カルボン酸及びアルコールへのバイオマスの転換用の方法及び系
本開示は、カルボン酸及び/又は第一級アルコールへのバイオマスの転換のための方法、工程、及び装置を含む。その系は、リグノセルロース系のバイオマスのような、バイオマスからカルボン酸の塩を含有する発酵培養液を生産するために動作可能な前処理/発酵の部分系を含むこともある。その系は、また、濃縮された生産物を生産するためにその発酵培養液から過剰な水を取り除くために動作可能な脱水の部分系を含むこともある。その系は、また、混合したカルボン酸の生産物を生産するための動作可能な酸のわき出しの部分系を含むこともある。その系は、また、第一級アルコールを含有する混合物のような、アルコールの混合物を生産するための動作可能な水素化の部分系を含むこともある。カルボン酸又はアルコールの混合物を得るために、この系又は他の系を動作させる方法が、また、提供される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、統合された予備処理、発酵、脱水、及び処理工程を通じて、カルボン酸及び第一級アルコールのような、有用な物質へバイオマスを転換する方法に関する。より具体的には、それは、リグノセルロース系のバイオマスへ適用される方法に関することもある。
【背景技術】
【0002】
大量のバイオマスは、特にリグノセルロース系のバイオマスは、農業の及び産業の工程の間に、未使用のもの又は非効率的に使用されるもののままである。このバイオマスの廃棄は、しばしば、困難な又は高価なことである。従って、有用な化学物質を生産するためにこのバイオマスを使用する方法は、かなり金銭的価値のあるものである。
【0003】
有機酸は、商業の重要な化学物質である。歴史的に、有機酸は、動物の脂肪若しくは野菜の油の源から、又は、実質的に非水系における石油の源から、生産された。より最近では、有機酸は、発酵によるバイオマスからの製造用の最も魅力的な生産物として識別されてきた。アルコールは、また、バイオマスの発酵によって生産されることもある重要な産業の化学物質である。しかしながら、全体的な発酵生産物からの有機酸及びアルコールの抽出は、容易なことではないと共に、エネルギー、水、及び反応物の化学物質の使用においてしばしば非効率的なことである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明は、カルボン酸及び/又は第一級アルコールへのバイオマスの転換用の方法、工程、及び装置を含む。
【課題を解決するための手段】
【0005】
一つの実施形態に従って、本発明は、バイオマスの転換用の系を含む。その系は、処理されたバイオマスを生産するために、石灰又は生石灰及び空気でバイオマスを予備処理する、と共に、カルボン酸の塩を含有する発酵培養液を生産するために、接種物でその処理されたバイオマスを発酵させる、ための動作可能な予備処理/発酵の部分系を含む。その系は、また、濃縮された生産物を生産するために、その発酵培養液から過剰な水を取り除くための動作可能な脱水の部分系を含む。最後に、その系は、それらカルボン酸の塩から低分子量の第三級アミン又はアンモニアのカルボン酸塩の生産物を生産するために、低分子量の第三級アミン又はアンモニアとその濃縮された生産物を組み合わせる、高分子量の第三級アミンのカルボン酸塩の生産物を形成するために、その低分子量の第三級アミン又はアンモニアのカルボン酸塩の生産物におけるその低分子量の第三級アミン又はアンモニアを、高分子量の第三級アミンで置き換える、及び、混合されたカルボン酸の生産物を生産するために、その高分子量の第三級アミンのカルボン酸塩の生産物におけるアミン−カルボン酸塩の結合を熱的に切断する、ための動作可能な酸のわき出しの部分系を含む。
【0006】
より具体的な実施形態において、その系は、また、エステルを形成するために、高分子量のアルコールとその混合されたカルボン酸の生産物を組み合わせる、水素化の触媒を使用してアルコールの混合物へそのエステルを転換する、及び、その高分子量のアルコールからそのアルコールの混合物を分離するための動作可能な水素化の部分系を含むこともある。
【0007】
別の実施形態に従って、本発明は、発酵生産物を得る方法を含む。その方法は、発酵培養液を生産するために、石灰又は生石灰、水、接種物、及び空気でバイオマスの積み重ねを処理すること、酸性化された発酵培養液を生産するために、高分子量のカルボン酸でその発酵培養液を酸性化すること、ストリッピングされた発酵培養液を生産するために、ストリッピングカラムにおいてその発酵培養液をストリッピングすること、濃縮された生産物を得るために、蒸発器においてそのストリッピングされた発酵培養液を濃縮すること、低分子量の第三級アミン又はアンモニアのカルボン酸塩を生産するために、低分子量の第三級アミン又はアンモニア及び二酸化炭素とその濃縮された生産物を混合すること、高分子量の第三級アミンのカルボン酸塩を生産するために、高分子量の第三級アミンとその低分子量の第三級アミン又はアンモニアのカルボン酸塩を交換すること、遊離のカルボン酸の生産物を生産するために、酸/アミンの結合を切断するために十分な温度までその高分子量の第三級アミンのカルボン酸塩を加熱すること、及び、その遊離のカルボン酸の生産物を回収すること、を含むこともある。
【0008】
より具体的な実施形態において、その方法は、また、エステルを形成するために、高分子量のアルコールとそのカルボン酸の生産物を組み合わせること、アルコールの生産物を形成するために、そのエステルを水素化すること、そのアルコールの生産物からその高分子量のアルコールを分離すること、及び、そのアルコールの生産物を回収すること、を含むこともある。
【発明を実施するための最良の形態】
【0009】
本発明は、図面と併せて取り上げられた、以下に続く詳細な説明の参照を通じて、より良好に理解されることもある。
【0010】
本発明は、カルボン酸、及び、アルコール、特に第一級アルコールへの、バイオマス、特にリグノセルロース系のバイオマス、の転換用の、系、方法、及びデバイスに関する。
【0011】
今、図1を参照して、バイオマスの積み重ね12が、石灰又は生石灰(炭酸カルシウム又は酸化カルシウム)及び(示されない)二酸化炭素とブレンドされると共に砂利16で充填されたくぼみ14の上部に積み重ねられることもある、予備処理及び濾過の系10が、提供されることもある。くぼみ14は、また、裏地18で裏を付けられることもある。バイオマスの積み重ね12は、いずれの種類のバイオマスをも含むことがある。選択された実施形態においては、それは、加工されたサトウキビ若しくはモロコシの茎又はトウモロコシのかいばのような、リグノセルロース系のバイオマスを含むこともある。穿孔された排液管20は、砂利16に埋め込まれることもある。特に系10が、外側にあるとすれば、バイオマスの積み重ね12は、雨水及びがれき類を外に出したままにするために、覆い22によって覆われることもある。ポンプ24は、くぼみ14からバイオマスの積み重ね12の上部まで水34を循環させることもある。水34が、積み重ね12を通じて循環すると、それは、その温度を規制することもある、熱交換器26を通じて流動することもある。冷却水又は熱源28は、また、熱交換器26を通じて循環することもある。
【0012】
バイオマスの積み重ね12が集合させられた後における、おおよそ最初の一ヶ月の間に、空気38は、送風器30を使用して、積み重ね12を通じて送風されることもある。その空気から二酸化炭素を取り除くために、それは、石灰水のスラリー32を通じて泡立たせられることもある。酸素が豊富な空気28は、また、供給されることもある。積み重ね12における石灰プラス空気28の組み合わせられた効果は、そのバイオマスからリグニンを取り除くが、それを、より消化可能なものにする。さらに、その石灰は、ヘミセルロースからアセチル基を取り除くが、それは、また消化可能性を援助する。一度その石灰が、排出されると、そのpHは、中性のものの近くまで降下するが、その点では、混合された培養物の接種物が、加えられることもある。
