Spôsob predbežnej úpravy lignocelulózového materiálu so zreteľom na výrobu bioetanolu a spôsob výroby bioetanolu

Číslo patentu: E 17199

Dátum: 22.01.2009

Autori: Benjelloun Married Mlayah Bouchra, Delmas Michel

Je ešte 3 strany.

Pozerať všetko strany alebo stiahnuť PDF súbor.

Text

Pozerať všetko

Opis TECHNICKÁ OBLASŤ WNÁLEZU0001 Predkladaný vynález sa týka spôsobu výroby bioetanolu alebo etano Iu zahŕňajúceho predbežnú úpravu Iignocelulózovej rastliny.0002 Predkladaný vynález sa týka spôsobu výroby bioetanolu použitím Iignocelulózového rastlinného materiálu tvoriaceho podstatnú časť jednoročných a vytrvalých rastlín.0003 Vtexte, ktorý nasleduje, vyjadrenie jednoročná rastlina je chápané tak, že znamená akúkoľvek rastlinu, ktorá má vegetatívne obdobie v ráde jedného roku (obilniny, rôzne traviny, bavlna, konope, lan, proso, cukrová trstina,rákosie atď.) a vyjadrenie vytrvalá rastlina je chápané tak, že znamená rastlinu, ktorej vývoj dosahuje dlhšie obdobie (bambus, stromy s tvrdým drevom,stromy s mäkkým drevom atď.).0004 Lignocelulózové rastlinné suroviny, ktorých sa vynález týka, sú celé rastliny alebo časti týchto rastlín (kmene, kôra atď.) alebo vedľajšie produkty z priemyselných spôsobov cielených na výrobu potravín (pšeničná slama, ryža, jačmeň, vylisovaná cukrová trstina, vylisované cukrové proso atď.). TECHNICKÝ ZÁKLAD WNÁLEZU0005 Výroba bioetanolu z Iignocelulózy, ktorá tvorí stenu rastlín, je dnes- dostupnosťou Iignocelulózovej rastlinnej suroviny (pšeničné slama, vylisovaná cukrová trstina, drevo atď.)- zvýšením ceny fosílnych energií a hlavne ropy a potreba, ktorá ztoho vzniká, mať náhrady za niektoré z rafinovaných ropných produktov, hlav ne na ich použitie ako palív a- súčasné a veľmi vysoké zvýšenie cien obilnín, hlavne vďaka konkurencii medzi konvenčným potravinárskym sektorom a produkciou bioetanolu z obilia.0006 Lignocelulóza je generícký pojem, ktorý označuje prirodzený kompozitný materiál, ktorý poskytuje tvar a štruktúru rastlinám. Je to kombinácia troch prírodných biopolymérov, ktorými súcelulóza, čo je stereoregulárny polysacharid vznikajúci polymerizáciou D-glukózy na 3-1 ,4-glukózuIigníny, čo sú polyfenoly vznikajúce polymerizáciou fenolových aIIyIaIkoholov ahemicelulózy, čo sú polysacharidy vznikajúce polymerizáciou cukrov,ktoré majú 5 (päť) atómov uhlíka, ako je xylóza a arabinóza a/alebo majú 6 (šesť) atómov uhlíka, ako je glukóza a manóza.0007 Podiel a distribúcia rôznych cukrov závisí na rastline, o ktorú sa jedná.0008 Tak hemicelulózy jednoročných rastlín a stromov s tvrdým drevom majú vo veľkom podiele xylózu ako hlavný monomér, zatial čo hlavný monomér hemicelulóz stromov s mäkkým drevom je manóza.0009 Tieto tri makromolekuly sú usporiadané ako supramolekulárne a anatomické štruktúry, ktoré sú omnoho zložitejšie než štruktúra škrobovej granule alebo voľnej sacharózy, čo vysvetluje prečo využitie Iignocelulóz vo forme bioetanolu vytvára špecifické problémy hlavne v priemyselnom meradle.0010 Celulóza a hemicelulózy z týchto rastlín sú zásadné častí suchozemskej biomasy. Tieto dva biopolyméry preto tvoria ohromnú rezervu fermentovateľných cukrov v celosvetovom meradle, ktorá je neporovnatelná sglukózouzískanou z fermentácie škrobu, obilných zŕn alebo zemiakov.0011 Vzávislosti na počiatočnej rastlinnej surovine, spôsob výroby bioetanolu všeobecne zahŕňa tri veľké hlavné skupiny operácií, t.j. postupne A) prípravu zápary potom B) fermentáciu zápary za účelom získania fermentovanejzápary potom D) destíláciu fermentovanej zápary za účelom výroby