BR122013007240B1 - BIOMASS PROCESSING METHOD - Google Patents

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(54) Título: MÉTODO PARA PROCESSAMENTO DE BIOMASSA(54) Title: METHOD FOR PROCESSING BIOMASS

Figure BR122013007240B1_D0001

(73) Titular: XYLECO, INC.. Endereço: 271 Salem St., Unit L Woburn, Massachusetts, 01801, ESTADOS UNIDOS DA AMÉRICA(US) (72) Inventor: MARSHALL MEDOFF; THOMAS MASTERMAN; HARRISON MEDOFF(73) Holder: XYLECO, INC .. Address: 271 Salem St., Unit L Woburn, Massachusetts, 01801, UNITED STATES OF AMERICA (US) (72) Inventor: MARSHALL MEDOFF; THOMAS MASTERMAN; HARRISON MEDOFF

Prazo de Validade: 20 (vinte) anos contados a partir de 18/05/2010, observadas as condições legaisValidity Term: 20 (twenty) years from 05/18/2010, subject to legal conditions

Expedida em: 02/10/2018Issued on: 10/02/2018

Assinado digitalmente por:Digitally signed by:

Liane Elizabeth Caldeira LageLiane Elizabeth Caldeira Lage

Diretora de Patentes, Programas de Computador e Topografias de Circuitos IntegradosDirector of Patents, Computer Programs and Topographies of Integrated Circuits

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Relatório Descritivo da Patente de Invenção para MÉTODO PARA PROCESSAMENTO DE BIOMASSA.Descriptive Report of the Invention Patent for METHOD FOR PROCESSING BIOMASS.

Pedido dividido do PI1010672-3, depositado em 18.05.2010. PEDIDOS RELACIONADOSSplit order from PI1010672-3, deposited on 18.05.2010. RELATED REQUESTS

O presente pedido reivindica prioridade ao Pedido Provisório U.S. No. de Série 12/417.840, depositado em 4 de Abril de 2009, Pedido Provisório U.S. No. de Série 61/180.032, depositado em 20 de Maio de 2009 e Pedido Provisório U.S. No. de Série 61/252.293, depositado em 16 de Outubro de 2009. A divulgação completa de cada um desses pedidos provisórios é aqui incorporada por referência.This application claims priority to US Provisional Order Serial No. 12 / 417,840, filed on April 4, 2009, US Provisional Order Serial No. 61 / 180,032, filed on May 20, 2009 and US Provisional Order No. Series 61 / 252.293, filed on October 16, 2009. The full disclosure of each of these provisional applications is hereby incorporated by reference.

ANTECEDENTESBACKGROUND

Materiais celulósicos e lignocelulósicos são produzidos, processados e usados em grandes quantidades em uma série de aplicações. Frequentemente, tais materiais são usados uma vez e, então, descartados como resíduo ou são simplesmente considerados como sendo materiais residuais, por exemplo, águas servidas, bagaço, pó de serragem e palha.Cellulosic and lignocellulosic materials are produced, processed and used in large quantities in a number of applications. Often, such materials are used once and then discarded as waste or are simply considered to be waste materials, for example, wastewater, bagasse, sawdust and straw.

Vários materiais celulósicos e lignocelulósicos, seus usos e aplicações foram descritos nas Patentes U.S. Nos. 7.074.918, 6.448.307, 6.258.876, 6.207.729, 5.973.035 e 5.952.105; e em vários pedidos de patente, incluindo FIBROUS MATERIALS AND COMPOSITES, PCT/US2006/010648, depositado em 23 de Março de 2006 e FIBROUS MATERIALS AND COMPOSITES, Publicação de Pedido de Patente U.S. No. 2007/0045456.Various cellulosic and lignocellulosic materials, their uses and applications have been described in U.S. Patent Nos. 7,074,918, 6,448,307, 6,258,876, 6,207,729, 5,973,035 and 5,952,105; and in several patent applications, including FIBROUS MATERIALS AND COMPOSITES, PCT / US2006 / 010648, filed March 23, 2006 and FIBROUS MATERIALS AND COMPOSITES, U.S. Patent Application Publication No. 2007/0045456.

SUMÁRIOSUMMARY

Em alguns casos, a presença de biomassa em um processo, por exemplo, fermentação, facilita a conversão de um açúcar de baixo peso molecular a um intermediário ou um produto. Os inventores descobriram que inclusão de biomassa em uma mistura com um açúcar de baixo peso molecular, um meio, por exemplo, um solvente ou sistema de solvente e um micro-organismo podem melhorar o rendimento e taxa de produção de um intermediário ou um produto obtido por meio de conversão do açúcar, por exemplo, um álcool, tal como etanol ou butanol. Inclusão da biomassa podeIn some cases, the presence of biomass in a process, for example, fermentation, facilitates the conversion of a low molecular weight sugar to an intermediate or a product. The inventors have found that inclusion of biomass in a mixture with a low molecular weight sugar, a medium, for example, a solvent or solvent system and a microorganism can improve the yield and production rate of an intermediate or a product obtained by converting sugar, for example, an alcohol, such as ethanol or butanol. Inclusion of biomass can

2/117 também impedir conversão de produto incompleta, lenta ou comprometida, por exemplo, por meio de fermentação.2/117 also prevent incomplete, slow or compromised product conversion, for example, through fermentation.

A biomassa pode, em si, não ser convertida ao produto (tal como um álcool) ou pode ser parcial ou totalmente convertida ao produto junto com o açúcar de baixo peso molecular.Biomass itself cannot be converted to the product (such as an alcohol) or it can be partially or totally converted to the product together with low molecular weight sugar.

Em casos onde a biomassa é parcialmente convertida, a área de superfície e porosidade da biomassa são aumentadas em relação à área de superfície e porosidade da biomassa inicial o que pode, vantajosamente, aumentar a taxa de conversão do açúcar de baixo peso molecular ao produto.In cases where the biomass is partially converted, the surface area and porosity of the biomass are increased in relation to the surface area and porosity of the initial biomass which can, advantageously, increase the conversion rate of low molecular weight sugar to the product.

Em alguns casos, a biomassa pode ser os restos de um material celulósico ou lignocelulósico que tenha sido sacarificado, por exemplo, lignina e/ou outros materiais que sobram após celulose ter sido convertida em açúcar.In some cases, biomass may be the remains of a cellulosic or lignocellulosic material that has been saccharified, for example, lignin and / or other materials that are left over after cellulose has been converted into sugar.

Em um aspecto, a invenção se caracteriza por um método que inclui utilização de um micro-organismo e/ou enzima que é imobilizada sobre um material de biomassa, por exemplo, fibras de biomassa funcionalizada, para converter um carboidrato, por exemplo, um açúcar de baixo peso molecular, a um produto. Por imobilizado entenda-se que o micro-organismo e/ou enzima é ligada, direta ou indiretamente (por exemplo, através de um ligante químico) às fibras por meio de ligação covalente, de hidrogênio, iônica e/ou equivalente e/ou através de interação mecânica, por exemplo, entre o micro-organismo e poros do material de biomassa, por exemplo, fibras. Ligação pode ser criada, por exemplo, através de polarização elétrica do material de biomassa. A interação pode ser permanente, semi-permanente ou transitória. Interação mecânica pode incluir o micro-organismo ou enzima estando em ou se fixando aos poros ou outros locais do material de biomassa.In one aspect, the invention is characterized by a method that includes the use of a microorganism and / or enzyme that is immobilized on a biomass material, for example, functionalized biomass fibers, to convert a carbohydrate, for example, a sugar low molecular weight, to a product. By immobilized it is understood that the microorganism and / or enzyme is linked, directly or indirectly (for example, through a chemical ligand) to the fibers by means of covalent, hydrogen, ionic and / or equivalent and / or through of mechanical interaction, for example, between the microorganism and pores of the biomass material, for example, fibers. Bonding can be created, for example, through electrical polarization of the biomass material. The interaction can be permanent, semi-permanent or transient. Mechanical interaction may include the microorganism or enzyme being in or attaching itself to the pores or other locations of the biomass material.

Algumas implementações incluem uma ou mais das seguintes características.Some implementations include one or more of the following characteristics.

Conversão pode incluir permitir que o micro-organismo converta pelo menos uma parte do açúcar de baixo peso molecular a um álcool, porConversion may include allowing the microorganism to convert at least part of the low molecular weight sugar to an alcohol, for example

3/117 exemplo, etanol ou butanol ou a um hidrocarboneto ou hidrogênio. Conversão pode incluir fermentação. O micro-organismo pode compreender uma levedura, por exemplo, S. cerevisiae e/ou P. stipitis ou uma bactéria, por exemplo, Zymomonas mobilis. O método pode ainda incluir irradiação das fibras de biomassa, por exemplo, com radiação ionizante, por exemplo, usando um feixe de partículas. As fibras de biomassa podem ter uma área de superfície BET de mais de 0,25 m2/g e/ou uma porosidade de pelo menos 70%. As fibras de biomassa podem ser derivadas de um material de biomassa que tem fibras internas e que tenha sido cisalhado até um ponto em que suas fibras internas sejam substancialmente expostas.3/117 example, ethanol or butanol or to a hydrocarbon or hydrogen. Conversion can include fermentation. The microorganism can comprise a yeast, for example, S. cerevisiae and / or P. stipitis or a bacterium, for example, Zymomonas mobilis. The method may also include irradiation of the biomass fibers, for example, with ionizing radiation, for example, using a particle beam. Biomass fibers can have a BET surface area of more than 0.25 m 2 / g and / or a porosity of at least 70%. Biomass fibers can be derived from a biomass material that has internal fibers and that has been sheared to a point where its internal fibers are substantially exposed.

Em outro aspecto, a invenção se caracteriza por uma mistura que inclui um material de biomassa tendo grupos funcionais polares, um micro-organismo tendo grupos funcionais atrativos e um meio líquido.In another aspect, the invention is characterized by a mixture that includes a biomass material having polar functional groups, a microorganism having attractive functional groups and a liquid medium.

Em um outro aspecto, a invenção se caracteriza por uma composição compreendendo fibras de biomassa tendo grupos funcionais e um micro-organismo tendo grupos funcionais atrativos complementares, o microorganismo sendo imobilizado sobre as fibras de biomassa.In another aspect, the invention is characterized by a composition comprising biomass fibers having functional groups and a microorganism having complementary attractive functional groups, the microorganism being immobilized on the biomass fibers.

A invenção também se caracteriza por um método que inclui conversão de um açúcar de baixo peso molecular ou um material que inclui um açúcar de baixo peso molecular, em uma mistura com uma biomassa, um micro-organismo e um solvente ou um sistema de solvente, por exemplo, água ou uma mistura de água e um solvente orgânico, a um produto. Exemplos de solventes ou sistemas de solvente incluem água, hexano, hexadecano, glicerol, clorofórmio, tolueno, acetato de etila, éter de petróleo, gás de petróleo liquefeito (Liquefied Petroleum Gas - LPG), líquidos iônicos e misturas dos mesmos. O solvente ou sistema de solvente pode estar na forma de uma única fase ou duas ou mais fases. A biomassa pode estar, por exemplo, na forma fibrosa.The invention is also characterized by a method that includes conversion of a low molecular weight sugar or a material that includes a low molecular weight sugar, into a mixture with a biomass, a microorganism and a solvent or a solvent system, for example, water or a mixture of water and an organic solvent, to a product. Examples of solvents or solvent systems include water, hexane, hexadecane, glycerol, chloroform, toluene, ethyl acetate, petroleum ether, liquefied petroleum gas (LPG), ionic liquids and mixtures thereof. The solvent or solvent system can be in the form of a single phase or two or more phases. The biomass can be, for example, in fibrous form.

Em alguns casos, ter um material de biomassa (por exemplo, tratado através de qualquer método descrito aqui ou não tratado) presente durante produção de um produto, pode intensificar a taxa de produção do produto. Sem desejar estar preso por qualquer teoria em particular, acredita4/117 se que ter um sólido presente, tal como um sólido com alta área de superfície e/ou alta porosidade, pode aumentar as taxas de reação mediante aumento da concentração efetiva de solutos e constituindo um substrato sobre o qual as reações podem ocorrer.In some cases, having a biomass material (for example, treated by any method described here or untreated) present during the production of a product, can increase the product's production rate. Without wishing to be bound by any particular theory, it is believed4 / 117 that having a solid present, such as a solid with a high surface area and / or high porosity, can increase reaction rates by increasing the effective concentration of solutes and constituting a substrate on which reactions can occur.

Em algumas modalidades, um material de biomassa que tenha sido irradiado, oxidado, quimicamente tratado, mecanicamente tratado, submetido a ultra-som, explosão de vapor e/ou pirólise, pode ser adicionado a um processo de fermentação de açúcar de baixo peso molecular, por exemplo, para intensificar a taxa e produção de fermentação.In some embodiments, a biomass material that has been irradiated, oxidized, chemically treated, mechanically treated, subjected to ultrasound, steam explosion and / or pyrolysis, can be added to a low molecular weight sugar fermentation process, for example, to intensify the fermentation rate and production.

Por exemplo, um material de biomassa irradiado ou não irradiado, por exemplo, uma fibra de papel, pode ser adicionado a um processo de fermentação, tal como durante uma fermentação de milho-etanol ou uma fermentação de extrato de cana-de-açúcar, para aumentar a taxa de produção em pelo menos 10, 15, 20, 30, 40, 50, 75, 100 por cento ou mais, por exemplo, pelo menos 150 por cento ou mesmo até 1000 por cento. Conversão, por exemplo, fermentação, pode exibir um desempenho percentual, conforme definido nos Exemplos aqui, de pelo menos 140%, em alguns casos pelo menos 170%.For example, an irradiated or non-irradiated biomass material, for example, a paper fiber, can be added to a fermentation process, such as during a corn-ethanol fermentation or a sugarcane extract fermentation, to increase the production rate by at least 10, 15, 20, 30, 40, 50, 75, 100 percent or more, for example, at least 150 percent or even up to 1000 percent. Conversion, for example, fermentation, can exhibit a percentage performance, as defined in the Examples here, of at least 140%, in some cases at least 170%.

O material de biomassa pode ter uma alta área de superfície, alta porosidade e/ou baixa densidade volumétrica. Em algumas modalidades, a biomassa está presente na mistura de cerca de 0,5 por cento a cerca de 50 por cento em peso, tal como entre cerca de 1 por cento e cerca de 25 por cento em peso ou entre cerca de 2 por cento e cerca de 12,5 por cento em peso. Em outras modalidades, a biomassa está presente em quantidades maiores do que cerca de 0,5 por cento em peso, tal como mais de cerca de 1,2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 ou mesmo mais de cerca de 10 por cento em peso.The biomass material can have a high surface area, high porosity and / or low volumetric density. In some embodiments, biomass is present in the mixture from about 0.5 percent to about 50 percent by weight, such as between about 1 percent and about 25 percent by weight or between about 2 percent and about 12.5 weight percent. In other embodiments, biomass is present in amounts greater than about 0.5 weight percent, such as more than about 1.2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 or even more than about 10 percent by weight.

Em virtude do fato de o material de biomassa em si não ser consumido durante o processo de conversão, o material de biomassa pode ser reutilizado em múltiplos processos em batelada ou podem ser usados continuamente para a produção de um volume relativamente grande do produto.Due to the fact that the biomass material itself is not consumed during the conversion process, the biomass material can be reused in multiple batch processes or can be used continuously to produce a relatively large volume of the product.

Algumas implementações incluem uma ou mais das seguintes características.Some implementations include one or more of the following characteristics.

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O método pode incluir irradiação da biomassa fibrosa antes de mistura, por exemplo, com radiação ionizante, por exemplo, em uma dosagem total de pelo menos 5 Mrad. Irradiação pode ser realizada usando um feixe de partículas. Irradiação pode ser conduzida sob condições selecionadas para reduzir o peso molecular da biomassa. Irradiação pode ser realizada usando múltiplas aplicações de radiação. A radiação ionizante pode incluir radiação de feixe de elétrons. Por exemplo, a radiação pode ser aplicada em uma dose total de entre cerca de 10 Mrad e cerca de 150 Mrad, tal como em uma taxa de dose de cerca de 0,5 a cerca de 10 Mrad/dia ou 1 Mrad/s a cerca de 10 Mrad/s. Em algumas modalidades, irradiação inclui aplicação de duas ou mais fontes de radiação, tais como raios gama e um feixe de elétrons.The method may include irradiation of the fibrous biomass before mixing, for example, with ionizing radiation, for example, in a total dosage of at least 5 Mrad. Irradiation can be carried out using a particle beam. Irradiation can be conducted under selected conditions to reduce the molecular weight of the biomass. Irradiation can be performed using multiple applications of radiation. Ionizing radiation can include electron beam radiation. For example, radiation can be applied at a total dose of between about 10 Mrad and about 150 Mrad, such as at a dose rate of about 0.5 to about 10 Mrad / day or about 1 Mrad / s about 10 Mrad / s. In some embodiments, irradiation includes the application of two or more radiation sources, such as gamma rays and an electron beam.

Em algumas modalidades, irradiação é realizada sobre a matéria prima de biomassa enquanto a matéria prima de biomassa está exposto ao ar, nitrogênio, oxigênio, hélio ou argônio. Em algumas modalidades, prétratamento pode incluir pré-tratamento da matéria prima de biomassa com explosão de vapor.In some modalities, irradiation is carried out on the raw material of biomass while the raw material of biomass is exposed to air, nitrogen, oxygen, helium or argon. In some modalities, pretreatment may include pre-treatment of the biomass raw material with steam explosion.

Em algumas modalidades, o método inclui tratamento mecânico da biomassa, por exemplo, mediante redução de uma ou mais dimensões de partes individuais da biomassa, por exemplo, por meio de cisalhamento, usando uma pedra de esmeril, corte ou dilaceramento mecânico, trituração por pino, trituração a úmido ou a seco, moagem por atrito com ar, corte, aperto, compressão ou combinações de qualquer um desses processos. Em alguns casos, após tratamento mecânico, a biomassa inclui fibras tendo uma proporção média de comprimento-para-diâmetro de mais de 5/1. Em algumas modalidades, a biomassa preparada pode ter uma área de superfície BET de mais de 0,25 m2/g. A biomassa mecanicamente tratada pode ter uma densidade volumétrica de menos de cerca de 0,5 g/cm3, por exemplo, menos de 0,35 g/cm3.In some embodiments, the method includes mechanical treatment of the biomass, for example, by reducing one or more dimensions of individual parts of the biomass, for example, by shearing, using an emery stone, mechanical cutting or tearing, pin crushing , wet or dry grinding, air friction grinding, cutting, tightening, compression or combinations of any of these processes. In some cases, after mechanical treatment, biomass includes fibers having an average length-to-diameter ratio of more than 5/1. In some embodiments, the prepared biomass may have a BET surface area of more than 0.25 m 2 / g. The mechanically treated biomass can have a volumetric density of less than about 0.5 g / cm 3 , for example, less than 0.35 g / cm 3 .

Em qualquer um dos métodos divulgados aqui, radiação pode ser aplicada a partir de um dispositivo que está em uma abóbada.In any of the methods disclosed here, radiation can be applied from a device that is in a dome.

A menos que de outro modo definido, todos os termos técnicos e científicos usados aqui têm o mesmo significado conforme comumente en6/117 tendido por aqueles versados no campo ao qual a presente invenção pertence. Embora métodos e materiais similares ou equivalentes àqueles descritos aqui possam ser usados na prática ou testagem da presente invenção, métodos e materiais adequados são descritos abaixo. Todas as publicações, pedidos de patente, patentes e outra referências mencionadas aqui ou em anexo ao mesmo, são incorporados por referência na íntegra por tudo que eles contêm. Em caso de conflito, a presente especificação, incluindo definições, prevalecerá. Além disso, os materiais, métodos e exemplos são ilustrativos apenas e não se destinam a ser limitativos.Unless otherwise defined, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly en6 / 117 tended by those versed in the field to which the present invention belongs. Although methods and materials similar or equivalent to those described herein can be used in the practice or testing of the present invention, suitable methods and materials are described below. All publications, patent applications, patents and other references mentioned here or attached thereto, are incorporated by reference in full by everything they contain. In case of conflict, this specification, including definitions, will prevail. In addition, the materials, methods and examples are illustrative only and are not intended to be limiting.

Outras características e vantagens da invenção serão evidentes a partir da descrição detalhada a seguir e das reivindicações.Other features and advantages of the invention will be apparent from the following detailed description and claims.

DESCRIÇÃO DE DESENHOSDESCRIPTION OF DRAWINGS

A FIG. 1 é um diagrama de bloco ilustrando o tratamento de biomassa e o uso da biomassa tratada em um processo de fermentação.FIG. 1 is a block diagram illustrating the treatment of biomass and the use of treated biomass in a fermentation process.

A FIG. 2 é uma representação esquemática de biomassa funcionalizada que interage com um micro-organismo.FIG. 2 is a schematic representation of functionalized biomass that interacts with a microorganism.

A FIG. 3 é um espectro por infravermelho de papel Kraft cisalhado sobre um cortador de faca giratória.FIG. 3 is an infrared spectrum of Kraft paper sheared over a rotary knife cutter.

A FIG. 4 é um espectro por infravermelho do papel Kraft da FIG. 3 após irradiação com 100 Mrad de gama radiação.FIG. 4 is an infrared spectrum of the Kraft paper of FIG. 3 after irradiation with 100 Mrad of radiation range.

As FIGS. 5A-5I são espectros por 1H-RMN de amostras P132, P132-10, P132-100, P-1e, P-5e, P-10e, P-30e, P-70e e P-100e no Exemplo 13. A FIG. 5J é uma comparação do próton permutável a ~16 ppm das FIGS. 5A-5I. A FIG. 5K é um 13C-RMN da amostra P-100e. As FIGS. 5L-5M são 13C-RMN da amostra P-100e com um tempo de retardo de 10 segundos. A FIG. 5N é um 1H-RMN em uma concentração de 10% em peso/peso da amostra P-100e.FIGS. 5A-5I are 1 H-NMR spectra of samples P132, P132-10, P132-100, P-1e, P-5e, P-10e, P-30e, P-70e and P-100e in Example 13. A FIG. 5J is a comparison of the ~ 16 ppm exchangeable proton of FIGS. 5A-5I. FIG. 5K is a 13 C-NMR from the P-100e sample. FIGS. 5L-5M is 13 C-NMR of sample P-100e with a delay time of 10 seconds. FIG. 5N is a 1 H-NMR at a concentration of 10% by weight / weight of the sample P-100e.

A Figura 6 é um gráfico da concentração de glicose (g/L) por tempo (hora) dos 4 melhores produtores.Figure 6 is a graph of the glucose concentration (g / L) by time (hour) of the 4 best producers.

A Figura 7A é um gráfico das concentrações de células (x 108 células por mL) para Z. mobilis em 24 ou 36 horas.Figure 7A is a graph of cell concentrations (x 108 cells per ml) for Z. mobilis in 24 or 36 hours.

A Figura 7B é um gráfico das concentrações de etanol (g/L) paraFigure 7B is a graph of ethanol concentrations (g / L) for

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Z. mobilis em 24, 30 ou 36 horas.Z. mobilis in 24, 30 or 36 hours.

A Figura 7C é um gráfico do crescimento percentual e produção de etanol para Z. mobilis.Figure 7C is a graph of percent growth and ethanol production for Z. mobilis.

A Figura 8A é um gráfico das concentrações de células (x 108 células por mL) para P. stipitis em 24 ou 48 horas.Figure 8A is a graph of cell concentrations (x 108 cells per ml) for P. stipitis in 24 or 48 hours.

A Figura 8B é um gráfico das concentrações de etanol (g/L) para P. stipitis em 24, 36 ou 48 horas.Figure 8B is a graph of ethanol concentrations (g / L) for P. stipitis at 24, 36 or 48 hours.

A Figura 9C é um gráfico do crescimento percentual e produção de etanol para P. stipitis.Figure 9C is a graph of the percent growth and ethanol production for P. stipitis.

A Figura 9A é um gráfico das concentrações de células (x 108 células por mL) para S. cerevisiae em 24 ou 36 horas.Figure 9A is a graph of cell concentrations (x 108 cells per ml) for S. cerevisiae in 24 or 36 hours.

A Figura 9B é um gráfico das concentrações de etanol (g/L) para S. cerevisiae em 24, 30 ou 36 horas.Figure 9B is a graph of ethanol concentrations (g / L) for S. cerevisiae over 24, 30 or 36 hours.

A Figura 9C é um gráfico do crescimento percentual e produção de etanol para S. cerevisiae.Figure 9C is a graph of the percentage growth and ethanol production for S. cerevisiae.

DESCRIÇÃO DETALHADADETAILED DESCRIPTION

Materiais de biomassa funcionalizados tendo tipos e quantidades desejadas de funcionalidade, tais como grupos ácido carboxílico, grupos enol, grupos aldeído, grupos cetona, grupos nitrilo, grupos nitro ou grupos nitroso, podem ser preparados usando os métodos descritos aqui. Tais materiais funcionalizados podem facilitar a conversão de açúcar de baixo peso molecular a um produto, por exemplo, durante um processo de fermentação. TIPOS DE BIOMASSAFunctionalized biomass materials having desired types and amounts of functionality, such as carboxylic acid groups, enol groups, aldehyde groups, ketone groups, nitrile groups, nitro groups or nitrous groups, can be prepared using the methods described here. Such functionalized materials can facilitate the conversion of low molecular weight sugar to a product, for example, during a fermentation process. TYPES OF BIOMASS

Materiais de biomassa preferidos para uso no processo descrito aqui contêm fibras as quais podem ser funcionalizadas com grupos funcionais que são complementares com grupos funcionais sobre um agente a ser usado em conversão do açúcar, por exemplo, um micro-organismo, tal como levedura.Preferred biomass materials for use in the process described here contain fibers which can be functionalized with functional groups that are complementary with functional groups on an agent to be used in converting sugar, for example, a microorganism, such as yeast.

Fontes de fibra incluem fontes de fibra celulósica, incluindo papel e produtos de papel (por exemplo, papel poli-revestido e papel Kraft) e fontes de fibra lignocelulósicas, incluindo madeira e materiais relacionados à madeira, por exemplo, papelão em partícula. Outras fontes de fibra adequadasFiber sources include cellulosic fiber sources, including paper and paper products (for example, poly-coated paper and Kraft paper) and lignocellulosic fiber sources, including wood and wood-related materials, for example, particleboard. Other suitable fiber sources

8/117 incluem fontes de fibra natural, por exemplo, gramíneas, casca de arroz, bagaço, algodão, juta, cânhamo, linho, bambu, sisal, abacá, palha, sabugos de milho, cascas de arroz, pêlo de coco; fontes de fibra com alto teor de acelulose, por exemplo, algodão; e fontes de fibra sintética, por exemplo, fio extrudado (fio orientado ou fio não orientado). Fontes de fibra natural ou sintética podem ser obtidas de recortes de materiais têxteis virgens, por exemplo, materiais têxteis remanescentes ou eles podem ser um resíduo pósconsumidor, por exemplo, trapos. Quando os produtos de papel são usados como fonte de fibra, eles podem ser matérias virgens, por exemplo, recortes de materiais virgens ou eles podem ser um resíduo pós-consumidor. Além de matérias primas virgens, resíduo pós-consumidor, industrial (por exemplo, refugo) e de processamento (por exemplo, efluente de processamento de papel) pode também ser usado como fontes de fibra. Também, a fonte de fibra pode ser obtida ou derivada de resíduos de um ser humano (por exem15 pio, esgoto), animal ou planta. Fontes de fibra adicionais foram descritas nas Patentes U.S. Nos. 6.448.307, 6.258.876, 6.207.729, 5.973.035 e 5.952.105.8/117 include sources of natural fiber, for example, grasses, rice husks, bagasse, cotton, jute, hemp, flax, bamboo, sisal, abaca, straw, corn cobs, rice husks, coconut fur; fiber sources with a high content of acellulose, for example, cotton; and synthetic fiber sources, for example, extruded yarn (oriented yarn or non-oriented yarn). Sources of natural or synthetic fiber can be obtained from cutouts of virgin textile materials, for example, remaining textile materials or they can be a post-consumer waste, for example, rags. When paper products are used as a fiber source, they can be virgin materials, for example, cutouts of virgin materials or they can be post-consumer waste. In addition to virgin raw materials, post-consumer, industrial (eg, refuse) and processing (eg, paper processing effluent) waste can also be used as fiber sources. Also, the fiber source can be obtained from or derived from the waste of a human (e.g., sewage), animal or plant. Additional sources of fiber have been described in U.S. Patent Nos. 6,448,307, 6,258,876, 6,207,729, 5,973,035 and 5,952,105.

Em algumas modalidades, o material de biomassa inclui um carboidrato que é ou inclui um material tendo uma ou mais β-1,4-ligações e tendo um peso molecular numérico médio entre cerca de 3.000 e 50.000. Tal carboidrato é ou inclui celulose (I), a qual é derivada de (β-glicose 1) através de condensação de ligações β(1 -> 4)-glicosídicas. Essa ligação contrasta, em si, com aquela para ligações a(1 -+ 4)-glicosídicas presentes em amido e outros carboidratos.In some embodiments, the biomass material includes a carbohydrate that is or includes a material having one or more β-1,4-bonds and having an average numerical molecular weight between about 3,000 and 50,000. Such carbohydrate is or includes cellulose (I), which is derived from (β-glucose 1) through condensation of β (1 -> 4) -glycosidic bonds. This bond contrasts, in itself, with that for bonds to (1 - + 4) -glycosides present in starch and other carbohydrates.

Figure BR122013007240B1_D0002

9/1179/117

Materiais de amido incluem amido em si, por exemplo, amido de milho, amido de trigo, amido ou amido de arroz, um derivado de amido, ou um material que inclui amido, tal como um produto alimentício comestível ou uma safra. Por exemplo, o material de amido pode ser arracacha, trigo silvestre, banana, cevada, cassava, kudzu, oca, sagu, sorgo, batatas domésticas regulares, batata doce, taro, inhame ou um ou mais feijões, tais como favas, lentilhas ou ervilhas. Misturas de quaisquer dois ou mais materiais de amido também são materiais de amido.Starch materials include starch itself, for example, corn starch, wheat starch, rice starch or starch, a starch derivative, or a material that includes starch, such as an edible food product or a crop. For example, the starch material can be squid, wild wheat, banana, barley, cassava, kudzu, hollow, sago, sorghum, regular domestic potatoes, sweet potatoes, taro, yams or one or more beans, such as broad beans, lentils or peas. Mixtures of any two or more starch materials are also starch materials.

Em alguns casos, a biomassa é um material microbiano. Fontes microbianas incluem, mas não estão limitadas a, qualquer micro-organismo ou organismo que ocorre naturalmente ou geneticamente modificado que contém ou é capaz de proporcionar uma fonte de carboidratos (por exemplo, celulose), por exemplo, animais protistas (por exemplo, protozoários, tais como flagelados, amebóides, ciliados e esporozoários) e plantas protistas (por exemplo, algas tais como alveolados, cloraracniófitos, criptófitos, euglenóides, glaucófitos, haptófitos, algas vermelhas, estramenópilos e viridaeplantae). Outros exemplos incluem algas marinhas, plâncton (por exemplo, macroplâncton, mesoplâncton, microplâncton, nanoplâncton, picoplâncton e femptoplâncton), fitoplâncton, bactérias (por exemplo, bactérias gram positivas, bactérias gram negativas e extremófilos), leveduras e/ou misturas dos mesmos. Em alguns casos, a biomassa microbiana pode ser obtida de fontes naturais, por exemplo, oceanos, lagos, corpos de água, por exemplo, água salgada ou água doce ou em terra. Alternativamente ou alem disso, a biomassa microbiana pode ser obtida de sistemas de cultura, por exemplo, sistemas de cultura em larga escala a seco e a úmido.In some cases, biomass is a microbial material. Microbial sources include, but are not limited to, any naturally occurring or genetically modified microorganism or organism that contains or is capable of providing a source of carbohydrates (eg cellulose), eg protist animals (eg protozoa , such as flagellates, amoeboids, ciliates and sporozoans) and protist plants (for example, algae such as honeycombs, chloroachnophytes, cryptophytes, euglenoids, glaucophytes, haptophytes, red algae, stramenopils and viridaeplantae). Other examples include seaweed, plankton (e.g., macroplankton, mesoplankton, microplankton, nanoplankton, picoplankton and femptoplankton), phytoplankton, bacteria (e.g. gram positive bacteria, gram negative and extremophilic bacteria), yeasts and / or mixtures thereof. In some cases, microbial biomass can be obtained from natural sources, for example, oceans, lakes, bodies of water, for example, salt water or fresh water or on land. Alternatively or in addition, microbial biomass can be obtained from culture systems, for example, wet and dry large-scale culture systems.

Misturas de quaisquer materiais de biomassa descritos aqui podem ser utilizadas para produção de qualquer um dos intermediários ou produtos descritos aqui. Por exemplo, misturas de materiais celulósicos e materiais de amido podem ser utilizadas para a produção de qualquer produto descrito aqui.Mixtures of any biomass materials described here can be used to produce any of the intermediates or products described here. For example, mixtures of cellulosic materials and starch materials can be used to produce any product described here.

SISTEMAS PARA TRATAMENTO DE BIOMASSA E USO DA BIOMASSASYSTEMS FOR TREATING BIOMASS AND USE OF BIOMASS

TRATADA EM FERMENTAÇÃOTREATMENT IN FERMENTATION

10/11711/10

A figurai mostra um sistema 100 para conversão de biomassa, particularmente biomassa fibrosa e, então, uso da biomassa tratada para intensificar um processo de fermentação. O sistema 100 inclui um módulo 102 no qual uma matéria prima de biomassa é mecanicamente tratado, por exemplo, expondo as fibras internas da matéria prima. Exemplos de tratamentos mecânicos serão descritos em detalhes abaixo. O sistema 100 também inclui um módulo 104 no qual a matéria prima mecanicamente tratado é funcionalizado, por exemplo, por meio de irradiação. Após funcionalização, as fibras funcionalizadas são distribuídas a um sistema de fermentação 106 através de um módulo de distribuição 108.The figure shows a system 100 for converting biomass, particularly fibrous biomass and then using the treated biomass to intensify a fermentation process. System 100 includes a module 102 in which a biomass raw material is mechanically treated, for example, exposing the internal fibers of the raw material. Examples of mechanical treatments will be described in detail below. The system 100 also includes a module 104 in which the mechanically treated raw material is functionalized, for example, by means of irradiation. After functionalization, the functionalized fibers are distributed to a fermentation system 106 through a distribution module 108.

As fibras funcionalizadas estão, então, presentes durante fermentação e intensificam o processo de fermentação ao proporcionar um substrato que pode interagir com os micro-organismos usados em fermentação, por exemplo, células de levedura. Essa interação é mostrada esquematicamente na figura 2, a qual representa uma fibra polar 10 funcionalizada e uma célula de levedura 12 tendo um grupo funcional polar complementar. Em virtude da polaridade das fibras e da célula de levedura, a célula pode se tornar imobilizada sobre uma ou mais das fibras. Ligação da célula de levedura (ou outro micro-organismo) às fibras pode ser através de ligação de hidrogênio ou através de ligação covalente ou iônica. Em alguns casos, os grupos funcionais sobre as fibras podem reagir com aqueles sobre o microorganismo, formando uma ligação covalente. A área de superfície e porosidade aumentadas do material de biomassa que resulta de tratamento mecânico (por exemplo, no módulo 102) constitui uma maior área de superfície para interação da fibra e micro-organismo e, assim, intensificam essa interação. As células imobilizadas são mais produtivas, aumentando a eficiência e rendimento do processo de fermentação e impedindo que o processo se torne prematuramente comprometido.Functionalized fibers are then present during fermentation and intensify the fermentation process by providing a substrate that can interact with the microorganisms used in fermentation, for example, yeast cells. This interaction is shown schematically in figure 2, which represents a functionalized polar fiber 10 and a yeast cell 12 having a complementary polar functional group. Due to the polarity of the fibers and the yeast cell, the cell can become immobilized on one or more of the fibers. Bonding of the yeast cell (or other microorganism) to the fibers can be through hydrogen bonding or through covalent or ionic bonding. In some cases, the functional groups on the fibers may react with those on the microorganism, forming a covalent bond. The increased surface area and porosity of the biomass material that results from mechanical treatment (for example, in module 102) constitutes a greater surface area for fiber and microorganism interaction and, thus, intensifies this interaction. Immobilized cells are more productive, increasing the efficiency and yield of the fermentation process and preventing the process from becoming prematurely compromised.

Deve ser notado que, se mistura é realizada durante fermentação, a mistura é, de preferência, relativamente suave (baixo cisalhamento) de modo a minimizar a ruptura da interação entre os micro-organismos e fibras. Em algumas modalidades, mistura a jato é usada, conforme descritoIt should be noted that, if mixing is carried out during fermentation, the mixing is preferably relatively mild (low shear) in order to minimize disruption of the interaction between microorganisms and fibers. In some embodiments, jet blending is used, as described

11/117 nos documentos USSN 61/218.832 e USSN 61/179.995, as divulgações completas dos quais são incorporadas aqui por referência.11/117 in USSN 61 / 218,832 and USSN 61 / 179,995, the full disclosures of which are incorporated herein by reference.

Fazendo referência novamente à figura 1, fermentação produz uma mistura de etanol bruta, a qual flui para um tanque de contenção 110. Água ou outro solvente e outros componentes não etanólicos são extraídos da mistura de etanol bruta usando uma coluna de extração 112 e o etanol é, então, destilado usando uma unidade de destilação 114, por exemplo, um retificador. Finalmente, o etanol pode ser seco usando uma peneira molecular 116, desnaturada se necessário e enviado a um método de transporte desejado.Referring again to figure 1, fermentation produces a mixture of crude ethanol, which flows into a 110 containment tank. Water or other solvent and other non-ethanolic components are extracted from the crude ethanol mixture using an extraction column 112 and ethanol it is then distilled using a distillation unit 114, for example, a rectifier. Finally, the ethanol can be dried using a 116 molecular sieve, denatured if necessary and sent to a desired transport method.

Em alguns casos, os sistemas descritos aqui ou componentes dos mesmos podem ser portáteis, de modo que o sistema pode ser transportado (por exemplo, por trem, caminhão ou navio) de um local para o outro. As etapas de método descritas aqui podem ser realizadas em um ou mais locais e, em alguns casos, uma ou mais das etapas podem ser realizadas em trânsito. Tal processamento móvel é descrito no documento U.S. No. de Série 12/374.549 e Pedido Internacional No. WO 2008/011598, as divulgações completas dos quais são incorporadas aqui por referência.In some cases, the systems described here or components thereof may be portable, so that the system can be transported (for example, by train, truck or ship) from one location to another. The method steps described here can be performed in one or more locations, and in some cases, one or more of the steps can be performed in transit. Such mobile processing is described in U.S. Serial No. 12 / 374,549 and International Application No. WO 2008/011598, the full disclosures of which are incorporated herein by reference.

Qualquer uma ou todas as etapas do método descrito aqui podem ser realizadas em temperatura ambiente. Se desejado, resfriamento e/ou aquecimento pode ser empregado durante determinadas etapas. Por exemplo, a matéria prima pode ser esfriado durante tratamento mecânico para aumentar sua fragilidade. Em algumas modalidades, resfriamento é empregado antes, durante ou após o tratamento mecânico inicial e/ou subsequente tratamento mecânico. Resfriamento pode ser realizado conforme descrito no documento U.S. No. de Série 12/502.629, a divulgação completa do qual é incorporada aqui por referência. Além disso, a temperatura no sistema de fermentação 106 pode ser controlada para intensificar a fermentação.Any or all of the steps in the method described here can be performed at room temperature. If desired, cooling and / or heating can be employed during certain stages. For example, the raw material can be cooled during mechanical treatment to increase its fragility. In some modalities, cooling is employed before, during or after the initial mechanical treatment and / or subsequent mechanical treatment. Cooling can be performed as described in U.S. Document Serial No. 12 / 502,629, the full disclosure of which is incorporated herein by reference. In addition, the temperature in the fermentation system 106 can be controlled to intensify fermentation.

