloração/opacidade. 33

ΕΡ 1 529 Ο72/PT

Exemplo XI

Repetiu-se o exemplo precedente, mas sem os passos de tratamento com NaOH a 65°C durante 20 minutos e arrefecimento rápido. O PHA assim recuperado deu uma película com forte descoloração amarela e opacidade durante a prensagem de película quente. Observou-se também evidência de degradação térmica durante o teste como evidenciado por emissão de fumos durante o ciclo de prensagem de película de teste (180°C e pressão de 10 toneladas de 30 segundos de duração).

Exemplo XII O exemplo seguinte é um exemplo de um processo de uma fase que utiliza uma centrífuga de contacto de contracorrente. 11 kg de pasta de biomassa contendo 26% de sólidos secos de E. coli foram postos em contacto com 38,6 kg de metilisobutilcetona (4-metil-2-pentanona ou MIBK) durante três horas a 30°C num tanque de dissolução equipado com um agitador com impulsor marinho para manter uma mistura homogénea. A biomassa continha 71% em peso de poli—3-hidroxibutirato-co-4-hidroxibutirato (22% molar de 4-hidroxibutirato) numa base seca. Após três horas, a solução de sobrenadante de MIBK e PHA obtida por centrifugação de uma amostra a partir do tanque de dissolução continha 4,1% de PHA em peso o que representa 91,2% de dissolução. A mistura de pasta de células e MIBK foi introduzida num extractor Podbielniak de escala piloto A-l (B&P Process Equipment, Saginaw, MI) como o líquido pesado em (HLI) a uma velocidade de 635 ml/min. Ao mesmo tempo introduziu-se MIBK recente como o líquido leve em (LLI) para efetuar a lavagem a contracorrente e a extração da pasta de células na centrífuga de contacto Podbielniak. O LLI foi introduzido a uma velocidade de 175 ml/min para manter uma relação de alimentação de HLI:LLI de 3,6:1. Introduziu-se um total de 49,6 kg de HLI e 12,8 kg de LLI ao longo de um período de 90 minutos. Recolheu-se um total de 8,9 kg de pasta de células residual como o líquido pesado removido (HLO) e recolheram-se 53, 6 kg de solução de PHA em MIBK como o líquido leve 34

ΕΡ 1 529 Ο72/PT removido (LLO) ao longo do curso do período de 90 minutos. O LLO continha 3,75% em peso de PHA em solução como determinado por secagem de uma amostra deste material. Recuperou-se um total de 2,0 kg de PHA no LLO quando comparados com os 2,04 kg de PHA contidos na carga de pasta de células HLI (98,4% de recuperação total).

As medições de equilíbrio de massa indicaram que mais do que 98% do MIBK total contido no HLI e LLI combinados eram recuperados no PHA clarificado em solução de MIBK (LLO). A centrifugação em laboratório indicou que se formava uma interface muito nítida após 1 minuto de centrifugação a 3000 g. A ausência de qualquer acumulação interfacial era também confirmada pelo LLO que permanece límpido durante a duração do ensaio de 90 minutos. A recuperação de PHA aumentada pelo extrator Podbielniak (98,4%) comparada com aquela alcançada com uma única fase de dissolução (91,2%) confirma a eficácia do contacto de contracorrente com solvente recente para melhorar a recuperação de PHA. A viscosidade da pasta de biomassa residual é também drasticamente reduzida por contacto de contracorrente como resultado da remoção quase completa do PHA.