【0013】
その接種物は、いずれの源に由来したものであってもよいが、しかし、多数の実施形態においては、それは、土壌に由来したものであることもある。海洋環境において有機物の豊富な土壌に由来した生物体は、本発明の実施形態との使用に特に良好に適合したものであるように見える。このような生物体は、多い塩の環境において生産的なものであることができる。例えば、その接種物は、塩に耐性のある微生物を含むこともある。
【0014】
接種の後に、それら生物体は、そのバイオマスを消化すると共に、それをカルボン酸へ転換する。それらの酸は、積み重ね12における炭酸カルシウム又は酸化カルシウムと反応するが、カルボン酸カルシウム塩又はその積み重ねを通じて循環する水に溶解させられる他のカルシウム塩を生産する。発酵培養液36と呼ばれる、この水溶液は、収穫されると共にさらなる加工のために送られることもある。
【0015】
今、図2を参照して、発酵培養液36は、脱水の系40において脱水されることもある。発酵培養液26は、その培養液を予備加熱する、熱交換器26を通じて汲み上げられることもある。そして、予備加熱された発酵培養液36は、高分子量のカルボン酸46(例.カプロン酸、吉草酸、ヘプタン酸(hepotanoic acid))で酸性化されることもある。酸性化された発酵培養液36は、ストリッピングカラム44へ送られることもあるが、そこでは、蒸気80が、溶解した二酸化炭素、蒸発器58と干渉すると共に炭酸カルシウムが熱交換器56において外皮を付けることを引き起こすこともある不凝縮性の気体を中からストリッピングする。好ましくは、ストリッパー44は、1気圧以上で動作することもあるが、それは、既存の蒸気86が、その工程における他の場所で熱に使用されることを許容する。さらに、熱交換器42が、溶解した炭酸カルシウムによって汚されたものになるとすれば、ストリッパー44における圧力は、低減されることもあるが、それは、熱交換器42を出る蒸気の温度を低下させると共に、汚れることを低減することもある。しかしながら、ストリッパー44が、低減された圧力で動作させられるとすれば、(示されない)真空ポンプは、発酵培養液36から不凝縮性の気体を取り除くために、必要とされることもある。
【0016】
そして、蒸気でストリッピングされた、酸性化された発酵培養液36は、混合器48へ送られることもあるが、そこでは、そのpHは、浮きかす54が沈殿することを引き起こす、貯蔵器78からの石灰50の追加を通じて、おおよそ11と12との間まで上昇させられることもある。そして、浮きかす54は、固体分離器52において取り除かれることもある。この脱気された、浮きかすが除かれた、発酵培養液36は、熱交換器56においてさらに加熱されることもあるが、その後に、それは、蒸発器58に入ることもある。圧縮器60は、蒸発器58の低圧室から水を蒸発させることもある。蒸発器58の高圧室において解放された濃縮の熱は、その低圧室に必要とされた蒸発の熱を提供することもある。その蒸発の工程を駆動するために必要とされたエネルギーは、エンジンによって提供されることもある。
【0017】
図2に示された実施形態においては、組み合わせられたサイクルエンジンが、使用されることもあるが、それは、エネルギーの効率を増加させる。ガスタービン88は、軸動力を圧縮器60へ提供することもある。ガスタービンは、燃料74を使用することもある。ガスタービン88からの排気ガス72は、蒸気タービン64を駆動することもある高圧の蒸気を生産することもある、ボイラー62へ方向付けられることもある。熱交換器66は、蒸気タービン64を出る低圧の蒸気を凝縮させることもある。冷却水76は、この冷却することを容易にするために使用されることもある。蒸発器58の高圧の区画からの蒸留された水82は、熱交換器56及び42において冷却されることもあると共に、予備処理/発酵の系10へ戻されることもある。濃縮された生産物68は、熱交換器56及び42において冷却されると共に酸のわき出しの系90へ送られることもある。液体タービン70は、蒸発器58を出る高圧の液体からいくらかの仕事を再度捕捉することもある。
【0018】
ポンプ84は、流体の流動を容易にするために、その系における様々な点で含まれることもある。
【0019】
今、図3を参照して、濃縮された生産物68は、次に、酸のわき出しの系90へ送られることもある。混合器92において、脱水の系40からの濃縮された生産物68は、二酸化炭素94及びトリエチルアミンのような低分子量の第三級アミン96と混合させられることもある。そのカルボン酸塩は、可溶な塩を形成するために、低分子量の第三級アミン96と反応する。そのカルシウムは、固体分離器100を使用して回収されることもある、不溶な炭酸カルシウム98を形成するために、二酸化炭素94と反応する。そして、炭酸カルシウム98は、全ての低分子量の第三級アミン96が炭酸カルシウム98から取り除かれることを保証するために、容器102における付着する生産物及び蒸気でストリッピングされたものを取り除くために、蒸留した水で洗浄されることもある。そして、炭酸カルシウム98は、緩衝剤として作用するために、予備処理/発酵の系10へ、又は、石灰へ転換されるために、(示されない)石灰の炉へ、送られることもある。
【0020】
水溶液104は、溶解した低分子量の第三級アミンのカルボン酸塩を含有する。そして、それは、熱交換器106において予備加熱されると共に蒸発器108へ送られることもあるが、そこでは、その水のほとんどが、脱水の系40において使用された同じ蒸気圧縮技術を使用して、取り除かれることもある。具体的に、タービン130は、圧縮器132へエネルギーを提供することもある。蒸発器108を出る廃棄物の流体は、カラム134へ送られることもあるが、そこでは、それは、混合器92へ付加的な生産物の流れを及び予備処理/発酵の系10へ水140を提供するために、石灰136及び蒸気138と組み合わせられることもある。
【0021】
そして、濃縮された低分子量の第三級アミンのカルボン酸塩の溶液104は、カラム110へ送られることもあるが、そこでは、トリオクチルアミン又はトリエタノールアミンのような、高分子量の第三級アミン112が、加えられることもある。高分子量の第三級アミンのカルボン酸塩の溶液104が、カラム110の下部を出ることもある一方で、低分子量の第三級アミン96は、置き換えられると共にカラム110の上部を出ることもある。
【0022】
そして、高分子量の第三級アミンのカルボン酸塩の溶液104は、熱交換器114において予備加熱されると共にカラム116へ送られることもある。カラム116において、その温度は、化学結合を切断するためには十分に高いものであることもあるが、より揮発性のカルボン酸146が、カラム116の上部を出ることを許容する。より揮発性でない高分子量の第三級アミン112は、そのカラムの下部を出ることもあると共に、カラム110へ再循環されることもある。
【0023】
高分子量の第三級アミン112にあるいずれの塩120も、固体分離器118を使用して、取り除かれることもある。回収された塩120は、分離器118において高分子量の第三級アミン112を取り除くために、トリエチルアミンのような、揮発性の溶媒122で洗浄されることもある。溶媒122は、蒸留カラム124において、その回収された高分子量の第三級アミンから分離されることもある。そして、塩120は、揮発性の溶媒122を取り除くと共に固体144を形成するために、ストリッパー126において、蒸気でストリッピングされることもある。