TRATAMENTO FÍSICOPHYSICAL TREATMENT

Processos de tratamento físico que podem ser usados para alterar a morfologia do material de biomassa e/ou funcionalizar o material po12/117 dem incluir um ou mais de qualquer um daqueles descritos aqui, tais como tratamento mecânico, tratamento químico, irradiação, ultra-som, oxidação, pirólise ou explosão de vapor. Métodos de tratamento podem ser usados em combinações de dois, três, quatro ou mesmo todas essas tecnologias (em qualquer ordem). Quando mais de um método de tratamento é usado, os métodos podem ser aplicados ao mesmo tempo ou em momentos diferentes. Outros processos que funcionalizam uma matéria prima de biomassa e/ou alteram sua morfologia também podem ser usados, isoladamente ou em combinação com os processos divulgados aqui.Physical treatment processes that can be used to change the morphology of the biomass material and / or functionalize the po12 / 117 material may include one or more of any of those described here, such as mechanical treatment, chemical treatment, irradiation, ultrasound , oxidation, pyrolysis or vapor explosion. Treatment methods can be used in combinations of two, three, four or even all of these technologies (in any order). When more than one treatment method is used, the methods can be applied at the same time or at different times. Other processes that functionalize a biomass raw material and / or alter its morphology can also be used, alone or in combination with the processes disclosed here.

Tratamentos MecânicosMechanical Treatments

Em alguns casos, métodos podem incluir tratamento mecânico da matéria prima de biomassa. Tratamentos mecânicos incluem, por exemplo, corte, moagem, compressão, trituração, cisalhamento e picar. Moagem pode incluir, por exemplo, moagem a esferas, moagem a martelo, moagem a seco ou úmido com um rotor/estator ou outros tipos de moagem. Outros tratamentos mecânicos incluem, por exemplo, trituração em pedra de esmeril, fratura, corte ou dilaceramento mecânico, trituração a pino ou moagem por atrito com o ar.In some cases, methods may include mechanical treatment of the biomass raw material. Mechanical treatments include, for example, cutting, grinding, pressing, grinding, shearing and shearing. Grinding can include, for example, ball grinding, hammer grinding, dry or wet grinding with a rotor / stator or other types of grinding. Other mechanical treatments include, for example, grinding emery stone, fracturing, cutting or tearing, pin grinding or grinding by friction with air.

Tratamento mecânico pode ser vantajoso para abertura, tensionamento, ruptura e dispersão dos materiais celulósicos ou lignocelulósicos, tornando a celulose dos materiais mais suscetível à cisão de cadeia e/ou redução de cristalinidade. Os materiais abertos podem também ser mais suscetíveis à oxidação quando irradiados.Mechanical treatment can be advantageous for opening, tensioning, breaking and dispersing cellulosic or lignocellulosic materials, making the cellulose of the materials more susceptible to chain splitting and / or reduced crystallinity. Open materials can also be more susceptible to oxidation when irradiated.

Em alguns casos, o tratamento mecânico pode incluir um preparo inicial da matéria prima conforme recebido, por exemplo, redução de tamanho dos materiais, tal como através de corte, trituração, cisalhamento, pulverização ou picando. Por exemplo, em alguns casos, matéria prima frouxo (por exemplo, papel reciclado, materiais de amido ou switchgrass) é preparado através de cisalhamento ou picando.In some cases, mechanical treatment may include an initial preparation of the raw material as received, for example, size reduction of the materials, such as by cutting, grinding, shearing, spraying or chipping. For example, in some cases, loose raw material (for example, recycled paper, starch materials or switchgrass) is prepared by shearing or shearing.

Alternativamente ou além disso, o material de matéria prima pode primeiro ser fisicamente tratado através de um ou mais dos outros métodos de tratamento físico, por exemplo, tratamento químico, radiação, ultra13/117 som, oxidação, pirólise ou explosão de vapor e, então, mecanicamente tratado. Essa sequência pode ser vantajosa, uma vez que materiais tratados por um ou mais dos outros tratamentos, por exemplo, irradiação ou pirólise, tendem a ser mais frágeis e, portanto, pode ser mais fácil alterar adicionalmente a estrutura molecular do material por meio de tratamento mecânico.Alternatively or in addition, the raw material material can first be physically treated using one or more of the other physical treatment methods, for example, chemical treatment, radiation, ultrasound, oxidation, pyrolysis or vapor explosion and then , mechanically treated. This sequence can be advantageous, since materials treated by one or more of the other treatments, for example, irradiation or pyrolysis, tend to be more fragile and, therefore, it may be easier to further change the molecular structure of the material through treatment mechanical.

Em algumas modalidades, o material de biomassa é fibroso e tratamento mecânico inclui cisalhamento para expor as fibras do material fibroso. Cisalhamento pode ser realizado, por exemplo, usando um cortador de faca giratória. Outros métodos de tratamento mecânico da biomassa incluem, por exemplo, moagem ou trituração. Moagem pode ser realizada usando, por exemplo, um moinho a martelo, moinho de esferas, moinho coloidal, moinho de cone ou cônico, moinho a disco, moinho de cunha, moinho de Wiley ou moinho de grão. Trituração pode ser realizada usando, por exemplo, um triturador com pedra de esmeril, triturador a pino, triturador de café ou triturador de borra. Trituração pode ser conferida, por exemplo, por um pino de movimento recíproco ou outro elemento, conforme é o caso em um moinho de pino. Outros métodos de tratamento mecânico incluem corte ou dilaceramento mecânico, outros métodos que aplicam pressão ao material e moagem por atrito com o ar. Tratamentos mecânicos adequados incluem ainda qualquer outra técnica que altera a estrutura molecular ou morfologia do material de biomassa.In some embodiments, the biomass material is fibrous and mechanical treatment includes shear to expose the fibers of the fibrous material. Shearing can be performed, for example, using a rotary knife cutter. Other methods of mechanical treatment of biomass include, for example, grinding or grinding. Milling can be carried out using, for example, a hammer mill, ball mill, colloidal mill, cone or conical mill, disc mill, wedge mill, Wiley mill or grain mill. Grinding can be carried out using, for example, a grinder with emery stone, pin grinder, coffee grinder or sludge grinder. Crushing can be checked, for example, by a reciprocating pin or another element, as is the case in a pin mill. Other methods of mechanical treatment include cutting or mechanical tearing, other methods that apply pressure to the material and grinding by friction with air. Adequate mechanical treatments include any other technique that alters the molecular structure or morphology of the biomass material.

Se desejado, o material mecanicamente tratado pode ser passado através de uma peneira, por exemplo, tendo um tamanho médio de abertura de 1,59 mm ou menos (1/16 polegadas, 0,0625 polegadas). Em algumas modalidades, cisalhamento ou outro tratamento mecânico e peneiramento são realizados concorrentemente. Por exemplo, um cortador de faca giratória pode ser usado para cortar e peneiras concorrentemente o material de biomassa. A biomassa é cisalhada entre pás estacionárias e pás giratórias para proporcionar um material cisalhado que passa através de uma peneira e é capturado em um recipiente.If desired, the mechanically treated material can be passed through a sieve, for example, having an average opening size of 1.59 mm or less (1/16 inch, 0.0625 inch). In some modalities, shearing or other mechanical treatment and screening are carried out concurrently. For example, a rotary knife cutter can be used to cut and sieve the biomass material concurrently. Biomass is sheared between stationary blades and rotating blades to provide a sheared material that passes through a sieve and is captured in a container.

O material de biomassa pode ser mecanicamente tratado em um estado seco (por exemplo, tendo pouca ou nenhuma água livre sobre suaThe biomass material can be mechanically treated in a dry state (for example, having little or no free water over its

14/117 superfície), um estado hidratado (por exemplo, tendo até dez por cento em peso de água absorvida) ou em um estado úmido, por exemplo, tendo entre cerca de 10 por cento e cerca de 75 por cento em peso de água. O material de biomassa pode mesmo ser mecanicamente tratado enquanto parcial ou totalmente submerso sob um líquido, tal como água, etanol ou isopropanol. O material de biomassa também pode ser mecanicamente tratado sob um gás (tal como uma corrente ou atmosfera de outro gás que não ar), por exemplo, oxigênio ou nitrogênio ou vapor.14/117 surface), a hydrated state (for example, having up to ten percent by weight of water absorbed) or in a wet state, for example, having between about 10 percent and about 75 percent by weight of water . The biomass material can even be mechanically treated while partially or totally submerged under a liquid, such as water, ethanol or isopropanol. Biomass material can also be mechanically treated under a gas (such as a current or atmosphere other than air), for example, oxygen or nitrogen or steam.

Sistemas de tratamento mecânico podem ser configurados para produzir correntes com características morfológicas específicas tais como, por exemplo, área de superfície, porosidade, densidade volumétrica e, no caso de estoques de alimentação fibrosos, características de fibra, tal como proporção de comprimento-para-largura.Mechanical treatment systems can be configured to produce chains with specific morphological characteristics such as, for example, surface area, porosity, volumetric density and, in the case of fibrous feed stocks, fiber characteristics such as length-to-length ratio width.

Em algumas modalidades, uma área de superfície BET do material mecanicamente tratado é maior do que 0,1 m2/g, por exemplo, maior do que 0,25 m2/g, maior do que 0,5 m2/g, maior do que 1,0 m2/g, maior do que 1,5 m2/g, maior do que 1,75 m2/g, maior do que 5,0 rn2/g, maior do que 10 m2/g, maior do que 25 m2/g, maior do que 35 m2/g, maior do que 50 m2/g, maior do que 60 m2/g, maior do que 75 m2/g, maior do que 100 m2/g, maior do que 150 m2/g, maior do que 200 m2/g ou mesmo maior do que 250 m2/g.In some embodiments, a BET surface area of the mechanically treated material is greater than 0.1 m 2 / g, for example, greater than 0.25 m 2 / g, greater than 0.5 m 2 / g, greater than 1.0 m 2 / g, greater than 1.5 m 2 / g, greater than 1.75 m 2 / g, greater than 5.0 m 2 / g, greater than 10 m 2 / g, greater than 25 m 2 / g, greater than 35 m 2 / g, greater than 50 m 2 / g, greater than 60 m 2 / g, greater than 75 m 2 / g, greater than than 100 m 2 / g, greater than 150 m 2 / g, greater than 200 m 2 / g or even greater than 250 m 2 / g.

Uma porosidade do material mecanicamente tratado pode ser, por exemplo, maior do que 20 por cento, maior do que 25 por cento, maior do que 35 por cento, maior do que 50 por cento, maior do que 60 por cento, maior do que 70 por cento, maior do que 80 por cento, maior do que 85 por cento, maior do que 90 por cento, maior do que 92 por cento, maior do que 94 por cento, maior do que 95 por cento, maior do que 97,5 por cento, maior do que 99 por cento ou mesmo maior do que 99,5 por cento.A porosity of mechanically treated material can be, for example, greater than 20 percent, greater than 25 percent, greater than 35 percent, greater than 50 percent, greater than 60 percent, greater than 70 percent, greater than 80 percent, greater than 85 percent, greater than 90 percent, greater than 92 percent, greater than 94 percent, greater than 95 percent, greater than 97 , 5 percent, greater than 99 percent or even greater than 99.5 percent.

Em algumas modalidades, após tratamento mecânico, o material tem uma densidade volumétrica de menos de 0,25 g/cm3, por exemplo, 0,20 g/cm3, 0,15 g/cm3, 0,10 g/cm3, 0,05 g/cm3 ou menos, por exemplo, 0,025 g/cm3. A densidade volumétrica é determinada usando a ASTM D1895B. Resumidamente, o método envolve enchimento de um cilindro de mediçãoIn some embodiments, after mechanical treatment, the material has a volumetric density of less than 0.25 g / cm 3 , for example, 0.20 g / cm 3 , 0.15 g / cm 3 , 0.10 g / cm 3 , 0.05 g / cm 3 or less, for example, 0.025 g / cm 3 . Volumetric density is determined using ASTM D1895B. Briefly, the method involves filling a measuring cylinder

15/117 de volume conhecido com uma amostra e obtenção de um peso da amostra. A densidade volumétrica é calculada dividindo-se o peso da amostra, em gramas, pelo volume conhecido do cilindro em centímetros cúbicos.15/117 of known volume with a sample and obtaining a sample weight. The volumetric density is calculated by dividing the sample weight, in grams, by the known volume of the cylinder in cubic centimeters.

Se a biomassa é um material fibroso, as fibras do material mecanicamente tratado podem ter uma proporção comprimento-para-diâmetro média relativamente grande (por exemplo, maior do que 20-para-1), mesmo se elas foram cisalhadas mais de uma vez. Além disso, as fibras dos materiais fibrosos descritos aqui podem ter uma distribuição de proporção de comprimento-para-diâmetro e/ou comprimento relativamente limitada.If biomass is a fibrous material, the fibers of the mechanically treated material may have a relatively large average length-to-diameter ratio (for example, greater than 20-to-1), even if they have been sheared more than once. In addition, the fibers of the fibrous materials described herein may have a relatively limited length-to-diameter ratio and / or length distribution.

Conforme usado aqui, larguras médias de fibra (por exemplo, diâmetros) são aquelas determinadas opticamente através de seleção aleatória de aproximadamente 5.000 fibras. Comprimentos médios de fibra são comprimentos médios ponderados corrigidos. Áreas de superfície BET (Brunauer, Emmet e Teller) são áreas de superfície de múltiplos pontos e porosidades são aquelas determinadas por meio de porosimetria de mercúrio.As used here, average fiber widths (for example, diameters) are those determined optically by randomly selecting approximately 5,000 fibers. Average fiber lengths are weighted average corrected lengths. BET surface areas (Brunauer, Emmet and Teller) are multi-point surface areas and porosities are those determined by means of mercury porosimetry.

Se a biomassa é um material fibroso, a proporção comprimentopara-diâmetro média das fibras do material mecanicamente tratado pode ser, por exemplo, maior do que 8/1, Por exemplo, maior do que 10/1, maior do que 15/1, maior do que 20/1, maior do que 25/1 ou maior do que 50/1. Um comprimento médio de fibra do material mecanicamente tratado pode estar, por exemplo, entre cerca de 0,5 mm e 2,5 mm, por exemplo, entre cerca de 0,75 mm e 1,0 mm e uma largura média (por exemplo, diâmetro) do segundo material fibroso 14 pode estar, por exemplo, entre cerca de 5 pm e 50 pm, por exemplo, entre cerca de 10 pm e 30 pm.If biomass is a fibrous material, the average length-to-diameter ratio of the fibers in the mechanically treated material can be, for example, greater than 8/1, For example, greater than 10/1, greater than 15/1, greater than 20/1, greater than 25/1 or greater than 50/1. An average fiber length of the mechanically treated material can be, for example, between about 0.5 mm and 2.5 mm, for example, between about 0.75 mm and 1.0 mm and an average width (for example , diameter) of the second fibrous material 14 can be, for example, between about 5 pm and 50 pm, for example, between about 10 pm and 30 pm.

Em algumas modalidades, se a biomassa é um material fibroso, o desvio padrão do comprimento da fibra do material mecanicamente tratado pode ser menos de 60 por cento de um comprimento médio de fibra do material mecanicamente tratado, por exemplo, menos de 50 por cento do comprimento médio, menos de 40 por cento do comprimento médio, menos de 25 por cento do comprimento médio, menos de 10 por cento do comprimento médio, menos de 5 por cento do comprimento médio ou mesmo menos de 1 por cento do comprimento médio.In some embodiments, if the biomass is a fibrous material, the standard deviation of the fiber length of the mechanically treated material may be less than 60 percent of an average fiber length of the mechanically treated material, for example, less than 50 percent of the average length, less than 40 percent of average length, less than 25 percent of average length, less than 10 percent of average length, less than 5 percent of average length or even less than 1 percent of average length.

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Em algumas situações, pode ser desejável preparar um material de baixa densidade volumétrica, densificar o material (por exemplo, torná-lo mais fácil e menos caro de transportar para outro local) e, então, reverter o material para um estado de menor densidade volumétrica. Materiais densificados podem ser processados através de qualquer um dos métodos descritos aqui ou qualquer material processado através de qualquer um dos métodos descritos aqui pode ser subsequentemente densificado, por exemplo, conforme divulgado nos documentos U.S. No. de Série 12/429.045 e WO 2008/073186, as divulgações completas dos quais são incorporadas aqui por referência.In some situations, it may be desirable to prepare a material with a low volumetric density, densify the material (for example, make it easier and less expensive to transport to another location) and then revert the material to a state of lower volumetric density. . Densified materials can be processed using any of the methods described here or any material processed using any of the methods described here can subsequently be densified, for example, as disclosed in US Serial No. 12 / 429.045 and WO 2008/073186 , the full disclosures of which are incorporated herein by reference.

Tratamento de RadiaçãoRadiation Treatment

Uma ou mais sequências de processamento de irradiação podem ser usadas pra processar a biomassa, por exemplo, para funcionalizar o material. Radiação pode também esterilizar os materiais ou quaisquer meios necessários para bioprocessar o material.One or more irradiation processing sequences can be used to process the biomass, for example, to functionalize the material. Radiation can also sterilize the materials or any means necessary to bioprocess the material.

Em algumas modalidades, a energia depositada em um material que libera um elétron de seu orbital atômico é usada para irradiar os materiais. A radiação pode ser proporcionada por 1 ) partículas pesadamente carregadas, tais como partículas alfa ou prótons, 2) elétrons produzidos, por exemplo, em aceleradores de feixe de elétrons ou beta declínio ou 3) radiação eletromagnética, por exemplo, raios gama, raios x ou raios ultra-violeta. Em uma abordagem, radiação produzida por substancias radioativas pode ser usada para irradiar a matéria prima. Em algumas modalidades, qualquer combinação em qualquer ordem ou concorrentemente (1) a (3) pode ser utilizada. As doses aplicadas dependem do efeito desejado e da matéria prima em particular.In some embodiments, the energy deposited in a material that releases an electron from its atomic orbital is used to irradiate the materials. Radiation can be provided by 1) heavily charged particles, such as alpha particles or protons, 2) electrons produced, for example, in electron beam accelerators or beta decline or 3) electromagnetic radiation, for example, gamma rays, x-rays or ultraviolet rays. In one approach, radiation produced by radioactive substances can be used to irradiate the raw material. In some modalities, any combination in any order or concurrently (1) to (3) can be used. The doses applied depend on the desired effect and the raw material in particular.

Em alguns casos, quando cisão de cadeia é desejável e/ou funcionalização de cadeia polimérica é desejável, partículas mais pesadas do que elétrons, tais como prótons, núcleos de hélio, íons de argônio, íons de silício, íons de néon, íons de carbono, íons de fósforo, íons de oxigênio ou íons de nitrogênio podem ser utilizados. Quando cisão de cadeia por abertura de anel é desejada, partículas positivamente carregadas podem ser utili17/117 zadas por suas propriedades de ácido de Lewis para cisão de cadeia por abertura de anel intensificada. Por exemplo, quando oxidação máxima é desejada, íons de oxigênio podem ser utilizados e, quando nitração máxima é desejada, íons de nitrogênio podem ser utilizados. O uso de partículas pesadas e partículas positivamente carregadas é descrito no Documento U.S. No. de Série 12/417.699, a divulgação integral do qual é incorporada aqui por referência.In some cases, when chain splitting is desirable and / or polymeric chain functionalization is desirable, particles heavier than electrons, such as protons, helium nuclei, argon ions, silicon ions, neon ions, carbon ions , phosphorus ions, oxygen ions or nitrogen ions can be used. When ring-split chain cleavage is desired, positively charged particles can be used for their Lewis acid properties for enhanced ring-split chain cleavage. For example, when maximum oxidation is desired, oxygen ions can be used and, when maximum nitration is desired, nitrogen ions can be used. The use of heavy particles and positively charged particles is described in U.S. Document Serial No. 12 / 417,699, the full disclosure of which is incorporated herein by reference.

Em um método, um primeiro material que é ou inclui celulose tendo um primeiro peso molecular numérico médio (MNi) é irradiado, por exemplo, mediante tratamento com radiação ionizante (por exemplo, na forma de radiação gama, radiação por raios x, luz ultra-violeta (UV) de 100 nm a 280 nm, um feixe de elétrons ou outras partículas carregadas) para proporcionar um segundo material que inclui celulose tendo um segundo peso molecular numérico médio (MN2) menor do que o primeiro peso molecular numérico médio. O segundo material (ou os primeiro e segundo materiais) pode ser combinado com um micro-organismo (com ou sem tratamento enzimático) que pode utilizar o segundo e/ou o primeiro material ou seus açúcares constituintes ou lignina para produzir um produto ou intermediário, tal como aqueles descritos aqui.In one method, a first material that is or includes cellulose having a first average numerical molecular weight (M N i) is irradiated, for example, by treatment with ionizing radiation (for example, in the form of gamma radiation, x-ray radiation, ultra-violet (UV) light from 100 nm to 280 nm, an electron beam or other charged particles) to provide a second material that includes cellulose having a second average numerical molecular weight (M N2 ) less than the first numerical molecular weight medium. The second material (or the first and second materials) can be combined with a microorganism (with or without enzymatic treatment) that can use the second and / or the first material or its constituent sugars or lignin to produce a product or intermediate, such as those described here.

Uma vez que o segundo material inclui celulose tendo um peso molecular reduzido com relação ao primeiro material e, em alguns casos, uma cristalinidade reduzida também, o segundo material é, em geral, mais dispersível, intumescível e/ou solúvel, por exemplo, em uma solução contendo um micro-organismo e/ou uma enzima. Essas propriedades tomam o segundo material mais fácil de processar e mais suscetível a ataque químico, enzimático e/ou biológico com relação ao primeiro material, o que pode aprimorar grandemente a taxa de produção e/ou nível de produção de um produto desejado, por exemplo, etanol.Since the second material includes cellulose having a reduced molecular weight with respect to the first material and, in some cases, reduced crystallinity as well, the second material is, in general, more dispersible, swelling and / or soluble, for example, in a solution containing a microorganism and / or an enzyme. These properties make the second material easier to process and more susceptible to chemical, enzymatic and / or biological attack compared to the first material, which can greatly improve the production rate and / or production level of a desired product, for example , ethanol.

Em algumas modalidades, o segundo peso molecular numérico médio (MN2) é menor do que o primeiro peso molecular numérico médio (MNi) em mais de cerca de 10 por cento , por exemplo, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 50 por cento , 60 por cento ou ainda mais do que cerca de 75 por cento.In some embodiments, the second average numerical molecular weight (M N2 ) is less than the first average numerical molecular weight (M N i) by more than about 10 percent, for example, 15, 20, 25, 30, 35 , 40, 50 percent, 60 percent or even more than about 75 percent.

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Em alguns casos, o segundo material tem celulose que tem uma cristalinidade (C2) que é menor do que a cristalinidade (C-ι) da celulose do primeiro material. Por exemplo, (C2) pode ser menor do que (Ch) em mais de cerca de 10 por cento, por exemplo, 15, 20, 25, 30, 35, 40 ou mesmo mais de cerca de 50 por cento.In some cases, the second material has cellulose which has a crystallinity (C 2 ) that is less than the crystallinity (C-ι) of the cellulose of the first material. For example, (C 2 ) can be less than (Ch) by more than about 10 percent, for example, 15, 20, 25, 30, 35, 40 or even more than about 50 percent.

Em algumas modalidades, o índice de cristalinidade inicial (antes de irradiação) é de cerca de 40 a cerca de 87,5 por cento, por exemplo, de cerca de 50 a cerca de 75 por cento ou de cerca de 60 a cerca de 70 por cento e o índice de cristalinidade após irradiação é de cerca de 10 a cerca de 50 por cento, por exemplo, de cerca de 15 a cerca de 45 por cento ou de cerca de 20 a cerca de 40 por cento. Contudo, em algumas modalidades, por exemplo, após irradiação extensiva, é possível ter um índice de cristalinidade de menos de 5 por cento. Em algumas modalidades, o material após irradiação é substancialmente amorfo.In some embodiments, the initial crystallinity index (before irradiation) is about 40 to about 87.5 percent, for example, about 50 to about 75 percent or about 60 to about 70 percent and the crystallinity index after irradiation is about 10 to about 50 percent, for example, about 15 to about 45 percent or about 20 to about 40 percent. However, in some modalities, for example, after extensive irradiation, it is possible to have a crystallinity index of less than 5 percent. In some embodiments, the material after irradiation is substantially amorphous.

Em algumas modalidades, o peso molecular numérico médio inicial (antes de irradiação) é de cerca de 200.000 a cerca de 3.200.000, por exemplo, de cerca de 250.000 a cerca de 1,000.000 ou de cerca de 250.000 a cerca de 700.000 e o peso molecular numérico médio após irradiação é de cerca de 50.000 a cerca de 200.000, por exemplo, de cerca de 60.000 a cerca de 150.000 ou de cerca de 70.000 a cerca de 125.000. Contudo, em algumas modalidades, por exemplo, após irradiação extensiva, é possível ter um peso molecular numérico médio de menos de cerca de 10.000 ou mesmo menos de cerca de 5.000.In some embodiments, the initial average numerical molecular weight (before irradiation) is from about 200,000 to about 3,200,000, for example, from about 250,000 to about 1,000,000 or from about 250,000 to about 700,000 and the weight average numerical molecular number after irradiation is from about 50,000 to about 200,000, for example, from about 60,000 to about 150,000 or from about 70,000 to about 125,000. However, in some embodiments, for example, after extensive irradiation, it is possible to have an average numerical molecular weight of less than about 10,000 or even less than about 5,000.

Em algumas modalidades, o segundo material pode ter um nível de oxidação (O2) que é maior do que o nível de oxidação (O^ do primeiro material. Um maior nível de oxidação do material pode auxiliar em sua dispersibilidade, capacidade de intumescimento e/ou solubilidade, intensificando adicionalmente a suscetibilidade do material a ataque químico, enzimático ou biológico. Em algumas modalidades, para aumentar o nível da oxidação do segundo material com relação ao primeiro material, a irradiação é realizada sob um ambiente de oxidação, por exemplo, sob uma corrente de ar ou oxigênio, produzindo um segundo material que é mais oxidado do queIn some embodiments, the second material may have an oxidation level (O 2 ) that is higher than the oxidation level (O ^ of the first material. A higher oxidation level of the material can aid in its dispersibility, swelling capacity and / or solubility, further intensifying the material's susceptibility to chemical, enzymatic or biological attack.In some modalities, to increase the oxidation level of the second material in relation to the first material, irradiation is carried out under an oxidation environment, for example, under a current of air or oxygen, producing a second material that is more oxidized than

19/117 o primeiro material. Por exemplo, esse segundo material pode ter mais grupos hidroxila, grupos aldeído, grupos cetona, grupos éster ou grupos ácido carboxílico, os quais podem aumentar sua hidrofilicidade.19/117 the first material. For example, this second material can have more hydroxyl groups, aldehyde groups, ketone groups, ester groups or carboxylic acid groups, which can increase its hydrophilicity.

Radiação IonizanteIonizing radiation

Cada forma de radiação ioniza o material contendo carbono via interações particulares, conforme determinado pela energia da radiação. Partículas pesadamente carregadas ionizam primariamente a matéria via dispersão de Coulomb; além disso, essas interações produzem elétrons energéticos que podem ainda ionizar a matéria. Partículas alfa são idênticas ao núcleo de um átomo de hélio e são produzidas pelo alfa declínio de diversos núcleos radioativos, tais como isótopos de bismuto, polônio, astatina, radônio, frâncio, radio, diversos actinídeos, tais como actínio, tório, urânio, netúnio, cúrio, califórnio, amerício e plutônio.Each form of radiation ionizes the carbon-containing material via particular interactions, as determined by the radiation energy. Heavily charged particles primarily ionize matter via Coulomb dispersion; in addition, these interactions produce energetic electrons that can further ionize matter. Alpha particles are identical to the nucleus of a helium atom and are produced by the alpha decline of several radioactive nuclei, such as isotopes of bismuth, polonium, astatin, radon, francium, radio, various actinides, such as actinium, thorium, uranium, neptunium , curium, californium, americium and plutonium.

Quando partículas são utilizadas, elas podem ser neutras (não carregadas), positivamente carregadas ou negativamente carregadas. Quando carregadas, as partículas carregadas podem trazer uma única carga positiva ou negativa ou múltiplas cargas, por exemplo, uma, duas, três ou mesmo quatro ou mais cargas. Em casos nos quais cisão de cadeia é desejada, partículas positivamente carregadas podem ser desejáveis, em parte, em virtude de sua natureza ácida. Quando partículas são utilizadas, as partículas podem ter a massa de um elétron em repouso ou maior, por exemplo, 500, 1000, 1500 ou 2000 ou mesmo mais vezes a massa de um elétron em repouso. Por exemplo, as partículas podem ter uma massa de cerca de 1 unidade atômica a cerca de 150 unidades atômicas, por exemplo, de cerca de 1 unidade atômica a cerca de 50 unidades atômicas ou de cerca de 1 a cerca de 25, por exemplo, 1, 2, 3, 4, 5, 10, 12 ou 15 amu. Aceleração usada para acelerar as partículas pode ser DC eletrostática, DC eletrodinâmica, RF linear, onda linear ou contínua de indução magnética. Por exemplo, aceleradores do tipo cyclotron estão disponíveis da IBA, Bélgica, tal como o sistema Rhodotron®, enquanto que aceleradores do tipo DC estão disponíveis da RDI, agora IBA Industrial, tal como o Dynamitron®. íons e aceleradores de íons são discutidos em Introductory Nuclear Physics, Kenneth S. Krane, John Wiley & Sons, Inc.When particles are used, they can be neutral (not charged), positively charged or negatively charged. When charged, the charged particles can carry a single positive or negative charge or multiple charges, for example, one, two, three or even four or more charges. In cases where chain splitting is desired, positively charged particles may be desirable, in part, because of their acidic nature. When particles are used, the particles can have the mass of an electron at rest or greater, for example, 500, 1000, 1500 or 2000 or even more times the mass of an electron at rest. For example, particles can have a mass of about 1 atomic unit to about 150 atomic units, for example, from about 1 atomic unit to about 50 atomic units or from about 1 to about 25, for example, 1, 2, 3, 4, 5, 10, 12 or 15 amu. Acceleration used to accelerate particles can be electrostatic DC, electrodynamic DC, linear RF, linear or continuous magnetic induction wave. For example, cyclotron-type accelerators are available from IBA, Belgium, as is the Rhodotron® system, while DC-type accelerators are available from RDI, now IBA Industrial, such as Dynamitron®. ions and ion accelerators are discussed in Introductory Nuclear Physics, Kenneth S. Krane, John Wiley & Sons, Inc.

20/117 (1988), Krsto Prelec, FIZIKA B 6 (1997) 4, 177-206, Chu, William T., OverView of Light-lon Beam Therapy Columbus-Ohio, ICRU-IAEA Meeting, 18-20 de Março de 2006, Iwata, Y. et al., Alternating-Phase-Focused IH-DTL for Heavy-lon Medicai Accelerators Proceedings of EPAC 2006, Edimburgo, Escócia e Leaner, C.M. et al., Status of the Superconducting ECR lon Source Venus Proceedings of EPAC 2000, Viena, Áustria.20/117 (1988), Krsto Prelec, FIZIKA B 6 (1997) 4, 177-206, Chu, William T., OverView of Light-lon Beam Therapy Columbus-Ohio, ICRU-IAEA Meeting, 18-20 March 2006, Iwata, Y. et al., Alternating-Phase-Focused IH-DTL for Heavy-lon Medical Accelerators Proceedings of EPAC 2006, Edinburgh, Scotland and Leaner, CM et al., Status of the Superconducting ECR lon Source Venus Proceedings of EPAC 2000, Vienna, Austria.

Radiação gama tem a vantagem de uma profundidade de penetração significativa em uma variedade de materiais. Fontes de raios gama incluem núcleos radioativos, tais como isótopos de cobalto, cálcio, tecnécio, cromo, gálio, índio, iodo, ferro, criptônio, samário, selênio, sódio, talho e xenônio.Gamma radiation has the advantage of a significant penetration depth in a variety of materials. Gamma ray sources include radioactive nuclei, such as isotopes of cobalt, calcium, technetium, chromium, gallium, indium, iodine, iron, krypton, samarium, selenium, sodium, butchery and xenon.

Fontes de raios x incluem colisão de feixe de elétrons com alvos metálicos, tais como tungstênio ou molibdênio ou ligas ou fontes de luz compactas, tais como aquelas produzidas comercialmente pela Lyncean.X-ray sources include electron beam collision with metal targets, such as tungsten or molybdenum, or compact alloys or light sources, such as those commercially produced by Lyncean.

Fontes para radiação ultravioleta incluem lâmpadas de deutério ou cádmio.Sources for ultraviolet radiation include deuterium or cadmium lamps.

Fontes para radiação infravermelha incluem lâmpadas de safira, zinco ou cerâmica com elementos de selenídeo.Sources for infrared radiation include sapphire, zinc or ceramic lamps with selenide elements.

Fontes para micro-ondas incluem fontes RF do tipo Slevin, Klystrons ou fontes de feixe de átomo que empregam gases hidrogênio, oxigênio ou nitrogênio.Microwave sources include RF sources such as Slevin, Klystrons or atom beam sources that employ hydrogen, oxygen or nitrogen gases.

Em algumas modalidades, um feixe de elétrons é usado como a fonte de radiação. Um feixe de elétrons tem a vantagem de altas taxas de dose (por exemplo, 1, 5 ou ainda 10 Mrad por segundo), alto rendimento, menos contenção e menos equipamento de confinamento. Elétrons também podem ser mais eficientes ao causar cisão de cadeia. Além disso, elétrons tendo energias de 4-10 MeV podem ter uma profundidade de penetração de 5 a 30 mm ou mais, tal como 40 mm.In some embodiments, an electron beam is used as the radiation source. An electron beam has the advantage of high dose rates (for example, 1, 5 or even 10 Mrad per second), high throughput, less containment and less containment equipment. Electrons can also be more efficient in causing chain fission. In addition, electrons having energies of 4-10 MeV can have a penetration depth of 5 to 30 mm or more, such as 40 mm.

Feixes de elétrons podem ser gerados, por exemplo, através de geradores eletrostáticos, geradores em cascata, geradores transformadores, aceleradores de baixa energia com um sistema de varredura, aceleradores de baixa energia com um catodo linear, aceleradores lineares e aceleradoresElectron beams can be generated, for example, through electrostatic generators, cascade generators, transforming generators, low-energy accelerators with a scanning system, low-energy accelerators with a linear cathode, linear accelerators and accelerators

21/117 pulsados. Elétrons como uma fonte de radiação ionizante podem ser úteis, por exemplo, para pilhas relativamente finas de materiais, por exemplo, de menos de 0,5 polegadas, por exemplo, menos de 0,4 polegadas, 0,3 polegadas, 0,2 polegadas ou menos de 0,1 polegada. Em algumas modalidades, a energia de cada elétron do feixe de elétrons é de cerca de 0,3 MeV a cerca de 2,0 MeV (milhões de volts de elétrons), por exemplo, de cerca de 0,5 MeV a cerca de 1,5 MeV ou de cerca de 0,7 MeV a cerca de 1,25 MeV.21/117 pulsed. Electrons as a source of ionizing radiation can be useful, for example, for relatively thin stacks of materials, for example, less than 0.5 inches, for example, less than 0.4 inches, 0.3 inches, 0.2 inches or less than 0.1 inch. In some embodiments, the energy of each electron in the electron beam is from about 0.3 MeV to about 2.0 MeV (millions of electron volts), for example, from about 0.5 MeV to about 1 , 5 MeV or from about 0.7 MeV to about 1.25 MeV.

Dispositivos de irradiação de feixe de elétrons podem ser procurados comercialmente da lon Beam Applications, Louvain-la-Neuve, Bélgica ou da Titan Corporation, San Diego, CA. Energias de elétrons típicas podem ser de 1 MeV, 2 MeV, 4,5 MeV, 7,5 MeV ou 10 MeV. A energia típica do dispositivo de irradiação de feixe de elétrons pode ser 1 kW, 5 kW, 10 kW, 20 kW, 50 kW, 100 kW, 250 kW ou 500 kW. A eficácia de despolimerização da pasta de matéria prima depende da energia de elétrons usada e da dose aplicada, enquanto que o tempo de exposição depende da energia e dose. Doses típicas podem ter valores de 1 kGy, 5 kGy, 10 kGy, 20 kGy, 50 kGy, 100 kGy ou 200 kGy.Electron beam irradiation devices can be sought commercially from lon Beam Applications, Louvain-la-Neuve, Belgium or Titan Corporation, San Diego, CA. Typical electron energies can be 1 MeV, 2 MeV, 4.5 MeV, 7.5 MeV or 10 MeV. The typical energy of the electron beam irradiation device can be 1 kW, 5 kW, 10 kW, 20 kW , 50 kW, 100 kW, 250 kW or 500 kW. The efficacy of depolymerization of the raw material paste depends on the electron energy used and the dose applied, while the exposure time depends on the energy and dose. Typical doses can have values of 1 kGy, 5 kGy, 10 kGy, 20 kGy, 50 kGy, 100 kGy or 200 kGy.

Feixes de Partículas lônicasBundles of conical particles

Partículas mais pesadas do que elétrons podem ser utilizadas para irradiar os materiais de biomassa descritos aqui. Por exemplo, prótons, núcleos de hélio, íons de argônio, íons de silício, íons de neon, íons de carbono, íons de fósforo, íons de oxigênio ou íons de nitrogênio podem ser utilizados. Em algumas modalidades, partículas mais pesadas do que elétrons podem induzir a maiores quantidades de cisão de cadeia (com relação à partículas mais leves). Em alguns casos, partículas positívamente carregadas podem induzir a maiores quantidades de cisão de cadeia do que partículas negativamente carregadas em virtude de sua acidez.Particles heavier than electrons can be used to irradiate the biomass materials described here. For example, protons, helium nuclei, argon ions, silicon ions, neon ions, carbon ions, phosphorus ions, oxygen ions or nitrogen ions can be used. In some embodiments, particles heavier than electrons can induce greater amounts of chain cleavage (compared to lighter particles). In some cases, positively charged particles can induce greater amounts of chain cleavage than negatively charged particles due to their acidity.

Feixes de partículas mais pesadas podem ser gerados, por exemplo, usando aceleradores lineares ou cyclotrons. Em algumas modalidades, a energia de cada partícula do feixe é de cerca de 1,0 MeV/unidade atômica a cerca de 6.000 MeV/unidade atômica, por exemplo, de cerca de 3 MeV/unidade atômica a cerca de 4.800 MeV/unidade atômica ou de cerca deBundles of heavier particles can be generated, for example, using linear accelerators or cyclotrons. In some embodiments, the energy of each particle in the beam is about 1.0 MeV / atomic unit to about 6,000 MeV / atomic unit, for example, from about 3 MeV / atomic unit to about 4,800 MeV / atomic unit or about

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MeV/unidade atômica a cerca de 1,000 MeV/unidade atômica.MeV / atomic unit at about 1,000 MeV / atomic unit.

Em determinadas modalidades, feixes de íons usados para irradiar materiais contendo carbono, por exemplo, materiais de biomassa, podem incluir mais de um tipo diferente de íons. Por exemplo, feixes de íons podem incluir misturas de dois ou mais (por exemplo, três ou quatro ou mais) diferentes tipos de íons. Misturas exemplificativas podem incluir íons de carbono e prótons, íons de carbono e íons de oxigênio, íons de nitrogênio e prótons e íons de ferro e prótons. Mais geralmente, misturas de qualquer um dos íons discutidos acima (ou quaisquer outros íons) podem ser usadas para formar feixes de íons de irradiação. Em particular, misturas de íons relativamente leves e relativamente mais pesados podem ser usadas em um único feixe de íons.In certain embodiments, ion beams used to radiate carbon-containing materials, for example, biomass materials, may include more than one different type of ions. For example, ion beams can include mixtures of two or more (for example, three or four or more) different types of ions. Exemplary mixtures can include carbon ions and protons, carbon ions and oxygen ions, nitrogen ions and protons and iron ions and protons. More generally, mixtures of any of the ions discussed above (or any other ions) can be used to form beams of irradiation ions. In particular, mixtures of relatively light and relatively heavier ions can be used in a single ion beam.