Exemplo XIII O exemplo seguinte é um exemplo de uma extração de PHA que utiliza ciclo-hexanona. 90 g de pasta de biomassa de E. coli húmida com 28% de sólidos secos contendo 80% de poli—3-hidroxibutirato-co-4-hidroxibutirato (PHA) com 12% de 4-hidroxibutirato numa base de sólidos secos foram adicionadas a 400 g de ciclo-hexanona (Aldrich Chemical Co. Inc, Milwaukee, WI) a 90°C. A solução foi homogeneizada durante 5 minutos utilizando um homogeneizador manual equipado com uma única associação de rotor estator com fendas a 30000 rpm (Virtis, Gardiner, NY) e depois agitada durante 30 minutos utilizando um agitador de hélice (um agitador de hélice Ika®-werke Eurostar power control vise, Ika Work Inc., Wilmington, NC) . A temperatura foi controlada a 90±5°C durante o passo de contacto com o solvente. A mistura de pasta de biomassa/ciclo-hexanona foi 35

ΕΡ 1 529 Ο72/PT então centrifugada a 3000 g durante 5 minutos para separar o sobrenadante (solução de polímero em ciclo-hexanona) por decantação a partir da pelota de pasta de biomassa residual utilizando uma centrífuga Sorvall RC 5B plus (Kendro Laboratory Products, Newtown, CT). O sobrenadante foi então reaquecido numa proveta a 80±5°C e adicionou-se lentamente à solução um volume igual de heptano (mantido à temperatura ambiente) durante o curso de 5 minutos com mistura vigorosa com um agitador de hélice (um agitador de hélice Ika®-werke Eurostar power control vise, Ika Work Inc., Wilmington, NC) para precipitar o polímero mantendo a temperatura entre 70°C e 80°C. O polímero precipitado foi recuperado por filtração utilizando um funil revestido com papel de filtro de pregas (VWR Scientific Products, West Chester, PA) e seco ao ar durante a noite num hotte de aspiração de químicos para dar 16 g de grânulos de polímero brancos (80% de recuperação total).

Preparou-se uma película colocando aproximadamente 0,5 g de polímero entre duas folhas PET separadas por anilhas para formar uma película de 100 micra de espessura. A associação de película (i.e. duas folhas, anilhas e PHA) foi colocada entre os blocos da prensa aquecidos (180°C) (Carver Hydraulic Press modelo #3912, Carver Inc., Wabash, IN) e aplicou-se uma carga de 10 toneladas durante 30 segundos. A película foi então arrefecida entre blocos de alumínio e inspecionada quanto à cor e claridade. Isto deu uma película substancialmente límpida sem emissão substancial de fumo ou odores objecionáveis à temperatura de operação de 180°C durante o ciclo de prensagem.

Exemplo XIV O exemplo seguinte é um exemplo de extração com PHBH. A pasta de células húmidas de Ralstonia eutropha (27% de sólidos de biomassa numa base em peso em água) contendo aproximadamente 65% de poli—3-hidroxibutirato-co-3-hidroxi-hexanoato (PHBH) numa base de biomassa seca com uma composição de 5-7% de hidroxi-hexanoato numa base molar (Kichise et al. , (1999), Intl. J. Biol. Macromol. 25: 69-77) 36

ΕΡ 1 529 Ο72/PT foi preparada utilizando uma estirpe de Ralstonia geneticamente concebida preparada como descrito em (Kichise et al., (1999), Intl. J. Biol. Macromol. 25: 69-77) e o processo de fermentação descrito por Naylor na patente U.S. No. 5871980 que utiliza frutose e ácido láurico como fontes de carbono. Esta biomassa foi adicionada a uma quantidade adequada de MIBK atingindo uma solução a 5% (p/p) de PHBH no solvente. A solução foi homogeneizada durante 5 minutos utilizando um homogeneizador de paragem manual equipado com uma única associação de rotor estator com fendas a 30000 rpm (Virtis, Gardiner, NY) e depois agitada durante 30 minutos utilizando um agitador de hélice (um agitador de hélice Ika®-werke Eurostar power control vise, Ika Work Inc., Wilmington, NC). A temperatura foi controlada a 80±5°C durante o passo de contacto com o solvente. A mistura de biomassa/solvente resultante foi separada por centrifugação utilizando uma centrífuga Sorvall RC 5B plus (Kendro Laboratory Products, Newtown, CT) . A mistura de pasta de biomassa/ciclo-hexanona foi então centrifugada a 3000 g durante 5 minutos para separar o sobrenadante (solução de polímero em ciclo-hexanona) por decantação a partir da pelota de pasta de biomassa residual. O sobrenadante foi adicionado a uma proveta e adicionou-se lentamente à solução um volume igual de heptano durante o curso de 5 minutos com mistura vigorosa com um agitador de hélice (um agitador de hélice Ika®-werke Eurostar power control vise, Ika Work Inc., Wilmington, NC) para precipitar o polímero. Recuperou-se um pó de polímero cristalino branco após secagem durante a noite numa hotte de aspiração de químicos.