【0024】
系90は、工程の熱を再循環するために使用されることもある様々な熱交換器140を含有することもある。様々な流体は、冷却水142、蒸気148、及び燃料150のような、これらの熱交換機を通過することもある。一つの熱交換器140において、脱水の系40からの蒸気86は、熱源として使用されると共にそして凝縮器152に収集されることもあるが、そこでは、二酸化炭素154が、水156から分離されることもあると共に、それは、発酵/予備処理の系10へ戻されることもある。
【0025】
ポンプ158は、また、流体の流動を容易にするために、その系における様々な点で含まれることもある。
【0026】
今、図4を参照して、酸のわき出しの系90からの混合させられたカルボン酸146は、水素化の系170へ送られることもある。混合させられた酸146は、カラム172に置かれると共にヘプタノールのような高分子量のアルコール174と組み合わせられることもある。カルボン酸146は、エステル176及び水178を形成するために、アルコール174と反応する。水178は、カラム172において分離されると共に熱交換器180へ送られると共にそしてカラム172へ戻される又は系10、40、90、若しくは170における他の場所で使用されることもある。エステル176は、ラネー(Raney)ニッケルのような、適切な水素化の触媒を含有する水素化の反応器182へ送られることもある。反応器182において、水素200が、加えられると共に、エスエル176が、アルコールへ転換される。固体は、固体分離器186を使用して、アルコール184から分離されることもある。アルコールの混合物184は、その下部から高分子量のアルコール174を、及び、その上部からアルコールの生産物190を、回収することもあるカラム188へ送られることもある。アルコールの生産物190は、第一級アルコールであることもある。
【0027】
系170は、工程の熱を再循環するために使用されることもある様々な熱交換器192を含有することもある。様々な流体は、冷却水194及び蒸気196のような、これらの熱交換器を通過することもある。ポンプ198は、また、流体の流動を容易にするために、その系における様々な点で含まれることもある。
【0028】
アルコールの生産無しにカルボン酸を回収するための代替の系は、当技術において知られるが、いずれも、図4の水素化の系の代わりに使用されることもある。
【0029】
今、図5を参照して、系300は、部分系302として、予備処理/発酵の系10、脱水の系40、酸のわき出しの系90、及び、また自由選択で水素化の系170、を含むこともある。系300は、異なる部分系302の間で、熱、水、石灰、二酸化炭素、及び、他の材料を再利用することもある。
【0030】
明示的に示されない代替の実施形態において、アンモニアが、酸のわき出しの系90における低分子量の第三級アミン96の代わりに、使用されることもある。さらに、そのアンモニアが、より早期に供給されるとすれば、カルボン酸カルシウム、二酸化炭素、及びアンモニアの間の反応は、脱水の系40の中へ入ることに先立って、起こることもある。この実施形態においては、カルボン酸カルシウムよりもむしろ、アンモニアのカルボン酸塩の水溶液が、脱水の系40において蒸発させられることもある。これは、アンモニアの塩が、カルシウム塩よりも外皮を付けるより少ない傾向を有するので、熱交換器又は系40において外皮を付けることを予防することを援助することもある。アンモニアは、また、安価なものであると共に、失われたアンモニアは、予備処理/発酵の系10へそらされることもあるが、そこでは、それは、窒素源として役に立つこともある。しかしながら、アンモニアは、望まれた副産物ではないこともある、アミドを形成するために、カルボン酸と反応することもある。
【0031】
本発明の実施形態は、上述した系の動作において伴われた全ての工程を含むこともある。今、図6を参照して、本発明は、カルボン酸及びアルコールを生産するための統合された方法を含むこともある。その方法は、発酵培養液36を生産するために、ステップ400において石灰又は生石灰、水34、接種物、及び空気でバイオマス12の積み重ねを処理することを含むこともある。ステップ410において、発酵培養液36は、高分子量のカルボン酸46で酸性化されると共に、そして、ステップ420において、ストリッピングカラム44においてストリッピングされることもある。ステップ430において、その生産物は、濃縮された生産物68を生産するために、蒸発器58において濃縮されることもある。濃縮された生産物68は、低分子量の第三級アミンのカルボン酸塩を形成するために、ステップ440において二酸化炭素94及び低分子量の第三級アミン96と混合させられる。このカルボン酸塩は、高分子量の第三級アミンのカルボン酸塩を生産するために、ステップ450において、カラム110において高分子量の第三級アミン112と交換されることもある。その高分子量の第三級アミンのカルボン酸塩は、ステップ460において、そのアミンに対するその酸の結合を切断するためには十分に高い温度まで、カラム116において加熱されることもある。これは、ステップ470において回収されることもあるカルボン酸146を生産する。いくつかの実施形態において、カルボン酸146は、ステップ480において、エステル176を形成するために、高分子量のアルコール174と組み合わせられることもある。ステップ490において、エステル176は、アルコールの生産物190を形成するために、室182において水素化されることもある。ステップ500において、高分子量のアルコール174及びアルコールの生産物190は、カラム188において分離されることもある。アルコールの生産物190は、第一級アルコールであることもある。
【0032】
代替の実施形態において、アンモニアは、低分子量の第三級アミン96の代わりに使用されることもある。アンモニアは、ステップ400の後に、直ちに加えられることもある。
【0033】
本発明において有用な様々な方法、系、及び装置は、また、2000年3月28日に発行された米国特許第6,043,392号明細書、1999年11月16日に発行された米国特許第5,986,133号明細書、2002年11月12日に発行された米国特許第6,478,965号明細書、2002年5月28日に発行された米国特許第6,395,926号明細書、1999年10月5日に発行された米国特許第5,962,307号明細書、及び、2004年5月21に公開された国際公開第04/041995号パンフレット、並びに、それらの米国及び外国の対応する出願及び特許に記述されることもある。上記の特許及び出願の全ては、ここでは、参照によって組み込まれる。
【図面の簡単な説明】
【0034】
【図1】図1は、本発明の実施形態に従った、予備処理及び発酵の系を図示する。
【図2】図2は、本発明の実施形態に従った、脱水の系を図示する。
【図3】図3は、本発明の実施形態に従った、酸のわき出しの系を図示する。
【図4】図4は、本発明の実施形態に従った、水素化の系を図示する。
【技術分野】
【0001】
本発明は、統合された予備処理、発酵、脱水、及び処理工程を通じて、カルボン酸及び第一級アルコールのような、有用な物質へバイオマスを転換する方法に関する。より具体的には、それは、リグノセルロース系のバイオマスへ適用される方法に関することもある。
【背景技術】
【0002】