Em algumas modalidades, feixes de íons para irradiação de materiais incluem íons positivamente carregados. Os íons positivamente carregados podem incluir, por exemplo, íons de hidrogênio positivamente carregados (por exemplo, prótons), íons de gás nobre (por exemplo, hélio, neon, argônio), íons de carbono, íons de nitrogênio, íons de oxigênio, átomos de silício, íons de fósforo e íons de metal, tais como íons de sódio, íons de cálcio e/ou íons de ferro. Sem desejar estar preso por qualquer teoria, acreditase que tais íons positivamente carregados se comportam quimicamente como porções de ácido de Lewis quando expostos a materiais, iniciando e sustentando reações de cisão de cadeia para abertura de anel catiônico em um ambiente oxidativo.In some embodiments, ion beams for irradiation of materials include positively charged ions. Positively charged ions can include, for example, positively charged hydrogen ions (eg protons), noble gas ions (eg helium, neon, argon), carbon ions, nitrogen ions, oxygen ions, atoms silicon, phosphorus ions and metal ions, such as sodium ions, calcium ions and / or iron ions. Without wishing to be trapped by any theory, it is believed that such positively charged ions behave chemically like portions of Lewis acid when exposed to materials, initiating and sustaining chain splitting reactions to open cationic ring in an oxidative environment.

Em determinadas modalidades, feixes de íons para irradiação de materiais incluem íons negativamente carregados. íons negativamente carregados podem incluir, por exemplo, íons de hidrogênio negativamente carregados (por exemplo, íons de hidreto) e íons negativamente carregado de vários núcleos relativamente eletronegativos (por exemplo, íons de oxigênio, íons de nitrogênio, íons de carbono, íons de silício e íons de fósforo). Sem desejar estar preso por qualquer teoria, acredita-se que tais íons negativamente carregados se comportam como porções de base de Lewis quando expostos a materiais, causando reações de cisão de cadeia para abertura deIn certain embodiments, ion beams for irradiation of materials include negatively charged ions. negatively charged ions can include, for example, negatively charged hydrogen ions (for example, hydride ions) and negatively charged ions from several relatively electronegative nuclei (eg, oxygen ions, nitrogen ions, carbon ions, silicon ions and phosphorus ions). Without wishing to be trapped by any theory, it is believed that such negatively charged ions behave like base portions of Lewis when exposed to materials, causing chain splitting reactions to open

23/117 anel aniônico em um ambiente de redução.23/117 anionic ring in a reduction environment.

Em algumas modalidades, feixes para irradiação de materiais podem incluir átomos neutros. Por exemplo, qualquer um ou mais de átomos de hidrogênio, átomos de hélio, átomos de carbono, átomos de nitrogênio, átomos de oxigênio, átomos de neon, átomos de silício, átomos de fósforo e átomos de ferro podem ser incluídos em feixes que são usados para irradiação de materiais de biomassa. Em geral, misturas de quaisquer dois ou mais dos tipos de átomos acima (por exemplo, três ou mais, quatro ou mais ou ainda mais) podem estar presentes nos feixes.In some embodiments, beams for irradiating materials may include neutral atoms. For example, any one or more of hydrogen atoms, helium atoms, carbon atoms, nitrogen atoms, oxygen atoms, neon atoms, silicon atoms, phosphorus atoms and iron atoms can be included in beams that are used for irradiation of biomass materials. In general, mixtures of any two or more of the above atom types (for example, three or more, four or more or even more) may be present in the beams.

Em determinadas modalidades, feixes de íons usados para irradiar materiais de biomassa incluem íons simplesmente carregados, tais como um ou mais de H+, H', He+, Ne+, Ar+, C+, C', O+, Ο, N+, Ν', Si+, Si’, P+, P’, Na+, Ca+ e Fe+. Em algumas modalidades, feixes de íons podem incluir íons multiplamente carregados, tais como um ou mais de C2+, C3+, C4+, N3+, N5+, N3', O2+, O2', O2 2', Si2+, Si4+, Si2’ e Si4'. Em geral, os feixes de íons podem também incluir íons polinucleares mais complexos que trazem múltiplas cargas positivas ou negativas. Em determinadas modalidades, em virtude da estrutura do íon polinuclear, as cargas positivas ou negativas podem ser eficazmente distribuídas sobre substancialmente toda a estrutura dos íons. Em algumas modalidades, as cargas positivas ou negativas podem estar um pouco localizadas sobre porções da estrutura dos íons.In certain embodiments, ion beams used to radiate biomass materials include simply charged ions, such as one or more of H + , H ', He + , Ne + , Ar + , C + , C', O + , Ο, N + , Ν ', Si + , Si', P + , P ', Na + , Ca + and Fe + . In some embodiments, ion beams may include multiply charged ions, such as one or more of C 2+ , C 3+ , C 4+ , N 3+ , N 5+ , N 3 ', O 2+ , O 2 ' , O 2 2 ', Si 2+ , Si 4+ , Si 2 ' and Si 4 '. In general, ion beams can also include more complex polynuclear ions that carry multiple positive or negative charges. In certain embodiments, due to the structure of the polynuclear ion, positive or negative charges can be effectively distributed over substantially the entire structure of the ions. In some embodiments, the positive or negative charges may be somewhat located on portions of the ion structure.

Radiação eletromagnéticaElectromagnetic radiation

Em modalidades nas quais a irradiação é realizada com radiação eletromagnética, a radiação eletromagnética pode ter, por exemplo, energia por fótons (em volts de elétrons) de mais do que 102 eV, por exemplo, mais do que 103, 104, 105, 106 ou ainda mais do que 107 eV. Em algumas modalidades, a radiação eletromagnética tem uma energia por fótons de entre 104 e 107, por exemplo, entre 105 e 106 eV. A radiação eletromagnética pode ter a frequência, por exemplo, maior do que 1016 hz, maior do que 1017 hz, 1018, 1019, 102° ou ainda maior do que 1021 hz. Em algumas modalidades, a radiação eletromagnética tem uma frequência de entre 1018 e 1022 hz, por exemplo, entre 1019 a 1021 hz.In modalities in which irradiation is carried out with electromagnetic radiation, electromagnetic radiation may have, for example, photon energy (in electron volts) of more than 10 2 eV, for example, more than 10 3 , 10 4 , 10 5 , 10 6 or even more than 10 7 eV. In some embodiments, electromagnetic radiation has a photon energy of between 10 4 and 10 7 , for example, between 10 5 and 10 6 eV. Electromagnetic radiation may have a frequency, for example, greater than 10 16 hz, greater than 10 17 hz, 10 18 , 10 19 , 10 2 ° or even greater than 10 21 hz. In some embodiments, electromagnetic radiation has a frequency of between 10 18 and 10 22 hz, for example, between 10 19 to 10 21 hz.

24/11711/24

Dissipação e Funcionalização Controlada de BiomassaControlled Biomass Dissipation and Functionalization

Após tratamento com radiação ionizante, qualquer um dos materiais ou misturas descritas aqui se tornam ionizadas; isto é, elas incluem radicais em níveis que são detectáveis com um espectrômetro de ressonância com orbital de elétrons. Se a biomassa ionizada permanece na atmosfera, ela será oxidada, tal como até um ponto em que os grupos ácido carboxílico são gerados pela reação com o oxigênio atmosférico. Em alguns casos, com alguns materiais, tal oxidação é desejada porque ela pode auxiliar na decomposição extra do peso molecular da biomassa contendo carboidrato e grupos de oxidação, por exemplo, grupos ácido carboxílico, podem ser úteis para solubilidade e utilização de micro-organismo em alguns casos. Contudo, uma vez que os radicais podem viver durante algum tempo após irradiação, por exemplo, mais de 1 dia, 5 dias, 30 dias, 3 meses, 6 meses ou mesmo mais de 1 ano, as propriedades dos materiais podem continuar a mudar com o tempo o que, em alguns casos, pode ser indesejável. Assim, pode ser desejável dissipar o material ionizado.After treatment with ionizing radiation, any of the materials or mixtures described here become ionized; that is, they include radicals at levels that are detectable with an electron orbital resonance spectrometer. If the ionized biomass remains in the atmosphere, it will be oxidized, such as to a point where the carboxylic acid groups are generated by the reaction with atmospheric oxygen. In some cases, with some materials, such oxidation is desired because it can assist in the extra decomposition of the molecular weight of the biomass containing carbohydrate and oxidation groups, for example, carboxylic acid groups, can be useful for solubility and use of microorganisms in some cases. However, since radicals can live for some time after irradiation, for example, more than 1 day, 5 days, 30 days, 3 months, 6 months or even more than 1 year, the properties of the materials can continue to change with the weather which, in some cases, may be undesirable. Thus, it may be desirable to dissipate the ionized material.

Após ionização, qualquer material de biomassa que tenha sido ionizado pode ser dissipado para reduzir o nível de radicais na biomassa ionizada, por exemplo, de modo que os radicais não sejam mais detectáveis com o espectrômetro de ressonância por orbital de elétrons. Por exemplo, os radicais podem ser dissipados mediante aplicação de uma pressão suficiente à biomassa e/ou utilizando um fluido em contato com a biomassa ionizada, tal como um gás ou líquido, que reage com (dissipa) os radicais. Uso de um gás ou líquido para pelo menos auxiliar na dissipação dos radicais pode ser feito para funcionalizar a biomassa ionizada com uma quantidade e tipo desejado de grupos funcionais, tais como grupos ácido carboxílico, grupos enol, grupos aldeído, grupos nitro, grupos nitrilo, grupos amino, grupos alquil amino, grupos alquila, grupos cloroalquila ou grupos clorofluoroalquila.After ionization, any biomass material that has been ionized can be dissipated to reduce the level of radicals in the ionized biomass, for example, so that the radicals are no longer detectable with the electron orbital resonance spectrometer. For example, radicals can be dissipated by applying sufficient pressure to the biomass and / or using a fluid in contact with the ionized biomass, such as a gas or liquid, which reacts with (dissipates) the radicals. Use of a gas or liquid to at least assist in the dissipation of radicals can be done to functionalize the ionized biomass with a desired number and type of functional groups, such as carboxylic acid groups, enol groups, aldehyde groups, nitro groups, nitrile groups, amino groups, alkyl amino groups, alkyl groups, chloroalkyl groups or chlorofluoroalkyl groups.

Em alguns casos, tal dissipação pode aprimorar a estabilidade de alguns dos materiais de biomassa ionizados. Por exemplo, dissipação pode aprimorar a resistência da biomassa à oxidação. Funcionalização através de dissipação pode também aprimorar a solubilidade de qualquer bio25/117 massa descrita aqui, pode aprimorar sua estabilidade térmica e pode aprimorar a utilização do material por vários micro-organismos. Por exemplo, os grupos funcionais conferidos ao material de biomassa pela dissipação podem atuar como sítios receptores para fixação por micro-organismos, por exemplo, para intensificar a hidrólise de celulose por vários microorganismos.In some cases, such dissipation can improve the stability of some of the ionized biomass materials. For example, dissipation can improve the biomass's resistance to oxidation. Functionalization through dissipation can also improve the solubility of any bio25 / 117 mass described here, can improve its thermal stability and can improve the use of the material by various microorganisms. For example, the functional groups conferred to the biomass material by dissipation can act as receptor sites for fixation by microorganisms, for example, to intensify the hydrolysis of cellulose by various microorganisms.

Em algumas modalidades, a dissipação inclui uma aplicação de pressão à biomassa, tal como por meio de deformação mecânica da biomassa, por exemplo, compressão mecânica direta d biomassa em uma, duas ou três dimensões ou aplicação de pressão a um fluido no qual a biomassa está imersa, por exemplo, compressão isostática. Em tais casos, a deformação do material em si mantém os radicais, os quais estão frequentemente encerrados em domínios cristalinos, em proximidade o bastante para que os radicais possam se recombinar ou reagir com outro grupo. Em alguns casos, a pressão é aplicada junto com a aplicação de calor, tal como uma quantidade suficiente de calor para elevar a temperatura da biomassa para acima de um ponto de fusão ou ponto de amolecimento de um componente da biomassa, tal como lignina, celulose ou hemicelulose. Calor pode aprimorar a mobilidade molecular no material polimérico, o qual pode auxiliar na dissipação dos radicais. Quando pressão é utilizada para dissipar, a pressão pode ser maior do que cerca de 1000 psi, tal como maior do que cerca de 1250 psi, 1450 psi, 3625 psi, 5075 psi, 7250 psi, 10000 psi ou mesmo maior do que 15000 psi.In some embodiments, dissipation includes applying pressure to the biomass, such as through mechanical deformation of the biomass, for example, direct mechanical compression of the biomass in one, two or three dimensions or applying pressure to a fluid in which the biomass is immersed, for example, isostatic compression. In such cases, the deformation of the material itself maintains the radicals, which are often enclosed in crystalline domains, close enough that the radicals can recombine or react with another group. In some cases, pressure is applied along with the application of heat, such as a sufficient amount of heat to raise the temperature of the biomass above a melting point or softening point of a biomass component, such as lignin, cellulose or hemicellulose. Heat can improve molecular mobility in the polymeric material, which can assist in the dissipation of radicals. When pressure is used to dissipate, the pressure can be greater than about 1000 psi, such as greater than about 1250 psi, 1450 psi, 3625 psi, 5075 psi, 7250 psi, 10,000 psi or even greater than 15000 psi .

Em algumas modalidades, dissipação inclui contato da biomassa com um fluido, tal como um líquido ou gás, por exemplo, um gás capaz de reação com os radicais, tal como acetileno ou uma mistura de acetileno em nitrogênio, etileno, etilenos clorados ou clorofluoroetilenos, propileno ou misturas desses gases. Em outras modalidades particulares, dissipação inclui contato da biomassa com um líquido, por exemplo, um líquido solúvel ou pelo menos capaz de penetrar na biomassa e reação com os radicais, tal como um dieno, tal como 1,5-ciclooctadieno. Em algumas modalidades específicas, a dissipação inclui contato da biomassa com um antioxidante, talIn some embodiments, dissipation includes contact of the biomass with a fluid, such as a liquid or gas, for example, a gas capable of reacting with radicals, such as acetylene or a mixture of acetylene in nitrogen, ethylene, chlorinated ethylene or chlorofluoroethylene, propylene or mixtures of these gases. In other particular embodiments, dissipation includes contact of the biomass with a liquid, for example, a soluble liquid or at least capable of penetrating the biomass and reaction with radicals, such as a diene, such as 1,5-cyclooctadiene. In some specific modalities, the dissipation includes contact of the biomass with an antioxidant, such as

26/117 como Vitamina E. Se desejado, a matéria prima de biomassa pode incluir um antioxidante disperso no mesmo e a dissipação pode se originar de contato do antioxidante disperso na matéria prima de biomassa com os radicais.26/117 as Vitamin E. If desired, the biomass raw material may include an antioxidant dispersed in it and the dissipation may arise from contact of the antioxidant dispersed in the biomass raw material with the radicals.

Funcionalização pode ser intensificada utilizando íons pesados carregados, tais como qualquer um dos íons mais pesados descritos aqui. Por exemplo, se é desejado intensificar a oxidação, íons de oxigênio carregados podem ser utilizados para a irradiação. Se grupos funcionais nitrogênio são desejados, íons de nitrogênio ou íons que incluem nitrogênio podem ser utilizados. Da mesma forma, se grupos enxofre ou fósforo são desejados, íons de enxofre ou fósforo podem ser usados na irradiação.Functionalization can be enhanced using heavy charged ions, such as any of the heavier ions described here. For example, if it is desired to intensify oxidation, charged oxygen ions can be used for irradiation. If nitrogen functional groups are desired, nitrogen ions or ions that include nitrogen can be used. Likewise, if sulfur or phosphorus groups are desired, sulfur or phosphorus ions can be used in irradiation.

DosesDoses

Em alguns casos, a irradiação é realizada em uma taxa de dosagem maior do que cerca de 0,25 Mrad por segundo, por exemplo, mais de cerca de 0,5, 0,75, 1,0, 1,5, 2,0 ou mesmo mais de cerca de 2,5 Mrad por segundo. Em algumas modalidades, a irradiação é realizada em uma taxa de dose de entre 5,0 e 1500,0 quilorads/hora, por exemplo, entre 10,0 e 750,0 quilorads/hora ou entre 50,0 e 350,0 quilorads/horas.In some cases, irradiation is carried out at a dosage rate greater than about 0.25 Mrad per second, for example, more than about 0.5, 0.75, 1.0, 1.5, 2, 0 or even more than about 2.5 Mrad per second. In some modalities, irradiation is performed at a dose rate of between 5.0 and 1500.0 kilorads / hour, for example, between 10.0 and 750.0 kilorads / hour or between 50.0 and 350.0 kilorads / hours.

Em algumas modalidades, a irradiação (com qualquer fonte de radiação ou uma combinação de fontes) é realizada até que o material receba uma dose de pelo menos 0,1 Mrad, pelo menos 0,25, por exemplo, pelo menos 1,0 Mrad, pelo menos 2,5 Mrad, pelo menos 5,0 Mrad, pelo menos 10,0 Mrad, pelo menos 60 Mrad ou pelo menos 100 Mrad. Em algumas modalidades, a irradiação é realizada até que o material receba uma dose de cerca de 1,0 Mrad a cerca de 500 Mrad, de cerca de 0,5 Mrad a cerca de 200 Mrad, de cerca de 1 Mrad a cerca de 100 Mrad ou de cerca de 5 Mrad a cerca de 60 Mrad. Em algumas modalidades, uma dose relativamente baixa de radiação é aplicada, por exemplo, menos de 60 Mrad.In some embodiments, irradiation (with any radiation source or a combination of sources) is carried out until the material receives a dose of at least 0.1 Mrad, at least 0.25, for example, at least 1.0 Mrad , at least 2.5 Mrad, at least 5.0 Mrad, at least 10.0 Mrad, at least 60 Mrad or at least 100 Mrad. In some embodiments, irradiation is carried out until the material receives a dose of about 1.0 Mrad to about 500 Mrad, from about 0.5 Mrad to about 200 Mrad, from about 1 Mrad to about 100 Mrad or about 5 Mrad to about 60 Mrad. In some embodiments, a relatively low dose of radiation is applied, for example, less than 60 Mrad.

Ultra-somUltrasound

Ultra-som pode reduzir o peso molecular e/ou cristalinidade de materiais, tais como um ou mais de qualquer um dos materiais descritos aqui, por exemplo, uma ou mais fontes de carboidrato, tais como materiais celulósicos ou lignocelulósicos ou materiais de amido. Ultra-som pode tam27/117 bém ser usado para esterilizar os materiais.Ultrasound can reduce the molecular weight and / or crystallinity of materials, such as one or more of any of the materials described here, for example, one or more sources of carbohydrate, such as cellulosic or lignocellulosic materials or starch materials. Ultrasound can also be used to sterilize materials.

Em um método, um primeiro material que inclui celulose tendo um primeiro peso molecular numérico médio (MNi) é disperso em um meio, tal como água e submetido a ultra-som e/ou de outro modo cavitado, a fim de proporcionar um segundo material que inclui celulose tendo um segundo peso molecular numérico médio (MN2) menor do que o primeiro peso molecular numérico médio. O segundo material (ou os primeiro e segundo materiais em determinadas modalidades) pode ser combinado com um microorganismo (com ou sem tratamento enzimático) que pode utilizar o segúndo e/ou primeiro material para produzir um produto ou intermediário.In one method, a first material that includes cellulose having a first numerical average molecular weight (M N i) is dispersed in a medium, such as water and subjected to ultrasound and / or otherwise cavitation, in order to provide a second material that includes cellulose having a second average numerical molecular weight (M N2 ) less than the first average numerical molecular weight. The second material (or the first and second materials in certain modalities) can be combined with a microorganism (with or without enzymatic treatment) that can use the second and / or first material to produce a product or intermediate.

Uma vez que o segundo material inclui celulose tendo um peso molecular reduzido com relação ao primeiro material e, em alguns casos, uma cristalinidade reduzida também, o segundo material é, em geral, mais dispersível, intumescível e/ou solúvel em uma solução contendo o microorganismo.Since the second material includes cellulose having a reduced molecular weight in relation to the first material and, in some cases, reduced crystallinity as well, the second material is, in general, more dispersible, swelling and / or soluble in a solution containing the microorganism.

Em algumas modalidades, o segundo peso molecular numérico médio (Mn2) é menor do que o primeiro peso molecular numérico médio (Mn-i) em mais de cerca de 10 por cento, por exemplo, mais de cerca de 15, 20, 25, 30, 35, 40, 50 por cento, 60 por cento ou mesmo mais de cerca de 75 por cento.In some embodiments, the second average numerical molecular weight (Mn2) is less than the first average numerical molecular weight (Mn-i) by more than about 10 percent, for example, more than about 15, 20, 25, 30, 35, 40, 50 percent, 60 percent or even more than about 75 percent.

Em alguns casos, o segundo material tem celulose que tem uma cristalinidade (C2) que é menor do que a cristalinidade (C-ι) da celulose do primeiro material. Por exemplo, (C2) pode ser menor do que (Ci) em mais de cerca de 10 por cento, por exemplo, mais de cerca de 15, 20, 25, 30, 35, 40 ou mesmo mais de cerca de 50 por cento.In some cases, the second material has cellulose which has a crystallinity (C 2 ) that is less than the crystallinity (C-ι) of the cellulose of the first material. For example, (C 2 ) can be less than (Ci) by more than about 10 percent, for example, more than about 15, 20, 25, 30, 35, 40 or even more than about 50 per cent.

Em algumas modalidades, o índice de cristalinidade inicial (antes de ultra-som) é de cerca de 40 a cerca de 87,5 por cento, por exemplo, de cerca de 50 a cerca de 75 por cento ou de cerca de 60 a cerca de 70 por cento e um índice de cristalinidade após ultra-som é de cerca de 10 a cerca de 50 por cento, por exemplo, de cerca de 15 a cerca de 45 por cento ou de cerca de 20 a cerca de 40 por cento. Contudo, em determinadas modalidades, por exemplo, após ultra-som extensivo, é possível ter um índice de cris28/117 talinidade de menos de 5 por cento. Em algumas modalidades, o material, após ultra-som, é substancialmente amorfo.In some embodiments, the initial crystallinity index (before ultrasound) is about 40 to about 87.5 percent, for example, about 50 to about 75 percent or about 60 to about of 70 percent and a crystallinity index after ultrasound is about 10 to about 50 percent, for example, about 15 to about 45 percent or about 20 to about 40 percent. However, in certain modalities, for example, after extensive ultrasound, it is possible to have a cris28 / 117 talinity index of less than 5 percent. In some embodiments, the material, after ultrasound, is substantially amorphous.

Em algumas modalidades, o peso molecular numérico médio inicial (antes de ultra-som) é de cerca de 200.000 a cerca de 3.200.000, por exemplo, de cerca de 250.000 a cerca de 1,000.000 ou de cerca de 250.000 a cerca de 700.000 e o peso molecular numérico médio após ultra-som é de cerca de 50.000 a cerca de 200.000, por exemplo, de cerca de 60.000 a cerca de 150.000 ou de cerca de 70.000 a cerca de 125.000, Contudo, em algumas modalidades, por exemplo, após ultra-som extensivo, é possível ter um peso molecular numérico médio de menos de cerca de 10.000 ou mesmo menos de cerca de 5.000.In some embodiments, the initial average numerical molecular weight (before ultrasound) is from about 200,000 to about 3,200,000, for example, from about 250,000 to about 1,000,000 or from about 250,000 to about 700,000 and the average numerical molecular weight after ultrasound is about 50,000 to about 200,000, for example, from about 60,000 to about 150,000 or about 70,000 to about 125,000, however, in some embodiments, for example, after extensive ultrasound, it is possible to have an average numerical molecular weight of less than about 10,000 or even less than about 5,000.

Em algumas modalidades, o segundo material pode ter um nível de oxidação (O2) que é maior do que o nível de oxidação (Oi) do primeiro material. Um maior nível de oxidação do material pode auxiliar em sua dispersibilidade, capacidade de intumescimento e/ou solubilidade, intensificando adicionalmente a suscetibilidade do material a ataque químico, enzimático ou microbiano. Em algumas modalidades, para aumentar o nível da oxidação do segundo material com relação ao primeiro material, o ultra-som é realizado em um meio de oxidação, produzindo um segundo material que é mais oxidado do que o primeiro material. Por exemplo, o segundo material pode ter mais grupos hidroxila, grupos aldeído, grupos cetona, grupos éster ou grupos ácido carboxílico, o que pode aumentar sua hidrofilicidade.In some embodiments, the second material may have an oxidation level (O 2 ) that is higher than the oxidation level (Oi) of the first material. A higher level of oxidation of the material can aid in its dispersibility, swelling capacity and / or solubility, further intensifying the material's susceptibility to chemical, enzymatic or microbial attack. In some embodiments, to increase the level of oxidation of the second material in relation to the first material, ultrasound is performed in an oxidation medium, producing a second material that is more oxidized than the first material. For example, the second material may have more hydroxyl groups, aldehyde groups, ketone groups, ester groups or carboxylic acid groups, which can increase its hydrophilicity.

Em algumas modalidades, o meio de ultra-som é um meio aquoso. Se desejado, o meio pode incluir um oxidante, tal como um peróxido (por exemplo, peróxido de hidrogênio), um agente dispersante e/ou um tampão. Exemplos de agentes dispersantes incluem agentes dispersantes iônicos, por exemplo, lauril sulfato de sódio e agentes dispersantes não-iônicos, por exemplo, (poli)etileno glicol.In some embodiments, the ultrasound medium is an aqueous medium. If desired, the medium can include an oxidizer, such as a peroxide (for example, hydrogen peroxide), a dispersing agent and / or a buffer. Examples of dispersing agents include ionic dispersing agents, for example, sodium lauryl sulfate and non-ionic dispersing agents, for example, (poly) ethylene glycol.

Em outras modalidades, o meio de ultra-som é não aquoso. Por exemplo, o ultra-som pode ser realizado em um hidrocarboneto, por exemplo, tolueno ou heptano, um éter, por exemplo, dietil éter ou tetrahidrofurano ou mesmo em um gás liquefeito, tal como argônio, xenônio ou nitrogênio.In other embodiments, the ultrasound medium is non-aqueous. For example, ultrasound can be performed on a hydrocarbon, for example, toluene or heptane, an ether, for example, diethyl ether or tetrahydrofuran or even on a liquefied gas, such as argon, xenon or nitrogen.

29/11711/29

PirólisePyrolysis

Uma ou mais sequências de processamento por pirólise podem ser usadas para tratar fisicamente o material de biomassa. Pirólise pode também ser usada para esterilizar o material.One or more pyrolysis processing sequences can be used to physically treat the biomass material. Pyrolysis can also be used to sterilize the material.

Em um exemplo, um primeiro material que inclui celulose tendo um primeiro peso molecular numérico médio (Mm), sofre pirólise, por exemplo, mediante aquecimento do primeiro material em um forno tubular (na presença ou ausência de oxigênio), a fim de proporcionar um segundo material que inclui celulose tendo um segundo peso molecular numérico médio (Mn2) menor do que o primeiro peso molecular numérico médio.In one example, a first material that includes cellulose having a first average numerical molecular weight (Mm), undergoes pyrolysis, for example, by heating the first material in a tubular oven (in the presence or absence of oxygen), in order to provide a second material that includes cellulose having a second average numerical molecular weight (Mn2) less than the first average numerical molecular weight.

Uma vez que o segundo material inclui celulose tendo um peso molecular reduzido com relação ao primeiro material e, em alguns casos, uma cristalinidade reduzida também, o segundo material é, em geral, mais dispersível, intumescível e/ou solúvel em uma solução contendo um microorganismo.Since the second material includes cellulose having a reduced molecular weight in relation to the first material and, in some cases, reduced crystallinity as well, the second material is, in general, more dispersible, swelling and / or soluble in a solution containing a microorganism.

Em algumas modalidades, o segundo peso molecular numérico médio (MN2) é menor do que o primeiro peso molecular numérico médio (MNi) em mais de cerca de 10 por cento, por exemplo, mais de cerca de 15, 20, 25, 30, 35, 40, 50 por cento, 60 por cento ou mesmo mais de cerca de 75 por cento.In some embodiments, the second average numerical molecular weight (M N2 ) is less than the first average numerical molecular weight (M N i) by more than about 10 percent, for example, more than about 15, 20, 25 , 30, 35, 40, 50 percent, 60 percent or even more than about 75 percent.

Em alguns casos, o segundo material tem celulose que tem uma cristalinidade (C2) que é menor do que a cristalinidade (C-ι) da celulose do primeiro material. Por exemplo, (C2) pode ser menor do que (Ci) em mais de cerca de 10 por cento, por exemplo, mais de cerca de 15, 20, 25, 30, 35, 40 ou mesmo mais de cerca de 50 por cento.In some cases, the second material has cellulose which has a crystallinity (C 2 ) that is less than the crystallinity (C-ι) of the cellulose of the first material. For example, (C 2 ) can be less than (Ci) by more than about 10 percent, for example, more than about 15, 20, 25, 30, 35, 40 or even more than about 50 per cent.

Em algumas modalidades, a cristalinidade inicial (antes de pirólise) é de cerca de 40 a cerca de 87,5 por cento, por exemplo, de cerca de 50 a cerca de 75 por cento ou de cerca de 60 a cerca de 70 por cento e o índice de cristalinidade, após pirólise, é de cerca de 10 a cerca de 50 por cento, por exemplo, de cerca de 15 a cerca de 45 por cento ou de cerca de 20 a cerca de 40 por cento. Contudo, em determinadas modalidades, por exemplo, após pirólise extensiva, é possível ter um índice de cristalinidade de menos deIn some embodiments, the initial crystallinity (before pyrolysis) is about 40 to about 87.5 percent, for example, about 50 to about 75 percent or about 60 to about 70 percent and the crystallinity index, after pyrolysis, is about 10 to about 50 percent, for example, about 15 to about 45 percent, or about 20 to about 40 percent. However, in certain modalities, for example, after extensive pyrolysis, it is possible to have a crystallinity index of less than

30/117 por cento. Em algumas modalidades, o material, após pirólise, é substancialmente amorfo.11/30 percent. In some embodiments, the material, after pyrolysis, is substantially amorphous.

Em algumas modalidades, o peso molecular numérico médio inicial (antes de pirólise) é de cerca de 200.000 a cerca de 3.200.000, por exemplo, de cerca de 250.000 a cerca de 1,000.000 ou de cerca de 250.000 a cerca de 700.000 e o peso molecular numérico médio, após pirólise, é de cerca de 50.000 a cerca de 200.000, por exemplo, de cerca de 60.000 a cerca de 150.000 ou de cerca de 70.000 a cerca de 125.000, Contudo, em algumas modalidades, por exemplo, após pirólise extensiva, é possível ter um peso molecular numérico médio de menos de cerca de 10.000 ou mesmo menos de cerca de 5.000.In some embodiments, the initial average numerical molecular weight (before pyrolysis) is from about 200,000 to about 3,200,000, for example, from about 250,000 to about 1,000,000 or from about 250,000 to about 700,000 and the weight average numerical molecular weight, after pyrolysis, is about 50,000 to about 200,000, for example, about 60,000 to about 150,000 or about 70,000 to about 125,000, however, in some embodiments, for example, after extensive pyrolysis , it is possible to have an average numerical molecular weight of less than about 10,000 or even less than about 5,000.

Em algumas modalidades, o segundo material pode ter um nível de oxidação (O2) que é maior do que o nível de oxidação (Oi) do primeiro material. Um maior nível de oxidação do material pode auxiliar em sua dispersibilidade, capacidade de intumescimento e/ou solução, intensificando adicionalmente a suscetibilidade do material a ataque químico, enzimático ou microbiano. Em algumas modalidades, para aumentar o nível de oxidação do segundo material com relação ao primeiro material, a pirólise é realizada em um ambiente de oxidação, produzindo um segundo material que é mais oxidado do que o primeiro material. Por exemplo, o segundo material pode ter mais grupos hidroxila, grupos aldeído, grupos cetona, grupos éster ou grupos ácido carboxílico, do que o primeiro material, desse modo, aumentando a hidrofilicidade do material.In some embodiments, the second material may have an oxidation level (O 2 ) that is higher than the oxidation level (Oi) of the first material. A higher level of oxidation of the material can assist in its dispersibility, swelling capacity and / or solution, further intensifying the material's susceptibility to chemical, enzymatic or microbial attack. In some embodiments, to increase the level of oxidation of the second material with respect to the first material, pyrolysis is performed in an oxidation environment, producing a second material that is more oxidized than the first material. For example, the second material may have more hydroxyl groups, aldehyde groups, ketone groups, ester groups or carboxylic acid groups, than the first material, thereby increasing the hydrophilicity of the material.

Em algumas modalidades, a pirólise dos materiais é contínua. Em outras modalidades, o material sofre pirólise durante um tempo predeterminado e, então, é deixado esfriar durante um segundo tempo predeterminado antes de pirólise mais uma vez.In some embodiments, the pyrolysis of materials is continuous. In other embodiments, the material undergoes pyrolysis for a predetermined time and then is allowed to cool for a second predetermined time before pyrolysis once again.

OxidaçãoOxidation

Uma ou mais sequências de processamento oxidativo podem ser usadas para tratar fisicamente o material de biomassa. As condições de oxidação podem ser variadas dependendo, por exemplo, do teor de lignina da matéria prima, com um maior grau de oxidação sendo, em geral, deseja31/117 do para estoques de alimentação com maior teor de lignina.One or more oxidative processing sequences can be used to physically treat the biomass material. The oxidation conditions can be varied depending, for example, on the lignin content of the raw material, with a higher degree of oxidation being, in general, desired for food stocks with a higher lignin content.

Em um método, um primeiro material que inclui celulose tendo um primeiro peso molecular numérico médio (MN1) e tendo um primeiro teor de oxigênio (Oi) é oxidado, por exemplo, através de aquecimento do primeiro material em um forno tubular em uma corrente de ar ou ar enriquecido em oxigênio, a fim de proporcionar um segundo material que inclui celulose tendo um segundo peso molecular numérico médio (Mn2) θ tendo um segundo teor de oxigênio (O2) maior do que o primeiro teor de oxigênio (Cb).In one method, a first material that includes cellulose having a first numerical average molecular weight (M N1 ) and having a first oxygen content (Oi) is oxidized, for example, by heating the first material in a tubular oven in a stream of air or oxygen-enriched air, in order to provide a second material that includes cellulose having a second numerical average molecular weight (Mn2) θ having a second oxygen content (O 2 ) greater than the first oxygen content (Cb) .

O segundo peso molecular numérico médico do segundo material é, em geral, menor do que o primeiro peso molecular numérico médio do primeiro material. Por exemplo, o peso molecular pode ser reduzido até o mesmo ponto conforme discutido acima com relação aos outros tratamentos físicos. A cristalinidade do segundo material também pode ser reduzida até o mesmo ponto conforme discutido acima com relação aos outros tratamentos físicos.The second medical numerical molecular weight of the second material is generally less than the first average numerical molecular weight of the first material. For example, the molecular weight can be reduced to the same extent as discussed above with respect to other physical treatments. The crystallinity of the second material can also be reduced to the same extent as discussed above with respect to the other physical treatments.

Em algumas modalidades, o segundo teor de oxigênio é pelo menos cerca de cinco por cento maior do que o primeiro teor de oxigênio, por exemplo, 7,5 por cento maior, 10,0 por cento maior, 12,5 por cento maior, 15,0 por cento maior ou 17,5 por cento maior. Em algumas modalidades preferidas, o segundo teor oxigênio é pelo menos cerca de 20,0 por cento maior do que o teor de oxigênio do primeiro material. O teor de oxigênio é medido através de análise elemental através de pirólise da amostra em um forno operando 1300 °C ou maior. Um equipamento de análise elemental adequado é o analisador LECO CHNS-932 com um forno de pirólise de alta temperatura VTF-900.In some modalities, the second oxygen content is at least about five percent higher than the first oxygen content, for example, 7.5 percent higher, 10.0 percent higher, 12.5 percent higher, 15.0 percent higher or 17.5 percent higher. In some preferred embodiments, the second oxygen content is at least about 20.0 percent greater than the oxygen content of the first material. The oxygen content is measured through elemental analysis through pyrolysis of the sample in an oven operating at 1300 ° C or higher. A suitable elemental analysis equipment is the LECO CHNS-932 analyzer with a VTF-900 high temperature pyrolysis oven.

Em geral, oxidação do primeiro material ocorre em um ambiente de oxidação. Por exemplo, a oxidação pode ser realizada ou auxiliada por pirólise em um ambiente de oxidação, tal como em ar ou argônio enriquecido em ar. Para auxiliar na oxidação, vários agentes químicos, tais como oxidantes, ácidos ou bases, podem ser adicionados ao material antes de ou durante oxidação. Por exemplo,um peróxido (por exemplo, peróxido de benzoíla), pode ser adicionado antes de oxidação.In general, oxidation of the first material occurs in an oxidation environment. For example, oxidation can be performed or aided by pyrolysis in an oxidation environment, such as in air or air-enriched argon. To aid oxidation, various chemical agents, such as oxidants, acids or bases, can be added to the material before or during oxidation. For example, a peroxide (for example, benzoyl peroxide), can be added before oxidation.

32/11711/32

Alguns métodos oxidativos de redução de recalcitrância em um matéria prima de biomassa empregam química do tipo Fenton. Tais métodos são divulgados, por exemplo, no documento U.S. No. de Série 12/639.289, a divulgação completa do qual é incorporada aqui por referência.Some oxidative methods of reducing recalcitrance in a biomass raw material employ Fenton-type chemistry. Such methods are disclosed, for example, in U.S. Serial No. 12 / 639,289, the full disclosure of which is incorporated herein by reference.

Oxidantes exemplificativos incluem peróxidos, tais como peróxido de hidrogênio e peróxido de benzoíla, perssulfatos, tal como perssulfato de amônio, formas ativadas de oxigênio, tal como ozônio, permanganatos, tal como permanganato de potássio, percloratos, tal como perclorato de sódio e hipocloritos, tal como hipoclorito de sódio (alvejante doméstico).Exemplary oxidants include peroxides, such as hydrogen peroxide and benzoyl peroxide, persulfates, such as ammonium persulfate, activated forms of oxygen, such as ozone, permanganates, such as potassium permanganate, perchlorates, such as sodium perchlorate and hypochlorites, such as sodium hypochlorite (household bleach).

Em algumas situações, o pH é mantido em ou abaixo de cerca de 5,5 durante contato, tal como entre 1 e 5, entre 2 e 5, entre 2,5 e 5 ou entre cerca de 3 e 5. Condições de oxidação também podem incluir um período de contato de entre 2 e 12 horas, por exemplo, entre 4 e 10 horas ou entre 5 e 8 horas. Em alguns casos, a temperatura é mantida em ou abaixo de 300 °C, por exemplo, em ou abaixo de 250, 200, 150, 100 ou 50 °C. Em alguns casos, a temperatura permanece substancialmente ambiente, por exemplo, em ou em torno de 20-25 °C.In some situations, the pH is maintained at or below about 5.5 during contact, such as between 1 and 5, between 2 and 5, between 2.5 and 5, or between about 3 and 5. Oxidation conditions too they may include a contact period of between 2 and 12 hours, for example, between 4 and 10 hours or between 5 and 8 hours. In some cases, the temperature is maintained at or below 300 ° C, for example, at or below 250, 200, 150, 100 or 50 ° C. In some cases, the temperature remains substantially ambient, for example, at or around 20-25 ° C.

Em algumas modalidades, o um ou mais oxidantes são aplicados como um gás, tal como mediante geração de ozônio in situ por meio de irradiação do material através de ar com um feixe de partículas, tais como elétrons.In some embodiments, the one or more oxidants are applied as a gas, such as by generating ozone in situ by irradiating the material through air with a beam of particles, such as electrons.