Exemplo XV O exemplo seguinte é um exemplo de extração com PHBX. A pasta de células húmidas de Pseudomonas sp geneticamente concebida foi preparada e deixada crescer em glucose como descrito por Matsusakai et al. (1999,

Biomacromolecules 1: 17-22) contendo aproximadamente 50% de poli—3-hidroxibutirato-co-3-hidroxioctanoato-co-3-hidroxi-decanoato-co-3-hidroxidodecanoato-co-3-hidroxidodecenoato 37

ΕΡ 1 529 Ο72/PT (ΡΗΒΧ) numa base de biomassa seca com uma composição de 92% de 3-hidroxibutirato, 1% de 3-hidroxioctanoato, 3% de 3-hidroxidecanoato, 3% de 3-hidroxidodecanoato e 1% de 3-hidroxidodecenoato numa base molar. Esta biomassa foi adicionada a uma quantidade adequada de MIBK atingindo uma solução a 5% (p/p) de PHBX no solvente. A solução foi homogeneizada durante 5 minutos utilizando um homogeneizador manual equipado com uma única associação de rotor estator com fendas a 30000 rpm (Virtis, Gardiner, NY) e depois agitada durante 30 minutos utilizando um agitador de hélice (um agitador de hélice Ika®-werke Eurostar power control vise, Ika Work Inc., Wilmington, NC). A temperatura foi controlada a 80±5°C durante o passo de contacto com o solvente. A mistura de biomassa/solvente resultante foi separada por centrifugação utilizando uma centrífuga Sorvall RC 5B plus (Kendro Laboratory Products, Newtown, CT). A mistura de pasta de biomassa/ciclo-hexanona foi então centrifugada a 3000 g durante 5 minutos para separar o sobrenadante (solução de polímero em ciclo-hexanona) por decantação a partir da pelota de pasta de biomassa residual. O sobrenadante foi adicionado a uma proveta e adicionou-se lentamente à solução um volume igual de heptano durante o curso de 5 minutos com mistura vigorosa com um agitador de hélice (um agitador de hélice Ika®-werke Eurostar power control vise, Ika Work Inc., Wilmington, NC) para precipitar o polímero. Recuperou-se um pó de polímero cristalino branco após secagem durante a noite numa hotte de aspiração de químicos.

Outras concretizações são descritas nas reivindicações.

Lisboa, 2012-11-02

Claims (57)