大量のバイオマスは、特にリグノセルロース系のバイオマスは、農業の及び産業の工程の間に、未使用のもの又は非効率的に使用されるもののままである。このバイオマスの廃棄は、しばしば、困難な又は高価なことである。従って、有用な化学物質を生産するためにこのバイオマスを使用する方法は、かなり金銭的価値のあるものである。
【0003】
有機酸は、商業の重要な化学物質である。歴史的に、有機酸は、動物の脂肪若しくは野菜の油の源から、又は、実質的に非水系における石油の源から、生産された。より最近では、有機酸は、発酵によるバイオマスからの製造用の最も魅力的な生産物として識別されてきた。アルコールは、また、バイオマスの発酵によって生産されることもある重要な産業の化学物質である。しかしながら、全体的な発酵生産物からの有機酸及びアルコールの抽出は、容易なことではないと共に、エネルギー、水、及び反応物の化学物質の使用においてしばしば非効率的なことである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明は、カルボン酸及び/又は第一級アルコールへのバイオマスの転換用の方法、工程、及び装置を含む。
【課題を解決するための手段】
【0005】
一つの実施形態に従って、本発明は、バイオマスの転換用の系を含む。その系は、処理されたバイオマスを生産するために、石灰又は生石灰及び空気でバイオマスを予備処理する、と共に、カルボン酸の塩を含有する発酵培養液を生産するために、接種物でその処理されたバイオマスを発酵させる、ための動作可能な予備処理/発酵の部分系を含む。その系は、また、濃縮された生産物を生産するために、その発酵培養液から過剰な水を取り除くための動作可能な脱水の部分系を含む。最後に、その系は、それらカルボン酸の塩から低分子量の第三級アミン又はアンモニアのカルボン酸塩の生産物を生産するために、低分子量の第三級アミン又はアンモニアとその濃縮された生産物を組み合わせる、高分子量の第三級アミンのカルボン酸塩の生産物を形成するために、その低分子量の第三級アミン又はアンモニアのカルボン酸塩の生産物におけるその低分子量の第三級アミン又はアンモニアを、高分子量の第三級アミンで置き換える、及び、混合されたカルボン酸の生産物を生産するために、その高分子量の第三級アミンのカルボン酸塩の生産物におけるアミン−カルボン酸塩の結合を熱的に切断する、ための動作可能な酸のわき出しの部分系を含む。
【0006】
より具体的な実施形態において、その系は、また、エステルを形成するために、高分子量のアルコールとその混合されたカルボン酸の生産物を組み合わせる、水素化の触媒を使用してアルコールの混合物へそのエステルを転換する、及び、その高分子量のアルコールからそのアルコールの混合物を分離するための動作可能な水素化の部分系を含むこともある。
【0007】
別の実施形態に従って、本発明は、発酵生産物を得る方法を含む。その方法は、発酵培養液を生産するために、石灰又は生石灰、水、接種物、及び空気でバイオマスの積み重ねを処理すること、酸性化された発酵培養液を生産するために、高分子量のカルボン酸でその発酵培養液を酸性化すること、ストリッピングされた発酵培養液を生産するために、ストリッピングカラムにおいてその発酵培養液をストリッピングすること、濃縮された生産物を得るために、蒸発器においてそのストリッピングされた発酵培養液を濃縮すること、低分子量の第三級アミン又はアンモニアのカルボン酸塩を生産するために、低分子量の第三級アミン又はアンモニア及び二酸化炭素とその濃縮された生産物を混合すること、高分子量の第三級アミンのカルボン酸塩を生産するために、高分子量の第三級アミンとその低分子量の第三級アミン又はアンモニアのカルボン酸塩を交換すること、遊離のカルボン酸の生産物を生産するために、酸/アミンの結合を切断するために十分な温度までその高分子量の第三級アミンのカルボン酸塩を加熱すること、及び、その遊離のカルボン酸の生産物を回収すること、を含むこともある。
【0008】
より具体的な実施形態において、その方法は、また、エステルを形成するために、高分子量のアルコールとそのカルボン酸の生産物を組み合わせること、アルコールの生産物を形成するために、そのエステルを水素化すること、そのアルコールの生産物からその高分子量のアルコールを分離すること、及び、そのアルコールの生産物を回収すること、を含むこともある。
【発明を実施するための最良の形態】
【0009】
本発明は、図面と併せて取り上げられた、以下に続く詳細な説明の参照を通じて、より良好に理解されることもある。
【0010】
本発明は、カルボン酸、及び、アルコール、特に第一級アルコールへの、バイオマス、特にリグノセルロース系のバイオマス、の転換用の、系、方法、及びデバイスに関する。
【0011】
今、図1を参照して、バイオマスの積み重ね12が、石灰又は生石灰(炭酸カルシウム又は酸化カルシウム)及び(示されない)二酸化炭素とブレンドされると共に砂利16で充填されたくぼみ14の上部に積み重ねられることもある、予備処理及び濾過の系10が、提供されることもある。くぼみ14は、また、裏地18で裏を付けられることもある。バイオマスの積み重ね12は、いずれの種類のバイオマスをも含むことがある。選択された実施形態においては、それは、加工されたサトウキビ若しくはモロコシの茎又はトウモロコシのかいばのような、リグノセルロース系のバイオマスを含むこともある。穿孔された排液管20は、砂利16に埋め込まれることもある。特に系10が、外側にあるとすれば、バイオマスの積み重ね12は、雨水及びがれき類を外に出したままにするために、覆い22によって覆われることもある。ポンプ24は、くぼみ14からバイオマスの積み重ね12の上部まで水34を循環させることもある。水34が、積み重ね12を通じて循環すると、それは、その温度を規制することもある、熱交換器26を通じて流動することもある。冷却水又は熱源28は、また、熱交換器26を通じて循環することもある。
【0012】
バイオマスの積み重ね12が集合させられた後における、おおよそ最初の一ヶ月の間に、空気38は、送風器30を使用して、積み重ね12を通じて送風されることもある。その空気から二酸化炭素を取り除くために、それは、石灰水のスラリー32を通じて泡立たせられることもある。酸素が豊富な空気28は、また、供給されることもある。積み重ね12における石灰プラス空気28の組み合わせられた効果は、そのバイオマスからリグニンを取り除くが、それを、より消化可能なものにする。さらに、その石灰は、ヘミセルロースからアセチル基を取り除くが、それは、また消化可能性を援助する。一度その石灰が、排出されると、そのpHは、中性のものの近くまで降下するが、その点では、混合された培養物の接種物が、加えられることもある。
【0013】
その接種物は、いずれの源に由来したものであってもよいが、しかし、多数の実施形態においては、それは、土壌に由来したものであることもある。海洋環境において有機物の豊富な土壌に由来した生物体は、本発明の実施形態との使用に特に良好に適合したものであるように見える。このような生物体は、多い塩の環境において生産的なものであることができる。例えば、その接種物は、塩に耐性のある微生物を含むこともある。
【0014】
接種の後に、それら生物体は、そのバイオマスを消化すると共に、それをカルボン酸へ転換する。それらの酸は、積み重ね12における炭酸カルシウム又は酸化カルシウムと反応するが、カルボン酸カルシウム塩又はその積み重ねを通じて循環する水に溶解させられる他のカルシウム塩を生産する。発酵培養液36と呼ばれる、この水溶液は、収穫されると共にさらなる加工のために送られることもある。
【0015】