Em algumas modalidades, a mistura ainda inclui uma ou mais hidroquinonas, tal como 2,5-dimetóxihidroquinona (DMHQ) e/ou uma ou mais benzoquinonas, tal como 2,5-dimetóxi-1,4-benzoquinona (DMBQ), as quais podem auxiliar em reações de transferência de elétrons.In some embodiments, the mixture further includes one or more hydroquinones, such as 2,5-dimethoxyhydroquinone (DMHQ) and / or one or more benzoquinones, such as 2,5-dimethoxy-1,4-benzoquinone (DMBQ), which can assist in electron transfer reactions.

Em algumas modalidades, o um ou mais oxidantes são eletroquimicamente gerados in situ. Por exemplo, peróxido de hidrogênio e/ou ozônio podem ser eletroquimicamente produzidos dentro de um recipiente de reação ou contato.In some embodiments, the one or more oxidants are electrochemically generated in situ. For example, hydrogen peroxide and / or ozone can be electrochemically produced inside a reaction or contact vessel.

Outros Processos para FuncionalizarOther Processes to Functionalize

Qualquer um dos processos desse parágrafo pode ser usado isoladamente sem qualquer um dos processos descritos aqui ou em combi33/117 nação com qualquer um dos processos descritos aqui (em qualquer ordem): explosão de vapor, tratamento químico (por exemplo, tratamento com ácido (incluindo tratamento com ácido concentrado e diluído com ácidos minerais, tais como ácido sulfúrico, ácido clorídrico e ácidos orgânicos, tal como ácido trifluoroacético) e/ou tratamento com base (por exemplo, tratamento com cal ou hidróxido de sódio), tratamento por UV, tratamento em extrusora de rosca (vide, por exemplo, Pedido de Patente U.S. No. de Série 61/115.398, depositado em 17 de Novembro de 2008), tratamento com solvente (por exemplo, tratamento com líquidos iônicos) e moagem por congelamento (vide, por exemplo, documento U.S. No. de Série 12/502.629).Any of the processes in that paragraph can be used alone without any of the processes described here or in combination with any of the processes described here (in any order): vapor explosion, chemical treatment (for example, acid treatment ( including treatment with concentrated acid and diluted with mineral acids, such as sulfuric acid, hydrochloric acid and organic acids, such as trifluoroacetic acid) and / or base treatment (e.g. treatment with lime or sodium hydroxide), UV treatment, screw extruder treatment (see, for example, US Patent Application Serial No. 61 / 115,398, filed November 17, 2008), solvent treatment (eg treatment with ionic liquids) and freeze grinding (see , for example, US Serial No. 12 / 502,629).

FERMENTAÇÃOFERMENTATION

Micro-organismos podem produzir uma série de intermediários e produtos úteis, tais como aqueles descritos aqui, por meio de fermentação de um açúcar de baixo peso molecular na presença dos materiais de biomassa funcionalizados. Por exemplo, fermentação ou outros bioprocessos podem produzir álcoois, ácidos orgânicos, hidrocarbonetos, hidrogênio, proteínas ou misturas de qualquer um desses materiais.Microorganisms can produce a series of intermediates and useful products, such as those described here, by fermenting a low molecular weight sugar in the presence of functionalized biomass materials. For example, fermentation or other bioprocesses can produce alcohols, organic acids, hydrocarbons, hydrogen, proteins or mixtures of any of these materials.

O micro-organismo pode ser um micro-organismo natural ou um micro-organismo manipulado. Por exemplo, o micro-organismo pode ser uma bactéria, por exemplo, uma bactéria celulolítica, um fungo, por exemplo, um levedo, uma planta ou um protista, por exemplo, uma alga, um protozoário ou um protista semelhante a fungo, por exemplo, um mofo de lama. Quando os organismos são compatíveis, misturas de organismos podem ser utilizadas.The microorganism can be a natural microorganism or a manipulated microorganism. For example, the microorganism can be a bacterium, for example, a cellulolytic bacterium, a fungus, for example, a yeast, a plant or a protist, for example, an algae, a protozoan, or a fungus-like protist, for example example, a mud mold. When the organisms are compatible, mixtures of organisms can be used.

Micro-organismos de fermentação adequados têm a capacidade de converter carboidratos, tais como glicose, xilose, arabinose, manose, galactose, oligossacarídeos ou polissacarídeos, em produtos de fermentação. Micro-organismos de fermentação incluem cepas dos gêneros Sacchromyces spp., por exemplo, Sacchromyces cerevisiae (levedura de padaria), Saccharomyces distaticus, Saccharomyces uvarurrr, o gênero Kluyveromyces, por exemplo, espécies Kluyveromyces marxianus, Kluyveromyces fragilis', o gênero Candida, por exemplo, Candida pseudotropicalis e Candida brassi34/117 cae, Pichia stípitis (um parente de Candida shehatae), o gênero Clavispora, por exemplo, espécies Clavispora lusitaniae e Clavispora opuntiae, o gênero Pachysolen, por exemplo, espécies Pachysolen tannophilus, o gênero Bretannomyces, por exemplo, espécies Bretannomyces clausenii (Philippidis, G. P., 1996, Cellulose Bioconversion Technology em Handbook on Bioethanol: Production and Utilization, Wyman, C.E., ed., Taylor & Francis, Washington, DC, 179-212).Suitable fermentation microorganisms have the ability to convert carbohydrates, such as glucose, xylose, arabinose, mannose, galactose, oligosaccharides or polysaccharides, into fermentation products. Fermentation microorganisms include strains of the genera Sacchromyces spp., For example, Sacchromyces cerevisiae (baker's yeast), Saccharomyces distaticus, Saccharomyces uvarurrr, the genus Kluyveromyces, for example, species Kluyveromyces marxianus, Kluyveromyces fragidais, o example, Candida pseudotropicalis and Candida brassi34 / 117 cae, Pichia stípitis (a relative of Candida shehatae), the genus Clavispora, for example, species Clavispora lusitaniae and Clavispora opuntiae, the genus Pachysolen, for example, species Pachysolen tannophilus, the genus, Bret for example, Bretannomyces clausenii species (Philippidis, GP, 1996, Cellulose Bioconversion Technology in Handbook on Bioethanol: Production and Utilization, Wyman, CE, ed., Taylor & Francis, Washington, DC, 179-212).

Leveduras comercialmente disponíveis incluem, por exemplo, Red Star®/Lesaffre Ethanol Red (disponível da Red Star/Lesaffre, EUA), FALI® (disponível da Fleischmanris Yeast, uma divisão da Burns Philip Food Inc., EUA); SUPERSTART® (disponível da Alltech, agora Lallemand), GERT STRAND® (disponível da Gert Strand AB, Suécia); e FERMOL® (disponível da DSM Specialties).Commercially available yeasts include, for example, Red Star® / Lesaffre Ethanol Red (available from Red Star / Lesaffre, USA), FALI® (available from Fleischmanris Yeast, a division of Burns Philip Food Inc., USA); SUPERSTART® (available from Alltech, now Lallemand), GERT STRAND® (available from Gert Strand AB, Sweden); and FERMOL® (available from DSM Specialties).

Bactérias podem também ser usadas em fermentação, por exemplo, Zymomonas mobilis e Clostridium thermocellum (Philippidis, 1996, supra).Bacteria can also be used in fermentation, for example, Zymomonas mobilis and Clostridium thermocellum (Philippidis, 1996, supra).

O pH ótimo para levedura é um pH de cerca de 4 a 5, enquanto que o pH ótimo para Zymomonas é um pH de cerca de 5 a 6. Tempos típicos de fermentação são cerca de 24 a 96 horas, com temperaturas na faixa de 26°C a 40°C, contudo micro-organismos termofílicos preferem maiores temperaturas.The optimal pH for yeast is a pH of about 4 to 5, while the optimal pH for Zymomonas is a pH of about 5 to 6. Typical fermentation times are about 24 to 96 hours, with temperatures in the range of 26 ° C to 40 ° C, however thermophilic microorganisms prefer higher temperatures.

Em algumas modalidades, todo ou uma parte do processo de fermentação pode ser interrompido antes que o açúcar de baixo peso molecular seja completamente convertido em etanol. Os produtos de fermentação intermediários incluem altas concentrações de açúcar e carboidratos. Esses produtos de fermentação intermediários podem ser usados no preparo de alimentos para consumo humano ou por animais. Adicional ou alternativamente, os produtos de fermentação intermediários podem ser triturados até um tamanho de oc fino em um moedor de laboratório de aço inoxidável para produzir uma substância semelhante à farinha.In some embodiments, all or part of the fermentation process can be stopped before the low molecular weight sugar is completely converted into ethanol. Intermediate fermentation products include high concentrations of sugar and carbohydrates. These intermediate fermentation products can be used in the preparation of food for human or animal consumption. In addition or alternatively, intermediate fermentation products can be ground to a fine oc size in a stainless steel laboratory grinder to produce a flour-like substance.

Fermentadores móveis podem ser utilizados, conforme descrito no Pedido de Patente Provisório U.S. No. de Série 60/832.735, agora PedidoMobile fermenters can be used, as described in U.S. Provisional Patent Application Serial No. 60 / 832,735, now Order

35/11711/35

Internacional Publicado No. WO 2008/011598.International Published No. WO 2008/011598.

PÓS-PROCESSAMENTOPOST-PROCESSING

DestilaçãoDistillation

Após fermentação, os fluidos resultantes podem ser destilados usando, por exemplo, uma coluna de levedura para separar o etanol e outros álcoois da maioria da água e sólidos residuais. O vapor que sai da coluna de levedura pode ser, por exemplo, 35% em peso de etanol e pode ser alimentado a uma coluna de retificação. Uma mistura de etanol (92,5%) e água quase azeotrópica da coluna de retificação pode ser purificada ao etanol (99,5%) puro usando peneiras moleculares de fase vapor. As partes inferiores da coluna de levedura pode ser enviada ao primeiro estágio de um evaporador de três estágios. O condensador de refluxo da coluna de retificação pode fornecer calor para esse primeiro estágio. Após o primeiro estágio, sólidos podem ser separados usando uma centrífuga e secos em um secador giratório. Uma porção (25%) do efluente da centrífuga pode ser reciclada para fermentação e o resto enviado para os segundo e terceiros estágios do evaporador. A maioria do condensado do evaporador pode ser retornada para o processo como um condensado razoavelmente limpo, com uma pequena porção da água tratada desviada para impedir o desenvolvimento de compostos de baixo ponto de ebulição.After fermentation, the resulting fluids can be distilled using, for example, a yeast column to separate ethanol and other alcohols from most water and residual solids. The steam leaving the yeast column can be, for example, 35% by weight of ethanol and can be fed to a rectifying column. A mixture of ethanol (92.5%) and quasi-azeotropic water from the rectification column can be purified to pure ethanol (99.5%) using molecular vapor sieves. The lower parts of the yeast column can be sent to the first stage of a three-stage evaporator. The reflux condenser in the rectification column can provide heat for this first stage. After the first stage, solids can be separated using a centrifuge and dried in a rotary dryer. A portion (25%) of the centrifuge's effluent can be recycled for fermentation and the rest sent to the second and third stages of the evaporator. Most of the condensate from the evaporator can be returned to the process as a reasonably clean condensate, with a small portion of the treated water diverted to prevent the development of low boiling compounds.

INTERMEDIÁRIOS E PRODUTOSINTERMEDIARIES AND PRODUCTS

Os processos descritos aqui podem ser usados para produzir um ou mais intermediários ou produtos, tais como energia, combustíveis, alimentos e materiais. Exemplos específicos de produtos incluem, mas não estão limitados a, hidrogênio, álcoois (por exemplo, álcoois monoídricos ou álcoois diídricos, tais como etanol, n-propanol ou n-butanol), álcoois hidratados ou hídricos, por exemplo, contendo mais de 10%, 20%, 30% ou mesmo mais de 40% de água, xilitol, açúcares, biodiesel, ácidos orgânicos (por exemplo, ácido acético e/ou ácido láctico), hidrocarbonetos, co-produtos (por exemplo, proteínas, tais como proteínas celulolíticas (enzimas) ou proteínas com uma única célula) e misturas de qualquer um desses em combinação ou concentração relativa e opcionalmente em combinação com quaisquerThe processes described here can be used to produce one or more intermediates or products, such as energy, fuels, food and materials. Specific examples of products include, but are not limited to, hydrogen, alcohols (for example, monohydric alcohols or dihydric alcohols, such as ethanol, n-propanol or n-butanol), hydrated or hydric alcohols, for example, containing more than 10 %, 20%, 30% or even more than 40% water, xylitol, sugars, biodiesel, organic acids (eg acetic acid and / or lactic acid), hydrocarbons, co-products (eg proteins, such as cellulolytic proteins (enzymes) or proteins with a single cell) and mixtures of any of these in combination or relative concentration and optionally in combination with any

36/117 aditivos, por exemplo, aditivos combustíveis. Outros exemplos incluem ácidos carboxílicos, tais como ácido acético ou ácido butírico, sais de um ácido carboxílico, uma mistura de ácidos carboxílicos e sais de ácidos carboxílicos e ésteres de ácidos carboxílicos (por exemplo, metil, etil e n-propil ésteres), cetonas (por exemplo, acetona), aldeídos (por exemplo, acetaldeído), ácidos alfa, beta insaturados, tal como ácido acrílico e olefinas, tal como etileno. Outros álcoois e derivados de álcool incluem propanol, propileno glicol, 1,4butanodiol, 1,3-propanodiol, metil ou etil ésteres de qualquer um desses álcoois. Outros produtos incluem metil acrilato, metil metacrilato, ácido láctico, ácido propiônico, ácido butírico, ácido succínico, ácido 3-hidróxipropiônico, um sal de qualquer um dos ácidos e uma mistura de qualquer um dos ácidos e respectivos sais.36/117 additives, for example, fuel additives. Other examples include carboxylic acids, such as acetic or butyric acid, salts of a carboxylic acid, a mixture of carboxylic acids and salts of carboxylic acids and esters of carboxylic acids (for example, methyl, ethyl and n-propyl esters), ketones (for example, acetone), aldehydes (for example, acetaldehyde), alpha, beta unsaturated acids, such as acrylic acid and olefins, such as ethylene. Other alcohols and alcohol derivatives include propanol, propylene glycol, 1,4butanediol, 1,3-propanediol, methyl or ethyl esters of any of these alcohols. Other products include methyl acrylate, methyl methacrylate, lactic acid, propionic acid, butyric acid, succinic acid, 3-hydroxypropionic acid, a salt of any of the acids and a mixture of any of the acids and their salts.

Outros intermediários e produtos, incluindo alimentos e produtos farmacêuticos, são descritos no documento U.S. No. de Série 12/417.900, a divulgação completa do qual é aqui incorporada por referência.Other intermediates and products, including food and pharmaceuticals, are described in U.S. Serial No. 12 / 417,900, the full disclosure of which is incorporated herein by reference.

EXEMPLOSEXAMPLES

Os Exemplos a seguir destinam-se a ilustrar e não limitar os ensinamentos da presente divulgação.The following Examples are intended to illustrate and not to limit the teachings of the present disclosure.

Exemplo 1 - Preparo de Material Fibroso a Partir de Papel Poli-RevestidoExample 1 - Preparation of Fibrous Material from Poly-Coated Paper

Uma carga de 680,39 kilogramas (1500 libras) de embalagens virgens de suco de meio galão feitas de papelão Kraft branco poli-revestido não impresso tendo uma densidade volumétrica de 320,37 kg/m3 (20 libra/pé3) foi obtida da International Paper. Cada embalagem foi dobrada e, então, alimentada a um picador Flinch Baugh de 3 hp em uma taxa de aproximadamente 6,80 a 9,07 kilogramas por horas (15 a 20 libras por hora). O picador era equipado com duas pás giratórias de 30,48 centímetros (12 polegadas), duas pás fixas e uma peneira de descarga de 0,762 centímetro (0,30 polegadas). O vão entre as pás giratórias e fixas foi ajustado para 0,254 centímetro (0,10 polegadas). O produto do picador se assemelhava a confete tendo uma largura de entre 0,254 centímetro (0,1 polegada) e 1,27 centímetro (0,5 polegada), um comprimento de entre 0,635 centímetro (0,25 polegada) e 2,54 centímetros (1 polegada) e uma espessura equivalenteA load of 680.39 kilograms (1500 pounds) of virgin half-gallon juice packs made of unprinted poly-coated white Kraft cardboard having a volumetric density of 320.37 kg / m 3 (20 lb / ft 3 ) was obtained International Paper. Each package was folded and then fed to a 3 hp Flinch Baugh chipper at a rate of approximately 6.80 to 9.07 kilograms per hour (15 to 20 pounds per hour). The chipper was equipped with two 30.48 cm (12 inch) rotating blades, two fixed blades and a 0.762 centimeter (0.30 inch) discharge sieve. The gap between the rotating and fixed blades has been adjusted to 0.254 cm (0.10 inches). The mincer product resembled confetti having a width of between 0.254 centimeter (0.1 inch) and 1.27 centimeter (0.5 inch), a length of between 0.635 centimeter (0.25 inch) and 2.54 centimeters (1 inch) and an equivalent thickness

37/117 àquela do material de iniciação (cerca de 0,19 centímetro (0,075 polegada)).37/117 to that of the starter material (about 0.19 centimeter (0.075 inch)).

O material semelhante a confete foi alimentado a um cortador de faca giratória Munson, Modelo SC30. O Modelo SC30 é equipado com quatro pás giratórias, quatro pás fixas e uma peneira de descarrega tendo aberturas de 1/8 polegadas. O vão entre as pás giratórias e fixas foi configurado para aproximadamente 0,020 polegadas. O cortador de faca giratória cisaIhada os pedaços semelhantes a confete através das bordas das facas, dilacerando os pedaços e liberando um material fibroso em uma taxa de cerca de uma libra por hora. O material fibroso tinha uma área de superfície BET de 0,9748 m2/g +/- 0,0167 m2/g, uma porosidade de 89,0437 por cento e uma densidade volumétrica (@3,65 kPa manométricos (0,53 psia)) de 0,1260 g/mL. O comprimento médio das fibras era de 1,141 mm e a largura média das fibras era de 0,027 mm, proporcionando uma L/D média de 42:1. Exemplo 2 - Preparo de Material Fibroso a Partir de Papel Kraft BranqueadoThe confetti-like material was fed to a Munson rotary knife cutter, Model SC30. The Model SC30 is equipped with four rotating blades, four fixed blades and a discharge sieve with 1/8 inch openings. The gap between the rotating and fixed blades has been set to approximately 0.020 inches. The rotary knife cutter slices the confetti-like pieces across the edges of the knives, tearing the pieces apart and releasing fibrous material at a rate of about a pound an hour. The fibrous material had a BET surface area of 0.9748 m 2 / g +/- 0.0167 m 2 / g, a porosity of 89.0437 percent and a volumetric density (@ 3.65 kPa gauge (0, 53 psia)) of 0.1260 g / ml. The average length of the fibers was 1.141 mm and the average width of the fibers was 0.027 mm, providing an average L / D of 42: 1. Example 2 - Preparation of Fibrous Material from Bleached Kraft Paper

Uma carga de 680,39 kilogramas (1500 libras) de papel Kraft branco virgem branqueado tendo uma densidade volumétrica de 480,55 kg/m3 (30 libra/pé3) foi obtida da International Paper. O material foi dobrado e, então, alimentado a um picador Flinch Baugh de 3 hp em uma taxa de aproximadamente 6,80 a 9,07 kilogramas por horas (15 a 20 libras por hora). O picador era equipado com duas pás giratórias de 30,48 centímetros (12 polegadas), duas pás fixas e uma peneira de descarga de 0,762 centímetro (0,30 polegadas). O vão entre as pás giratórias e fixas foi ajustado para 0,254 centímetro (0,10 polegadas). O produto do picador se assemelhava a confete tendo uma largura de entre 0,254 centímetro (0,1 polegada) e 1,27 centímetro (0,5 polegada), um comprimento de entre 0,635 centímetro (0,25 polegada) e 2,54 centímetros (1 polegada) e uma espessura equivalente àquela do material de iniciação (cerca de 0,19 centímetro (0,075 polegada)). O material semelhante a confete foi alimentado a um cortador de faca giratória Munson, Modelo SC30. A peneira de descarga tinha aberturas de 0,32 centímetro (1/8 polegadas). O vão entre as pás giratórias e fixas foi configurado para aproximadamente 0,05 centímetro (0,020 polegadas). O cortador de faca giratória cisalhada os pedaços semelhantes a confete, liberando umA load of 680.39 kilograms (1500 pounds) of bleached virgin white Kraft paper having a volumetric density of 480.55 kg / m 3 (30 pounds / foot 3 ) was obtained from International Paper. The material was folded and then fed to a 3 hp Flinch Baugh chipper at a rate of approximately 6.80 to 9.07 kilograms per hour (15 to 20 pounds per hour). The chipper was equipped with two 30.48 cm (12 inch) rotating blades, two fixed blades and a 0.762 centimeter (0.30 inch) discharge sieve. The gap between the rotating and fixed blades has been adjusted to 0.254 cm (0.10 inches). The mincer product resembled confetti having a width of between 0.254 centimeter (0.1 inch) and 1.27 centimeter (0.5 inch), a length of between 0.635 centimeter (0.25 inch) and 2.54 centimeters (1 inch) and a thickness equivalent to that of the starting material (about 0.19 centimeter (0.075 inch)). The confetti-like material was fed to a Munson rotary knife cutter, Model SC30. The discharge screen had 0.32 centimeter (1/8 inch) openings. The gap between the rotating and fixed blades has been set to approximately 0.05 cm (0.020 inches). The rotary knife cutter shears the confetti-like pieces, releasing a

38/117 material fibroso em uma taxa de cerca de uma libra por hora. O material fibroso tinha uma área de superfície BET de 1,1316 m2/g +/- 0,0103 m2/g, uma porosidade de 88,3285 por cento e uma densidade volumétrica (@,65 kPa manométricos (0,53 psia)) de 0,1497 g/mL. O comprimento médio das fibras era de 1,063 mm e a largura média das fibras era de 0,0245 mm, proporcionando uma L/D média de 43:1.38/117 fibrous material at a rate of about a pound an hour. The fibrous material had a BET surface area of 1.1316 m 2 / g +/- 0.0103 m 2 / g, a porosity of 88.3285 percent and a volumetric density (@, 65 kPa gauge (0.53 psia)) of 0.1497 g / ml. The average length of the fibers was 1.063 mm and the average width of the fibers was 0.0245 mm, providing an average L / D of 43: 1.

Exemplo 3 - Preparo de Material Fibroso Cisalhado Duas Vezes a Partir deExample 3 - Preparation of Sheared Fibrous Material Twice From

Papel Kraft BranqueadoBleached Kraft Paper

Uma carga de 680, 39 kilogramas (1500libras) de papel Kraft branco virgem branqueado tendo uma densidade volumétrica de 480,55 kg/m3 (30 libra/pé3) foi obtida da International Paper. O material foi dobrado e, então, alimentado a um picador Flinch Baugh de 3 hp em uma taxa de aproximadamente 6,80 a 9,07 kilogramas por horas (15 a 20 libras por hora). O picador era equipado com duas pás giratórias de 30,48 centímetros (12 polegadas), duas pás fixas e uma peneira de descarga de 0,762 centímetro (0,30 polegadas). O vão entre as pás giratórias e fixas foi ajustado para 0,254 centímetro (0,10 polegadas). O produto do picador se assemelhava a confete (as acima). O material semelhante a confete foi alimentado a um cortador de faca giratória Munson, Modelo SC30. A peneira de descarga tinha aberturas de 0,16 centímetro (1/16 polegadas). O vão entre as pás giratórias e fixas foi configurado para aproximadamente 0,05 centímetro (0,020 polegadas). O cortador de faca giratória os pedaços semelhantes a confete, liberando um material fibroso em uma taxa de cerca de uma libra por hora. O material resultante do primeiro cisalhamento foi re-alimentado na mesma configuração descrita acima e cisalhado mais uma vez. O material resultante fibroso tinha uma área de superfície BET de 1,4408 m2/g +/- 0,0156 m2/g, uma porosidade de 90,8998 por cento e uma densidade volumétrica (@ 65 kPa manométricos (0,53 psia)) de 0,1298 g/mL. O comprimento médio das fibras era de 0,891 mm e a largura média das fibras era de 0,026 mm, proporcionando uma L/D média de 34:1.A load of 680, 39 kilograms (1500lbs) of bleached virgin white Kraft paper having a volumetric density of 480.55 kg / m 3 (30 lb / ft 3 ) was obtained from International Paper. The material was folded and then fed to a 3 hp Flinch Baugh chipper at a rate of approximately 6.80 to 9.07 kilograms per hour (15 to 20 pounds per hour). The chipper was equipped with two 30.48 cm (12 inch) rotating blades, two fixed blades and a 0.762 centimeter (0.30 inch) discharge sieve. The gap between the rotating and fixed blades has been adjusted to 0.254 cm (0.10 inches). The mincer product resembled confetti (as above). The confetti-like material was fed to a Munson rotary knife cutter, Model SC30. The discharge screen had openings of 0.16 centimeter (1/16 inch). The gap between the rotating and fixed blades has been set to approximately 0.05 cm (0.020 inches). The rotary knife cutter confetti-like pieces, releasing a fibrous material at a rate of about a pound an hour. The material resulting from the first shear was re-fed in the same configuration described above and sheared again. The resulting fibrous material had a BET surface area of 1.4408 m 2 / g +/- 0.0156 m 2 / g, a porosity of 90.8998 percent and a volumetric density (@ 65 kPa gauge (0.53 psia)) of 0.1298 g / ml. The average fiber length was 0.891 mm and the average fiber width was 0.026 mm, providing an average L / D of 34: 1.

Exemplo 4 - Preparo de Material Fibroso Cisalhado Três Vezes a Partir deExample 4 - Preparation of sheared fibrous material three times from

Papel Kraft BranqueadoBleached Kraft Paper

39/11711/39

Uma carga de 680, 39 kilogramas (1500libras) de papel Kraft branco virgem branqueado tendo uma densidade volumétrica de 480,55 kg/m3 (30 libra/pé3) foi obtida da International Paper. O material foi dobrado e, então, alimentado a um picador Flinch Baugh de 3 hp em uma taxa de aproximadamente 6,80 a 9,07 kilogramas por horas (15 a 20 libras por hora). O picador era equipado com duas pás giratórias de 30,48 centímetros (12 polegadas), duas pás fixas e uma peneira de descarga de 0,762 centímetro (0,30 polegadas). O vão entre as pás giratórias e fixas foi ajustado para 0,254 centímetro (0,10 polegadas). O produto do picador se assemelhava a confete (as acima). O material semelhante a confete foi alimentado a um cortador de faca giratória Munson, Modelo SC30. A peneira de descarga tinha aberturas de 0,32 centímetro (1/8 polegadas) O vão entre as pás giratórias e fixas foi configurado para aproximadamente 0,05 centímetro (0,020 polegadas). O cortador de faca giratória cisalhada os pedaços semelhantes a confete através das bordas das facas. O material resultante do primeiro cisalhamento foi re-alimentado na mesma configuração e a peneira foi substituída por uma peneira de 0,16 centímetro (1/16 polegadas). Esse material foi cisalhado. O material resultante do segundo cisalhamento foi realimentado na mesma configuração e a peneira foi substituída por uma peneira de 0,08 centímetro (1/32 polegadas). Esse material foi cisalhado. O material resultante fibroso tinha uma área de superfície BET de 1,6897 m2/g +/- 0,0155 m2/g, uma porosidade de 87,7163 por cento e uma densidade volumétrica (@0,53 psia) de 0,1448 g/mL. O comprimento médio das fibras era de 0,824 mm e a largura média das fibras era de 0,0262 mm, proporcionando uma L/D média de 32:1.A load of 680, 39 kilograms (1500lbs) of bleached virgin white Kraft paper having a volumetric density of 480.55 kg / m 3 (30 lb / ft 3 ) was obtained from International Paper. The material was folded and then fed to a 3 hp Flinch Baugh chipper at a rate of approximately 6.80 to 9.07 kilograms per hour (15 to 20 pounds per hour). The chipper was equipped with two 30.48 cm (12 inch) rotating blades, two fixed blades and a 0.762 centimeter (0.30 inch) discharge sieve. The gap between the rotating and fixed blades has been adjusted to 0.254 cm (0.10 inches). The mincer product resembled confetti (as above). The confetti-like material was fed to a Munson rotary knife cutter, Model SC30. The discharge screen had 0.32 centimeter (1/8 inch) openings. The gap between the rotating and fixed blades was set to approximately 0.05 centimeter (0.020 inch). The rotary knife cutter shears the confetti-like pieces across the edges of the knives. The material resulting from the first shear was re-fed in the same configuration and the sieve was replaced by a 0.16 centimeter (1/16 inch) sieve. This material was sheared. The material resulting from the second shear was fed back in the same configuration and the sieve was replaced by a 0.08 centimeter (1/32 inch) sieve. This material was sheared. The resulting fibrous material had a BET surface area of 1.6897 m 2 / g +/- 0.0155 m 2 / g, a porosity of 87.7163 percent and a volumetric density (@ 0.53 psia) of 0 , 1448 g / ml. The average length of the fibers was 0.824 mm and the average width of the fibers was 0.0262 mm, providing an average L / D of 32: 1.

Exemplo 5 - Processamento por Feixe de ElétronsExample 5 - Electron Beam Processing

As amostras foram tratadas com um feixe de elétrons usando um acelerador de ondas contínuas Rhodotron® TT200 sob uma abóbada que distribui elétrons de 5 MeV a 80 kW de potência de saída. A Tabela 1 descreve os parâmetros usados. A Tabela 2 reporta a dose nominal usada para a ID de amostra (em Mrad) e a dose correspondente distribuída à am ostra (em kgy).The samples were treated with an electron beam using a Rhodotron® TT200 continuous wave accelerator under a vault that distributes electrons from 5 MeV to 80 kW of output power. Table 1 describes the parameters used. Table 2 reports the nominal dose used for the sample ID (in Mrad) and the corresponding dose distributed to the sample (in kgy).

40/11711/40

Figure BR122013007240B1_D0003

41/11741/117

Tabela 2. Dosagens Distribuídas às AmostrasTable 2. Dosages Distributed to the Samples

Dosagem Total (Mrad) (Número associado à ID de Amostra) Total Dosage (Mrad) (Number associated with the Sample ID) Dose Distribuída (kgy)1 Distributed dose (kgy) 1 1 1 9,9 9.9 3 3 29,0 29.0 5 5 50,4 50.4 7 7 69,2 69.2 10 10 100,0 100.0 15 15 150,3 150.3 20 20 198,3 198.3 30 30 330,9 330.9 50 50 529,0 529.0 70 70 695,9 695.9 100 100 993,6 993.6

1Por exemplo, 9,9 kgy foram distribuídos em 11 segundos em uma corrente de feixe de 5 mA e uma velocidade de linha de 12,9 pé/minuto. O tempo para esfriar entre os tratamentos estava em torno de 2 minutos. 1 For example, 9.9 kgy were distributed over 11 seconds at a beam current of 5 mA and a line speed of 12.9 feet / minute. The time to cool down between treatments was around 2 minutes.

Exemplo 6 - Métodos de determinação do peso molecular de materiais celulósicos e lignocelulósicos através de cromatografia por permeação de gelExample 6 - Methods for determining the molecular weight of cellulosic and lignocellulosic materials using gel permeation chromatography

Materiais celulósicos e lignocelulósicos para análise foram tratados de acordo com o Exemplo 4. Materiais de amostra apresentados nas tabelas a seguir incluem papel Kraft (P), palha de trigo (WS), alfafa (A), celu10 lose (C), switchgrass (SG), gramíneas (G) e amido (ST) e sacarose (S). O número 132 da ID de Amostra refere-se ao tamanho de partícula do material após cisalhamento através de uma peneira de 1/32 polegadas. O número após o traço refere-se à dosagem de radiação (MRad) e US refere-se a tratamento ultra-sônico. Por exemplo, uma ID de amostra P132-10 refere15 se ao papel Kraft que tenha sido cisalhado para um tamanho de partícula de 132 mesh e tenha sido irradiado com 10 MRad.Cellulosic and lignocellulosic materials for analysis were treated according to Example 4. Sample materials presented in the following tables include Kraft paper (P), wheat straw (WS), alfalfa (A), cellu10 lose (C), switchgrass ( SG), grasses (G) and starch (ST) and sucrose (S). Sample ID number 132 refers to the particle size of the material after shearing through a 1/32 inch sieve. The number after the dash refers to the radiation dosage (MRad) and US refers to ultrasonic treatment. For example, a sample ID P132-10 refers to Kraft paper that has been sheared to a particle size of 132 mesh and has been irradiated with 10 MRad.

Para amostras que foram irradiadas com e-feixe, o número após o traço refere-se à quantidade de energia distribuída à amostra. Por exemplo, uma ID de amostra P-100e refere-se ao papel Kraft ao qual foi distribu20 ida uma dose de energia de cerca de 100 MRad ou cerca de 1000 kgy (Tabela 2).For samples that were irradiated with e-beam, the number after the dash refers to the amount of energy distributed to the sample. For example, a sample ID P-100e refers to Kraft paper to which an energy dose of about 100 MRad or about 1000 kgy has been delivered (Table 2).

42/11742/117

Tabela 3. Peso molecular médio de pico de papel Kraft irradiadoTable 3. Average peak molecular weight of irradiated Kraft paper

Fonte da Amostra Source of Sample ID da amostra ID sample Dosagem1 (Mrad)Dosage 1 (Mrad) Ultra-som2 Ultrasound 2 MW médio ± Desvio Padrão Average MW ± Detour Standard P132 P132 0 0 Não Not 32853 ± 10006 32853 ± 10006 Papel Paper P132-10 P132-10 10 10 II II 61398 ±2468** 61398 ± 2468 ** P132-100 P132-100 100 100 II II 8444 ± 580 8444 ± 580 Kraft Kraft P132-181 P132-181 181 181 II II 6668 ± 77 6668 ± 77 P132-US P132-US 0 0 Sim Yes 3095 ±1013 3095 ± 1013

**Baixas doses de radiação parecem aumentar o peso molecular de alguns materiais 1Taxa de dosagem = 1MRad/hora 2Tratamento durante 30 minutos com ultra-som a 20 kHz usando uma antena em forma de chifre de 1000W sob condições de recirculação com o material disperso em água.** Low radiation doses appear to increase the molecular weight of some materials 1 Dosage rate = 1MRad / hour 2 Treatment for 30 minutes with 20 kHz ultrasound using a 1000W horn antenna under conditions of recirculation with the material dispersed in water.

Tabela 4. Peso molecular médio de pico de papel Kraft irradiado com EfeixeTable 4. Average molecular weight of peak Kraft paper irradiated with Efeixe

Fonte da Amostra Source of Sample ID da amostra ID sample Dosagem1 (Mrad)Dosage 1 (Mrad) Ultra-som2 Ultrasound 2 Papel Kraft Kraft paper P-1e P-1e 1 1 63489 ± 595 63489 ± 595 P-5e P-5e 5 5 56587 ± 536 56587 ± 536 P-10e P-10e 10 10 53610 ±327 53610 ± 327 P-30e P-30e 30 30 38231 ±124 38231 ± 124 P-70e P-70e 70 70 12011 ±158 12011 ± 158 P-100e P-100e 100 100 9770 ± 2 9770 ± 2

43/11743/117

Tabela 5. Peso molecular médio de pico de materiais gama irradiadosTable 5. Average peak molecular weight of irradiated gamma materials

ID da amostra Sample ID Pico # Peak # Dosagem1 (Mrad)Dosage 1 (Mrad) Ultra-som2 Ultrasound 2 MW médio ± Desvio Padrão Average MW ± Detour Standard WS132 WS132 1 1 0 0 Não Not 1407411 ± 175191 1407411 ± 175191 2 2 II II II II 39145 ± 3425 39145 ± 3425 3 3 II II 2886 ±177 2886 ± 177 WS132-10* WS132-10 * 1 1 10 10 II II 26040 ± 3240 26040 ± 3240 WS132-100* WS132-100 * 1 1 100 100 II II 23620 ± 453 23620 ± 453 A132 A132 1 1 0 0 II II 1604886 ± 151701 1604886 ± 151701 2 2 II II II II 37525 ± 3751 37525 ± 3751 3 3 II II II II 2853 ± 490 2853 ± 490 A132-10* A132-10 * 1 1 10 10 II II 50853 ±1665 50853 ± 1665 2 2 II II II II 2461 ±17 2461 ± 17 A132-100* A132-100 * 1 1 100 100 II II 38291 ± 2235 38291 ± 2235 2 2 II II II II 2487 ±15 2487 ± 15 SG132 SG132 1 1 0 0 II II 1557360 ± 83693 1557360 ± 83693 2 2 II II II II 42594 ±4414 42594 ± 4414 3 3 II II II II 3268 ± 249 3268 ± 249 SG132-10* SG132-10 * 1 1 10 10 II II 60888 ±9131 60888 ± 9131

Tabela 5. ContinuaçãoTable 5. Continuation

ID da amostra Sample ID Pico # Peak # Dosagem1 (Mrad)Dosage 1 (Mrad) Ultra-som2 Ultrasound 2 MW médio ± Desvio Padrão Average MW ± Detour Standard SG132-100* SG132-100 * 1 1 100 100 II II 22345 ± 3797 22345 ± 3797 SG132-10-US SG132-10-US 1 1 10 10 Sim Yes 86086 ±43518 86086 ± 43518 2 2 II II II II 2247 ± 468 2247 ± 468 SG132-100-US SG132-100-US 1 1 100 100 II II 4696 ±1465 4696 ± 1465

Picos coalescem após tratamentoCoalescent peaks after treatment

44/117 **Baixas doses de radiação parecem aumentar o peso molecular de alguns materiais 1Taxa de dosagem = 1MRad/hora 2Tratamento durante 30 minutos com ultra-som a 20 kHz usando 5 uma antena em forma de chifre de 1000W sob condições de recirculação com o material disperso em água.44/117 ** Low doses of radiation appear to increase the molecular weight of some materials 1 Dosage rate = 1MRad / hour 2 Treatment for 30 minutes with 20 kHz ultrasound using a 1000W horn antenna under conditions of recirculation with the material dispersed in water.