1. ΕΡ 1 529 Ο72/PT 1/8 REIVINDICAÇÕES 1. Processo de separação de um polímero a partir de uma biomassa contendo o polímero, caracterizado por compreender: o contacto da biomassa com um sistema de solventes, incluindo um solvente para o polímero e um precipitante para o polímero, para proporcionar uma biomassa residual e uma solução que inclua o polímero, o solvente para o polímero e o precipitante para o polímero; e a aplicação de uma força centrífuga à solução e biomassa residual para separar, pelo menos, parte da solução a partir da biomassa residual; em que: o polímero é um poli-hidroxialcanoato ("PHA"); e a biomassa compreende uma pasta da biomassa e água.
2. 2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por 0 solvente para o polímero ter uma densidade inferior a cerca de 0, 95 quilograma por litro.
3. 3. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o solvente para o polímero ser não halogenado.
4. 4. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o solvente para o polímero ter uma solubilidade em água inferior a cerca de um por cento.
5. 5. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por 0 solvente para o polímero ser substancialmente não hidrolisável.
6. 6. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o solvente para o polímero ter um valor logK relativo à água a 100°C de, pelo menos, cerca de 1,5.
7. 7. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o solvente ter um ponto de ebulição superior a 100°C. ΕΡ 1 529 Ο72/PT 2/8
8. 8. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o solvente para o polímero ser selecionado a partir do grupo constituído por cetonas, ésteres e álcoois.
9. 9. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o solvente para o polímero ser selecionado a partir do grupo constituído por MIBK, acetato de butilo, ciclo-hexanona e suas associações.
10. 10. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o precipitante para o polímero dissolver menos do que cerca de 0,2% do polímero à temperatura ambiente.
11. 11. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o solvente para o polímero e o precipitante para o polímero terem uma volatilidade relativa de, pelo menos, cerca de dois a um ponto de borbulhamento equimolar para o solvente para o polímero e para o precipitante para o polímero.
12. 12. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o solvente para o polímero e o precipitante para o polímero não formarem um azeótropo.
13. 13. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o precipitante compreender, pelo menos, um alcano.
14. 14. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a solução compreender, no máximo, cerca de 25% em volume do precipitante para o polímero.
15. 15. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender adicionalmente a remoção de, pelo menos, parte do polímero a partir da solução.
16. 16. Processo de acordo com a reivindicação 15, caracterizado por compreender adicionalmente a extrusão do polímero removido para secar e transformar em pelotas o polímero. ΕΡ 1 529 Ο72/PT 3/8
17. 17. Processo de acordo com a reivindicação 15, caracterizado por a remoção do polimero a partir da solução não incluir a exposição da solução a água quente.
18. 18. Processo de acordo com a reivindicação 15, caracterizado por a remoção do polimero a partir da solução incluir a adição à solução de um segundo precipitante para o polimero.
19. 19. Processo de acordo com a reivindicação 18, caracterizado por o primeiro e segundo precipitantes para o polimero serem o mesmo.
20. 20. Processo de acordo com a reivindicação 15, caracterizado por compreender adicionalmente a evaporação de uma porção da solução antes da remoção de, pelo menos, parte do polimero a partir da solução.
21. 21. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender adicionalmente, após aplicação da força centrífuga à solução, da adição de um volume de um segundo precipitante para o polímero para remover, pelo menos, parte do polímero a partir da solução, em que o volume do segundo precipitante é inferior a cerca de duas partes relativamente ao volume do sistema de solventes.
22. 22. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o precipitante para o polímero ser posto em contacto com a biomassa depois do solvente para o polímero ser posto em contacto com a biomassa.