今、図2を参照して、発酵培養液36は、脱水の系40において脱水されることもある。発酵培養液26は、その培養液を予備加熱する、熱交換器26を通じて汲み上げられることもある。そして、予備加熱された発酵培養液36は、高分子量のカルボン酸46(例.カプロン酸、吉草酸、ヘプタン酸(hepotanoic acid))で酸性化されることもある。酸性化された発酵培養液36は、ストリッピングカラム44へ送られることもあるが、そこでは、蒸気80が、溶解した二酸化炭素、蒸発器58と干渉すると共に炭酸カルシウムが熱交換器56において外皮を付けることを引き起こすこともある不凝縮性の気体を中からストリッピングする。好ましくは、ストリッパー44は、1気圧以上で動作することもあるが、それは、既存の蒸気86が、その工程における他の場所で熱に使用されることを許容する。さらに、熱交換器42が、溶解した炭酸カルシウムによって汚されたものになるとすれば、ストリッパー44における圧力は、低減されることもあるが、それは、熱交換器42を出る蒸気の温度を低下させると共に、汚れることを低減することもある。しかしながら、ストリッパー44が、低減された圧力で動作させられるとすれば、(示されない)真空ポンプは、発酵培養液36から不凝縮性の気体を取り除くために、必要とされることもある。
【0016】
そして、蒸気でストリッピングされた、酸性化された発酵培養液36は、混合器48へ送られることもあるが、そこでは、そのpHは、浮きかす54が沈殿することを引き起こす、貯蔵器78からの石灰50の追加を通じて、おおよそ11と12との間まで上昇させられることもある。そして、浮きかす54は、固体分離器52において取り除かれることもある。この脱気された、浮きかすが除かれた、発酵培養液36は、熱交換器56においてさらに加熱されることもあるが、その後に、それは、蒸発器58に入ることもある。圧縮器60は、蒸発器58の低圧室から水を蒸発させることもある。蒸発器58の高圧室において解放された濃縮の熱は、その低圧室に必要とされた蒸発の熱を提供することもある。その蒸発の工程を駆動するために必要とされたエネルギーは、エンジンによって提供されることもある。
【0017】
図2に示された実施形態においては、組み合わせられたサイクルエンジンが、使用されることもあるが、それは、エネルギーの効率を増加させる。ガスタービン88は、軸動力を圧縮器60へ提供することもある。ガスタービンは、燃料74を使用することもある。ガスタービン88からの排気ガス72は、蒸気タービン64を駆動することもある高圧の蒸気を生産することもある、ボイラー62へ方向付けられることもある。熱交換器66は、蒸気タービン64を出る低圧の蒸気を凝縮させることもある。冷却水76は、この冷却することを容易にするために使用されることもある。蒸発器58の高圧の区画からの蒸留された水82は、熱交換器56及び42において冷却されることもあると共に、予備処理/発酵の系10へ戻されることもある。濃縮された生産物68は、熱交換器56及び42において冷却されると共に酸のわき出しの系90へ送られることもある。液体タービン70は、蒸発器58を出る高圧の液体からいくらかの仕事を再度捕捉することもある。
【0018】
ポンプ84は、流体の流動を容易にするために、その系における様々な点で含まれることもある。
【0019】
今、図3を参照して、濃縮された生産物68は、次に、酸のわき出しの系90へ送られることもある。混合器92において、脱水の系40からの濃縮された生産物68は、二酸化炭素94及びトリエチルアミンのような低分子量の第三級アミン96と混合させられることもある。そのカルボン酸塩は、可溶な塩を形成するために、低分子量の第三級アミン96と反応する。そのカルシウムは、固体分離器100を使用して回収されることもある、不溶な炭酸カルシウム98を形成するために、二酸化炭素94と反応する。そして、炭酸カルシウム98は、全ての低分子量の第三級アミン96が炭酸カルシウム98から取り除かれることを保証するために、容器102における付着する生産物及び蒸気でストリッピングされたものを取り除くために、蒸留した水で洗浄されることもある。そして、炭酸カルシウム98は、緩衝剤として作用するために、予備処理/発酵の系10へ、又は、石灰へ転換されるために、(示されない)石灰の炉へ、送られることもある。
【0020】
水溶液104は、溶解した低分子量の第三級アミンのカルボン酸塩を含有する。そして、それは、熱交換器106において予備加熱されると共に蒸発器108へ送られることもあるが、そこでは、その水のほとんどが、脱水の系40において使用された同じ蒸気圧縮技術を使用して、取り除かれることもある。具体的に、タービン130は、圧縮器132へエネルギーを提供することもある。蒸発器108を出る廃棄物の流体は、カラム134へ送られることもあるが、そこでは、それは、混合器92へ付加的な生産物の流れを及び予備処理/発酵の系10へ水140を提供するために、石灰136及び蒸気138と組み合わせられることもある。
【0021】
そして、濃縮された低分子量の第三級アミンのカルボン酸塩の溶液104は、カラム110へ送られることもあるが、そこでは、トリオクチルアミン又はトリエタノールアミンのような、高分子量の第三級アミン112が、加えられることもある。高分子量の第三級アミンのカルボン酸塩の溶液104が、カラム110の下部を出ることもある一方で、低分子量の第三級アミン96は、置き換えられると共にカラム110の上部を出ることもある。
【0022】
そして、高分子量の第三級アミンのカルボン酸塩の溶液104は、熱交換器114において予備加熱されると共にカラム116へ送られることもある。カラム116において、その温度は、化学結合を切断するためには十分に高いものであることもあるが、より揮発性のカルボン酸146が、カラム116の上部を出ることを許容する。より揮発性でない高分子量の第三級アミン112は、そのカラムの下部を出ることもあると共に、カラム110へ再循環されることもある。
【0023】
高分子量の第三級アミン112にあるいずれの塩120も、固体分離器118を使用して、取り除かれることもある。回収された塩120は、分離器118において高分子量の第三級アミン112を取り除くために、トリエチルアミンのような、揮発性の溶媒122で洗浄されることもある。溶媒122は、蒸留カラム124において、その回収された高分子量の第三級アミンから分離されることもある。そして、塩120は、揮発性の溶媒122を取り除くと共に固体144を形成するために、ストリッパー126において、蒸気でストリッピングされることもある。
【0024】
系90は、工程の熱を再循環するために使用されることもある様々な熱交換器140を含有することもある。様々な流体は、冷却水142、蒸気148、及び燃料150のような、これらの熱交換機を通過することもある。一つの熱交換器140において、脱水の系40からの蒸気86は、熱源として使用されると共にそして凝縮器152に収集されることもあるが、そこでは、二酸化炭素154が、水156から分離されることもあると共に、それは、発酵/予備処理の系10へ戻されることもある。
【0025】
ポンプ158は、また、流体の流動を容易にするために、その系における様々な点で含まれることもある。
【0026】