Tabela 6. Peso molecular médio de material irradiado com E-feixeTable 6. Average molecular weight of material irradiated with E-beam

ID da amostra Sample ID Pico # Peak # Dosagem Dosage MW médio ± Desvio Padrão Average MW ± Standard Deviation A-1e A-1e 1 1 1 1 1004783 ±97518 1004783 ± 97518 2 2 34499 ± 482 34499 ± 482 3 3 2235 ± 1 2235 ± 1 A-5e A-5e 1 1 5 5 38245 ± 346 38245 ± 346 2 2 2286 ± 35 2286 ± 35 A-10e A-10e 1 1 10 10 44326 ± 33 44326 ± 33 2 2 2333 ±18 2333 ± 18 A-30e A-30e 1 1 30 30 47366 ± 583 47366 ± 583 2 2 2377 ± 7 2377 ± 7 A-50e A-50e 1 1 50 50 32761 ±168 32761 ± 168 2 2 2435 ± 6 2435 ± 6 G-1e G-1e 1 1 1 1 447362 ±38817 447362 ± 38817 2 2 32165 ±779 32165 ± 779 3 3 3004 ± 25 3004 ± 25 G-5e G-5e 1 1 5 5 62167 ±6418 62167 ± 6418 2 2 2444 ± 33 2444 ± 33 G-10e G-10e 1 1 10 10 72636 ± 4075 72636 ± 4075 2 2 3065 ± 34 3065 ± 34 G-30e G-30e 1 1 30 30 17159 ±390 17159 ± 390 G-50e G-50e 1 1 50 50 18960±142 18960 ± 142 ST ST 1 1 0 0 923336±1883 923336 ± 1883 2 2 150265 ±4033 150265 ± 4033 ST-1e ST-1e 1 1 1 1 846081 ±5180 846081 ± 5180 2 2 131222 ±1687 131222 ± 1687

45/11745/117

ID da amostra Sample ID Pico # Peak # Dosagem Dosage MW médio ± Desvio Padrão Average MW ± Standard Deviation ST-5e ST-5e 1 1 5 5 90664 ±1370 90664 ± 1370 ST-10e ST-10e 1 1 10 10 98050 ±255 98050 ± 255 ST-30e ST-30e 1 1 30 30 41884 ±223 41884 ± 223 ST-70e ST-70e 1 1 70 70 9699 ± 31 9699 ± 31 ST-100e ST-100e 1 1 100 100 8705 ± 38 8705 ± 38

Cromatografia por Permeação de Gel (Gel Permeation Chromatography - GPC) é usada para determinar a distribuição de peso molecular de polímeros. Durante análise por GPC, uma solução da amostra polimérica é passada através de uma coluna empacotada com pequenas moléculas de contenção de gel poroso. A amostra é separada baseado no tamanho molecular, com moléculas maiores eluindo antes de moléculas pequenas. O tempo de retenção de cada componente é, mais frequentemente, detectado pelo índice de retração (Refractive Index - RI), dispersão de luz evaporativa (Evaporative Light Scattering - ELS) ou Ultravioleta (UV) e comparado com uma curva de calibração. Os dados resultantes são, então, usados para calcular a distribuição de peso molecular para a amostra.Gel Permeation Chromatography (GPC) is used to determine the molecular weight distribution of polymers. During GPC analysis, a solution of the polymer sample is passed through a column packed with small porous gel containment molecules. The sample is separated based on the molecular size, with larger molecules eluting before small molecules. The retention time of each component is most often detected by the refractive index (RI), evaporative light scattering (Evaporative Light Scattering - ELS) or Ultraviolet (UV) and compared with a calibration curve. The resulting data is then used to calculate the molecular weight distribution for the sample.

Uma distribuição de pesos moleculares, ao invés de um único peso molecular, é usada para caracterizar polímeros sintéticos. Para caracterizar essa distribuição, médias estatísticas são utilizadas. As mais comuns dessas médias são o peso molecular numérico médio (Mn) e o peso molecular gravimétrico médio (Mw).A molecular weight distribution, instead of a single molecular weight, is used to characterize synthetic polymers. To characterize this distribution, statistical averages are used. The most common of these averages are the average numerical molecular weight (M n ) and the average gravimetric molecular weight (M w ).

Métodos para calcular esses valores são descritos no Exemplo 9 do documento WO 2008/073186.Methods for calculating these values are described in Example 9 of WO 2008/073186.

O índice de polidispersividade ou PI (Polydispersivity Index) é 20 definido como a proporção Mw/Mn. Quanto maior o PI, mais ampla ou mais dispersa a distribuição. O menos valor que um PI pode ter é 1. Isso representa uma amostra monodispersa; isto é, um polímero com todas as moléculas na distribuição tendo o mesmo peso molecular.The polydispersity index or PI (Polydispersivity Index) is defined as the ratio M w / M n . The larger the PI, the wider or more dispersed the distribution. The least value that a PI can have is 1. This represents a monodisperse sample; that is, a polymer with all molecules in the distribution having the same molecular weight.

O valor de peso molecular de pico (MP) é outro descritor definido 25 como o modo de distribuição de peso molecular. Ele significa o peso molecular que é mais abundante na distribuição. Esse valor também fornece umThe peak molecular weight (M P ) value is another descriptor defined as the mode of molecular weight distribution. It means the molecular weight that is most abundant in the distribution. This value also provides a

46/117 insight a respeito da distribuição de peso molecular.46/117 insight into molecular weight distribution.

A maioria das medições por GPC são feitas com relação a um padrão polimérico diferente. A precisão dos resultados depende de quão próximas as características do polímero que está sendo analisada estão daquelas do padrão usado. O erro esperado na reprodutibilidade entre diferentes séries de determinações, calibradas separadamente, é de aproximadamente 5-10% e é característico da precisão limitada de determinações por GPC. Portanto, os resultados de GPC são úteis principalmente quando a comparação entre as distribuições de peso molecular de diferentes amostras é feita durante a mesma série de determinações.Most GPC measurements are made against a different polymeric standard. The accuracy of the results depends on how close the characteristics of the polymer being analyzed are to those of the standard used. The expected error in reproducibility between different series of determinations, calibrated separately, is approximately 5-10% and is characteristic of the limited precision of determinations by GPC. Therefore, the GPC results are useful mainly when the comparison between the molecular weight distributions of different samples is made during the same series of determinations.

As amostras lignocelulósicas requererem preparo de amostras antes de análise por GPC. Primeiro, uma solução saturada (8,4% em peso) de cloreto de lítio (LiCI) foi preparada em dimetil acetamida (DMAc). Aproximadamente 100 mg de cada amostra foram adicionados a aproximadamente 10 g de uma solução saturada de LiCI/DMAc recentemente preparada e cada mistura foi aquecida para aproximadamente 150°C-170°C com agitação durante 1 hora. As soluções resultantes tinham, cm geral, uma cor amarela clara a escura. A temperatura das soluções foi diminuída para aproximadamente 100°C e as soluções foram aquecidas durante mais 2 horas. A temperatura das soluções foi, então, diminuída para aproximadamente 50°C e cada solução de amostra foi aquecidas durante aproximadamente 48 a 60 horas. De nota, as amostras irradiadas a 100 MRad foram mais facilmente solubilizadas quando comparado com sua contra-parte não tratada. Adicionalmente, as amostras cisalhadas (denotadas pelo número 132) tinham pesos moleculares médios ligeiramente menores quando comparado com as amostras não cortadas.Lignocellulosic samples require sample preparation before analysis by GPC. First, a saturated solution (8.4% by weight) of lithium chloride (LiCl) was prepared in dimethyl acetamide (DMAc). Approximately 100 mg of each sample was added to approximately 10 g of a freshly prepared saturated LiCI / DMAc solution and each mixture was heated to approximately 150 ° C-170 ° C with stirring for 1 hour. The resulting solutions were generally light to dark yellow in color. The temperature of the solutions was lowered to approximately 100 ° C and the solutions were heated for an additional 2 hours. The temperature of the solutions was then lowered to approximately 50 ° C and each sample solution was heated for approximately 48 to 60 hours. Of note, samples irradiated at 100 MRad were more easily solubilized when compared to their untreated counterpart. In addition, the shear samples (denoted by the number 132) had slightly lower average molecular weights when compared to uncut samples.

As soluções de amostra resultantes foram diluídas a 1:1 usando DMAc como solvente e foram filtradas através de um filtro de PTFE de 0,45 pm. As soluções de amostra filtradas foram, então, analisadas através de GPC usando os parâmetros descritos na Tabela 7. O peso molecular médio de pico (Mp) das amostras, conforme determinado através de Cromatografia por Permeação de Gel (GPC), é resumido nas Tabelas 3-6. Cada amostraThe resulting sample solutions were diluted 1: 1 using DMAc as a solvent and were filtered through a 0.45 pm PTFE filter. The filtered sample solutions were then analyzed using GPC using the parameters described in Table 7. The average peak molecular weight (Mp) of the samples, as determined by Gel Permeation Chromatography (GPC), is summarized in the Tables 3-6. Each sample

47/117 foi preparada em duplicata e cada preparado de amostra foi analisado em duplicata (duas injeções) para um total de quatro injeções por amostra. Os padrões de poliestireno EasiCal® PS1A e PS1B foram usados para gerar uma curva de calibração para a escala de peso molecular de cerca de 580 a47/117 was prepared in duplicate and each sample preparation was analyzed in duplicate (two injections) for a total of four injections per sample. The EasiCal® PS1A and PS1B polystyrene standards were used to generate a calibration curve for the molecular weight scale from about 580 to

7.500.00 Daltons.7,500.00 Daltons.

Tabela 7. Condições de análise por GPCTable 7. Analysis conditions by GPC

Instrumento: Instrument: Waters Alliance GPC 2000 Plgel 10μ Mixed -B S/N’s: 10M-MB-148-83; 10M-MB-148- Waters Alliance GPC 2000 Plgel 10μ Mixed -B S / N’s: 10M-MB-148-83; 10M-MB-148- Colunas (3): Columns (3): 84; 10M-MB-174-129 84; 10M-MB-174-129 Fase móvel (solvente): Temperatura da coluna / Detector: Mobile phase (solvent): Column / Detector temperature: LiCI a 0,5% em DMAc (1,0 mL/min.) 70 °C 0.5% LiCI in DMAc (1.0 mL / min.) 70 ° C Temperatura do injetor: Injector temperature: 70 °C 70 ° C Tamanho de loop da amostra: Sample loop size: 323,5 μΐ 323.5 μΐ Exemplo 7. Análise de superfície por Espectrometria de Massa de íons Example 7. Surface analysis by ion mass spectrometry Secundários por Time-Of-Fliqht Secondaries by Time-Of-Fliqht (ToF-SIMS) (ToF-SIMS)

Espectrometria de Massa de íons Secundários por Time-Of10 Flight (ToF-SIMS) é uma espectroscopia superfície-sensível que usa um feixe de íons pulsado (Cs ou Ga microfocalizado) para remover moléculas da superfície mais externa da amostra. As partículas são removidas de monocamadas atômicas sobre a superfície (íons secundários). Essas partículas são, então, aceleradas em um flight tube e sua massa é determinada me15 dindo-se o tempo exato no qual elas atingem o detector (isto é, time-offlight). ToF-SIMS fornece informação elemental e molecular detalhada sobre a superfície, camadas finas, interfaces da amostra e constitui uma análise tridimensional completa. O uso é difundido, incluindo em semicondutores, polímeros, tinta, revestimentos, vidro, papel, metais, cerâmicas, biomateriais, produtos farmacêuticos e tecido orgânico. Uma vez que ToF-SIMS é uma técnica de inspeção, todos os elementos na tabela periódica, incluindo H, são detectados. Dados de ToF-SIMS são apresentados nas Tabelas 8-11.Time-Of10 Flight Secondary Ion Mass Spectrometry (ToF-SIMS) is a surface-sensitive spectroscopy that uses a pulsed ion beam (Cs or microfocalized Ga) to remove molecules from the outermost surface of the sample. The particles are removed from atomic monolayers on the surface (secondary ions). These particles are then accelerated in a flight tube and their mass is determined by measuring the exact time in which they reach the detector (that is, time-offlight). ToF-SIMS provides detailed elemental and molecular information about the surface, thin layers, sample interfaces and constitutes a complete three-dimensional analysis. The use is widespread, including in semiconductors, polymers, paint, coatings, glass, paper, metals, ceramics, biomaterials, pharmaceuticals and organic tissue. Since ToF-SIMS is an inspection technique, all elements in the periodic table, including H, are detected. ToF-SIMS data are shown in Tables 8-11.

48/11748/117

Parâmetros usados são reportados na Tabela 12.Parameters used are reported in Table 12.

Tabela 8. Intensidades médias de vários íons positivos de interesse (contagens de íons normalizadas com relação ao total x 10000)Table 8. Average intensities of several positive ions of interest (normalized ion counts with respect to the total x 10,000)

m/z m / z Espécie Species P132 Média P132 Average σ σ P132-10 Média P132-10 Average σ σ Ρ132-100 Média Ρ132-100 Average σ σ 23 23 Na At 257 257 28 28 276 276 54 54 193 193 36 36 27 27 Al Al 647 647 43 43 821 821 399 399 297 297 44 44 28 28 Si Si 76 76 45,9 45.9 197 197 89 89 81,7 81.7 10,7 10.7 15 15 ch3 ch 3 77,9 77.9 7,8 7.8 161 161 26 26 133 133 12 12 27 27 C2H3 C 2 H 3 448 448 28 28 720 720 65 65 718 718 82 82 39 39 c3h3 c 3 h 3 333 333 10 10 463 463 37 37 474 474 26 26 41 41 C3H5 C3H5 703 703 19 19 820 820 127 127 900 900 63 63 Tabela 8. Table 8. . continuação . continuation 0 0 P132 P132 P132-10 P132-10 P132-10I P132-10I 3 3 m/z m / z Espécie Species Média Average σ σ Média Average σ σ Média Average σ σ 43 43 C3H7 C 3 H 7 657 657 11 11 757 757 162 162 924 924 118 118 115 115 c9h7 c 9 h 7 73 73 13,4 13.4 40,3 40.3 4,5 4.5 42,5 42.5 15,7 15.7 128 128 CioH8 CioH 8 55,5 55.5 11,6 11.6 26,8 26.8 4,8 4.8 27,7 27.7 6,9 6.9 73 73 C3H9Sí*C 3 H 9 Sí * 181 181 77 77 65,1 65.1 18,4 18.4 81,7 81.7 7,5 7.5 147 147 C5H15OSi2*C 5 H 15 OSi 2 * 72,2 72.2 33,1 33.1 24,9 24.9 10,9 10.9 38,5 38.5 4 4 207 207 C5Hi5O33*C 5 Hi 5 O 33 * 17,2 17.2 7,8 7.8 6,26 6.26 3,05 3.05 7,49 7.49 1,77 1.77 647 647 C42H64PO3 C42H64PO3 3,63 3.63 1,05 1.05 1,43 1.43 1,41 1.41 10,7 10.7 7,2 7.2

Tabela 9. Intensidades médias de vários íons negativos de interesse (contagens de íons normalizadas com relação ao total x 10000)Table 9. Average intensities of various negative ions of interest (ion counts normalized to the total x 10,000)

m/z m / z Espécies Species P132 Média P132 Average σ σ P132-10 Média P132-10 Average σ σ P132-100 Média P132-100 Average σ σ 19 19 F F 15,3 15.3 2,1 2.1 42,4 42.4 37,8 37.8 19,2 19.2 1,9 1.9 35 35 Cl Cl 63,8 63.8 2,8 2.8 107 107 33 33 74,1 74.1 5,5 5.5 13 13 CH CH 1900 1900 91 91 1970 1970 26 26 1500 1500 6 6 25 25 C2HC 2 H 247 247 127 127 220 220 99 99 540 540 7 7 26 26 CN CN 18,1 18.1 2,1 2.1 48,6 48.6 30,8 30.8 43,9 43.9 1,4 1.4 42 42 CNO CNO 1,16 1.16 0,71 0.71 0,743 0.743 0,711 0.711 10,8 10.8 0,9 0.9 46 46 no2 no 2 1,87 1.87 0,38 0.38 1,66 1.66 1,65 1.65 12,8 12.8 1,8 1.8

49/11711/117

Tabela 10. Intensidades médias normalizadas de vários íons positivos de interesse (contagens de íons normalizadas com relação ao total x 10000)Table 10. Average normalized intensities of several positive ions of interest (normalized ion counts with respect to the total x 10,000)

0 0 o x— O x— CD CD CD CD LD LD LD LD LD LD CM CO CM CO M 00 M 00 CO b CO B LD o' LD O' OO cd' OO CD' x— cm' x— cm ' b- B- oo CM o' oo CM O' M CO co o M CO co O Φ Φ to to o O CD CD o O léd léd CM CM CM CM M M χ— χ— O O b B b B CO CO M M CM CM co co co co 00 f—) 00 f—) o co O co 1 1 CM CM CM CM M M O O x— x— o O xr xr cm' cm ' LO' LO ' cd' CD' CL CL 2 2 ld ld CD CD x— x— CD CD M M b B b B CO CO CM CM LD LD M' M ' o O b- B- CD LO CD LO X— b X— B CD CD M M x— x— CM CM co x— co x— X- X- x- x- CD LD CD LD X— co X— co b B CM CM x— x— CD CD CD CD x— x— 00 00 cd' CD' co' co ' co co o' O' x— x— Φ Φ .£5 £ 5 oo oo O O léd léd o O CD CD b B b B b B LD LD CD CD x— x— b B CM CM b B CO CO CD oo CD oo ld ld x— x— CO CO M M O O CO CO CD CD CD CD b B X— X— co co x— x— cl cl 2 2 CO CO LO LO CD CD b B M M b B OO OO CM CM CM CM CD CD CM CM ld' ld ' o~ the ~ b- B- CO LD CO LD CM CM CD CD CM LO CM LO b B co co CD CD o“ O" OO OO CD CD b 00 B 00 i i o O LD LD CO CO x— x— LD LD CD CD OO OO b B o' O' φ φ fO fO o co 1 O co 1 léd léd ao to x— x— 00 00 O O b B X- X- b B O O M; M; CD CD co co M LD M LD χ- χ- CD CD LD LD x— x— CD CD CM CM O O CD CD X— X— X— X— ld' ld ' CD CD TO TO Q. Q. 2 2 LO LO b- B- x— x— x— x— LD LD CO CO CD CD CD CD M“ M " CO CO b B x— x— co' co ' c: ç: b B M M x— b- x— B- O O O O 00 00 LD CD LD CD CM CM CM OO CM OO CM b CM B CD CD oo x— oo x— b B CO CO LO LO LO LO o co O co b B M M co co x— x— oo oo x— x— b' B' x— x— b B o' O' d d Φ Φ .£5 £ 5 LD LD O O léd léd X— X— CM CM CD CD oo oo LD LD CD CD b B CO CO CM CM CM CM CO CO x— LO x— LO CM co CM co | | LD LD LD LD CM CM M M b B CM CM LD LD cm' cm ' LD' LD ' cm' cm ' o O CL CL 2 2 CM CM b B CD CD co co b B CD CD M · CO CO b B CM CM M M o O OO OO CO CO b- B- CD CD CD CD CD CD M M CM CM CD CD CD CD CD CD CM CM co co b B CO CO 00 00 CM CM CO CO LD LD oo oo CM CM LD LD CM~ CM ~ x— x— cm' cm ' o O £0 £ 0 Φ in Φ in 5 .φ 5 .φ O O b B M- M- CD CD Χ- Χ- 00 00 O O 00 00 °° °° CM CM CO_ CO_ CO CO b B CD (—1 CD (-1 b- B- b B CO CO cm' cm ' ΙΟ ΙΟ oo oo X- X- CM CM co' co ' cd' CD' o' O' b' B' cl cl S s co co CD CD CD CD LD LD CM CM CD CD CD CD M M CO CO oo oo co co CD CD M CD M CD CO CO CO CO LD O LD O O O CO CM CO CM CM CM CD_ M CD_ M co' co ' o O CD CD M b M B LD CD LD CD b B lo it x— x— CM CM CM CM CO CO t— t— x— x— X— X— oo' oo ' co' co ' o O (0 (0 φ φ lédi ledi CM CM CD CD CO CO M M x— x— LD LD CD CD b B CD CD oo oo LD LD CM CM LD f—> LD f—> CO CO 1 1 CO CO M M b B x— x— O O b B X— X— T“ T " cd' CD' oo oo cm' cm ' b' B' CL CL 2 2 CM CM LD LD 00 00 LD LD CO CO b B b B M M co co CD CD CM CM cd' CD' « co « co co co cs cs Φ õ Φ O co co * V) * V) cõ O u> dog O u> cõ co o to dog co O to o CL co O CL co CO CO CO CO W W r- r- r- r- X o X O cn cn T“ T " X CM X CM Q. Q. (0 (0 C0 C0 X X X X X X X X X X X X X X X X V) V) X X cs cs CO CO CO CO CO CO o> o> co co IO IO IO IO xt xt LU LU z z < < w w o O o O o O o O o O O O d d O O o O o O O O _N _N IO IO oo oo b B b B b B co co b B CO CO LO LO b B CD CD χ— χ— CO CO T T CM CM co co tf tf o O E AND CM CM CM CM CM CM CM CM CO CO b B CM CM co co

50/11750/117

Tabela 11. Intensidades médias normalizadas de vários íons negativos de interesse (contagens de íons normalizadas com relação ao total x 10000)Table 11. Average normalized intensities of several negative ions of interest (normalized ion counts with respect to the total x 10,000)

b B CM O CM O σ> •c— σ> •ç- CM CM CM o CM O O co O co oo CM o oo CM O o O φ φ ns ns o O 05 05 o τ- O τ- Τ3 .φ Τ3 .φ O CM O CM xr xr m m 05 05 CM CM OO CO OO CO xr LO xr LO ι ι CM CM CM CM 0- 0- 2 2 CM CM CM CM CM CM CO CO Χ- Χ- o O 05 05 ΙΟ ΙΟ 05 05 CO CO CM CM 05 05 05 05 oo oo LO LO CM CM b B χΤ χΤ CM CM cm cm CM CM o O O O Φ Φ re re O 1 O 1 τ τ O O O O O O 05 CO 05 CO «0 LO «0 LO LC5~ LC5 ~ CO K CO K 1^- co 1 ^ - co CM 05 CM 05 CL CL 2 2 CM CM CM CM CM CM xt xt LO LO X- X- x- x - 05 05 CM CM 05 05 U5 U5 h- H- M M CM CM 05 05 CM CM x~_ x ~ _ b B CO CO x— x— co co CM CM o O O O Φ Φ ns ns -30 -30 lédi ledi O CO CO O CO CO O CO O CO CO_ C5 CO_ C5 CO l·- CO l · - CM xr CM xr 05 CM 05 CM Μ- xrΜ - xr 0. 0. 2 2 CM CM xr xr co co co co x- x - χ- χ - 05 05 05 05 CO CO \— \ - 05 05 xr xr oo oo xr xr o O T— T— b B O) O) M M LO LO x— x— O O o O φ φ ns ns 00 00 o O Tf Tf o h- 00 O H- 00 1^- LO 1 ^ - LO CO CO l·- l · - t— t— CM CM CO CO T T xT xT co co oo oo CO CO co co 0. 0. 2 2 T— T— r- r- xr xr CM CM o O o O h- H- in in CO CO - h- H- LC5 LC5 LO LO CO CO xt xt LC5 LC5 co co O O CM CM b B CO CO CO CO <o <o cm cm o O o O φ φ Π5 Π5 C0 C0 CO CO τ τ o O co co CO CO r- r- co co - 05 05 LC5 1 LC5 1 Φ Φ o O oo oo xT xT oo oo CM CM CO CO LO LO 0. 0. 2 2 05 05 CM CM co co co co o O o O co co r- r- LO LO O5_ O5_ oo oo O O CM CM h- H- co co oo oo T— T— o O b B h- H- xt xt o O o O Φ Φ to to CM CM τ τ o LO σ> O LO σ> 1 1  1 1 M M CM CM O5_ O5_ h- H- co co 1 1 >4 LD > 4 LD io io 05 05 c— ç- LO LO co_ co_ Q_ Q_ 2 2 τ— τ— CM CM CO CO r- r- o O o O φ φ Ό Ό spé spé I I X CM X CM z z o z O z CM o CM O LU LU O O O O UL UL Õ O o O o O z z _N _N CO CO tn tn 05 05 LC5 LC5 to to CM CM co co E AND CM CM v— v— CO CO CM CM xT xT

51/11751/117

Tabela 12. Parâmetros de ToF-SIMSTable 12. ToF-SIMS parameters

Condições do Instrumento: Instrument Conditions: Instrumento: Instrument: PHI TRIFT II PHI TRIFT II Fonte de íons primários: Primary ion source: 69Ga 69 Ga Potencial do feixe de íons primários: Potential of the primary ion beam: 12 kV + íons 18 kV - íons 12 kV + ions 18 kV - ions Corrente de íons primários (DC): Primary ion current (DC): 2 na para amostras P#E 600 pA para amostras P132 2 na for P # E samples 600 pA for P132 samples Filtro de energia/CD: Power filter / CD: Saída/Saída Output / Output Massas globais: Global masses: Nenhum none Compensação de carga: Load compensation: Ligada On

ToF-SIMS usa um feixe de partículas pulsado, focalizado (tipicamente Cs ou Ga) para deslocar espécies químicas sobre a superfície de materiais. Partículas produzidas mais próximo do local de impacto tendem a ser íons dissociados (positivos ou negativos). Partículas secundárias geradas mais distantes do local de impacto tendem a ser compostos moleculares, tipicamente fragmentos de macromoléculas orgânicas muito maiores. As partículas são, então, aceleradas em um trajeto de vôo em seu caminho em direção a um detector. Em virtude do fato de ser possível medir o time-of10 flight das partículas a partir do momento de impacto até o detector em uma escala de nano-segundos, é possível produzir uma resolução de massa tão refinada quanto 0,00X unidades de massa atômica (isto é, uma parte em um milhão da massa de um próton). Sob condições de operação típicas, os resultados de análise por ToF-SIMS incluem: um espectro de massa que ins15 peciona todas as massas atômicas sobre uma faixa de 0-10.000 amu, o feixe rastreado produz mapas de qualquer massa de interesse em uma escala de submícrons e perfis de profundidade são produzidos mediante remoção de camadas de superfície por meio de deposição sob o feixe iônico. Análise de íons negativos mostrou que o polímero tinha quantidades crescentes de grupos CNO, CN e NO2.ToF-SIMS uses a pulsed, focused particle beam (typically Cs or Ga) to move chemical species over the surface of materials. Particles produced closer to the impact site tend to be dissociated ions (positive or negative). Secondary particles generated farther from the impact site tend to be molecular compounds, typically fragments of much larger organic macromolecules. The particles are then accelerated on a flight path on their way towards a detector. Due to the fact that it is possible to measure the time-of10 flight of the particles from the moment of impact to the detector on a nanosecond scale, it is possible to produce a mass resolution as refined as 0.00X atomic mass units ( that is, one part in a million of the mass of a proton). Under typical operating conditions, the results of analysis by ToF-SIMS include: a mass spectrum that inspect all atomic masses over a range of 0-10,000 amu, the tracked beam produces maps of any mass of interest on a scale of Sub-microns and depth profiles are produced by removing surface layers through deposition under the ion beam. Negative ion analysis showed that the polymer had increasing amounts of CNO, CN and NO2 groups.

Exemplo 8 - Análise de porosimetria de Materiais IrradiadosExample 8 - Porosimetry analysis of irradiated materials

Análise de volume de poro e tamanho de poro por mercúrio (Ta52/117 bela 21) é baseada em forçar mercúrio (um líquido de não umedecimento) em uma estrutura porosa sob pressões hermeticamente controladas. Uma vez que o mercúrio não umedece a maioria das substâncias e não penetrará espontaneamente os poros através de ação capilar, ele deve ser forçado nos vazios da amostra mediante aplicação de pressão externa. A pressão requerida para encher os vazios é inversamente proporcionar ao tamanho dos poros. Apenas uma pequena quantidade de força ou pressão é requerida para encher grandes vazios, enquanto que uma maior pressão é requerida para encher os vazios de poros muito pequenos.Analysis of pore volume and pore size by mercury (Ta52 / 117 bela 21) is based on forcing mercury (a non-wetting liquid) into a porous structure under hermetically controlled pressures. Since mercury does not wet most substances and will not spontaneously penetrate the pores through capillary action, it must be forced into the sample voids by applying external pressure. The pressure required to fill the voids is inversely to provide pore size. Only a small amount of force or pressure is required to fill large voids, while greater pressure is required to fill very small pore voids.

53/11753/117

Tabela 21. Tamanho de poro e distribuição volumétrica através de porosimetria de mercúrio ID Amostra Volume total de Area total de Diâmetro media- Diâmetro me- Diâmetro mé- Densidade Densidade apa- PorosiΦ □Table 21. Pore size and volumetric distribution through mercury porosimetry ID Sample Total volume Total area of Average diameter- Diameter- Average diameter- Density ap- PorosiΦ □

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54/11754/117

Tabela 21. continuaçãoTable 21. continued

ID Amostra Volume total de Area total de Diâmetro media- Diâmetro me- Diâmetro mé- Densidade Densidade apa- Porosiintrusão (mL/g) poro (m2/g) no de poro (Vo- diano de po- dio de poro volumétrica @ rente (esquelética) dade (%) lume) (um) ro (área) (um) (4V/A) (um) 0,50 psia (g/mL) (g/mL)Sample ID Total volume of total area of average diameter- diameter- medium diameter- density Density ap- Porosintrusion (mL / g) pore (m 2 / g) in the pore (volumetric pore volume volumetric @ rente (skeletal) heat (%) fire) (um) ro (area) (um) (4V / A) (um) 0.50 psia (g / mL) (g / mL)

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55/11755/117

O AutoPore® 9520 pode atingir uma pressão máxima de 414 MPa ou 413, 69 Mpa manométricos (60.000 psia). Existiam quatro estações de baixa pressão para preparo de amostra e coleta de dados de macroporo de 1,38 kPa manométricos (0,2 psia) a 344,74 MPa manométricos (50 psia) converter. Existiam duas câmaras de alta pressão as quais coletam dados de 172,37 kPa manométricos (25 psia) a 413, 69 Mpa manométricos (60.000 psia). A amostra é colocada em um aparelho semelhante à cuba denominado um penetrômetro, o qual é ligado a uma haste capilar de vidro com um revestimento de metal. À medida que o mercúrio invade os vazios em e em torno da amostra, ele se move para baixo na haste capilar. A perda de mercúrio da haste capilar resulta em uma alteração na capacitância elétrica. A alteração na capacitância durante o experimento é convertida em um volume de mercúrio conhecendo o volume da haste do penetrômetro em uso. Uma variedade de penetrômetros com diferentes tamanhos de cuba (amostra) e capilares estão disponíveis para acomodar a maioria dos tamanhos e configurações de amostra. A Tabela 22 abaixo define alguns dos parâmetros chave calculados para cada amostra.The AutoPore® 9520 can reach a maximum pressure of 414 MPa or 413, 69 Mpa gauge (60,000 psia). There were four low pressure stations for sample preparation and data collection of macropore 1.38 kPa gauge (0.2 psia) to 344.74 gauge MP gauge (50 psia) converter. There were two high pressure chambers which collect data from 172.37 kPa gauge (25 psia) to 413, 69 Mpa gauge (60,000 psia). The sample is placed in a tub-like device called a penetrometer, which is connected to a glass capillary rod with a metal coating. As the mercury invades the voids in and around the sample, it moves down the capillary rod. The loss of mercury from the hair shaft results in a change in electrical capacitance. The change in capacitance during the experiment is converted to a volume of mercury knowing the volume of the rod of the penetrometer in use. A variety of penetrometers with different tub sizes (sample) and capillaries are available to accommodate most sample sizes and configurations. Table 22 below defines some of the key parameters calculated for each sample.

Tabela 22. Definição de Parâmetros_Table 22. Definition of Parameters_

Parâmetro DescriçãoParameter Description

Volume total de intrusãoTotal intrusion volume

Área total de poro:Total pore area:

Diâmetro mediano de poro (volume):Median pore diameter (volume):

Diâmetro mediano de poro (área):Median pore diameter (area):

Diâmetro médio de poro:Average pore diameter:

Densidade volumétrica:Volumetric density:

Densidade aparente:Apparently density:

Porosidade:Porosity:

O volume total de mercúrio que penetra durante um experimento. Isso pode incluir enchimento intersticial entre pequenas partículas, porosidade da amostra e volume de compressão da amostra.The total volume of mercury that penetrates during an experiment. This can include interstitial filling between small particles, sample porosity and sample compression volume.

O volume total de intrusão convertido a uma área admitindo poros de formato cilíndrico.The total volume of intrusion converted to an area admitting pores of cylindrical shape.

O tamanho no 50° por centoil sobre um gráfico de volume cumulativo.The size in the 50th percentile on a cumulative volume chart.

O tamanho no 50° por centoil sobre o gráfico de área cumulativa.The size in the 50th percentile on the cumulative area chart.

O volume total de poro dividido pela área total de poro (4V/A).The total pore volume divided by the total pore area (4V / A).

A massa da amostra dividido pelo volume denso. O volume denso é determinado na pressão de enchimento, tipicamente 0,5 psia.The mass of the sample divided by the dense volume. The dense volume is determined at the filling pressure, typically 0.5 psia.

A massa da amostra dividido pelo volume da amostra medido na maior pressão, tipicamente 60.000 psia. (Densidade volumétrica / Densidade Aparente) x 100%The sample mass divided by the sample volume measured at the highest pressure, typically 60,000 psia. (Volumetric density / Bulk density) x 100%

56/11756/117

Exemplo 9 - Análise de tamanho de partícula de Materiais IrradiadosExample 9 - Particle size analysis of irradiated materials

A técnica de dimensionamento de partícula através de dispersão de luz estática é baseada na teoria de Mie (a qual também abrange a teoria de Fraunhofer). A teoria de Mie prevê a relação de intensidade vs. Ângulo como uma função do tamanho para partículas de dispersão esféricas, contanto que outras variáveis de sistema sejam conhecidas e mantidas constantes. Essas variáveis são do comprimento de onda da luz incidente e do índice de retração relativo do material da amostra. Aplicação da teoria de Mie fornece informação detalhada sobre o tamanho de partícula. A Tabela 23 re10 sume o tamanho de partícula usando o diâmetro mediano, diâmetro médio e diâmetro modal como parâmetros.The particle sizing technique using static light scattering is based on Mie's theory (which also covers Fraunhofer's theory). Mie's theory predicts the relationship of intensity vs. Angle as a function of size for spherical dispersion particles, as long as other system variables are known and kept constant. These variables are the wavelength of the incident light and the relative shrinkage index of the sample material. Application of Mie's theory provides detailed information about particle size. Table 23 summarizes the particle size using the median diameter, average diameter and modal diameter as parameters.

Tabela 23. Tamanho de partícula através de dispersão de luz a laser (dispersão da amostra seca)Table 23. Particle size through laser light scattering (dry sample scattering)

ID Amostra Diâmetro me- Diâmetro mé- Diâmetro modal diano (pm) dio (pm)(pm)Sample ID Diameter me- Average diameter- Modal diameter diano (pm) dio (pm) (pm)

A132 A132 380,695 380,695 418,778 418,778 442,258 442,258 A132-10 A132-10 321,742 321,742 366,231 366,231 410,156 410,156 A132-100 A132-100 301,786 301,786 348,633 348,633 444,169 444,169 SG132 SG132 369,400 369,400 411,790 411,790 455,508 455.508 SG132-10 SG132-10 278,793 278,793 325,497 325,497 426,717 426,717 SG132-100 SG132-100 242,757 242,757 298,686 298,686 390,097 390,097 WS132 WS132 407,335 407,335 445,618 445,618 467,978 467,978 WS 132-10 WS 132-10 194,237 194,237 226,604 226,604 297,941 297,941 WS132-100 WS132-100 201,975 201,975 236,037 236,037 307,304 307,304

O tamanho de partícula foi determinado através de Dispersão deThe particle size was determined using Dispersion of

Luz a Laser (Dispersão da Amostra Seca) usando um Malvern Mastersizer 2000 usando as condições a seguir:Laser Light (Dry Sample Dispersion) using a Malvern Mastersizer 2000 using the following conditions:

Taxa de alimentação: 35%Feed rate: 35%

Pressão do dispersor: 400 kPa (4 Bar)Disperser pressure: 400 kPa (4 Bar)

Modelo óptico: (2,610, 1,000i), 1,000Optical model: (2,610, 1,000i), 1,000

Uma quantidade apropriada de amostra foi introduzida sobre uma bandeja vibratória. A taxa de alimentação e pressão do ar foi ajustada para assegurar que as partículas estavam apropriadamente dispersas. O componente chave é selecionar uma pressão do ar que romperá aglomerações, mas não comprometerá a integridade da amostra. A quantidade deAn appropriate amount of sample was placed on a vibrating tray. The feed rate and air pressure was adjusted to ensure that the particles were properly dispersed. The key component is selecting an air pressure that will break up agglomerations, but will not compromise the integrity of the sample. The amount of

57/117 amostra necessária varia, dependendo do tamanho das partículas. Em geral, amostras com partículas finas requerem menos material do que amostras com partículas espessas.57/117 sample required varies depending on the size of the particles. In general, samples with fine particles require less material than samples with thick particles.

Exemplo 10 - Análise de área de superfície de Materiais IrradiadosExample 10 - Surface area analysis of irradiated materials

A área superfície de cada amostra foi analisada usando um sistema Micromeritics ASAP 2420 Acelerated Surface Area and Porosimetry. As amostras foram preparadas primeiro desgaseificando durante 16 horas a 40 °C. Em seguida, o espaço livre (quente e frio) com hélio é calculado e, então, o tubo de amostra é evacuado mais uma vez para remover o hélio. Coleta de dados começa após essa segunda evacuação e consiste de definição de pressões alvo, a qual controla quanto gás é dosado sobre a amostra. Em cada pressão alvo, a quantidade de gás adsorvido e a pressão real são determinadas e registradas. A pressão dentro do tubo de amostra é medida com um transdutor de pressão. Doses adicionais de gás continuarão até que a pressão alvo seja obtida e deixada equilibrar. A quantidade de gás adsorvido é determinada somando múltiplas doses sobre a amostra. A pressão e quantidade definem um isoterma de adsorção de gás e são usadas para calcular uma série de parâmetros, incluindo área superfície BET (Tabela 24).The surface area of each sample was analyzed using a Micromeritics ASAP 2420 Acelerated Surface Area and Porosimetry system. The samples were first prepared by degassing for 16 hours at 40 ° C. Then, the free space (hot and cold) with helium is calculated and then the sample tube is evacuated again to remove the helium. Data collection begins after this second evacuation and consists of defining target pressures, which controls how much gas is metered into the sample. At each target pressure, the amount of gas adsorbed and the actual pressure are determined and recorded. The pressure inside the sample tube is measured with a pressure transducer. Additional doses of gas will continue until the target pressure is obtained and allowed to equilibrate. The amount of adsorbed gas is determined by adding multiple doses over the sample. Pressure and quantity define a gas adsorption isotherm and are used to calculate a series of parameters, including BET surface area (Table 24).