23. 23. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 22, caracterizado por a solução ter uma concentração de polímero de, pelo menos, cerca de dois por cento.
24. 24. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 22, caracterizado por a solução ter uma viscosidade, no máximo, de cerca de 100 mPa.s (100 centipoise).
25. 25. Processo de acordo com a reivindicação 22, caracterizado por compreender adicionalmente a remoção de, pelo menos, uma porção do polímero a partir da solução, em ΕΡ 1 529 Ο72/PT 4/8 que a remoção do polímero não inclua a exposição da solução a água quente.
26. 26. Processo de acordo com a reivindicação 22, caracterizado por compreender adicionalmente, após separação, a adição de um volume de um segundo precipitante para o polímero para remover, pelo menos, parte do polímero a partir da solução, em que o volume do segundo precipitante é inferior a cerca de duas partes relativamente ao volume do sistema de solventes.
27. 27. Processo de acordo com a reivindicação 22, caracterizado por compreender adicionalmente: a remoção de, pelo menos, uma porção do polímero a partir da solução; e a extrusão do polímero removido para secar e transformar em pelotas o polímero.
28. 28. Processo de acordo com a reivindicação 22, caracterizado por o sistema de solventes compreender um solvente para o polímero como definido em qualquer uma das reivindicações 2-9.
29. 29. Processo de acordo com a reivindicação 22, caracterizado por o sistema de solventes compreender um precipitante para o polímero que dissolve menos do que cerca de 0,2% do polímero à temperatura ambiente.
30. 30. Processo de acordo com a reivindicação 22, caracterizado por o solvente para o polímero e o precipitante para o polímero terem uma volatilidade relativa de, pelo menos, cerca de dois a um ponto de borbulhamento equimolar para o solvente para o polímero e para o precipitante para o polímero.
31. 31. Processo de acordo com a reivindicação 22, caracterizado por o solvente para o polímero e o precipitante para o polímero não formarem um azeótropo.
32. 32. Processo de acordo com a reivindicação 22, caracterizado por o precipitante para o polímero compreender um alcano. ΕΡ 1 529 Ο72/PT 5/8
33. 33. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 22, caracterizado por a biomassa contendo o polímero ser de origem microbiana e ter um teor em polímero de, pelo menos, cerca de 50 por cento em peso, ou ser de origem em planta e ter um teor em polímero de, pelo menos, cerca de 50 por cento em peso.
34. 34. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 22, caracterizado por a biomassa contendo o polímero compreender células que contêm o polímero.
35. 35. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 22, caracterizado por o sistema de solventes ser posto em contacto com a biomassa sob condições de fluxo a contracorrente.
36. 36. Processo de acordo com a reivindicação 35, caracterizado por ser um processo de uma fase.
37. 37. Processo de acordo com a reivindicação 35, caracterizado por ser um processo de fase múltipla.
38. 38. Processo de acordo com a reivindicação 35, caracterizado por as condições a contracorrente incluírem uma pressão manométrica de, pelo menos, cerca de 4,4811χ105 Pa (uma pressão de pelo menos, cerca de 65 psig).
39. 39. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela extração de um poli-hidroxialcanoato (PHA) a partir de biomassa tendo células que contêm o PHA, processo que compreende: (a) proporcionar uma pasta contendo a biomassa e água; (b) a adição de um sistema de solventes à pasta para formar uma mistura que contém a pasta e o sistema de solventes; (c) a agitação da mistura para proporcionar uma associação que inclua duas fases, sendo uma fase formada por uma solução contendo o PHA e o sistema de solventes com quantidades vestigiais de biomassa e sendo a segunda fase formada por biomassa residual tendo células com teor reduzido de polímero, água e uma porção de transferência do sistema de solventes; ΕΡ 1 529 Ο72/PT 6/8 (d) a separação das duas fases utilizando um dispositivo que explora a força centrífuga para facilitar a separação; (e) a adição de um precipitante para o PHA à fase de PHA para formar uma mistura que contenha o PHA precipitado, o sistema de solventes e o precipitante; e depois (f) a separação do PHA a partir daquela mistura, Em que o sistema de solventes que se adiciona à pasta inclui um ou mais solventes para o PHA e um ou mais precipitantes para o PHA.