今、図4を参照して、酸のわき出しの系90からの混合させられたカルボン酸146は、水素化の系170へ送られることもある。混合させられた酸146は、カラム172に置かれると共にヘプタノールのような高分子量のアルコール174と組み合わせられることもある。カルボン酸146は、エステル176及び水178を形成するために、アルコール174と反応する。水178は、カラム172において分離されると共に熱交換器180へ送られると共にそしてカラム172へ戻される又は系10、40、90、若しくは170における他の場所で使用されることもある。エステル176は、ラネー(Raney)ニッケルのような、適切な水素化の触媒を含有する水素化の反応器182へ送られることもある。反応器182において、水素200が、加えられると共に、エスエル176が、アルコールへ転換される。固体は、固体分離器186を使用して、アルコール184から分離されることもある。アルコールの混合物184は、その下部から高分子量のアルコール174を、及び、その上部からアルコールの生産物190を、回収することもあるカラム188へ送られることもある。アルコールの生産物190は、第一級アルコールであることもある。
【0027】
系170は、工程の熱を再循環するために使用されることもある様々な熱交換器192を含有することもある。様々な流体は、冷却水194及び蒸気196のような、これらの熱交換器を通過することもある。ポンプ198は、また、流体の流動を容易にするために、その系における様々な点で含まれることもある。
【0028】
アルコールの生産無しにカルボン酸を回収するための代替の系は、当技術において知られるが、いずれも、図4の水素化の系の代わりに使用されることもある。
【0029】
今、図5を参照して、系300は、部分系302として、予備処理/発酵の系10、脱水の系40、酸のわき出しの系90、及び、また自由選択で水素化の系170、を含むこともある。系300は、異なる部分系302の間で、熱、水、石灰、二酸化炭素、及び、他の材料を再利用することもある。
【0030】
明示的に示されない代替の実施形態において、アンモニアが、酸のわき出しの系90における低分子量の第三級アミン96の代わりに、使用されることもある。さらに、そのアンモニアが、より早期に供給されるとすれば、カルボン酸カルシウム、二酸化炭素、及びアンモニアの間の反応は、脱水の系40の中へ入ることに先立って、起こることもある。この実施形態においては、カルボン酸カルシウムよりもむしろ、アンモニアのカルボン酸塩の水溶液が、脱水の系40において蒸発させられることもある。これは、アンモニアの塩が、カルシウム塩よりも外皮を付けるより少ない傾向を有するので、熱交換器又は系40において外皮を付けることを予防することを援助することもある。アンモニアは、また、安価なものであると共に、失われたアンモニアは、予備処理/発酵の系10へそらされることもあるが、そこでは、それは、窒素源として役に立つこともある。しかしながら、アンモニアは、望まれた副産物ではないこともある、アミドを形成するために、カルボン酸と反応することもある。
【0031】
本発明の実施形態は、上述した系の動作において伴われた全ての工程を含むこともある。今、図6を参照して、本発明は、カルボン酸及びアルコールを生産するための統合された方法を含むこともある。その方法は、発酵培養液36を生産するために、ステップ400において石灰又は生石灰、水34、接種物、及び空気でバイオマス12の積み重ねを処理することを含むこともある。ステップ410において、発酵培養液36は、高分子量のカルボン酸46で酸性化されると共に、そして、ステップ420において、ストリッピングカラム44においてストリッピングされることもある。ステップ430において、その生産物は、濃縮された生産物68を生産するために、蒸発器58において濃縮されることもある。濃縮された生産物68は、低分子量の第三級アミンのカルボン酸塩を形成するために、ステップ440において二酸化炭素94及び低分子量の第三級アミン96と混合させられる。このカルボン酸塩は、高分子量の第三級アミンのカルボン酸塩を生産するために、ステップ450において、カラム110において高分子量の第三級アミン112と交換されることもある。その高分子量の第三級アミンのカルボン酸塩は、ステップ460において、そのアミンに対するその酸の結合を切断するためには十分に高い温度まで、カラム116において加熱されることもある。これは、ステップ470において回収されることもあるカルボン酸146を生産する。いくつかの実施形態において、カルボン酸146は、ステップ480において、エステル176を形成するために、高分子量のアルコール174と組み合わせられることもある。ステップ490において、エステル176は、アルコールの生産物190を形成するために、室182において水素化されることもある。ステップ500において、高分子量のアルコール174及びアルコールの生産物190は、カラム188において分離されることもある。アルコールの生産物190は、第一級アルコールであることもある。
【0032】
代替の実施形態において、アンモニアは、低分子量の第三級アミン96の代わりに使用されることもある。アンモニアは、ステップ400の後に、直ちに加えられることもある。
【0033】
本発明において有用な様々な方法、系、及び装置は、また、2000年3月28日に発行された米国特許第6,043,392号明細書、1999年11月16日に発行された米国特許第5,986,133号明細書、2002年11月12日に発行された米国特許第6,478,965号明細書、2002年5月28日に発行された米国特許第6,395,926号明細書、1999年10月5日に発行された米国特許第5,962,307号明細書、及び、2004年5月21に公開された国際公開第04/041995号パンフレット、並びに、それらの米国及び外国の対応する出願及び特許に記述されることもある。上記の特許及び出願の全ては、ここでは、参照によって組み込まれる。
【図面の簡単な説明】
【0034】
【図1】図1は、本発明の実施形態に従った、予備処理及び発酵の系を図示する。
【図2】図2は、本発明の実施形態に従った、脱水の系を図示する。
【図3】図3は、本発明の実施形態に従った、酸のわき出しの系を図示する。
【図4】図4は、本発明の実施形態に従った、水素化の系を図示する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
バイオマスの転換用の系であって、
処理されたバイオマスを生産するために、石灰又は生石灰及び空気でバイオマスを予備処理すると共に
カルボン酸の塩を含有する発酵培養液を生産するために、接種物で該処理されたバイオマスを発酵させる
ように動作可能な予備処理/発酵の部分系、
濃縮された生産物を生産するために、該発酵培養液から過剰な水を取り除く
ように動作可能な脱水の部分系、並びに、
該カルボン酸の塩から低分子量の第三級アミン又はアンモニアのカルボン酸塩の生産物を生産するために、低分子量の第三級アミン又はアンモニアと該濃縮された生産物を組み合わせる、
高分子量の第三級アミンのカルボン酸塩の生産物を形成するために、高分子量の第三級アミンと、該低分子量の第三級アミン又はアンモニアのカルボン酸塩の生産物における該低分子量の第三級アミン又はアンモニアを置き換える、及び、
混合させられたカルボン酸の生産物を生産するために、該高分子量の第三級アミンのカルボン酸塩の生産物におけるアミン−カルボン酸塩の結合を熱的に切断する
ように動作可能な酸のわき出しの部分系
を含む系。
【請求項2】
エステルを形成するために、高分子量のアルコールと前記混合させられたカルボン酸の生産物を組み合わせる、
水素化の触媒を使用してアルコールの混合物へ該エステルを転換する、及び、
該高分子量のアルコールから該アルコールの混合物を分離する
ように動作可能な水素化の部分系をさらに含む、請求項1に記載の系。
【請求項3】
前記バイオマスは、リグノセルロース系のバイオマスを含む、請求項1に記載の系。
【請求項4】
前記予備処理/発酵の部分系は、
裏地、
該裏地に置かれた砂利、及び
該砂利に埋め込まれた穿孔された排液管
を有するくぼみ、
該くぼみの上部に位置させられたバイオマスの積み重ね、