Tabela 24. Sumário da área superfície por meio de adsorção gasosaTable 24. Summary of the surface area by means of gas adsorption

ID da Amostra Sample ID Área de superfície sobre (m2/g)Surface area about (m 2 / g) um único ponto a single point Área de superfí- cie BET (m2/g)BET surface area (m 2 / g) P132 P132 @ P/Po = 0,250387771 @ P / Po = 0.250387771 1,5253 1.5253 1,6897 1.6897 P132-10 P132-10 @ P/Po = 0,239496722 @ P / Po = 0.239496722 1,0212 1.0212 1,2782 1.2782 P132-100 P132-100 @ P/Po = 0,240538100 @ P / Po = 0.240538100 1,0338 1.0338 1,2622 1.2622 P132-181 P132-181 @ P/Po = 0,239166091 @ P / Po = 0.239166091 0,5102 0.5102 0,6448 0.6448 P132-US P132-US @ P/Po = 0,217359072 @ P / Po = 0.217359072 1,0983 1.0983 1,6793 1.6793 A132 A132 @ P/Po = 0,240040610 @ P / Po = 0.240040610 0,5400 0.5400 0,7614 0.7614 A132-10 A132-10 @ P/Po = 0,211218936 @ P / Po = 0.211218936 0,5383 0.5383 0,7212 0.7212 A132-100 A132-100 @ P/Po = 0,238791097 @ P / Po = 0.238791097 0,4258 0.4258 0,5538 0.5538 SG132 SG132 @ P/Po = 0,237989353 @ P / Po = 0.23789893 0,6359 0.6359 0,8350 0.8350 SG132-10 SG132-10 @ P/Po = 0,238576905 @ P / Po = 0.238576905 0,6794 0.6794 0,8689 0.8689 SG132-100 SG132-100 @ P/Po = 0,241960361 @ P / Po = 0.241960361 0,5518 0.5518 0,7034 0.7034 SG132-10-US SG132-10-US @ P/Po = 0,225692889 @ P / Po = 0.225692889 0,5693 0.5693 0,7510 0.7510 SG132-100-US SG132-100-US @ P/Po = 0,225935246 @ P / Po = 0.225935246 1,0983 1.0983 1,4963 1.4963 G-10-US G-10-US 0,751 0.751 G100-US G100-US 1,496 1,496 G132-US G132-US 1,679 1,679 WS132 WS132 @ P/Po = 0,237823664 @ P / Po = 0.23823664 0,6582 0.6582 0,8663 0.8663 WS132-10 WS132-10 @ P/Po = 0,238612476 @ P / Po = 0.2381212476 0,6191 0.6191 0,7912 0.7912 WS132-100 WS132-100 @ P/Po = 0,238398832 @ P / Po = 0.238398832 0,6255 0.6255 0,8143 0.8143 A-1e A-1e @ P/Po = 0,238098138 @ P / Po = 0.238098138 0,6518 0.6518 0,8368 0.8368 A-5e A-5e @ P/Po = 0,243184477 @ P / Po = 0.243184477 0,6263 0.6263 0,7865 0.7865

58/11711/117

Tabela 24. continuaçãoTable 24. continued

ID da Amostra Sample ID Área de superfície sobre um (m2/g)Surface area about one (m 2 / g) único ponto single point Área de superfí- cie BET (m2/g)BET surface area (m 2 / g) A-10e A-10e @ P/Po = 0,243163236 @ P / Po = 0.243163236 0,4899 0.4899 0,6170 0.6170 A-50e A-50e @ P/Po = 0,243225512 @ P / Po = 0.243225512 0,4489 0.4489 0,5730 0.5730 G-1e G-1e @ P/Po = 0,238496102 @ P / Po = 0.238496102 0,5489 0.5489 0,7038 0.7038 G-5e G-5e @ P/Po = 0,242792602 @ P / Po = 0.242792602 0,5621 0.5621 0,7086 0.7086 G-10e G-10e @ P/Po = 0,243066031 @ P / Po = 0.243066031 0,5021 0.5021 0,6363 0.6363 G-50e G-50e @ P/Po = 0,238291132 @ P / Po = 0.238291132 0,4913 0.4913 0,6333 0.6333 P-1e P-1e @ P/Po = 0,240842223 @ P / Po = 0.240842223 1,1413 1.1413 1,4442 1.4442 P-5e P-5e @ P/Po = 0,240789274 @ P / Po = 0.240789274 1,0187 1.0187 1,3288 1.3288 P-10e P-10e @ P/Po = 0,240116967 @ P / Po = 0.240116967 1,1015 1.1015 1,3657 1.3657 P-50e P-50e @ P/Po = 0,240072114 @ P / Po = 0.240072114 1,0089 1.0089 1,2593 1.2593 P-100e P-100e @ P/Po = 0,236541386 @ P / Po = 0.236541386 0,9116 0.9116 1,1677 1.1677 S s @ P/Po = 0,225335038 @ P / Po = 0.225335038 0,0147 0.0147 0,0279 0.0279 S-1e S-1e @ P/Po = 0,217142291 @ P / Po = 0.217142291 0,0193 0.0193 0,0372 0.0372 S-5e S-5e @ P/Po = 0,133107838 @ P / Po = 0.1333107838 0,0201 0.0201 0,0485 0.0485 S-10e S-10e @ P/Po = 0,244886517 @ P / Po = 0.244886517 0,0236 0.0236 0,0317 0.0317 S-30e S-30e @ P/Po = 0,237929400 @ P / Po = 0.23729400 0,0309 0.0309 0,0428 0.0428 S-50e S-50e @ P/Po = 0,245494494 @ P / Po = 0.245494494 0,0262 0.0262 0,0365 0.0365 S-100e S-100e @ P/Po = 0,224698551 @ P / Po = 0.224698551 0,0368 0.0368 0,0506 0.0506 St St @ P/Po = 0,238324949 @ P / Po = 0.23824949 0,3126 0.3126 0,4013 0.4013 St-1e St-1e @ P/Po = 0,238432726 @ P / Po = 0.23832726 0,3254 0.3254 0,4223 0.4223 St-5e St-5e @ P/Po = 0,238363587 @ P / Po = 0.238363587 0,3106 0.3106 0,4071 0.4071 St-10e St-10e @ P/Po = 0,238341099 @ P / Po = 0.238341099 0,3205 0.3205 0,4268 0.4268 St-30e St-30e @ P/Po = 0,238629889 @ P / Po = 0.238629889 0,3118 0.3118 0,4189 0.4189 St-50e St-50e @ P/Po = 0,244630980 @ P / Po = 0.244430980 0,3119 0.3119 0,3969 0.3969 St-100e St-100e @ P/Po = 0,238421621 @ P / Po = 0.238421621 0,2932 0.2932 0,3677 0.3677

O Modelo BET para isotermas é uma teoria amplamente usada para cálculo da área de superfície específica. A análise envolve determinação da capacidade de monocamada de superfície da amostra calculando-se a quantidade requerida para cobrir toda a superfície com uma única camada densamente empacotada de criptônio. A capacidade de monocamada é multiplicada pela área seccional transversal da molécula de gás de sonda para determinar a área de superfície total. A área de superfície específica é a área superfície da alíquota de amostra dividida pela massa da amostra.The BET model for isotherms is a widely used theory for calculating specific surface area. The analysis involves determining the surface monolayer capacity of the sample by calculating the amount required to cover the entire surface with a single densely packed layer of krypton. The monolayer capacity is multiplied by the cross sectional area of the probe gas molecule to determine the total surface area. The specific surface area is the surface area of the sample aliquot divided by the mass of the sample.

Exemplo 11 - Determinação de comprimento da fibra de Materiais IrradiadosExample 11 - Determination of the fiber length of Irradiated Materials

Testagem de distribuição de comprimento da fibra foi realizada em triplicata sobre as amostras enviadas usando o sistema Techpap MorFi LB01. O comprimento médio e largura de fibra são reportados na Tabela 25.Fiber length distribution testing was performed in triplicate on samples sent using the Techpap MorFi LB01 system. The average length and width of fiber are reported in Table 25.

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Tabela 25. Sumário de dados de largura e comprimento da fibra lignocelulósicaTable 25. Summary of lignocellulosic fiber width and length data

Amostra ID Sample ID Média aritmética (mm) Arithmetic mean (mm) Comprimento médio ponderado (mm) Weighted average length (mm) Comprimento médio ponderado estatisticamente corrigido (mm) Statistically corrected weighted average length (mm) Largura (micrôme- tros) (pm) Width (microme- tros) (pm) P132-10 P132-10 0,484 0.484 0,615 0.615 0,773 0.773 24,7 24.7 P132-100 P132-100 0,369 0.369 0,423 0.423 0,496 0.496 23,8 23.8 P132-181 P132-181 0,312 0.312 0,342 0.342 0,392 0.392 24,4 24.4 A132-10 A132-10 0,382 0.382 0,423 0.423 0,650 0.650 43,2 43.2 A132-100 A132-100 0,362 0.362 0,435 0.435 0,592 0.592 29,9 29.9 SG132-10 SG132-10 0,328 0.328 0,363 0.363 0,521 0.521 44,0 44.0 SG132-100 SG132-100 0,325 0.325 0,351 0.351 0,466 0.466 43,8 43.8 WS132-10 WS132-10 0,353 0.353 0,381 0.381 0,565 0.565 44,7 44.7 WS132-100 WS132-100 0,354 0.354 0,371 0.371 0,536 0.536 45,4 45.4

Exemplo 12 - Espectro por Infravermelho por Transformação de Fourier (FT-IR) de papel Kraft irradiado e não irradiadoExample 12 - Fourier Transformation Infrared Spectrum (FT-IR) of irradiated and non-irradiated Kraft paper

Análise por FT-IR foi realizada sobre um Nicolet/lmpact 400. Os resultados indicam que as amostras P132, P132-10, P132-100, P-1e, P-5e, P-10e, P-30e, P-70e e P-100e são consistentes com um material baseado em celulose.FT-IR analysis was performed on a Nicolet / lmpact 400. The results indicate that samples P132, P132-10, P132-100, P-1e, P-5e, P-10e, P-30e, P-70e and P-100e are consistent with a cellulose-based material.

A figura 3 é um espectro por infravermelho de papel Kraft cisa10 lhado de acordo com o Exemplo 4, enquanto que a figura 4 é um espectro por infravermelho do papel Kraft da figura 3 após irradiação com 100 Mrad de gama radiação. A amostra irradiada mostra um pico adicional na região A (centralizado em torno de 1730 cm'1) que não é encontrado no material não irradiado. De nota, um aumento na quantidade de uma absorção de carboni15 la a -1650 cm'1 foi detectado quando indo de P132 para P132-10 para P132100. Resultados similares foram observados para as amostras P-1e, P-5e, P-10e, P-30e, P-70e e P-100e.Figure 3 is an infrared spectrum of Kraft paper scraped according to Example 4, while Figure 4 is an infrared spectrum of Kraft paper of Figure 3 after irradiation with 100 Mrad of radiation range. The irradiated sample shows an additional peak in region A (centered around 1730 cm ' 1 ) that is not found in the non-irradiated material. Of note, an increase in the amount of carbon absorption at -1650 cm -1 was detected when going from P132 to P132-10 to P132100. Similar results were observed for samples P-1e, P-5e, P-10e, P-30e, P-70e and P-100e.

Exemplo 13 - Espectros por ressonância magnética nuclear de prótons e carbono-13 (1H-RMN e 13C-RMN) de papel Kraft irradiado e não irradi20 adoExample 13 - Proton and carbon-13 nuclear magnetic resonance spectra ( 1 H-NMR and 13 C-NMR) of irradiated and non-irradiated Kraft paper

Preparo de AmostraSample Preparation

As amostras P132, P132-10, P132-100, P-1e, P-5e, P-10e, P30e, P-70e e P-100e foram preparadas para análise através de dissolução com DMSO-d6 com trihidrato de fluoreto de tetrabutil amônio a 2%. As amos60/117 tras que tinham sofrido menores níveis de irradiação eram significativamente menos solúveis do que as amostras com maior irradiação. Amostras não irradiadas formaram um gel nessa mistura de solvente, mas aquecimento para 60 °C decompôs os picos nos espectros de RMN. As amostras que sofreram maiores níveis de irradiação eram solúveis em uma concentração de 10% peso/peso.Samples P132, P132-10, P132-100, P-1e, P-5e, P-10e, P30e, P-70e and P-100e were prepared for analysis by dissolving with DMSO-d 6 with fluoride trihydrate 2% tetrabutyl ammonium. The samples 60/117 that had undergone lower levels of irradiation were significantly less soluble than samples with higher irradiation. Non-irradiated samples formed a gel in this solvent mixture, but heating to 60 ° C decomposed the peaks in the NMR spectra. The samples that underwent higher levels of irradiation were soluble in a concentration of 10% weight / weight.

AnáliseAnalyze

Espectros de 1H-RMN das amostras a 15 mg/mL mostrou um pico de ressonância muito amplo distinto centralizado a 16 ppm (FIGS. 5A-5J). Esse pico é caracterizado de um próton -OH permutável por um enol e foi confirmado por d2O shake. Compostos modelo (acetilacetona, ácido glucurônico e ácido ceto-gulônico) foram analisados e se tornaram um caso convicto de que esse pico era, na verdade, um próton de enol permutável. Esse pico de enol proposto era muito sensível aos efeitos da concentração e nós fomos incapazes de concluir se essa ressonância era em virtude de um enol ou possivelmente um ácido carboxílico. 1 H-NMR spectra of the samples at 15 mg / mL showed a distinct very wide resonance peak centered at 16 ppm (FIGS. 5A-5J). This peak is characterized by a proton -OH interchangeable with an enol and was confirmed by d 2 O shake. Model compounds (acetylacetone, glucuronic acid and keto-gulonic acid) were analyzed and became a convinced case that this peak was, in fact, an exchangeable enol proton. This proposed enol peak was very sensitive to the effects of concentration and we were unable to conclude whether this resonance was due to an enol or possibly a carboxylic acid.

As ressonâncias de próton de ácido carboxílico dos compostos modelo foram similares àquelas observadas para as amostras de celulose tratadas. Esses compostos modelo sofreram desvio de campo para ~5-6 ppm. Preparo de P-100e em maiores concentrações (-10% peso/peso) levou a um desvio de campo dramático onde as ressonâncias de ácido carboxílico dos compostos modelo se encontravam (-6 ppm) (FIG. 5N). Esses resultados levaram à conclusão de que essa ressonância não é confiável para caracterização desse grupo funcional, contudo, os dados sugerem que o número de hidrogênios permutáveis aumenta com aumento da irradiação da amostra. Também, nenhum próton de vinila foi detectado.The proton resonances of carboxylic acid of the model compounds were similar to those observed for the treated cellulose samples. These model compounds were shifted to ~ 5-6 ppm. Preparation of P-100e in higher concentrations (-10% w / w) led to a dramatic field shift where the carboxylic acid resonances of the model compounds were found (-6 ppm) (FIG. 5N). These results led to the conclusion that this resonance is not reliable for characterizing this functional group, however, the data suggest that the number of exchangeable hydrogens increases with increasing sample irradiation. Also, no vinyl protons were detected.

Os espectros de 13C RMN das amostras confirmam a presença de uma carbonila de um ácido carboxílico ou um derivado de ácido carboxílico. Esse novo pico (a 168 ppm) não está presente nas amostras não tratadas (FIG. 5K). Um espectro de 13C RMN com um declínio longo permitiu a quantificação do sinal para P-100e (FIGS. 5L-5M). Comparação da integração da ressonância de carbonila com as ressonâncias a aproximadamenteThe 13 C NMR spectra of the samples confirm the presence of a carboxylic acid carbonyl or a carboxylic acid derivative. This new peak (at 168 ppm) is not present in the untreated samples (FIG. 5K). A 13 C NMR spectrum with a long decline allowed signal quantification for P-100e (FIGS. 5L-5M). Comparison of the integration of carbonyl resonance with resonances at approximately

61/11761/117

100 ppm (os sinais C1) sugere que a proporção do carbono de carbonila para C1 é 1:13,8 ou aproximadamente 1 carbonila para cada 14 unidades de glicose. O desvio químico a 100 ppm se correlaciona bem com o ácido glucurônico.100 ppm (the C1 signals) suggests that the carbonyl to C1 carbon ratio is 1: 13.8 or approximately 1 carbonyl for every 14 glucose units. The chemical shift at 100 ppm correlates well with glucuronic acid.

TitulaçãoTitration

Amostras P-100e e P132-100 (1 g) foram suspensas em água desionizada (25 mL). O indicador amarelo de alizarina foi adicionado a cada amostra com agitação. P-100e foi mais difícil de umedecer. Ambas as amostras foram tituladas com uma solução de NaOH a 0,2M. O endpoint era muito sutil e foi confirmado usando um papel de pH. O pH inicial das amostras era de ~4 para ambas as amostras. P132-100 requereu 0,4 miliequivalentes de hidróxido, o que fornece um peso molecular para o ácido carboxílico de 2500 amu. Se 180 amu são usados para um monômero, isso sugere que há um grupo ácido carboxílico por 3,9 unidades monoméricas. Da mesma forma, P-100e requereu 3,2 miliequivalentes de hidróxido, o qual foi calculado como sendo um grupo ácido carboxílico para cada 17,4 unidades monoméricas.Samples P-100e and P132-100 (1 g) were suspended in deionized water (25 ml). The yellow alizarin indicator was added to each sample with agitation. P-100e was more difficult to moisten. Both samples were titrated with a 0.2M NaOH solution. The endpoint was very subtle and was confirmed using a pH paper. The initial pH of the samples was ~ 4 for both samples. P132-100 required 0.4 milliequivalents of hydroxide, which provides a molecular weight for the carboxylic acid of 2500 amu. If 180 amu are used for a monomer, this suggests that there is a carboxylic acid group for 3.9 monomer units. Likewise, P-100e required 3.2 milliequivalents of hydroxide, which was calculated to be a carboxylic acid group for each 17.4 monomer units.

ConclusõesConclusions

O carbono C-6 da celulose parece ser oxidado ao ácido carboxílico (um derivado de ácido glucurônico) nessa oxidação é surpreendentemente específico. Essa oxidação está em concordância com a banda de IR, que cresce com irradiação a ~ 1740 cm1, a qual corresponde a um ácido carboxílico alifático. Os resultados de titulação estão em concordância com 13C RMN quantitativo. A solubilidade aumentada da amostra com os maiores níveis de irradiação se correlaciona bem com o número crescente de prótons de ácido carboxílico. Um mecanismo proposto para a degradação de celulose C-6 oxidada é fornecido abaixo no Esquema 1.The C-6 carbon in cellulose appears to be oxidized to carboxylic acid (a derivative of glucuronic acid) in that oxidation is surprisingly specific. This oxidation is in agreement with the IR band, which grows with irradiation at ~ 1740 cm 1 , which corresponds to an aliphatic carboxylic acid. The titration results are in accordance with 13 C quantitative NMR. The increased solubility of the sample with the highest levels of irradiation correlates well with the increasing number of protons of carboxylic acid. A proposed mechanism for the degradation of oxidized C-6 cellulose is provided below in Scheme 1.

62/11762/117

Esquema 1Layout 1

Figure BR122013007240B1_D0005
Figure BR122013007240B1_D0006

Exemplo 14 - Testaqem microbiana de biomassa pré-tratadaExample 14 - Pre-treated biomass microbial testing

Materiais lignocelulósicos específicos pré-tratados conforme descrito aqui são analisados quanto à toxicidade por cepas comuns de leve5 do e bactérias usados na indústria de biocombustíveis para a etapa de fermentação na produção de etanol. Adicionalmente, o teor de açúcar e compatibilidade com enzimas celulase são examinados para determinar a viabilidade do processo de tratamento. Testagem dos materiais pré-tratados é realizada em duas fases, como segue.Specific lignocellulosic materials pretreated as described here are analyzed for toxicity by common strains of mild and bacteria used in the biofuel industry for the fermentation stage in ethanol production. In addition, the sugar content and compatibility with cellulase enzymes are examined to determine the viability of the treatment process. Testing of pre-treated materials is carried out in two stages, as follows.

Fase 1: Toxicidade e Teor de AçúcarPhase 1: Toxicity and Sugar Content

A toxicidade dos estoques de alimentação de grama e papel prétratados é medida no levedo Saccharomyces cerevisiae (levedo de uva) e Pichia stipitis (ATCC 66278), bem como nas bactérias Zymomonas mobilis (ATCC 31821) e Clostridium thermocellum (ATCC 31924). Um estudo de crescimento é realizado com cada um dos organismos para determinar o tempo ótimo de incubação e amostragem.The toxicity of pre-treated grass and paper feed stocks is measured in the yeast Saccharomyces cerevisiae (grape yeast) and Pichia stipitis (ATCC 66278), as well as in the bacteria Zymomonas mobilis (ATCC 31821) and Clostridium thermocellum (ATCC 31924). A growth study is carried out with each of the organisms to determine the optimal incubation and sampling time.

Cada um dos estoques de alimentação é, então, incubado, em duplicata, com S. cerevisiae, P. stipitis, Z. mobilis e C. thermocellum em umEach feed stock is then incubated in duplicate with S. cerevisiae, P. stipitis, Z. mobilis and C. thermocellum in a

63/117 meio microbiológico padrão para cada organismo. Caldo YM é usado para as duas cepas de levedo, S. cerevisiae e P. stípitis. Meio RM é usado para Z. mobilis e meio CM4 para C. thermocellum. Um controle positivo, com açúcar puro adicionado, mas sem matéria prima, é usado para comparação. Durante a incubação, um total de cinco amostras é tirado a cada 12 horas nos tempos 0, 3, 6, 9 e 12 horas e analisadas quanto à viabilidade (contagens de placa para Z. mobilis e contagens diretas para S. cerevisiae) e concentração de etanol.63/117 standard microbiological medium for each organism. YM broth is used for the two strains of yeast, S. cerevisiae and P. stípitis. RM medium is used for Z. mobilis and CM4 medium for C. thermocellum. A positive control, with pure sugar added, but without raw material, is used for comparison. During incubation, a total of five samples are taken every 12 hours at times 0, 3, 6, 9 and 12 hours and analyzed for viability (plate counts for Z. mobilis and direct counts for S. cerevisiae) and concentration of ethanol.

O teor de açúcar dos estoques de alimentação é medido usando Cromatografia de Líquido de Alto Desempenho (HPLC) equipado com uma coluna de açúcar Shodex® SP0810 ou Biorad Aminax® HPX-87P. Cada um dos estoques de alimentação (aprox. 5 g) é misturado com água submetida à osmose reversa (RO) durante 1 hora. A porção líquida da mistura é removida e analisada quanto ao teor de glicose, galactose, xilose, manose, arabinose e celobiose. A análise é realizada de acordo com o protocolo do National Bioenergy Center Determination of Structural Carbohydrates and Lignin in Biomass.The sugar content of feed stocks is measured using High Performance Liquid Chromatography (HPLC) equipped with a Shodex® SP0810 or Biorad Aminax® HPX-87P sugar column. Each of the feed stocks (approx. 5 g) is mixed with water subjected to reverse osmosis (RO) for 1 hour. The liquid portion of the mixture is removed and analyzed for glucose, galactose, xylose, mannose, arabinose and cellobiosis. The analysis is performed according to the protocol of the National Bioenergy Center Determination of Structural Carbohydrates and Lignin in Biomass.

Fase 2. Compatibilidade Com CelulasePhase 2. Cellulase Compatibility

Estoques de alimentação são testados, em duplicata, com complexo enzimático Accellerase® 1000 comercialmente disponível, a qual contém um complexo de enzimas que reduz a biomassa lignocelulósica em açúcares fermentáveis, na temperatura e concentração recomendadas em um frasco de Erlenmeyer. Os frascos são incubados com agitação moderada em tomo de 200 rpm durante 12 horas. Durante esse tempo, amostras são tiradas a cada três horas nos tempos 0, 3, 6, 9 e 12 horas para determinar a concentração de açúcares de redução (Hope e Dean, Biotech J., 1974, 144: 403) na porção líquida dos frascos.Food stocks are tested, in duplicate, with a commercially available Accellerase® 1000 enzyme complex, which contains an enzyme complex that reduces lignocellulosic biomass in fermentable sugars, at the recommended temperature and concentration in an Erlenmeyer flask. The flasks are incubated with moderate shaking at around 200 rpm for 12 hours. During this time, samples are taken every three hours at times 0, 3, 6, 9 and 12 hours to determine the concentration of reducing sugars (Hope and Dean, Biotech J., 1974, 144: 403) in the liquid portion of the bottles.

Exemplo 15 - Análise da concentração de açúcar usando HPLC amostras foram analisadas com relação à concentração de açúcar (HPLC) e toxicidade contra 3 micro-organismos (Pichia stípitis, Saccharomyces cerevisiae e Zymomonas mobilis. A Tabela 26 lista o equipamento usado para esses experimentos. As Tabela 27 e 28 fornecem umaExample 15 - Analysis of sugar concentration using HPLC samples were analyzed for sugar concentration (HPLC) and toxicity against 3 microorganisms (Pichia stípitis, Saccharomyces cerevisiae and Zymomonas mobilis. Table 26 lists the equipment used for these experiments. Tables 27 and 28 provide an

64/117 lista dos açúcares (incluindo vendedor e números de lote) usados para preparar o padrão de HPLC e o protocolo usado para preparar o padrão de HPLC, respectivamente.64/117 list of sugars (including vendor and batch numbers) used to prepare the HPLC standard and the protocol used to prepare the HPLC standard, respectively.

Tabela 26. Equipamento utilizado nos experimentosTable 26. Equipment used in the experiments

Equipamento Equipment Fabricante, Nome Manufacturer, Name Medidor de pH PH meter Orion Orion Agitadores (2) Agitators (2) B. Braun Biotech, Certomat BS-1 B. Braun Biotech, Certomat BS-1 HPLC HPLC Waters, 2690 HPLC Module Waters, 2690 HPLC Module Espectrofotômetro Spectrophotometer Unicam, UV300 Unicam, UV300 Analisador YSI Biochem YSI Biochem Analyzer Interscience, YSI Interscience, YSI

Tabela 27. Açúcares usados em análise de HPLCTable 27. Sugars used in HPLC analysis

Açúcar Sugar Fabricante Manufacturer Ref # Ref # Lote # Lot # glicose glucose 49140 49140 1284892 1284892 xilose xylose 95731 95731 1304473 51707231 1304473 51707231 celobiose cellobiosis BioChemika BioChemika 22150 22150 1303157 14806191 1303157 14806191 arabinose arabinose 10840 10840 1188979 24105272 1188979 24105272 manose mannose 63582 63582 363063/1 22097 363063/1 22097 galactose galactose 48259 48259 46032/1 33197 46032/1 33197

Tabela 28. Preparo de padrões de HPLCTable 28. Preparation of HPLC standards

Concentração dese- Concentration desired Volume de solução Solution volume Volume de água Water flow Volume total Total volume jada (mg/mL) jada (mg / mL) de açúcar of sugar nanopura (mL) nanopure (mL) (mL) (mL) 4 4 50 mL de 4 mg/mL 50 mL of 4 mg / mL 0 0 50 50 2 2 25 mL de 4 mg/mL 25 mL of 4 mg / mL 25 25 50 50 1 1 25 mL de 2 mg/mL 25 mL of 2 mg / mL 25 25 50 50 0,5 0.5 25 mL de 1 mg/mL 25 mL of 1 mg / mL 25 25 50 50 0,1 0.1 5 ml de 1 mg/mL 5 ml of 1 mg / ml 20 20 25 25 Padrão de verificação Check pattern 18,75 mL de 4 mg/mL 18.75 mL of 4 mg / mL 31,25 31.25 50 50 1,5 mg/mL 1.5 mg / mL

AnáliseAnalyze

Cada amostra (1 gram) foi misturada com água que sofreu osmose inversa a 200 rpm e 50 °C durante a noite. O pH da amostra foi ajus10 tado para entre 5 e 6 e filtrada através de um filtro para seringa de 0,2 μιτι. As amostras foram armazenadas a -20 °C antes de análise para manter a integridade das amostras. As observações feitas durante o preparo das amostras são apresentadas na Tabela 29.Each sample (1 gram) was mixed with water that underwent reverse osmosis at 200 rpm and 50 ° C overnight. The pH of the sample was adjusted to between 5 and 6 and filtered through a 0.2 μιτι syringe filter. The samples were stored at -20 ° C before analysis to maintain the integrity of the samples. The observations made during sample preparation are shown in Table 29.

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Tabela 29. Observações durante preparo da amostra para HPLCTable 29. Observations during sample preparation for HPLC

Amostra Sample Quantidade usada (g) Quantity used (g) Água adi- cionada (mL) Water added (mL) pH pH Observações Comments P132 P132 1 1 30 30 5,38 5.38 Fofa, difícil de misturar Cute, hard to mix P132-10 P132-10 1 1 25 25 6,77 6.77 Fofa, difícil de misturar Cute, hard to mix P132-100 P132-100 1 1 20 20 3,19 3.19 pH é baixo, difícil de levar para um pH de 5,0, usado NaOH a 10 N pH is low, difficult to bring to pH 5.0, 10 N NaOH used P132-US P132-US 0,3 0.3 5 5 6,14 6.14 A132 A132 1 1 15 15 5,52 5.52 A132-10 A132-10 1 1 15 15 4,9 4.9 A132-100 A132-100 1 1 15 15 5,39 5.39 SG132 SG132 1 1 15 15 5,59 5.59 SG132-10 SG132-10 1 1 15 15 5,16 5.16 SG132-100 SG132-100 1 1 15 15 4,7 4.7 SG132-10-US SG132-10-US 0,3 0.3 5 5 5,12 5.12 SG132-100-US SG132-100-US 0,3 0.3 5 5 4,97 4.97 WS 132 WS 132 1 1 15 15 5,63 5.63 WS132-10 WS132-10 1 1 15 15 5,43 5.43 WS132-100 WS132-100 1 1 15 15 5,02 5.02

*pH dessas amostras foi ajustado para o pH usando NaOH a 1N.* pH of these samples was adjusted to pH using 1N NaOH.

Padrões foram preparados frescos a partir de uma solução de estoque de 4 mg/ml_ dos 6 açúcares combinados, glicose, xilose, celobiose, arabinose, manose e galactose. A solução de estoque foi preparada dissolvendo 0,400 gramas de cada açúcar em 75 mL de água nanopura (filtrada em filtro de 0,3 mícrons). Uma vez dissolvida, a solução de estoque foi diluída para 100 mL usando um frasco volumétrico e armazenada a -20 °C. Soluções de trabalho padrões de 0,1, 0,5, 1, 2 e 4 mg/mL foram preparadas através de diluição serial da solução de estoque com água nanopura. Além disso, um padrão de verificação de 1,5 mg/mL também foi preparado a partir da solução de estoque.Standards were prepared fresh from a stock solution of 4 mg / ml of the 6 combined sugars, glucose, xylose, cellobiose, arabinose, mannose and galactose. The stock solution was prepared by dissolving 0.400 grams of each sugar in 75 mL of nanopure water (filtered through a 0.3 micron filter). Once dissolved, the stock solution was diluted to 100 mL using a volumetric flask and stored at -20 ° C. Standard working solutions of 0.1, 0.5, 1, 2 and 4 mg / mL were prepared by serial dilution of the stock solution with nanopure water. In addition, a check pattern of 1.5 mg / mL was also prepared from the stock solution.

As concentrações de açúcar foram analisadas de acordo com o protocolo Determination of Structural Carbohydrates in Biomass (NREL Bio15 mass Program, 2006) e esse protocolo é incorporado aqui por referência na íntegra. Uma coluna SHODEX SUGAR SP0810 com um detector de Dispersão de Luz Evaporativa foi usado. Um padrão de verificação (1,5 mg/mL de padrão) foi analisado a cada 8 injeções para assegurar que a integridade da coluna e do detector eram mantidas durante o experimento. O coeficiente de curva padrão de variação (valor R2) era de pelo menos 0,989 e a concentra66/117 ção dos padrões de verificação estava dentro de 10% da concentração real. As condições de HPLC eram como segue:Sugar concentrations were analyzed according to the Determination of Structural Carbohydrates in Biomass protocol (NREL Bio15 mass Program, 2006) and this protocol is incorporated here by reference in its entirety. A SHODEX SUGAR SP0810 column with an Evaporative Light Scattering detector was used. A verification standard (1.5 mg / mL of standard) was analyzed every 8 injections to ensure that the integrity of the column and the detector were maintained during the experiment. The standard curve coefficient of variation (R 2 value) was at least 0.989 and the concentration of the verification standards was within 10% of the actual concentration. The HPLC conditions were as follows:

Tabela 30. Parâmetros de HPLCTable 30. HPLC parameters

Volume de injeção: Injection volume: 20 pL 20 pL Fase móvel: Mobile phase: Água nanopura*, filtrada em um filtro de 0,45 pm e desgaseificada Nanopure * water, filtered through a 0.45 pm filter and degassed Taxa de fluxo: Flow rate: 0,5 mL/min 0.5 mL / min Temperatura da coluna: Column temperature: 85 °C 85 ° C Temperatura do Detector: Detector Temperature: Temperatura do evaporador de 110 °C, temperatura do nebulizador de 90 °C Evaporator temperature 110 ° C, nebulizer temperature 90 ° C

*Testes inicial notaram que melhor separação era observada quando de uso de água nanopura ao invés de acetonitrilo:água a 15/85 na fase móvel (fabricante não recomendou usar acetonitrilo a mais de 20% com essa coluna).* Initial tests noted that better separation was observed when using nanopure water instead of acetonitrile: 15/85 water in the mobile phase (manufacturer did not recommend using more than 20% acetonitrile with this column).

ResultadosResults

Os resultados da análise por HPLC são apresentados nas Tabelas 31, 32 e 33.The results of the HPLC analysis are shown in Tables 31, 32 and 33.

67/11767/117

Tabela 31. Concentração de açúcar expressa como mg/mL e mg/g de extratoTable 31. Sugar concentration expressed as mg / mL and mg / g of extract

(D o v 0 s? O > X TO φ > S.ÇO O E O Q (D o v 0 s? O> X TO φ> S.ÇO O E O Q mg/g mg / g O o o O O O 8,13 | 8.13 | I 7,20 I I 7.20 I Ο ο Ο Ο ο Ο Ο ο θ' Ο ο θ ' Ο ο θ' Ο ο θ ' ! 6,71 | ! 6.71 | Ο σ ο Ο σ ο | 6,45 I | 6.45 I ! οο'ο | ! οο'ο | I οο'ο | I οο'ο | I 12,2 | I 12.2 | | οο’ο | | οο’ο | σ ο_ σ' σ ο_ σ ' I 5,25 | I 5.25 | eE and is o o o~ O O the ~ 00,33 | 00.33 | 0,36 | 0.36 | ο Ο ο Ο go‘o go‘o ΟΟ'Ο ΟΟ'Ο LO ο LO ο ο ο ο ο ο ο 0,39 0.39 οσΌΙ οσΌΙ ο ο ο ο ο ο I 0,81 I 0.81 οο'ο | οο'ο | σ σ ο σ σ ο I 0,35 I 0.35 Manose (vide glic) mg/mL:mg/g Mannose (see glycine) mg / mL: mg / g mg/g mg / g o o θ' O O θ ' 0,00 | 0.00 | 0,00 | 0.00 | 0,00 I 0.00 I 13,76 13.76 I 14,66 I 14.66 I 8,28 I I 8.28 I 0,00 I 0.00 I | 6,70 I | 6.70 I 1 16,02 1 16.02 I 5,52 I 5.52 Ο ο σ' Ο ο σ ' Ο σ ο Ο σ ο I 7,55 I 7.55 I 5,33 I 5.33 eE and is o o θ' O O θ ' O o o” O O O" 0,00 | 0.00 | I 00‘0 I 00’0 0,92 0.92 0,98 0.98 0,55 0.55 ΟΟ'Ο ΟΟ'Ο σ χτ θ' σ χτ θ ' [ 1,07 [1.07 ! 0,37 ! 0.37 ο ο σ ο ο σ 00Ό j 00Ό j I 0,50 I 0.50 I 0,36 I 0.36 Galactose (vide glic) mg/mL:mg/g Galactose (see glycine) mg / mL: mg / g mg/g mg / g ο,οο I ο, οο I o o o“ O O O" ο,οο | ο, οο | ο ο θ' ο ο θ ' 5,04 | 5.04 | 5,19 I 5.19 I Ο ο θ' Ο ο θ ' ο ο ο ο ο ο C0 LO C0 LO 5,84 ) 5.84) I ΟΟΌΙ I ΟΟΌΙ σ ο σ' σ ο σ ' ΟΟ'Ο j ΟΟ'Ο j I 5,07 I 5.07 οο'ο | οο'ο | eE and is O o o' O O O' o o o O O O o o θ' O O θ ' I ΟΟ'Ο I ΟΟ'Ο I0J4 I I0J4 I 0,35 | 0.35 | [ οο'ο [οο'ο σ σ σ' σ σ σ ' 0,33 j 0.33 j I 0,39 ] I 0.39] ί ο,οο ί ο, οο ο ο σ' ο ο σ ' οο’ο I οο’ο I I 0,34 I 0.34 σ ο ο σ ο ο d oY ίΐξδ 0 Ε O 2 d oY ίΐξδ 0 Ε O 2 mg/g mg / g o o o O O O 8,60 | 8.60 | I 6,14 | I 6.14 | 5,62 | 5.62 | I 12,66 | I 12.66 | I 16,04 I 16.04 I 6,14 | I 6.14 | C0 LO C0 LO I 5,90 I 5.90 I 16,22 I 16.22 ΟΟ'Ο I ΟΟ'Ο I I 5,18 I 5.18 [5,90 [5.90 | 10,95 | 10.95 I 5,36 I 5.36 mg /mL mg / mL ο,οο | ο, οο | CO c> CO c> 0,34 0.34 0,34 | 0.34 | 0,84 0.84 I 1,07 I 1.07 ί 0,41 ί 0.41 I 0,33 I 0.33 0,35 0.35 I 1,08 I 1.08 Ο ο σ' Ο ο σ ' I 0,35 I 0.35 I 0,39 I 0.39 I 0,73 I 0.73 I 0,36 I 0.36 <D o 8i£ q ·§ < °o < Ε O 2 <D o 8i £ q · § <° o <Ε O 2 mg/g mg / g O o o O O O | 00Ό | | 00Ό | | 00Ό | | 00Ό | V- V - I 5,73 I 5.73 6,18 6.18 I 5,54 I 5.54 6,45 I 6.45 I I 6,22 I I 6.22 I ΟΟ'Ο | ΟΟ'Ο | ο ο ο ο ο ο Ο ο ο Ο ο ο I 6,15 I 6.15 I 5,99 I 5.99 I 5,51 I 5.51 EE AND IS o o o O O O O o o O O O Ο ο θ’ Ο ο θ ’ 0,43 ' | 0.43 '| 0,38 0.38 I 0,41 I 0.41 I 0,37 I 0.37 0,39 | 0.39 | ί 0,37 | 0.37 | οο’ο | οο’ο | ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο I 0,41 I 0.41 σ σ σ σ [ 0,37 [0.37 to o o ΞΕ IO O o to Sj o O :> O >< E 2 to O O ΞΕ IO O O to Sj o O:> O> <E 2 mg/g mg / g 0,00 | 0.00 | o o o O O O 7,04 ! 7.04! 5,80 I 5.80 I 5,88 | 5.88 | 7,50 7.50 Ο ο_ σ' Ο ο_ σ ' 5,73 5.73 Ο ο ο Ο ο ο σ> CO ο~ 04 σ> CO ο ~ 04 17,87 17.87 <ο <ο ! 7,41 ! 7.41 σ CO σ CO I 6,39 I 6.39 mg/mL mg / mL 0,00 I 0.00 I I 00‘0 I 00’0 0,35 | 0.35 | I 0,35 | I 0.35 | I 0,39 Π I 0.39 Π ί 0,50 | ί 0.50 | Γο,οο Π Γο, οο Π I 0,34 | I 0.34 | ο σ' ο σ ' I 1,36 j I 1.36 j σ> σ> I 1,07 I 1.07 I 0,49 I 0.49 |θ[57 | θ [57 I 0,43 I 0.43 ID de amostra Sample ID 0. 0. I P-132 I I P-132 I I P-132-10 I I P-132-10 I | Ρ-132-100 | | Ρ-132-100 | | P-132-BR I | P-132-BR I 0 0 I G-132 I I G-132 I | G-132-10 | G-132-10 I G-132-100 I G-132-100 I G-132-10-US I G-132-10-US I G-132-100-US I G-132-100-US <- <- I Α-132 I Α-132 I Α-132-10 I Α-132-10 I Α-132-100 I Α-132-100 SM | SM | | WS-132 | WS-132 | WS-132-10 | WS-132-10 | WS-132-100 | WS-132-100

l·68/117 ωl · 68/117 ω

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70/11770/117

Exemplo 16 - Estudo de ToxicidadeExample 16 - Toxicity Study

Doze amostras foram analisadas com relação à toxicidade contra um painel de culturas que produzem etanol. Nesse estudo, glicose foi adicionada às amostras de forma a distinguir entre privação das culturas e toxicidade das amostras. Uma décima terceira amostra foi testada com relação à toxicidade contra Pichia stipitis. Um sumário do protocolo usado é listado na Tabela 32. Uma descrição dos produtos químicos e equipamento usado na testagem de toxicidade é reportada nas Tabelas 34-36.Twelve samples were analyzed for toxicity against a panel of cultures that produce ethanol. In this study, glucose was added to the samples in order to distinguish between deprivation of cultures and toxicity of the samples. A thirteenth sample was tested for toxicity against Pichia stipitis. A summary of the protocol used is listed in Table 32. A description of the chemicals and equipment used for toxicity testing is reported in Tables 34-36.