40. 40. Processo de acordo com a reivindicação 39, caracterizado por o solvente para o PHA ter uma solubilidade em água inferior a cerca de um por cento.
41. 41. Processo de acordo com a reivindicação 39, caracterizado por o sistema de solventes que é adicionado à pasta conter menos do que cerca de 25 volumes por cento do precipitante.
42. 42. Processo de acordo com a reivindicação 39, caracterizado por o sistema de solventes que é adicionado à pasta conter menos do que cerca de 20 volumes por cento do precipitante.
43. 43. Processo de acordo com a reivindicação 39, caracterizado por o sistema de solventes que é adicionado à pasta conter menos do que cerca de 15 volumes por cento do precipitante.
44. 44. Processo de acordo com a reivindicação 39, caracterizado por o sistema de solventes que é adicionado à pasta conter menos do que cerca de 10 volumes por cento do precipitante.
45. 45. Processo de acordo com a reivindicação 39, caracterizado por o PHA precipitado ser separado por filtração ou centrifugação a partir da mistura contendo o sistema de solventes e o precipitante.
46. 46. Processo de acordo com a reivindicação 39 ou reivindicação 45, caracterizado por compreender adicionalmente o passo de lavagem do PHA precipitado com ΕΡ 1 529 Ο72/PT 7/8 solvente .
47. 47. Processo de acordo com a reivindicação 46, caracterizado por o solvente ser uma mistura de um solvente para o PHA e um precipitante para o PHA.
48. 48. Processo de acordo com a reivindicação 4 6 ou 47, caracterizado por compreender adicionalmente o passo de secagem do PHA precipitado, lavado.
49. 49. Processo de acordo com a reivindicação 46 ou 47, caracterizado por compreender adicionalmente o passo de extrusão direta do polímero precipitado contendo ainda solvente.
50. 50. Processo de acordo com a reivindicação 49, caracterizado por o polímero ser extrudido num extrusor de desvolatilização.
51. 51. Processo de acordo com a reivindicação 50, caracterizado por compreender adicionalmente o passo de formação de um produto por formação de pelotas do polímero extrudido.
52. 52. Processo de acordo com a reivindicação 39, caracterizado por o precipitante para o PHA ser adicionado à pasta antes do solvente para o PHA.
53. 53. Processo de acordo com a reivindicação 52, caracterizado por a quantidade de precipitante adicionado ser de 0,5 a 2 volumes relativamente à pasta.
54. 54. Processo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por o solvente ser selecionado a partir do grupo constituído por metilisobutilcetona, acetato de etilo, acetato de propilo, acetato de butilo, acetato de amilo, iso-butirato de butilo, n-butirato de metilo, propionato de butilo, butirato de butilo, valerato de metilo, valerato de etilo, caproato de metilo, butirato de etilo, acetato de etilo, gama-butirolactona, gama-valerolactona, 3-metil-2-pentanona, 4-metil-2-pentanona, 3-metil-2-butanona, 2-pentanona, di-isobutilcetona, 2-hexanona, 3-pentanona, ΕΡ 1 529 Ο72/PT 8/8 2-metil-3-heptanona, 3-heptanona, 2-octanona, 5-metil-3-heptanona, 5-metil-2-hexanona, heptanona, ciclopentanona, ciclo-hexanona, metil-l-butanol, etil-l-butanol, 3-metil-l-butanol, 2-metil-l-pentanol, 2-metil-2-butanol, 3-metil-2-pentanol, metil-2-pentanol, 4-metil-2-pentanol, álcool butílico, álcool pentílico, álcool hexílico, álcool heptílico, ciclo-hexanol, metilciclo-hexanol e óleos de fusel.
55. 55. Processo de acordo com a reivindicação 54, caracterizado por o solvente para o polímero ser selecionado a partir do grupo constituído por acetato de butilo, 3-metil- 2- pentanona, 3-metil-2-butanona, 2-pentanona, di- isobutilcetona, 2-hexanona, 3-pentanona, 2-metil-3-heptanona, 3- heptanona, 2-octanona, 5-metil-3-heptanona, 5-metil-2-hexanona e heptanona.
56. 56. Processo de acordo com a reivindicação 55, caracterizado por o solvente para o polímero ser selecionado a partir do grupo constituído por 2-pentanona, 2-hexanona, 3-pentanona, 2-metil-3-heptanona, 3-heptanona, 2-octanona, 5-metil-3-heptanona, 5-metil-2-hexanona e heptanona.
57. 57. Processo de acordo com a reivindicação 56, caracterizado por o solvente para o polímero ser selecionado a partir do grupo constituído por 2-pentanona, 3-pentanona e 2-hexanona. Lisboa, 2012-11-02