該バイオマスの積み重ね上の覆い、並びに
該くぼみから該バイオマスの積み重ねの上部まで水を循環させるように動作可能なポンプ
をさらに含む、請求項1に記載の系。
【請求項5】
前記予備処理/発酵の系は、
該バイオマスの積み重ねを通じて空気を循環させるように動作可能な送風器、及び、
該空気から二酸化炭素を取り除くように動作可能な石灰水のスラリー
をさらに含む、請求項4に記載の系。
【請求項6】
前記接種物は、塩に耐性のある微生物を含む、請求項1に記載の系。
【請求項7】
前記脱水の部分系は、
酸性化された発酵培養液を生産するために、前記発酵培養液へ加えられた高分子量のカルボン酸、及び、
該酸性化された発酵培養液を濃縮するように動作可能な蒸発器
をさらに含む、請求項1に記載の系。
【請求項8】
前記高分子量のカルボン酸は、カプロン酸、吉草酸、又はヘプタン酸を含む、請求項7に記載の系。
【請求項9】
前記酸のわき出しの部分系は、
前記低分子量の第三級アミン又はアンモニア及び二酸化炭素と前記濃縮された生産物を混合するように動作可能な混合器、
高分子量の第三級アミンに、前記低分子量の第三級アミン又はアンモニアのカルボン酸塩の生産物における前記低分子量の第三級アミン又はアンモニアを交換するように動作可能なカラム、並びに、
混合させられたカルボン酸の生産物を生産するために、前記高分子量の第三級アミンのカルボン酸塩の生産物における前記アミン−カルボン酸塩の結合を熱的に切断するように動作可能なカラム
をさらに含む、請求項1に記載の系。
【請求項10】
前記低分子量の第三級アミンは、トリエチルアミンを含む、請求項1に記載の系。
【請求項11】
前記高分子量の第三級アミンは、トリオクチルアミン又はトリエタノールアミンを含む、請求項1に記載の系。
【請求項12】
前記水素化の部分系は、
エステルを形成するために、高分子量のアルコールと前記混合させられたカルボン酸の生産物を組み合わせるように動作可能なカラム、
水素化の触媒を使用してアルコールの混合物へ該エステルを転換するように動作可能な水素化の反応器、及び、
該高分子量のアルコールから該アルコールの混合物を分離するように動作可能なカラム
をさらに含む、請求項2に記載の系。
【請求項13】
前記高分子量のアルコールは、ヘプタノールを含む、請求項2に記載の系。
【請求項14】
前記アルコールの混合物は、実質的に、第一級アルコールを含む、請求項2に記載の系。
【請求項15】
少なくとも一つの部分系内の又は一つの部分系から別のものまで工程の熱を再循環させるように動作可能な系をさらに含む、請求項1に記載の系。
【請求項16】
少なくとも一つの部分系内の又は一つの部分系から別のものまで水を再循環させるように動作可能な系をさらに含む、請求項1に記載の系。
【請求項17】
少なくとも一つの部分系内の又は一つの部分系から別のものまで石灰又は生石灰を再循環させるように動作可能な系をさらに含む、請求項1に記載の系。
【請求項18】
バイオマスの転換用の系であって、
処理されたバイオマスを生産するために、石灰又は生石灰及び空気でバイオマスを予備処理すると共に
カルボン酸の塩を含有する発酵培養液を生産するために、接種物で該処理されたバイオマスを発酵させる
ように動作可能な予備処理/発酵の手段、
濃縮された生産物を生産するために、該発酵培養液から過剰な水を取り除く
ように動作可能な脱水の手段、並びに、
該カルボン酸の塩から低分子量の第三級アミン又はアンモニアのカルボン酸塩の生産物を生産するために、低分子量の第三級アミン又はアンモニアと該濃縮された生産物を組み合わせる、
高分子量の第三級アミンのカルボン酸塩の生産物を形成するために、高分子量の第三級アミンと、該低分子量の第三級アミン又はアンモニアのカルボン酸塩の生産物における該低分子量の第三級アミン又はアンモニアを置き換える、及び、
混合させられたカルボン酸の生産物を生産するために、該高分子量の第三級アミンのカルボン酸塩の生産物におけるアミン−カルボン酸塩の結合を熱的に切断する
ように動作可能な酸のわき出しの手段
を含む、系。
【請求項19】
エステルを形成するために、高分子量のアルコールと前記混合させられたカルボン酸の生産物を組み合わせる、
水素化の触媒を使用してアルコールの混合物へ該エステルを転換する、及び、
該高分子量のアルコールから該アルコールの混合物を分離する
ように動作可能な水素化の手段をさらに含む、請求項18に記載の系。
【請求項20】
発酵生産物を得る方法であって、
発酵培養液を生産するために、石灰又は生石灰、水、接種物、及び空気でバイオマスの積み重ねを処理すること、
酸性化された発酵培養液を生産するために、高分子量のカルボン酸で該発酵培養液を酸性化すること、
ストリッピングされた発酵培養液を生産するために、ストリッピングカラムにおいて該発酵培養液をストリッピングすること、
濃縮された生産物を生産するために、蒸発器において該ストリッピングされた発酵培養液を濃縮すること、
低分子量の第三級アミン又はアンモニアのカルボン酸塩を生産するために、低分子量の第三級アミン又はアンモニア及び二酸化炭素と該濃縮された生産物を混合すること、
高分子量の第三級アミンのカルボン酸塩を生産するために、高分子量の第三級アミンと該低分子量の第三級アミン又はアンモニアのカルボン酸塩を交換すること、
遊離のカルボン酸の生産物を生産するために、酸/アミン結合を切断するためには十分な温度まで該高分子量の第三級アミンのカルボン酸塩を加熱すること、並びに、
該遊離のカルボン酸の生産物を回収すること
を含む、方法。
【請求項21】
エステルを形成するために、高分子量のアルコールと該カルボン酸の生産物を組み合わせること、
アルコールの生産物を形成するために、該エステルを水素化すること、
該アルコールの生産物から該高分子量のアルコールを分離すること、及び、
該アルコールの生産物を回収すること
をさらに含む、請求項20に記載の方法。
【請求項22】
前記バイオマスは、リグノセルロース系のバイオマスを含む、請求項20に記載の方法。
【請求項23】
前記アルコールの生産物は、実質的に、第一級アルコールを含む、請求項22に記載の方法。
【請求項1】
バイオマスの転換用の系であって、
処理されたバイオマスを生産するために、石灰又は生石灰及び空気でバイオマスを予備処理すると共に
カルボン酸の塩を含有する発酵培養液を生産するために、接種物で該処理されたバイオマスを発酵させる
ように動作可能な予備処理/発酵の部分系、
濃縮された生産物を生産するために、該発酵培養液から過剰な水を取り除く
ように動作可能な脱水の部分系、並びに、
該カルボン酸の塩から低分子量の第三級アミン又はアンモニアのカルボン酸塩の生産物を生産するために、低分子量の第三級アミン又はアンモニアと該濃縮された生産物を組み合わせる、
高分子量の第三級アミンのカルボン酸塩の生産物を形成するために、高分子量の第三級アミンと、該低分子量の第三級アミン又はアンモニアのカルボン酸塩の生産物における該低分子量の第三級アミン又はアンモニアを置き換える、及び、
混合させられたカルボン酸の生産物を生産するために、該高分子量の第三級アミンのカルボン酸塩の生産物におけるアミン−カルボン酸塩の結合を熱的に切断する
ように動作可能な酸のわき出しの部分系
を含む系。
【請求項2】
エステルを形成するために、高分子量のアルコールと前記混合させられたカルボン酸の生産物を組み合わせる、
水素化の触媒を使用してアルコールの混合物へ該エステルを転換する、及び、
該高分子量のアルコールから該アルコールの混合物を分離する
ように動作可能な水素化の部分系をさらに含む、請求項1に記載の系。
【請求項3】
前記バイオマスは、リグノセルロース系のバイオマスを含む、請求項1に記載の系。
【請求項4】