71/11771/117

Tabela 34. Condições para testagem de toxicidadeTable 34. Conditions for toxicity testing

Figure BR122013007240B1_D0010

72/11772/117

Tabela 35. Reagentes usados para testagem de toxicidadeTable 35. Reagents used for toxicity testing

Componente do meio Middle component Fabricante Manufacturer Referência # Reference # Lote # Lot # Ureia Urea ScholAR Chemistry ScholAR Chemistry 9472706 9472706 AD-7284-43 AD-7284-43 Base de nitrogênio para levedura Nitrogen base for yeast Becton Dickinson Becton Dickinson 291940 291940 7128171 7128171 Peptona Peptone Becton Dickinson Becton Dickinson 211677 211677 4303198 4303198 Xilose Xylose Fluka Fluka 95731 95731 1304473 51707231 1304473 51707231 Glicose Glucose Sigma Sigma G-5400 G-5400 107H0245 107H0245 Extrato de levedura (usado para S. cerevisiae) Yeast extract (used for S. cerevisiae) Becton Dickinson Becton Dickinson 288620 288620 4026828 4026828 Extrato de levedura (usado para P. stipitis e Z. mobilis) Yeast extract (used for P. stipitis and Z. mobilis) Becton Dickinson Becton Dickinson 212750 212750 7165593 7165593 MgSO4 7H2OMgSO 4 7H 2 O Sigma Sigma M5921 M5921 034K0066 034K0066 (NH4)2SO4 (NH 4 ) 2 SO 4 Sigma Sigma A4418 A4418 117K5421 117K5421 kh2po4 kh 2 po 4 Sigma Sigma P5379 P5379 074K0160 074K0160 Caldo YM YM Broth Becton Dickinson Becton Dickinson 271120 271120 6278265 6278265

Tabela 36. Componentes de YSI usados em estudo com frasco de agitação_Table 36. YSI components used in shaking bottle study_

Componente Component Catálogo # Catalog # Lote # Lot # Membrana de etanol YSI YSI ethanol membrane 2786 2786 07L100153 07L100153 Padrão de etanol YSI (3,2 g/L) YSI ethanol standard (3.2 g / L) 2790 2790 012711040 012711040 Tampão de etanol YSI YSI ethanol buffer 2787 2787 07M1000053, 07100215 07M1000053, 07100215 Testagem foi realizada Testing was performed usando os três using the three micro-organismos, con- microorganisms,

forme descrito abaixo.as described below.

Saccharomyces cerevisiae ATCC 24858 (American Type Culture Collection)Saccharomyces cerevisiae ATCC 24858 (American Type Culture Collection)

Um meio de cultura inclinado de S. cerevisiae foi preparado a partir de uma cultura liofilizada reidratada obtida da ATCC. Uma parte do material da cultura inclinada foi colocada sobre um Caldo YM + 20 g/L de agar (pH de 5,0) e incubada a 30 °C durante 2 dias. Um frasco de Erlenmeyer de 250 mL contendo 50 mL de meio (20 g/L de glicose, 3 g/L de extrato de levedura e 5,0 g/L de peptona, pH de 5,0) foi inoculado com uma colony da lâmina com YM e incubada durante 24 horas a 25 °C e 200 rpm. Após 23 horas de crescimento, uma amostra foi tomada e analisada com relação à densidade óptica (600 nm em um espectrofotômetro de UV) e pureza (Gram coloração). Baseado nesses resultados, um frasco (denominado o Frasco de Cultura) com uma OD de 14,8 e Gram coloração clara foi escolhido para inocular todos os frascos de teste.An inclined culture medium of S. cerevisiae was prepared from a rehydrated lyophilized culture obtained from the ATCC. A portion of the slant culture material was placed on a YM Broth + 20 g / L agar (pH 5.0) and incubated at 30 ° C for 2 days. A 250 mL Erlenmeyer flask containing 50 mL of medium (20 g / L of glucose, 3 g / L of yeast extract and 5.0 g / L of peptone, pH of 5.0) was inoculated with a colony of slide with YM and incubated for 24 hours at 25 ° C and 200 rpm. After 23 hours of growth, a sample was taken and analyzed for optical density (600 nm in a UV spectrophotometer) and purity (Gram staining). Based on these results, a flask (called the Culture Flask) with an OD of 14.8 and Gram staining was chosen to inoculate all test flasks.

73/11773/117

Os recipientes de teste foram frascos de Erlenmeyer de 500 mL contendo 100 mL do meio estéril descrito acima. Todos os frascos foram submetidos à autoclave a 121 °C e 103,42 kPa (15psi) antes da adição dos materiais de teste. Os materiais de teste não foram esterilizados, uma vez que sujeição à autoclave alterará o conteúdo das amostras. As amostras de teste foram adicionadas no momento de inoculação (ao invés de antes de) para reduzir a possibilidade de contaminação. Além das amostras de teste, 1 mL (1% v/v) de material do frasco de cultura foi adicionado a cada frasco. Os frascos foram incubados conforme descrito acima durante 36 horas.The test containers were 500 ml Erlenmeyer flasks containing 100 ml of the sterile medium described above. All vials were autoclaved at 121 ° C and 103.42 kPa (15psi) before adding the test materials. The test materials were not sterilized, since being subjected to the autoclave will change the content of the samples. Test samples were added at the time of inoculation (rather than before) to reduce the possibility of contamination. In addition to the test samples, 1 mL (1% v / v) of material from the culture flask was added to each flask. The flasks were incubated as described above for 36 hours.

Pichia stípitis NRRL Y-7124 (ARS Culture Collection)Pichia stípitis NRRL Y-7124 (ARS Culture Collection)

Um meio de cultura inclinado de P. stípitis foi preparado a partir de uma cultura liofilizada reidratada obtida da ARS Culture Collection. Uma parte do material da cultura inclinada foi colocada sobre um Caldo YM + 20 g/L de agar (pH de 5,0) e incubada a 30 °C durante 2 dias. Um frasco de Erlenmeyer de 250 mL contendo 100 mL de meio (40 g/L de glicose, 1,7 g/L de base de nitrogênio para levedura, 2,27 g/L de ureia, 6,56 g/L de peptona, 40 g/L de xilose, pH de 5,0) foi inoculado com uma pequena quantidade de material da lâmina e incubada durante 24 horas a 25 °C e 125 rpm. Após 23 horas de crescimento, uma amostra foi tomada e analisada com relação à densidade óptica (600 nm em um espectrofotômetro de UV) e pureza (Gram coloração). Baseado nesses resultados, um frasco (denominado o Frasco de Cultura) em uma densidade óptica de 5,23 e com uma coloração de Gram clara foi escolhido para inocular todos os frascos de teste.An inclined culture medium of P. stípitis was prepared from a rehydrated lyophilized culture obtained from the ARS Culture Collection. A portion of the slant culture material was placed on a YM Broth + 20 g / L agar (pH 5.0) and incubated at 30 ° C for 2 days. One 250 mL Erlenmeyer flask containing 100 mL of medium (40 g / L of glucose, 1.7 g / L of nitrogen base for yeast, 2.27 g / L of urea, 6.56 g / L of peptone , 40 g / L xylose, pH 5.0) was inoculated with a small amount of slide material and incubated for 24 hours at 25 ° C and 125 rpm. After 23 hours of growth, a sample was taken and analyzed for optical density (600 nm in a UV spectrophotometer) and purity (Gram staining). Based on these results, a flask (called the Culture Flask) at an optical density of 5.23 and with a clear Gram stain was chosen to inoculate all test flasks.

Os recipientes de teste foram frascos de Erlenmeyer de 250 mL contendo 100 mL do meio estéril descrito acima. Todos os frascos foram submetidos à autoclave vazios a 121 °C e 103,42 kPa (15psi) e meio esterilizados em filtro (filtro de 0,22 pm) adicionado aos frascos antes da adição dos materiais de teste. Os materiais de teste não foram esterilizados, uma vez que sujeição à autoclave alterará o conteúdo das amostras e esterilização em filtro não é apropriada para esterilização de sólidos. As amostras de teste foram adicionadas no momento de inoculação (ao invés de antes de) para reduzir a possibilidade de contaminação. Além das amostras de teste, 1The test containers were 250 ml Erlenmeyer flasks containing 100 ml of the sterile medium described above. All vials were autoclaved empty at 121 ° C and 103.42 kPa (15psi) and sterilized filter medium (0.22 pm filter) added to the vials before adding the test materials. The test materials were not sterilized, since being subjected to the autoclave will alter the content of the samples and filter sterilization is not suitable for sterilizing solids. Test samples were added at the time of inoculation (rather than before) to reduce the possibility of contamination. In addition to the test samples, 1

74/117 mL (1% v/v) de material do frasco de cultura foi adicionado a cada frasco. Os frascos foram incubados conforme descrito acima durante 48 horas. Zymomonas mobilis ATCC 31821 (American Type Culture)74/117 mL (1% v / v) of material from the culture flask was added to each flask. The flasks were incubated as described above for 48 hours. Zymomonas mobilis ATCC 31821 (American Type Culture)

Um meio de cultura inclinado de Z. mobilis foi preparado a partir de uma cultura liofilizada reidratada obtida da ATTC. Uma parte do material da cultura inclinada foi colocada sobre lâminas DYE (glicose 20 g/L, Extrato de Levedura 10 g/L, Agar 20 g/L, pH de 5,4) e incubada a 30 °C e 5% de CO2 durante 2 dias. Um tubo de ensaio com tampa de rosca de 20 mL contendo 15 mL de meio (25 g/L de glicose, 10 g/L de extrato de levedura, 1 g/L de MgSO4 7H2O, 1 g/L de (NH4)2SO4, 2 g/L de KH2PO4, pH de 5,4) foi inoculado com uma colônia e incubado durante 24 horas a 30 °C sem agitação. Após 23 horas de crescimento, uma amostra foi tomada e analisada com relação à densidade óptica (600 nm em um espectrofotômetro de UV) e pureza (Gram coloração). Baseado nesses resultados, um tubo (OD de 1,96) foi escolhido para inocular o segundo frasco de cultura. O segundo frasco de cultura era um frasco de 125 ml contendo 70 mL do meio descrito acima e foi inoculado com 700 pL (1% v/v) e incubado durante 24 horas a 30 °C sem agitação. Após 23 horas de crescimento, uma amostra foi tomada e analisada com relação à densidade óptica (600 nm em um espectrofotômetro de UV) e pureza (Gram coloração). Baseado nesses resultados, um frasco (denominado o Frasco de Cultura) com uma OD de 3,72 foi escolhido para inocular todos os frascos de teste.An inclined culture medium of Z. mobilis was prepared from a rehydrated lyophilized culture obtained from ATTC. A portion of the slant culture material was placed on DYE slides (glucose 20 g / L, Yeast Extract 10 g / L, Agar 20 g / L, pH 5.4) and incubated at 30 ° C and 5% CO 2 for 2 days. A 20 mL screw cap test tube containing 15 mL of medium (25 g / L of glucose, 10 g / L of yeast extract, 1 g / L of MgSO 4 7H 2 O, 1 g / L of ( NH 4 ) 2 SO 4 , 2 g / L KH 2 PO 4 , pH 5.4) was inoculated with a colony and incubated for 24 hours at 30 ° C without shaking. After 23 hours of growth, a sample was taken and analyzed for optical density (600 nm in a UV spectrophotometer) and purity (Gram staining). Based on these results, a tube (OD 1.96) was chosen to inoculate the second culture flask. The second culture flask was a 125 ml flask containing 70 ml of the medium described above and was inoculated with 700 pL (1% v / v) and incubated for 24 hours at 30 ° C without shaking. After 23 hours of growth, a sample was taken and analyzed for optical density (600 nm in a UV spectrophotometer) and purity (Gram staining). Based on these results, a flask (called the Culture Flask) with an OD of 3.72 was chosen to inoculate all test flasks.

Os recipientes de teste foram frascos de Erlenmeyer de 250 mL contendo 100 mL do meio estéril descrito acima, exceto o extrato de levedura a 5 g/L. Todos os frascos foram submetidos à autoclave vazios a 121 °C e 103,42 kPa (15psi) e meio esterilizado em filtro (filtro de 0,22 pm) adicionado aos frascos antes da adição dos materiais de teste. Os materiais de teste não foram esterilizados, uma vez que sujeição à autoclave alterará o conteúdo das amostras e esterilização em filtro não é apropriada para esterilização de sólidos. As amostras de teste foram adicionadas no momento de inoculação para reduzir a possibilidade de contaminação. Além das amostras de teste, 1 mL (1% v/v) de material do frasco de cultura foi adicionado a cada frasco. OsThe test containers were 250 ml Erlenmeyer flasks containing 100 ml of the sterile medium described above, except the yeast extract at 5 g / L. All vials were autoclaved empty at 121 ° C and 103.42 kPa (15psi) and sterile filter medium (0.22 pm filter) added to the vials before adding the test materials. The test materials were not sterilized, since being subjected to the autoclave will alter the content of the samples and filter sterilization is not suitable for sterilizing solids. Test samples were added at the time of inoculation to reduce the possibility of contamination. In addition to the test samples, 1 mL (1% v / v) of material from the culture flask was added to each flask. The

75/117 frascos foram incubados conforme descrito acima durante 36 horas75/117 flasks were incubated as described above for 36 hours

AnáliseAnalyze

Duas amostras foram analisadas com relação à concentração de células (usando dispersão em lâmina para Z. mobilis e contagens diretas (hemocitômetro e microscópio) para S. cerevisiae e P. stipitis). Amostras apropriadamente diluídas de Z. mobilis foram dispersas sobre lâminas com Extrato para Levedura com Dextrose (glicose 20 g/L, Extrato de Levedura 10 g/L, Agar 20 g/L, pH de 5,4), incubadas a 30 °Ce 5% de CO2 durante 2 dias e o número de colônias contado. Amostras apropriadamente diluídas de S. cerevisiae e P. stipitis foram misturadas com azul de Tripano a 0,05%, carregadas em um hemocitômetro Neubauer. As células foram contadas sob uma ampliação de 40 X.Two samples were analyzed for cell concentration (using slide dispersion for Z. mobilis and direct counts (hemocytometer and microscope) for S. cerevisiae and P. stipitis). Properly diluted samples of Z. mobilis were dispersed on slides with Dextrose Yeast Extract (glucose 20 g / L, Yeast Extract 10 g / L, Agar 20 g / L, pH 5.4), incubated at 30 ° C 5% CO 2 for 2 days and the number of colonies counted. Appropriately diluted samples of S. cerevisiae and P. stipitis were mixed with 0.05% Trypan blue, loaded on a Neubauer hemocytometer. The cells were counted under 40 X magnification.

Três amostras foram analisadas com relação à concentração de etanol usando o Analisador YSI Biochem baseado no ensaio de dehidrogenase de álcool (YSI, Interscience). As amostras foram centrifugadas a 14.000 rpm durante 20 minutos e o sobrenadante armazenado a -20 °C para preservar a integridade. As amostras foram diluídas para entre 0-3,2 g/L de etanol antes de análise. Um padrão de 3,2 g/L de etanol foi analisado aproximadamente a cada 30 amostras para assegurar que a integridade da membrana era mantida durante análise. A densidade óptica (600 nm) das amostras não é reportada porque as amostras de teste sólidas interferiam com a medição de absorbância mediante aumento da turbidez das amostras e são imprecisas.Three samples were analyzed for ethanol concentration using the YSI Biochem Analyzer based on the alcohol dehydrogenase assay (YSI, Interscience). The samples were centrifuged at 14,000 rpm for 20 minutes and the supernatant stored at -20 ° C to preserve integrity. The samples were diluted to between 0-3.2 g / L of ethanol before analysis. A standard of 3.2 g / L of ethanol was analyzed approximately every 30 samples to ensure that the integrity of the membrane was maintained during analysis. The optical density (600 nm) of the samples is not reported because the solid test samples interfered with the measurement of absorbance by increasing the turbidity of the samples and are inaccurate.

Resultados da Análise de EtanolEthanol Analysis Results

O desempenho foi usado para comparar cada amostra ao controle para cada micro-organismo (Tabelas 37-39). Contudo, o desempenho % não pode ser usado para comparar entre cepas. Quando de comparação de cepas, a concentração total de etanol deverá ser usada. Quando de análise dos dados, um desempenho % de menos de 80% pode indicar toxicidade quando acompanhado por um baixo número de células. A equação usada para determinar o desempenho % é:Performance was used to compare each sample to the control for each microorganism (Tables 37-39). However,% performance cannot be used to compare between strains. When comparing strains, the total ethanol concentration should be used. When analyzing data, a performance% of less than 80% can indicate toxicity when accompanied by a low number of cells. The equation used to determine performance% is:

Desempenho % = (etanol na amostra/etanol no controle) x 100Performance% = (ethanol in the sample / ethanol in the control) x 100

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48 horas 48 hours Desempenho % Performance % 176 176 CM xr 00 CM xr 00 288 288 324 324 U3 LO U3 LO 483 483 288 288 485 485 470 470 | 389 | 389 [ 418 [418 1 328 1 328 O 00 O 00 o o O O Concentração de etanol _ Ethanol concentration _ oo oo 03 LO τ— 03 LO τ— C9 oo' V C9 oo ' V 14,9 | 14.9 | l 26,0 I l 26.0 I I 22,2 η I 22.2 η I 13,3 i I 13.3 i I 22,3 j I 22.3 j <0 T“ CM <0 T " CM | 17,9 | 17.9 | 19,3 | 19.3 Lf) Lf) ( 20,6 (20.6 4,6 4.6 30 horas | 30 hours | Desempe- nho % Performance son % 00 oo 00 oo 655 | 655 | CM r- M CM r- M CM T— 00 CM T— 00 1033 1033 923 923 713 713 884 884 I 837 I 837 o CM CO O CM CO o 03 00 O 03 00 1 829 1 829 | 166 | 166 O o O O Concentração de etanol ; Ethanol concentration ; 3,4 ) 3.4) 11,9 I 11.9 I ί 8,6 I 8.6 I I 14,7 I I 14.7 I I 18,7 I I 18.7 I i 16>7 Ii 16 > 7 I | 12,9 | | 12.9 | | 16,0 I | 16.0 I Γ 15,2 ,2 15.2 I 14,9 I 14.9 CD CD o LO O LO ( 19,0 (19.0 oo oo 24 horas 24 hours Desempe- nho % Performance son % 130 | 130 | 344 I 344 I 247 __ 247 __ 575 575 o 1- O 1- j 514 j 514 LÍ3 r- CQ LI3 r- QC I 476 I 476 CO o M· CO O M · I 460 I 460 I 370 I 370 1 429 1 429 Γ 156 Γ 156 OOk Ok Concentração de etanol _ Ethanol concentration _ 00 C\l 00 C \ l 7,3 ) 7.3) 5,2 5.2 12,2 ) 12.2) T” in T " in 10,9 | 10.9 | o CO O CO T“ θ' T " θ ' I 8,6 I 8.6 I 9,8 I 9.8 I 7,8 I 7.8 σί σί | 13,2 | 13.2 CM CM Amostra # Sample # CM CO τ- 0- CM CO τ- 0- P132-10 I P132-10 I P132-100 P132-100 A132 A132 A132-10 I A132-10 I A132-100 J A132-100 J G132 G132 G132-10 G132-10 G132-100 G132-100 CM CO ω CM CO ω o 1 CM CO ω 5 O 1 CM CO ω 5 WS132-100 WS132-100 Amostra A* Sample A * Controle Control

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78/11778/117

Tabela 39. Concentração de etanol e desempenho % usando Zymomonas mobilisTable 39. Ethanol concentration and% performance using Zymomonas mobilis

36 horas 36 hours Desempenho % Performance % 93 93 00 00 00 CO 00 CO CM CM 109 | 109 | 93 | 93 | CD CD I 06 I 06 I 102 ! I 102! I 66 II 66 I I 06 ΊI 06 Ί C\J O v— C \ J O v— O o O O Concentração de etanol _ Ethanol concentration _ 7,5 | 7.5 | 6,8 í 6.8 T“ r-7 T " r-7 σί σί I 8,8 ] I 8.8] J J r- r- I 7,3 I 7.3 I 8,3 I 8.3 oo oo I 7,3 I 7.3 I 8,3 I 8.3 ro ro Ui Π5 ι- Ο _c o CO Ui Π5 ι- Ο _ç O CO Desempenho % Performance % ’Μ 00 ’Μ 00 59 59 \ Tl \ Tl 103 103 in o v in O v CD CD CO 00 CO 00 | 85 | 85 CO 00 CO 00 co oo co oo | 88 | 88 | 98 | 98 100 100 Concentração de etanol _ Ethanol concentration _ 6,8 ] 6.8] 4,8 4.8 6,2 6.2 8,3 8.3 I 8,4 I 8.4 1 7,6 1 7.6 t< t < I 6,8 I 6.8 I 6,9 I 6.9 l< l < I 7,0 I 7.0 I 7,8 I 7.8 8,0 8.0 24 horas I 24 hours I Desempe- nho % Performance son % Lf> CO Lf> CO 85 ] 85] 83 | 83 | 60Í I 60Í I I 105 I 105 CO CO CO CO 68 I 68 I | 93 | 93 86 I 86 I 66 | 66 | 00 00 00 00 00 CD 00 CD 100 100 Concentração de etanol í Ethanol concentration í 7,5 | 7.5 | 7,5 . J 7.5. J 7,3 ) 7.3) I 9,6 I 9.6 I 9,2 l I 9.2 l CM 00 CM 00 I 7,9 I 7.9 I 8,2 I 8.2 I 8,7 I 8.7 I 8,7 I 8.7 00 l< 00 l < I 8,6 I 8.6 i 8,8 i 8.8 Amostra # Sample # P132 P132 I P132-10 I P132-10 P132-100 P132-100 CM CO < CM CO < o 1 CM CO < O 1 CM CO < I A132-100 I A132-100 I WS132 I WS132 | WS132-10 | WS132-10 I WS132-100 I WS132-100 CM CO 0 CM CO 0 I G132-10 I G132-10 | G132-100 | G132-100 Controle Control

79/11779/117

Resultados de Análise de concentração celularCell Concentration Analysis Results

O % de células é usado para comparar cada amostra ao controle para cada organismo (Tabelas 40-42). Contudo, o % de células não pode ser usado para comparar entre cepas. Quando de comparação de cepas, a con5 centração total de células deverá ser usada. Quando de análise dos dados, um desempenho % de menos de 70% pode indicar toxicidade quando acompanhado por uma baixa concentração de etanol. A equação usada para determinar o desempenho % é:The% of cells is used to compare each sample to the control for each organism (Tables 40-42). However, the% of cells cannot be used to compare between strains. When comparing strains, total cell concentration should be used. When analyzing the data, a performance of less than 70% may indicate toxicity when accompanied by a low concentration of ethanol. The equation used to determine performance% is:

% de células = (número de células na amostra/número de células no controle) x 100% of cells = (number of cells in the sample / number of cells in the control) x 100

Tabela 40. Resultados de análise de concentração celular para Saccharomyces cerevisiaeTable 40. Results of cell concentration analysis for Saccharomyces cerevisiae

Amostra # Sample # 24 horas 24 hours 36 horas 36 hours Concentração celular (x 108/ml)Cell concentration (x 10 8 / ml) % células % cells Concentração celular (x 108/ml)Cell concentration (x 10 8 / ml) % células % cells P132 P132 1,99 1.99 166 166 2,51 2.51 83 83 P132-10 P132-10 2,51 2.51 209 209 1,91 1.91 63 63 P132-100 P132-100 1,35 1.35 113 113 1,99 1.99 66 66 A132 A132 3,80 3.80 316 316 2,59 2.59 85 85 A132-10 A132-10 1,73 1.73 144 144 3,90 3.90 129 129 A132-100 A132-100 3,98 3.98 331 331 2,51 2.51 83 83 G132 G132 2,14 2.14 178 178 3,12 3.12 103 103 G132-10 G132-10 2,33 2.33 194 194 2,59 2.59 85 85 G132-100 G132-100 3,57 3.57 298 298 2,66 2.66 88 88 WS132 WS132 4,10 4.10 341 341 2,66 2.66 88 88 WS132-10 WS132-10 2,63 2.63 219 219 2,81 2.81 93 93 WS132-100 WS132-100 2,29 2.29 191 191 2,40 2.40 79 79 Controle Control 1,20 1.20 100 100 3,03 3.03 100 100

Tabela 41. Resultados de análise de concentração celular para Pichia stipitisTable 41. Results of cell concentration analysis for Pichia stipitis

Amostra # Sample # 24 horas 24 hours 48 horas 48 hours Concentração celular ( x 108/ml)Cell concentration (x 10 8 / ml) % células % cells Concentração celular ( x 108/mL)Cell concentration (x 10 8 / mL) % células % cells P132 P132 16,4 16.4 108 108 20,3 20.3 87 87 P132-10 P132-10 11,5 11.5 76 76 9,5 9.5 41 41 P132-100 P132-100 6,5 6.5 43 43 17,8 17.8 76 76 A132 A132 7,1 7.1 47 47 10,2 10.2 44 44 A132-10 A132-10 12,7 12.7 84 84 9,3 9.3 40 40 A132-100 A132-100 11,8 11.8 78 78 18,3 18.3 78 78

80/11780/117

ContinuaçãoContinuation

G132 G132 4,5 4.5 30 30 4,8 4.8 21 21 G132-10 G132-10 22,8 22.8 151 151 9,8 9.8 42 42 G132-100 G132-100 10,1 10.1 67 67 21,7 21.7 93 93 WS 132 WS 132 17,6 17.6 117 117 8,2 8.2 35 35 WS132-10 WS132-10 5,3 5.3 35 35 10,8 10.8 46 46 WS132-100 WS132-100 9,3 9.3 62 62 10,7 10.7 46 46 Controle Control 15,1 15.1 100 100 23,4 23.4 100 100

Tabela 42. Resultados de análise de concentração celular para Zymomonas mobilisTable 42. Results of cell concentration analysis for Zymomonas mobilis

Amostra # Sample # 24 horas 24 hours 36 horas 36 hours Concentração celular (x 108/ml)Cell concentration (x 10 8 / ml) % células % cells Concentração celular ( x 108/mL)Cell concentration (x 10 8 / mL) % células % cells P132 P132 7,08 7.08 86 86 2,97 2.97 66 66 P132-10 P132-10 21,80 21.80 264 264 4,37 4.37 98 98 P132-100 P132-100 4,50 4.50 54 54 3,35 3.35 75 75 A132 A132 6,95 6.95 84 84 1,99 1.99 44 44 A132-10 A132-10 6,13 6.13 74 74 4,05 4.05 91 91 A132-100 A132-100 9,60 9.60 116 116 4,20 4.20 94 94 G132 G132 7,48 7.48 90 90 3,84 3.84 86 86 G132-10 G132-10 14,75 14.75 178 178 2,89 2.89 65 65 G132-100 G132-100 6,00 6.00 72 72 2,55 2.55 57 57 WS132 WS132 9,70 9.70 117 117 4,55 4.55 102 102 WS132-10 WS132-10 13,20 13.20 160 160 4,32 4.32 97 97 WS132-100 WS132-100 5,15 5.15 62 62 2,89 2.89 65 65 Controle Control 8,27 8.27 100 100 4,47 4.47 100 100

Exemplo 17- Fermentação em frasco de agitação de amostras de celu5 lose usando P. stipitisExample 17- Fermentation in a shake flask of celu5 lose samples using P. stipitis

Sumáriosummary

Treze amostras foram testadas com relação à produção de etanol em cultura de P. stipitis sem açúcar adicionado. Elas foram testadas na presença e ausência de celulase (complexo de enzima Accellerase 1000®,Thirteen samples were tested for ethanol production in P. stipitis without sugar added. They were tested in the presence and absence of cellulase (Accellerase 1000® enzyme complex,

Genencor). O equipamento e reagentes usados para o experimento são listados abaixo nas Tabelas 43-45.Genencor). The equipment and reagents used for the experiment are listed below in Tables 43-45.

Tabela 43. Equipamento e frequência de manutençãoTable 43. Equipment and maintenance frequency

Equipamento Equipment Fabricante Manufacturer Frequência de manutenção Maintenance frequency Agitadores (2) Agitators (2) B. Braun Biotech, Certomat BS-1 B. Braun Biotech, Certomat BS-1 A cada quatro meses Every four months Espectrofotômetro Spectrophotometer Unicam, UV300 Unicam, UV300 A cada dois anos Every two years Analisador YSI Biochem YSI Biochem Analyzer Interscience, YSI Interscience, YSI Mensalmente Monthly

81/11781/117

Tabela 44. Componentes de YSI usados em estudo com frasco de agitaçãoTable 44. YSI components used in shaking bottle study

Componente Component Catálogo # Catalog # Lote # Lot # Membrana de etanol YSI YSI ethanol membrane 2786 2786 07L100153 07L100153 Padrão de etanol YSI (3,2 g/L) YSI ethanol standard (3.2 g / L) 2790 2790 012711040 012711040 Tampão de etanol YSI YSI ethanol buffer 2787 2787 07M1000053, 07100215 07M1000053, 07100215 Tabela 45. Produtos químicos usados para fermentação em frasco de Table 45. Chemicals used for fermentation in a flask agitação agitation

Componentes do meio Middle components Fabricante Manufacturer Referência # Reference # Lote # Lot # Ureia Urea ScholAR Chemistry ScholAR Chemistry 9472706 9472706 AD-7284-43 AD-7284-43 Base de nitrogênio para levedura Nitrogen base for yeast Becton Dickinson Becton Dickinson 291940 291940 7128171 7128171 Peptona Peptone Becton Dickinson Becton Dickinson 211677 211677 4303198 4303198 Caldo YM YM Broth Becton Dickinson Becton Dickinson 271120 271120 6278265 6278265 Complexo de enzima Ac- cellerase® Ac- enzyme complex cellerase® Genencor Genencor Accellerase® 1000 Accellerase® 1000 1600794133 1600794133 Xilose Xylose BioChemika BioChemika 95731 95731 1304473 51707231 1304473 51707231 Glicose Glucose Sigma Sigma G-5400 G-5400 107H0245 107H0245

Um meio de cultura inclinado de P. stipitis NRRL Y-7124 foi preparado a partir de uma cultura liofilizada reidratada obtida da ARS Culture Collection. Uma parte do material da cultura inclinada foi colocada sobre um Caldo de Mofo de Levedura (Yeast Mold - YM) + 20 g/L de agar (pH de 5,0) e incubada a 30 °C durante 2 dias. Um frasco de Erlenmeyer de 250 mL con10 tendo 100 mL de meio (40 g/L de glicose, 1,7 g/L de base de nitrogênio para levedura, 2,27 g/L de ureia, 6,56 g/L de peptona, 40 g/L de xilose, pH de 5,0) foi inoculado com uma colônia e incubado durante 24 horas a 25 °C e 100 rpm. Após 23 horas de crescimento, uma amostra foi tomada e analisada com relação à densidade óptica (600 nm em um espectrofotômetro de UV) e pureza (Gram coloração). Baseado nesses resultados, um frasco (denominado o Frasco de Cultura) em uma densidade óptica de 6,79 e com uma Gram coloração clara foi escolhido para inocular todos os frascos de teste.An inclined culture medium of P. stipitis NRRL Y-7124 was prepared from a rehydrated lyophilized culture obtained from the ARS Culture Collection. A part of the material from the inclined culture was placed on a Yeast Mold Broth (Yeast Mold - YM) + 20 g / L agar (pH 5.0) and incubated at 30 ° C for 2 days. A 250 mL Erlenmeyer flask containing 10 mL containing 100 mL of medium (40 g / L of glucose, 1.7 g / L of nitrogen base for yeast, 2.27 g / L of urea, 6.56 g / L of peptone, 40 g / L xylose, pH 5.0) was inoculated with a colony and incubated for 24 hours at 25 ° C and 100 rpm. After 23 hours of growth, a sample was taken and analyzed for optical density (600 nm in a UV spectrophotometer) and purity (Gram staining). Based on these results, a flask (called the Culture Flask) with an optical density of 6.79 and a light Gram stain was chosen to inoculate all test flasks.

Os recipientes de teste eram frascos de Erlenmeyer de 250 mL contendo 100 mL de meio (1,7 g/L de base de nitrogênio para levedura, 2,27 g/L de ureia e 6,56 g/L de peptona). Nenhum açúcar (glicose ou xilose) foi adicionado ao meio no frasco de crescimento. Todos os frascos foram submetidos à autoclave vazios a 121 °C e 103,42 kPa (15psi) e meio esterilizado em filtro (filtro de 0,22 pm) adicionado aos frascos antes da adição dosThe test containers were 250 mL Erlenmeyer flasks containing 100 mL of medium (1.7 g / L of nitrogen base for yeast, 2.27 g / L of urea and 6.56 g / L of peptone). No sugar (glucose or xylose) was added to the medium in the growth flask. All vials were autoclaved empty at 121 ° C and 103.42 kPa (15psi) and sterile filter medium (0.22 pm filter) added to the vials before adding the

82/117 materiais de teste. Os materiais de teste não foram esterilizados, uma vez que sujeição à autoclave alterará o conteúdo das amostras e esterilização em filtro não é apropriada para esterilização de sólidos. As amostras de teste (listadas na Tabela 46) foram adicionadas no momento de inoculação (ao invés de antes de) para reduzir a possibilidade de contaminação. Além das amostras de teste, 1 mL (1% v/v) de material do frasco de cultura foi adicionado a cada frasco. Frascos contendo amostra P132-100 requereram a adição de 0,4 mL de NaOH a 1 M para levar o pH para 5,0. Os frascos foram incubados a 30 °C e 150 rpm durante 96 horas.82/117 test materials. The test materials were not sterilized, since being subjected to the autoclave will alter the content of the samples and filter sterilization is not suitable for sterilizing solids. Test samples (listed in Table 46) were added at the time of inoculation (rather than before) to reduce the possibility of contamination. In addition to the test samples, 1 mL (1% v / v) of material from the culture flask was added to each flask. Flasks containing P132-100 sample required the addition of 0.4 mL of 1 M NaOH to bring the pH to 5.0. The flasks were incubated at 30 ° C and 150 rpm for 96 hours.

Um conjunto de frascos em duplicata por matéria prima continha complexo de enzima Accellerase® (1,25 mL por frasco, maior dosagem recomendada é 0,25 mL por grama de biomassa, Genencor) para tentar sacarificação e fermentação simultâneas (SSF). O outro conjunto de frascos em duplicata não contém complexo de enzima Accellerase®. Um total de 52 frascos foi analisado.A set of bottles in duplicate per raw material contained an Accellerase® enzyme complex (1.25 mL per bottle, the highest recommended dosage is 0.25 mL per gram of biomass, Genencor) to attempt simultaneous saccharification and fermentation (SSF). The other set of duplicate vials does not contain an Accellerase® enzyme complex. A total of 52 bottles were analyzed.

Seis frascos de controle foram também analisados. Frascos de controle positivo continham Celulose em Pó SolkaFloc 200 NF (lote # UA158072, International Fiber Corporation) em uma concentração de 2,5 gramas por frasco de 100 mL (25 gramas por L) com e sem a adição de com20 plexo de enzima Accellerase®. Além disso, um controle contendo açúcares (glicose e xilose) apenas foi usado.Six control bottles were also analyzed. Positive control flasks contained 200 NF SolkaFloc Cellulose Powder (lot # UA158072, International Fiber Corporation) at a concentration of 2.5 grams per 100 mL flask (25 grams per L) with and without the addition of 20 pellets of Accellerase enzyme ®. In addition, a control containing sugars (glucose and xylose) was only used.

Tabela 46. A quantidade de cada matéria prima adicionado a cada frascoTable 46. The amount of each raw material added to each bottle

Número Xyleco Xyleco Number Quantidade adicionada ao frasco (g/100 mL) Quantity added to the vial (g / 100 mL) P132 P132 2,5 2.5 P132-10 P132-10 2,5 2.5 P132-100 P132-100 2,5 2.5 A132 A132 5 5 A132-10 A132-10 5 5 A132-100 A132-100 5 5 G132 G132 5 5 G132-10 G132-10 5 5 G132-100 G132-100 5 5 WS 132 WS 132 5 5 WS132-10 WS132-10 5 5 WS132-100 WS132-100 5 5 Amostra A Sample A 5 5

83/11783/117

AnáliseAnalyze

As amostras foram analisadas com relação à concentração de etanol (Tabelas 47, 48 e 49) usando o Analisador YSI Biochem baseado no ensaio de dehidrogenase de álcool (YSI, Interscience). Amostras foram cen5 trifugadas a 14.000 rpm durante 20 minutos e o sobrenadante armazenado a -20 °C. As amostras foram diluídas para entre 0-3,2 g/L de etanol antes de análise. Um padrão de 2,0 g/L de etanol foi analisado aproximadamente a cada 30 amostras para assegurar que a integridade da membrana foi mantida durante análise.The samples were analyzed for ethanol concentration (Tables 47, 48 and 49) using the YSI Biochem Analyzer based on the alcohol dehydrogenase assay (YSI, Interscience). Samples were centrifuged at 14,000 rpm for 20 minutes and the supernatant stored at -20 ° C. The samples were diluted to between 0-3.2 g / L of ethanol before analysis. A standard of 2.0 g / L of ethanol was analyzed approximately every 30 samples to ensure that the integrity of the membrane was maintained during analysis.

ResultadosResults

Tabela 47. Resultados de Frascos de ControleTable 47. Control Bottle Results

Controle Control Concentração de Etanol (g/L) Ethanol concentration (g / L) 24 horas 24 hours 36 horas 36 hours 48 horas 48 hours 96 horas 96 hours Contendo glicose, sem celulose, sem enzima Containing glucose, no cellulose, no enzyme 13,20 13.20 19,00 19.00 20,60 20.60 21,60 21.60 Contendo celulose cristalina (Solka Floc), sem açúcar, sem enzima Containing crystalline cellulose (Solka Floc), without sugar, without enzyme 0,00 0.00 0,00 0.00 0,00 0.00 0,00 0.00 Contendo celulose cristalina (Solka Floc) a 25 g/L, sem açúcar, Accellerase® adicionado Containing crystalline cellulose (Solka Floc) at 25 g / L, without sugar, Accellerase® added 6,56 6.56 7,88 7.88 9,80 9.80 8,65 8.65

Tabela 48. Resultados de frascos de agitação sem complexo de enzimaTable 48. Results from shake flasks without enzyme complex

Accellerase® 1000Accellerase® 1000

Número da amostra Sample number Concentração de etanol (g/L) Ethanol concentration (g / L) 24 horas 24 hours 36 horas 36 hours 48 horas 48 hours 96 horas 96 hours P132 P132 0,09 0.09 0,00 0.00 0,00 0.00 0,12 0.12 P132-10 P132-10 0,02 0.02 0,01 0.01 0,02 0.02 0,17 0.17 P132-100 P132-100 0,09 0.09 0,01 0.01 0,00 0.00 0,02 0.02 A132 A132 1,74 1.74 1,94 1.94 2,59 2.59 3,70 3.70 A132-10 A132-10 1,82 1.82 2,36 2.36 2,30 2.30 2,96 2.96 A132-100 A132-100 0,30 0.30 0,73 0.73 1,31 1.31 2,38 2.38 G132 G132 0,40 0.40 0,09 0.09 0,24 0.24 0,42 0.42 G132-10 G132-10 0,69 0.69 0,42 0.42 0,22 0.22 0,24 0.24 G132-100 G132-100 0,19 0.19 0,05 0.05 0,05 0.05 0,21 0.21 WS 132 WS 132 0,47 0.47 0,50 0.50 0,68 0.68 0,65 0.65 WS132-10 WS132-10 0,47 0.47 0,49 0.49 0,34 0.34 0,92 0.92 WS132-100 WS132-100 0,14 0.14 0,07 0.07 0,08 0.08 0,22 0.22 Amostra A Sample A 1,88 1.88 1,89 1.89 2,30 2.30 3,28 3.28

84/11784/117

Tabela 49. Resultados de frascos de agitação com complexo de enzimaTable 49. Results of shake bottles with enzyme complex

Accellerase® 1000Accellerase® 1000

Número da amostra Sample number Concentração de etanol (g/L) Ethanol concentration (g / L) 24 horas 24 hours 36 horas 36 hours 48 horas 48 hours 96 horas 96 hours P132 P132 7,04 7.04 8,72 8.72 9,30 9.30 5,80 5.80 P132-10 P132-10 4,22 4.22 4,48 4.48 4,49 4.49 1,24 1.24 P132-100 P132-100 3,18 3.18 4,28 4.28 4,70 4.70 3,35 3.35 A132 A132 2,79 2.79 2,91 2.91 2,03 2.03 4,30 4.30 A132-10 A132-10 3,31 3.31 1,62 1.62 2,11 2.11 2,71 2.71 A132-100 A132-100 2,06 2.06 1,92 1.92 1,02 1.02 1,47 1.47 G132 G132 0,87 0.87 0,40 0.40 0,32 0.32 0,44 0.44 G132-10 G132-10 1,38 1.38 1,04 1.04 0,63 0.63 0,07 0.07 G132-100 G132-100 2,21 2.21 2,56 2.56 2,34 2.34 0,12 0.12 WS 132 WS 132 1,59 1.59 1,47 1.47 1,07 1.07 0,99 0.99 WS132-10 WS132-10 1,92 1.92 1,18 1.18 0,73 0.73 0,23 0.23 WS132-100 WS132-100 2,90 2.90 3,69 3.69 3,39 3.39 0,27 0.27 Amostra A Sample A 2,21 2.21 2,35 2.35 3,39 3.39 2,98 2.98

Exemplo 18 - Ensaio de celulaseExample 18 - Cellulase assay

Sumáriosummary

Treze amostras foram testadas com relação à suscetibilidade à celulose usando uma celulase industrial (Accellerase® 1000, Genencor) sob condições ótimas de temperatura e pH.Thirteen samples were tested for cellulose susceptibility using an industrial cellulase (Accellerase® 1000, Genencor) under optimal conditions of temperature and pH.