bioetanolu.0012 K týmto trom veľkým skupinám operácií je možné pridať štvrtú všeobecnú skupinu operácií E), ktorá pozostáva z rôznych úprav vedľajších produktov vznikajúcich z každej z týchto troch hlavných skupín operácií.0013 Všetky operácie A) na pripravu zápary cielia na prípravu pasty alebo nálevu zahŕňajúceho rastlinnú surovinu, ktorá môže byť fermentovaná, t.j. vodného roztoku cukrov, ktoré môžu byť fermentované kvasnicami, s cieľom získania najvyššej možnej koncentrácie tak, aby sa znížili kapacity zariadenia potrebného na prípravu zápary a pre ďalšie následné operácie.0014 V prípade výroby z lignocelulózových zdrojov vyžaduje premena celulózy a hemícelulózy na etanol predbežný nevratný .,krok depolymerizácie namonoméry cukrov nasledované ich fermentáciou.0015 Od osemdesiatych rokov sa tak zdá, že riešenie problémov špecifických na výrobu z lignocelulózových zdrojov predstavuje optimálne fungovanie nasledujúcich krokov. LIGNOCELULÓZY - Predbežná úprava - CELULÓZA LlGNĺNY - (Enzýmová) hydrolýza - GLUKÓZA LIGNÍNY - Fermentácia0016 Aj keď fermentačná operácia bola známa od prvej premeny cukrového roztoku na alkoholický nápoj a uskutočňuje sa preto ročne na desiatkach miliónov metrických ton, to isté neplatí pre predbežnú úpravu celulózy, ktorá dosúčasnosti vo svete nemá žiadnu ziskovú aplikáciu.0017 Počas viac než polovice storočia bolo uskutočnených mnoho štúdii,ktoré sa týkajú predbežnej úpravy rastlinného materiálu tak, že umožnia, aby celulóza mohla byt hydrolyzovaná na glukózu za priemyselne prijateľných podmienok pre ďalšiu výrobu bioetanolu.0018 Žiadny zo študovaných spôsobov dosiaľ reálne neuspelvpriemyselnom meradle, navzdory ohromným prostriedkom, ktoré na to boli0019 Tieto známe predbežné úpravy všeobecne prebiehajú najprv rozpustením časti hemicelulóz vo vode vo forme monomérov, oligomérov a polymérov v kyslom alebo bázickom médiu.0020 Lignocelulóza je potom upravovaná tak, že sa získajú monosacharidy, oligosacharidy alebo dokonca polysacharidy, ktoré môžu byť ľahko fermentované, predbežnými úpravami- kyslou hydrolýzou polysacharidov za drsných podmienok za vysokých teplôt (120 až 250 °C) a za vysokých tlakov s koncentráciami kyselín, ktoré môžu dosahovať až 12 hmotn.- parnou explóziou za vysokých tlakov (1 až 3 × 106 Pa) a vysokých teplôt- pridaním organického rozpúšťadla, ktoré uľahčí rozpad rastliny, o ktorú sa jedná, a- enzýmovou hydrolýzou nasledovanou fermentáciou hydrolyzátu kombi novanou s úpravou ultrazvukom.0021 Tiež je z WO-A 1-95/21960 známy spôsob štiepenia celulózy v zmesi karboxylových kyselín použitím pyrolyzátora a nutného zahrievania v pyrolyzátore pri veľmi vysokých teplotách a pod tlakom.0022 Všetky tieto známe predbežné úpravy iste uľahčujú premenu celulózy na alkohol, ale majú zásadnú nevýhodu v produkcii polysacharidom kontaminovaného drevnatého zvyšku, ktorý sa potom ťažko zužitkováva inak než0023 Tieto ligníny ďalej majú nevýhodu vtom, že narušujú pôsobenie en zýmov počas kroku hydrolýzy, ktorý nasleduje po predbežnej úprave, hlavne

MPK / Značky

MPK: C08B 37/14, D21C 3/04, C12P 7/08

Značky: lignocelulózového, úpravy, výrobu, zreteľom, predbežnej, výroby, spôsob, materiálů, bioetanolu

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/11-e17199-sposob-predbeznej-upravy-lignocelulozoveho-materialu-so-zretelom-na-vyrobu-bioetanolu-a-sposob-vyroby-bioetanolu.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Spôsob predbežnej úpravy lignocelulózového materiálu so zreteľom na výrobu bioetanolu a spôsob výroby bioetanolu</a>

Podobne patenty