前記予備処理/発酵の部分系は、
裏地、
該裏地に置かれた砂利、及び
該砂利に埋め込まれた穿孔された排液管
を有するくぼみ、
該くぼみの上部に位置させられたバイオマスの積み重ね、
該バイオマスの積み重ね上の覆い、並びに
該くぼみから該バイオマスの積み重ねの上部まで水を循環させるように動作可能なポンプ
をさらに含む、請求項1に記載の系。
【請求項5】
前記予備処理/発酵の系は、
該バイオマスの積み重ねを通じて空気を循環させるように動作可能な送風器、及び、
該空気から二酸化炭素を取り除くように動作可能な石灰水のスラリー
をさらに含む、請求項4に記載の系。
【請求項6】
前記接種物は、塩に耐性のある微生物を含む、請求項1に記載の系。
【請求項7】
前記脱水の部分系は、
酸性化された発酵培養液を生産するために、前記発酵培養液へ加えられた高分子量のカルボン酸、及び、
該酸性化された発酵培養液を濃縮するように動作可能な蒸発器
をさらに含む、請求項1に記載の系。
【請求項8】
前記高分子量のカルボン酸は、カプロン酸、吉草酸、又はヘプタン酸を含む、請求項7に記載の系。
【請求項9】
前記酸のわき出しの部分系は、
前記低分子量の第三級アミン又はアンモニア及び二酸化炭素と前記濃縮された生産物を混合するように動作可能な混合器、
高分子量の第三級アミンに、前記低分子量の第三級アミン又はアンモニアのカルボン酸塩の生産物における前記低分子量の第三級アミン又はアンモニアを交換するように動作可能なカラム、並びに、
混合させられたカルボン酸の生産物を生産するために、前記高分子量の第三級アミンのカルボン酸塩の生産物における前記アミン−カルボン酸塩の結合を熱的に切断するように動作可能なカラム
をさらに含む、請求項1に記載の系。
【請求項10】
前記低分子量の第三級アミンは、トリエチルアミンを含む、請求項1に記載の系。
【請求項11】
前記高分子量の第三級アミンは、トリオクチルアミン又はトリエタノールアミンを含む、請求項1に記載の系。
【請求項12】
前記水素化の部分系は、
エステルを形成するために、高分子量のアルコールと前記混合させられたカルボン酸の生産物を組み合わせるように動作可能なカラム、
水素化の触媒を使用してアルコールの混合物へ該エステルを転換するように動作可能な水素化の反応器、及び、
該高分子量のアルコールから該アルコールの混合物を分離するように動作可能なカラム
をさらに含む、請求項2に記載の系。
【請求項13】
前記高分子量のアルコールは、ヘプタノールを含む、請求項2に記載の系。
【請求項14】
前記アルコールの混合物は、実質的に、第一級アルコールを含む、請求項2に記載の系。
【請求項15】
少なくとも一つの部分系内の又は一つの部分系から別のものまで工程の熱を再循環させるように動作可能な系をさらに含む、請求項1に記載の系。
【請求項16】
少なくとも一つの部分系内の又は一つの部分系から別のものまで水を再循環させるように動作可能な系をさらに含む、請求項1に記載の系。
【請求項17】
少なくとも一つの部分系内の又は一つの部分系から別のものまで石灰又は生石灰を再循環させるように動作可能な系をさらに含む、請求項1に記載の系。
【請求項18】
バイオマスの転換用の系であって、
処理されたバイオマスを生産するために、石灰又は生石灰及び空気でバイオマスを予備処理すると共に
カルボン酸の塩を含有する発酵培養液を生産するために、接種物で該処理されたバイオマスを発酵させる
ように動作可能な予備処理/発酵の手段、
濃縮された生産物を生産するために、該発酵培養液から過剰な水を取り除く
ように動作可能な脱水の手段、並びに、
該カルボン酸の塩から低分子量の第三級アミン又はアンモニアのカルボン酸塩の生産物を生産するために、低分子量の第三級アミン又はアンモニアと該濃縮された生産物を組み合わせる、
高分子量の第三級アミンのカルボン酸塩の生産物を形成するために、高分子量の第三級アミンと、該低分子量の第三級アミン又はアンモニアのカルボン酸塩の生産物における該低分子量の第三級アミン又はアンモニアを置き換える、及び、
混合させられたカルボン酸の生産物を生産するために、該高分子量の第三級アミンのカルボン酸塩の生産物におけるアミン−カルボン酸塩の結合を熱的に切断する
ように動作可能な酸のわき出しの手段
を含む、系。
【請求項19】
エステルを形成するために、高分子量のアルコールと前記混合させられたカルボン酸の生産物を組み合わせる、
水素化の触媒を使用してアルコールの混合物へ該エステルを転換する、及び、
該高分子量のアルコールから該アルコールの混合物を分離する
ように動作可能な水素化の手段をさらに含む、請求項18に記載の系。
【請求項20】
発酵生産物を得る方法であって、
発酵培養液を生産するために、石灰又は生石灰、水、接種物、及び空気でバイオマスの積み重ねを処理すること、
酸性化された発酵培養液を生産するために、高分子量のカルボン酸で該発酵培養液を酸性化すること、
ストリッピングされた発酵培養液を生産するために、ストリッピングカラムにおいて該発酵培養液をストリッピングすること、
濃縮された生産物を生産するために、蒸発器において該ストリッピングされた発酵培養液を濃縮すること、
低分子量の第三級アミン又はアンモニアのカルボン酸塩を生産するために、低分子量の第三級アミン又はアンモニア及び二酸化炭素と該濃縮された生産物を混合すること、
高分子量の第三級アミンのカルボン酸塩を生産するために、高分子量の第三級アミンと該低分子量の第三級アミン又はアンモニアのカルボン酸塩を交換すること、
遊離のカルボン酸の生産物を生産するために、酸/アミン結合を切断するためには十分な温度まで該高分子量の第三級アミンのカルボン酸塩を加熱すること、並びに、
該遊離のカルボン酸の生産物を回収すること
を含む、方法。
【請求項21】
エステルを形成するために、高分子量のアルコールと該カルボン酸の生産物を組み合わせること、
アルコールの生産物を形成するために、該エステルを水素化すること、
該アルコールの生産物から該高分子量のアルコールを分離すること、及び、
該アルコールの生産物を回収すること
をさらに含む、請求項20に記載の方法。
【請求項22】
前記バイオマスは、リグノセルロース系のバイオマスを含む、請求項20に記載の方法。
【請求項23】
前記アルコールの生産物は、実質的に、第一級アルコールを含む、請求項22に記載の方法。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【公表番号】特表2008−503213(P2008−503213A)
【公表日】平成20年2月7日(2008.2.7)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−516745(P2007−516745)
【出願日】平成17年6月16日(2005.6.16)
【国際出願番号】PCT/US2005/021337
【国際公開番号】WO2006/007406
【国際公開日】平成18年1月19日(2006.1.19)
【出願人】(506250631)ザ テキサス エイ・アンド・エム ユニヴァーシティ システム (6)
【Fターム(参考)】
【公表日】平成20年2月7日(2008.2.7)
【国際特許分類】
【出願日】平成17年6月16日(2005.6.16)
【国際出願番号】PCT/US2005/021337
【国際公開番号】WO2006/007406
【国際公開日】平成18年1月19日(2006.1.19)
【出願人】(506250631)ザ テキサス エイ・アンド・エム ユニヴァーシティ システム (6)
【Fターム(参考)】
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