ProtocoloProtocol

O protocolo é uma modificação do NREL Laboratory Analytical 10 Procedure LAP-009 Enzymatic Saccharification of Lignocellulosic Biomass. Uma amostra de material foi adicionada a 10 mL de tampão de citrato de sódio a 0,1 M (pH de 4,8) e 40 mg/mL de tetraciclina (para prevenir crescimento de bactérias) em um tubo de 50 mL em duplicata. A quantidade de amostra adicionada a cada tubo é listada na Tabela 50. Algumas amostras foram difíceis de misturar (P132, P132-10, P132-100), de modo que elas foram adicionadas em uma menor concentração. Um controle positivo de 0,2 gramas de Celulose em Pó SolkaFloc 200 NF (lote # UA158072, International Fiber Corporation) e um controle negativo (sem amostra) também foram incluídos. Água submetida à osmose inversa (Reverse Osmosis - RO) leva o volume para um total de 20 mL e foi adicionada aos tubos. O tampão de citrato de sódio e água foram aquecidos para 50 °C antes de uso.The protocol is a modification of the NREL Laboratory Analytical 10 Procedure LAP-009 Enzymatic Saccharification of Lignocellulosic Biomass. A sample of material was added to 10 mL of 0.1 M sodium citrate buffer (pH 4.8) and 40 mg / mL tetracycline (to prevent bacterial growth) in a 50 mL duplicate tube. The amount of sample added to each tube is listed in Table 50. Some samples were difficult to mix (P132, P132-10, P132-100), so they were added in a lower concentration. A positive control of 0.2 grams of Cellulose Powder SolkaFloc 200 NF (lot # UA158072, International Fiber Corporation) and a negative control (without sample) were also included. Water submitted to reverse osmosis (Reverse Osmosis - RO) takes the volume to a total of 20 mL and was added to the tubes. The sodium citrate buffer and water were heated to 50 ° C before use.

Enzima Accellerase® 1000 foi adicionada a cada tubo em umaAccellerase® 1000 enzyme was added to each tube in a

85/117 dosagem de 0,25 mL por grama de biomassa (maior dosagem recomendada pela Genencor). Os tubos foram incubados em um ângulo de 45° a 150 rpm e 50 graus C (recomendado pela Genencor) durante 72 horas. Amostras foram tomadas a 0, 3, 6, 9, 12, 18, 24, 48 e 72 horas (Tabelas 52 e 53), cen5 trifugadas a 14.000 rpm durante 20 minutos e o sobrenadante congelado a 20 °C. A concentração de glicose nas amostras foi analisada usando o Analisador YSI Biochem (Interscience) usando as condições descritas na Tabela 51. Uma solução padrão de glicose de 2,5 g/L foi preparada dissolvendo 2,500 gramas de glicose (Sigma Cat# G7528-5KG, Lote #:107H0245) em água destilada. Uma vez dissolvido, o volume total foi levado para 1 L com água destilada em um frasco volumétrico. O padrão foi preparado fresco semanalmente e armazenado a 4 °C.85/117 dosage of 0.25 mL per gram of biomass (highest dosage recommended by Genencor). The tubes were incubated at an angle of 45 ° at 150 rpm and 50 degrees C (recommended by Genencor) for 72 hours. Samples were taken at 0, 3, 6, 9, 12, 18, 24, 48 and 72 hours (Tables 52 and 53), cen5 trifuged at 14,000 rpm for 20 minutes and the supernatant frozen at 20 ° C. The glucose concentration in the samples was analyzed using the YSI Biochem Analyzer (Interscience) using the conditions described in Table 51. A standard 2.5 g / L glucose solution was prepared by dissolving 2,500 grams of glucose (Sigma Cat # G7528-5KG , Lot #: 107H0245) in distilled water. Once dissolved, the total volume was brought to 1 L with distilled water in a volumetric flask. The standard was prepared fresh weekly and stored at 4 ° C.

Tabela 50. Quantidade de cada amostra adicionada _Table 50. Quantity of each sample added _

Número Xyleco Xyleco Number Quantidade adicionada ao tubo (g/20 mL) Quantity added to the tube (g / 20 mL) P132 P132 0,5 0.5 P132-10 P132-10 0,5 0.5 P132-100 P132-100 0,5 0.5 A132 A132 0,75 0.75 A132-10 A132-10 0,75 0.75 A132-100 A132-100 0,75 0.75 G132 G132 0,75 0.75 G132-10 G132-10 0,75 0.75 G132-100 G132-100 0,75 0.75 WS 132 WS 132 0,75 0.75 WS132-10 WS132-10 0,75 0.75 WS132-100 WS132-100 0,75 0.75 Amostra A Sample A 0,75 0.75 SolkaFloc 200NF (Controle) SolkaFloc 200NF (Control) 0,2 0.2 Controle negativo Negative control 0 0

Tabela 51. Componentes de YSI usados em estudo com frasco de agi-Table 51. YSI components used in a shake bottle study

Componente Component Catálogo # Catalog # Lote# Lot# Membrana de glicose YSI YSI glucose membrane 2365 2365 07D100124 07D100124 Tampão de glicose YSI YSI glucose buffer 2357 2357 014614A 014614A

ResultadosResults

86/11786/117

Tabela 52. Resultados do ensaio de celuloseTable 52. Results of the cellulose test

Número de amostra Sample number Concentração de glicose (mg/mL) em tempo de incubação (horas) Glucose concentration (mg / mL) in incubation time (hours) 0 0 3 3 6 6 9 9 12 12 18 18 24 24 48 48 72 72 P132 P132 0,59 0.59 4,19 4.19 7,00 7.00 8,72 8.72 9,70 9.70 10,95 10.95 12,19 12.19 15,10 15.10 15,65 15.65 P132-10 P132-10 0,36 0.36 3,37 3.37 5,08 5.08 6,39 6.39 6,98 6.98 7,51 7.51 8,99 8.99 11,25 11.25 11,65 11.65 P132-100 P132-100 0,91 0.91 3,86 3.86 5,67 5.67 7,31 7.31 8,08 8.08 9,47 9.47 10,70 10.70 12,70 12.70 13,80 13.80 A132 A132 0,39 0.39 1,51 1.51 1,92 1.92 2,40 2.40 2,64 2.64 3,04 3.04 3,30 3.30 3,90 3.90 4,06 4.06 A132-10 A132-10 0,42 0.42 1,80 1.80 2,27 2.27 2,63 2.63 2,86 2.86 3,16 3.16 3,43 3.43 4,02 4.02 4,14 4.14 A132-100 A132-100 0,46 0.46 2,09 2.09 2,72 2.72 3,16 3.16 3,43 3.43 3,78 3.78 4,09 4.09 4,84 4.84 5,26 5.26 G132 G132 0,40 0.40 1,16 1.16 1,35 1.35 1,52 1.52 1,60 1.60 1,67 1.67 1,85 1.85 2,10 2.10 2,21 2.21 G132-10 G132-10 0,34 0.34 1,34 1.34 1,64 1.64 1,95 1.95 2,03 2.03 2,09 2.09 2,36 2.36 2,77 2.77 3,02 3.02 G132-100 G132-100 0,61 0.61 1,84 1.84 2,32 2.32 2,89 2.89 3,14 3.14 3,52 3.52 3,97 3.97 4,81 4.81 5,44 5.44 WS132 WS132 0,35 0.35 1,48 1.48 1,81 1.81 2,14 2.14 2,26 2.26 2,50 2.50 2,70 2.70 3,18 3.18 3,26 3.26 WS132-10 WS132-10 0,44 0.44 1,77 1.77 2,22 2.22 2,60 2.60 2,76 2.76 2,61 2.61 3,15 3.15 3,62 3.62 3,82 3.82 WS132-100 WS132-100 0,70 0.70 2,76 2.76 3,63 3.63 4,59 4.59 4,78 4.78 5,29 5.29 5,96 5.96 6,99 6.99 7,43 7.43 Amostra A Sample A 0,42 0.42 1,09 1.09 1,34 1.34 1,55 1.55 1,69 1.69 1,66 1.66 2,17 2.17 2,96 2.96 3,71 3.71 Controle negativo (sem amostra) Negative control (no sample) 0,03 0.03 0,03 0.03 0,01 0.01 0,01 0.01 0,02 0.02 0,01 0.01 0,02 0.02 0,02 0.02 0,02 0.02 Controle positivo (SolkaFloc) Positive control (SolkaFloc) 0,17 0.17 2,38 2.38 3,65 3.65 4,71 4.71 5,25 5.25 5,98 5.98 7,19 7.19 9,26 9.26 9,86 9.86

A quantidade de celulose digerida no tubo foi calculada como segue:The amount of cellulose digested in the tube was calculated as follows:

g/mL de glicose x 20 mL (volume da amostra) x 0,9 (para 5 corrigir a molécula de água adicionada quando de hidrólise de celulose)g / mL glucose x 20 mL (sample volume) x 0.9 (to 5 correct the water molecule added when cellulose hydrolysis)

O percentual da amostra total liberada como glicose (na Tabela 53 abaixo) foi calculado como segue:The percentage of the total sample released as glucose (in Table 53 below) was calculated as follows:

g de celulose digerida/g de amostra adicionada (vide Tabela 5 para de10 talhes) *100g of digested cellulose / g of added sample (see Table 5 for 10 sizes) * 100

Tabela 53. Resultados do ensaio de celuloseTable 53. Results of the cellulose test

Número da amostra Sample number Percentual da amostra total liberada como glicose (%) no tempo de incubação(h) Percentage of the total sample released as glucose (%) in the incubation time (h) 0 0 3 3 6 6 9 9 12 12 18 18 24 24 48 48 72 72 P132 P132 2,02 2.02 14,98 14.98 25,16 25.16 31,36 31.36 34,85 34.85 39,38 39.38 43,81 43.81 54,29 54.29 56,27 56.27 P132-10 P132-10 1,19 1.19 12,02 12.02 18,25 18.25 22,97 22.97 25,06 25.06 27,00 27.00 32,29 32.29 40,43 40.43 41,87 41.87 P132-100 P132-100 3,17 3.17 13,79 13.79 20,38 20.38 26,28 26.28 29,02 29.02 34,06 34.06 38,45 38.45 45,65 45.65 49,61 49.61 A132 A132 0,86 0.86 3,55 3.55 4,58 4.58 5,74 5.74 6,29 6.29 7,27 7.27 7,87 7.87 9,31 9.31 9,70 9.70 A132-10 A132-10 0,94 0.94 4,25 4.25 5,42 5.42 6,29 6.29 6,82 6.82 7,56 7.56 8,18 8.18 9,60 9.60 9,89 9.89 A132-100 A132-100 1,03 1.03 4,94 4.94 6,50 6.50 7,56 7.56 8,18 8.18 9,05 9.05 9,77 9.77 11,57 11.57 12,58 12.58 G132 G132 0,89 0.89 2,71 2.71 3,22 3.22 3,62 3.62 3,79 3.79 3,98 3.98 4,39 4.39 4,99 4.99 5,26 5.26

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Número da amostra Sample number Percentual da amostra total liberada como glicose (%) no tempo de incubação(h) Percentage of the total sample released as glucose (%) in the incubation time (h) 0 0 3 3 6 6 9 9 12 12 18 18 24 24 48 48 72 72 G132-10 G132-10 0,74 0.74 3,14 3.14 3,91 3.91 4,66 4.66 4,82 4.82 4,99 4.99 5,62 5.62 6,60 6.60 7,20 7.20 G132-100 G132-100 1,39 1.39 4,34 4.34 5,54 5.54 6,91 6.91 7,49 7.49 8,42 8.42 9,48 9.48 11,50 11.50 13,01 13.01 WS132 WS132 0,77 0.77 3,48 3.48 4,32 4.32 5,11 5.11 5,38 5.38 5,98 5.98 6,43 6.43 7,58 7.58 7,78 7.78 WS 132-10 WS 132-10 0,98 0.98 4,18 4.18 5,30 5.30 6,22 6.22 6,58 6.58 6,24 6.24 7,51 7.51 8,64 8.64 9,12 9.12 WS132-100 WS132-100 1,61 1.61 6,55 6.55 8,69 8.69 10,99 10.99 11,42 11.42 12,67 12.67 14,26 14.26 16,73 16.73 17,78 17.78 Amostra A Sample A 0,94 0.94 2,54 2.54 3,19 3.19 3,70 3.70 4,01 4.01 3,96 3.96 5,16 5.16 7,06 7.06 8,86 8.86 Controle positivo (SolkaFloc) Control positive (SolkaFloc) 1,29 1.29 21,15 21.15 32,72 32.72 42,30 42.30 47,07 47.07 53,73 53.73 64,53 64.53 83,16 83.16 88,56 88.56

Exemplo 19 - Fermentação em frasco de agitação usando Pichia stipitisExample 19 - Shaking bottle fermentation using Pichia stipitis

Sumáriosummary

Fermentação em frasco de agitação usando Pichia stipitis foi realizada usando quatro materiais celulósicos tendo o maior desempenho % da Tabela 36.Shaking bottle fermentation using Pichia stipitis was performed using four cellulosic materials having the highest performance% from Table 36.

ProtocoloProtocol

Experimentos foram realizados sob os parâmetros esboçados nas Tabelas 54-56.Experiments were carried out under the parameters outlined in Tables 54-56.

Tabela 54. Equipamento e frequência de manutençãoTable 54. Equipment and maintenance frequency

Equipamento Agitadores (2) Espectrofotômetro Analisador YSI Biochem Equipment Agitators (2) YSI Biochem Analyzer Spectrophotometer Fabricante, Nome B. Braun Biotech, Certomat BS-1 Unicam, UV300 Interscience, YSI Manufacturer, Name B. Braun Biotech, Certomat BS-1 Unicam, UV300 Interscience, YSI Frequência de manutenção A cada quatro meses A cada dois anos Mensalmente Maintenance frequency Every four months Every two years Monthly Tabela 55. Componentes de YSi usados em estudo com frasco de agi- Table 55. YSi components used in a shaking bottle study tação tation Componente Component Catálogo # Catalog # Lote# Lot# Membrana de etanol YSI YSI ethanol membrane 2786 2786 07M100361 07M100361 Padrão de etanol YSI (3,2 g/L) 2790 YSI ethanol standard (3.2 g / L) 2790 1271040 1271040 Tampão de etanol YSI YSI ethanol buffer 2787 2787 07J100215 07J100215

Tabela 56. Produtos químicos usados para fermentação em frasco de agitaçãoTable 56. Chemicals used for shaking bottle fermentation

Componentes do meio Middle components Fabricante Manufacturer Referência # Reference # Lote # Lot # Ureia Urea ScholAR Chemistry ScholAR Chemistry 9472706 9472706 AD-7284-43 AD-7284-43 Base de nitrogênio para Nitrogen base for Becton Dickinson Becton Dickinson 291940 291940 7128171 7128171 levedura yeast Peptona Peptone Becton Dickinson Becton Dickinson 211677 211677 4303198 4303198 Caldo YM YM Broth Becton Dickinson Becton Dickinson 271120 271120 6278265 6278265 Xilose Xylose Alfa Aesar Alpha Aesar A10643 A10643 10130919 10130919 Glicose Glucose Fisher Scientific Fisher Scientific BP350-1 BP350-1 030064 030064

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Desenvolvimento de culturaCulture development

Para todos os experimentos em frasco de agitação a seguir, os frascos de cultura foram preparados usando o procedimento a seguir.For all of the following shake flask experiments, the culture flasks were prepared using the following procedure.

Um banco de células de trabalho de P. stipitis NRRL Y-7124 foi preparado a partir de uma cultura liofilizada reidratada obtida da ARS Culture Collection. Criofrascos contendo cultura de P. stipitis em glicerol a 15% v/v foram armazenados a -75 °C. Uma parte do material do banco de células de trabalho congelado foi colocada sobre um Caldo de Mofo de Levedura (Yeast Mold - YM) + 20 g/L de agar (pH de 5,0) e incubada a 30 °C durante 2 dias. As lâminas foram mantidas durante 2 dias a 4 °C antes de uso. Um frasco de Erlenmeyer de 250 mL contendo 100 mL de meio (40 g/L de glicose, 1,7 g/L de base de nitrogênio para levedura, 2,27 g/L de ureia, 6,56 g/L de peptona, 40 g/L de xilose, pH de 5,0) foi inoculado com uma colônia e incubado durante 24 horas a 25 °C e 100 rpm. Após 23 horas de crescimento, uma amostra foi tomada e analisada com relação à densidade óptica (600 nm em um espectrofotômetro de UV) e pureza (Gram coloração). Baseado nesses resultados, um frasco (denominado o Frasco de Cultura) em uma densidade óptica de entre 4 e 8 e com uma Gram coloração clara foi usado para inocular todos os frascos de teste.A working cell bank of P. stipitis NRRL Y-7124 was prepared from a rehydrated lyophilized culture obtained from the ARS Culture Collection. Cryoprasks containing P. stipitis culture in 15% v / v glycerol were stored at -75 ° C. A part of the material from the frozen working cell bank was placed on a Yeast Mold Broth (Yeast Mold - YM) + 20 g / L agar (pH 5.0) and incubated at 30 ° C for 2 days. The slides were kept for 2 days at 4 ° C before use. One 250 mL Erlenmeyer flask containing 100 mL of medium (40 g / L of glucose, 1.7 g / L of nitrogen base for yeast, 2.27 g / L of urea, 6.56 g / L of peptone , 40 g / L xylose, pH 5.0) was inoculated with a colony and incubated for 24 hours at 25 ° C and 100 rpm. After 23 hours of growth, a sample was taken and analyzed for optical density (600 nm in a UV spectrophotometer) and purity (Gram staining). Based on these results, a flask (called the Culture Flask) at an optical density of between 4 and 8 and with a light Gram stain was used to inoculate all test flasks.

Três experimentos foram realizados usando amostras A132-10, A132-100, G132-10 e G132-100. O Experimento #1 testou essas quatro amostras com relação à concentração de etanol em concentrações variadas de xilose e em concentrações constantes de glicose. O Experimento #2 testou essas quatro amostras com relação à concentração de etanol na concentração dupla de matéria prima usada nos experimentos da Tabela 36. Finalmente, o experimento #3 testou essas quatro amostras com relação à concentração de etanol enquanto se variava as concentrações de xilose e glicose, simultaneamente.Three experiments were performed using samples A132-10, A132-100, G132-10 and G132-100. Experiment # 1 tested these four samples for ethanol concentration at varying concentrations of xylose and at constant concentrations of glucose. Experiment # 2 tested these four samples for the concentration of ethanol in the double concentration of raw material used in the experiments in Table 36. Finally, experiment # 3 tested these four samples for the concentration of ethanol while varying the xylose concentrations and glucose, simultaneously.

Experimento #1 - Variação da Concentração de xiloseExperiment # 1 - Variation of Xylose Concentration

Quatro amostras celulósicas (A132-10, A132-100, G132-10 e G132-100) foram testadas em concentrações variadas de xilose conforme listado na Tabela 57 abaixo.Four cellulosic samples (A132-10, A132-100, G132-10 and G132-100) were tested at varying concentrations of xylose as listed in Table 57 below.

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Tabela 57. Composição de meio dos frascos no Experimento #1Table 57. Composition of vial medium in Experiment # 1

Tratamento Treatment Concentração de xilose (g/L) Xylose concentration (g / L) Concentração de glicose (g/L) Glucose concentration (g / L) Xilose a 100% 100% xylose 40,0 40.0 40,0 40.0 Xilose a 50% 50% xylose 20,0 20.0 40,0 40.0 Xilose a 25% 25% xylose 10,0 10.0 40,0 40.0 Xilose a 10% 10% xylose 4,0 4.0 40,0 40.0 Xilose a 0% 0% xylose 0,0 0.0 40,0 40.0

Os recipientes de teste (um total de 40 frascos de Erlenmeyer de 250 mL) continham 100 mL de meio. Cinco tipos diferentes de meio foram preparados com a quantidade de xilose e glicose esboçada na Tabela 57. Além disso, o meio continha 1,7 g/L de base de nitrogênio para levedura (Becton Dickinson # 291940) 2,27 g/L de ureia (ScholAR Chemistry #9472706) e 6,56 g/L de peptona (Becton Dickinson #211677). Todos os frascos foram submetidos à autoclave vazios a 121 °C e 103,42 kPa (15psi)) e meio esterilizado em filtro (filtro de 0,22 pm) foi adicionado aos frascos antes da adição dos materiais de teste. Os frascos foram mantidos em temperatura ambiente durante 4 dias e verificados com relação à contaminação (turbidez) antes de uso. Os materiais de teste não foram esterilizados, uma vez que sujeição à autoclave alterará o conteúdo das amostras e esterilização em filtro não é apropriada para esterilização de sólidos. As amostras de teste (A132-10, A132-100, G132-10 e G132-100 a 5 g por 100 mL) foram adicionadas no momento de inoculação (ao invés de antes de) para reduzir a possibilidade de contaminação. Além das amostras de teste, 1 mL (1% v/v) de material do frasco de cultura foi adicionado a cada frasco. Os frascos foram incubados a 30 °C e 150 rpm durante 72 horas.The test vessels (a total of 40 250 ml Erlenmeyer flasks) contained 100 ml of medium. Five different types of medium were prepared with the amount of xylose and glucose outlined in Table 57. In addition, the medium contained 1.7 g / L of nitrogen base for yeast (Becton Dickinson # 291940) 2.27 g / L of urea (ScholAR Chemistry # 9472706) and 6.56 g / L of peptone (Becton Dickinson # 211677). All flasks were autoclaved empty at 121 ° C and 103.42 kPa (15psi)) and sterile filter medium (0.22 pm filter) was added to the flasks before adding the test materials. The bottles were kept at room temperature for 4 days and checked for contamination (turbidity) before use. The test materials were not sterilized, since being subjected to the autoclave will alter the content of the samples and filter sterilization is not suitable for sterilizing solids. Test samples (A132-10, A132-100, G132-10 and G132-100 at 5 g per 100 mL) were added at the time of inoculation (rather than before) to reduce the possibility of contamination. In addition to the test samples, 1 mL (1% v / v) of material from the culture flask was added to each flask. The flasks were incubated at 30 ° C and 150 rpm for 72 hours.

Infelizmente, um frasco (amostra A132-100 com xilose a 100%) se quebrou durante a testagem. Portanto, todos os resultados após 24 horas de incubação são reportados como um único frasco. Após 72 horas de incubação, 100% da quantidade original de material celulósico (5,0 g) foram adicionados aos frascos com xilose a 100% (7 frascos no total, um frasco contendo amostra A132-100 se quebrou) e incubado conforme acima durante mais 48 horas.Unfortunately, a vial (sample A132-100 with 100% xylose) was broken during testing. Therefore, all results after 24 hours of incubation are reported as a single bottle. After 72 hours of incubation, 100% of the original amount of cellulosic material (5.0 g) was added to the flasks with 100% xylose (7 flasks in total, a flask containing A132-100 sample broke) and incubated as above for another 48 hours.

90/11790/117

Tabela 58. Adição de matéria prima a frascos com xilose a 100% no tempo de incubação de 72 horasTable 58. Addition of raw material to flasks with 100% xylose in the 72-hour incubation time

Matéria primaFeedstock

A132-10 A132-100 G132-10 G132-100A132-10 A132-100 G132-10 G132-100

Adicionado a 72 horas (gramas)Added to 72 hours (grams)

AnáliseAnalyze

Amostras foram tomadas dos 40 frascos de teste nos tempos de incubação de 0, 6, 12, 24, 36, 48 e 72 horas. Além disso, amostras foram tomadas a 24 e 48 horas pós-adição da segunda quantidade de matéria prima aos frascos com xilose a 100% (vide Tabela 58).Samples were taken from 40 test flasks at incubation times of 0, 6, 12, 24, 36, 48 and 72 hours. In addition, samples were taken 24 and 48 hours after adding the second quantity of raw material to the vials with 100% xylose (see Table 58).

Um total de 292 amostras foram analisadas com relação à concentração de etanol usando um Analisador YSI Biochem baseado no ensaio de dehidrogenase de álcool (YSI, Interscience). Amostras foram centrifugadas a 14.000 rpm durante 20 minutos e o sobrenadante armazenado a 20°C. De nota, amostras no tempo 0 requereram filtração através de um filtro para seringa de 0,45 pm. As amostras deverão ser diluídas para entre 0-3,2 g/L de etanol antes de análise. Um padrão de 2,0 g/L de etanol foi analisado aproximadamente a cada 30 amostras para assegurar que a integridade da membrana foi mantida.A total of 292 samples were analyzed for ethanol concentration using a YSI Biochem Analyzer based on the alcohol dehydrogenase assay (YSI, Interscience). Samples were centrifuged at 14,000 rpm for 20 minutes and the supernatant stored at 20 ° C. Of note, samples at time 0 required filtration through a 0.45 pm syringe filter. The samples should be diluted to between 0-3.2 g / L of ethanol before analysis. A standard of 2.0 g / L of ethanol was analyzed approximately every 30 samples to ensure that the integrity of the membrane was maintained.

Um total de 47 amostras foi analisado para contagem de células. Amostras serão tomadas no tempo de incubação de 72 horas e 48 horas pós-adição de mais material celulósico. Amostras apropriadamente diluídas foram misturadas com azul de Tripano a 0,05% e carregadas em um hemocitômetro Neubauer. As células foram contadas sob ampliação de 40 X . Experimento #2 - Análise de2 X Concentração de matéria primaA total of 47 samples were analyzed for cell count. Samples will be taken at the incubation time of 72 hours and 48 hours after adding more cellulosic material. Properly diluted samples were mixed with 0.05% Trypan blue and loaded into a Neubauer hemocytometer. The cells were counted at 40 X magnification. Experiment # 2 - Analysis of 2 X Concentration of raw material

Os recipientes de teste (um total de 8 frascos de Erlenmeyer de 250 mL) continham 100 mL de meio. O meio continha 40 g/L de glicose, 40 g/L de xilose, 1,7 g/L de base de nitrogênio para levedura (Becton Dickinson # 291940) 2,27 g/L de ureia (ScholAR Chemistry #9472706) e 6,56 g/L de peptona (Becton Dickinson #211677). Os frascos foram preparados conforme no Experimento #1. As amostras de teste (A132-10, A132-100, G132-10 e G132-100 a 10 g por 100 mL) foram adicionadas no momento de inocula91/117 ção (ao invés de antes de) para reduzir a possibilidade de contaminação. Além das amostras de teste, 1 mL (1% v/v) de material do frasco de cultura foi adicionado a cada frasco. Os frascos foram incubados a 30°C e 150 rpm durante 72 horas.The test vessels (a total of 8 250 ml Erlenmeyer flasks) contained 100 ml of medium. The medium contained 40 g / L of glucose, 40 g / L of xylose, 1.7 g / L of nitrogen base for yeast (Becton Dickinson # 291940) 2.27 g / L of urea (ScholAR Chemistry # 9472706) and 6.56 g / L of peptone (Becton Dickinson # 211677). The bottles were prepared according to Experiment # 1. The test samples (A132-10, A132-100, G132-10 and G132-100 at 10 g per 100 mL) were added at the time of inoculation (rather than before) to reduce the possibility of contamination. In addition to the test samples, 1 mL (1% v / v) of material from the culture flask was added to each flask. The flasks were incubated at 30 ° C and 150 rpm for 72 hours.

AnáliseAnalyze

Amostras eram dos 8 frascos de teste em um tempo de incubação de 0, 6, 12, 24, 36, 48 e 72 horas. Análises de etanol das 56 amostras foi realizada conforme para o Experimento #1 e são reportadas na Tabela 59. Uma contagem de células foi realizada na amostra de 72 horas conforme para o Experimento #1 e é apresentada na Tabela 60.Samples were from 8 test flasks at an incubation time of 0, 6, 12, 24, 36, 48 and 72 hours. Ethanol analyzes of the 56 samples were performed as per Experiment # 1 and are reported in Table 59. A cell count was performed on the sample for 72 hours as per Experiment # 1 and is shown in Table 60.

Tabela 59. Concentração de etanol em frascos com matéria prima duploTable 59. Concentration of ethanol in bottles with double raw material

Tempo da amostra Sample time Concentração de etanol (g/L) Ethanol concentration (g / L) A132-10 A132-10 A132-100 A132-100 G132-10 G132-10 G132-100 G132-100 0 0 1,38 1.38 0,26 0.26 0,12 0.12 0,11 0.11 6 6 1,75 1.75 0,21 0.21 0,20 0.20 0,10 0.10 12 12 2,16 2.16 0,73 0.73 0,69 0.69 0,31 0.31 24 24 19,05 19.05 15,35 15.35 16,55 16.55 12,60 12.60 36 36 21,75 21.75 17,55 17.55 18,00 18.00 15,30 15.30 48 48 26,35 26.35 23,95 23.95 24,65 24.65 20,65 20.65 72 72 26,95 26.95 27,35 27.35 28,90 28.90 27,40 27.40

Tabela 60. Concentração de células no tempo de incubação de 72 horas em frascos com matéria prima duploTable 60. Concentration of cells in the 72-hour incubation time in flasks with double raw material

Amostra A132-10 A132-100 G132-10 G132-100Sample A132-10 A132-100 G132-10 G132-100

Concentração de célulasCell concentration

4,064.06

5,375.37

5,185.18

4,47 (x108/ml)4.47 (x10 8 / ml)

Experimento #3 - Concentrações variadas de xilose e glicoseExperiment # 3 - Varied concentrations of xylose and glucose

Quatro amostras celulósicas (A132-10, A132-100, G132-10 eFour cellulosic samples (A132-10, A132-100, G132-10 and

G132-100) foram testadas em concentrações variadas de xilose e glicose conforme listado na tabela abaixo (Tabela 60).G132-100) were tested at varying concentrations of xylose and glucose as listed in the table below (Table 60).

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Tabela 61. Composição de meio de Frascos no Experimento #3Table 61. Flask medium composition in Experiment # 3

Tratamento Treatment Concentração de xilose (g/L) Xylose concentration (g / L) Concentração de glicose (g/L) Glucose concentration (g / L) 50 % de açúcar 50% sugar 20,0 20.0 20,0 20.0 25 % de açúcar 25% sugar 10,0 10.0 10,0 10.0 10 % de açúcar 10% sugar 4,0 4.0 4,0 4.0 0 % de açúcar 0% sugar 0,0 0.0 0 0

Os recipientes de teste (um total de 32, frascos de Erlenmeyer de 250 mL) continham 100 mL de meio. Quatro diferentes tipos de meio foram preparados com a quantidade de xilose e glicose esboçada na Tabela 61. Além disso, o meio continha 1,7 g/L de base de nitrogênio para levedura (Becton Dickinson # 291940) 2,27 g/L de ureia (ScholAR Chemistry #9472706) e 6,56 g/L de peptona (Becton Dickinson #211677). Os frascos foram preparados conforme para o Experimento #1. As amostras de teste (A132-10, A132-100, G132-10 e G132-100) foram adicionadas no momento de inoculação (ao invés de antes de) para reduzir a possibilidade de contaminação. Além das amostras de teste, 1 mL (1% v/v) de material do frasco de cultura foi adicionado a cada frasco. Os frascos foram incubados a 30 °C e 150 rpm durante 72 horas.The test vessels (a total of 32, 250 mL Erlenmeyer flasks) contained 100 mL of medium. Four different types of medium were prepared with the amount of xylose and glucose outlined in Table 61. In addition, the medium contained 1.7 g / L of nitrogen base for yeast (Becton Dickinson # 291940) 2.27 g / L of urea (ScholAR Chemistry # 9472706) and 6.56 g / L of peptone (Becton Dickinson # 211677). The bottles were prepared according to Experiment # 1. Test samples (A132-10, A132-100, G132-10 and G132-100) were added at the time of inoculation (rather than before) to reduce the possibility of contamination. In addition to the test samples, 1 mL (1% v / v) of material from the culture flask was added to each flask. The flasks were incubated at 30 ° C and 150 rpm for 72 hours.

AnáliseAnalyze

Amostras foram tomadas dos 32 frascos de teste em um tempo de incubação de 0, 6, 12, 24, 36, 48 e 72 horas (vide Tabelas 62-65). Um total de 224 amostras foram analisadas com relação à concentração de etanol usando o Analisador YSi Biochem baseado no ensaio de dehidrogenase de álcool (YSI, Interscience). Amostras foram centrifugadas a 14.000 rpm durante 20 minutos e o sobrenadante armazenado a -20 °C. De nota, algumas das amostras requereram centrifugação e, então, filtração através de um filtro para seringa de 0,45 pm. As amostras foram diluídas para entre 03,2 g/L de etanol antes de análise. Um padrão de 2,0 g/L de etanol foi analisado aproximadamente a cada 30 amostras para assegurar que a integridade da membrana de YSI foi mantida.Samples were taken from 32 test flasks at an incubation time of 0, 6, 12, 24, 36, 48 and 72 hours (see Tables 62-65). A total of 224 samples were analyzed for ethanol concentration using the YSi Biochem Analyzer based on the alcohol dehydrogenase assay (YSI, Interscience). Samples were centrifuged at 14,000 rpm for 20 minutes and the supernatant stored at -20 ° C. Of note, some of the samples required centrifugation and then filtration through a 0.45 pm syringe filter. The samples were diluted to between 03.2 g / L of ethanol before analysis. A standard of 2.0 g / L of ethanol was analyzed approximately every 30 samples to ensure that the integrity of the YSI membrane was maintained.

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Tabela 62. Resultados de etanol na Amostra A132-10Table 62. Ethanol results in Sample A132-10

?ão de etanol (g/L) ethanol (g / L) 50% de açúcares* 50% sugars * 0,56 I 0.56 I 00 co o 00 co O CM CO cm CM CO cm 13,35 13.35 IO U) r- T- IO U) r- T- 16,60 16.60 14,20 14.20 1 1 1 1 25% de açúcares* 25% sugars * 0,56 I 0.56 I 0,83 0.83 2,47 2.47 r- <n r- <n 9,99 ] 9.99] 8,33 I 8.33 I 5,08 5.08 i i ! ! 10% de açúcares* 10% sugar * í 0,57 | í 0.57 | v- cn o v- cn O CO V CM CO V CM oo CO oo CO 1^- CM 't 1 ^ - CM 't 3,03 3.03 1,52 1.52 I 1 I 1 1 1 0% de açúcares* 0% sugars * I 0,53 j I 0.53 j 0,93 1 0.93 1 CM CM Ϊ 1,02 ! Ϊ 1.02! <J> CM <J> CM ’ί t— ’Ί t— I 1,14 Ί I 1.14 Ί ! ! 1 1 Xilose a 100% 100% xylose í 0,39 í 0.39 1,12 1.12 I 1,90 I 1.90 I 16,95 I 16.95 20,25 20.25 26,80 26.80 [ 28,00 [28.00 23,15 23.15 21,55 21.55 Concentraç Concentration Xilose a 50% 50% xylose 0,41 j 0.41 j CO CO σ> r- T“ σ> r- T " 17,05 17.05 21,35 21.35 23,00 23.00 21,85 21.85 ! ! 1 1 Xilose a 25% 25% xylose í 0,42 | í 0.42 | 1,15 | 1.15 | I 1,71 I 1.71 I 17,05 | I 17.05 | IO CM o CM IO CM O CM 19,70 ] 19.70] | 19,25 | 19.25 1 1 1 1 1 1 Xilose a 10% 10% xylose 0,42 j 0.42 j I 9ΪΛ I 9ΪΛ to OO to OO 15,90 ! 15.90! 17,40 17.40 17,05 17.05 15,55 15.55 1 1 ! ! Xilose a 0% 0% xylose 0,43 | 0.43 | CO CO I 1,72 I I 1.72 I | 15,55 | | 15.55 | 17,10 | 17.10 | 16,40 I 16.40 I 15,15 15.15 1 1 1 1 1 1 1 1 Tempo da amostra Time gives sample o O CO CO CM CM -m- CM -m- CM I 36 I 36 I 48 I 48 I 72 I 72 24 horas pós- adição 24 hours post- addition 48 horas pós- adição 48 hours post- addition

CO φCO φ

Q.Q.

><> <

ΦΦ

OO

ΌΌ

Φ (Λ cΦ (Λ c

<<

94/117 ο94/117 ο

ο οο ο

ο ω -σ Φ cõ ο uo Ή.ο ω -σ Φ cõ ο uo Ή.

Φ ω -σ Φ χ° 03 θ'- QΦ ω -σ Φ χ ° 03 θ'- Q

Ο '=5 7- Ο 03 ωΟ '= 5 7- Ο 03 ω

ΦΦ

1_1_

ΟΟ

-=3- = 3

ΟΟ

Φ ΟΦ Ο

X 03X 03

Φ <>Φ <>

C/3 ο ο — m X 03C / 3 ο ο - m X 03

Φ ωΦ ω

ο — £\Jο - £ \ J

X ca οο ιο ιΟ οX ca οο ιο ιΟ ο

ο ωο ω

COCO

TtTt

Φ .ο ω θ' ο οΟ .ο ω θ 'ο ο

03 03 σ σ 03 03 ο ο. ο ο. 1_ Ί—» ω 1_ Ί— » ω Ε Ε ο ο φ φ Ε Ε 1- 1- 03 03

coco

Ο Ο Ο Ο 103 103 103 103 <Λ Ο-, <Λ Ο-, ω ο ω ο 2 Ο 2 Ο 2 ΤΟ 2 ΤΟ Ο 03 Ο 03 Ο 03 Ο 03 ώ ώ -Z- ώ -Z- ώ 'ίΤ -Ο 'ίΤ -Ο οο -ο οο -ο C\l CL C \ l CL Xf CL Xf CL

C φC φ

Ε *c φΕ * c φ

ο.ο.

X φX φ

ο σο σ

φ ωφ ω

c <c <

ΕΕ

Φ σΦ σ

φ ωφ ω

cç

Ε φΕ φ

ο σο σ

φ <η ηφ <η η

Vi οI saw ο

Τ3Τ3

4-14-1

V)V)

ΦΦ

L.L.

0)0)

Ο (Λ οΟ (Λ ο

Τ3Τ3

ΟΟ

F— «F— «

**

95/117 ω ω ~σ Φ ro ° ο Ο '=5 LO <> 03 ο ω Ό Φ95/117 ω ω ~ σ Φ ro ° ο Ο '= 5 LO <> 03 ο ω Ό Φ

S° 05 ΟS ° 05 Ο

OJ £ 1 03 * χΡ Ο « Ο Q) Ο ίϊ ° 05OJ £ 1 03 * χΡ Ο «Ο Q) Ο ίϊ ° 05

ΟΙ cΟΙ c

φφ

Ε πΕ π

φφ

QJQJ

X φX φ

ο οο ο

φ ωφ ω

c <c <

ω φω φ

Ο '=5Ο '= 5

ΟΟ

ΙΟ φΙΟ φ

ω ο ο = LD 03 ω ο ο = LD 03

ΟΙΟΙ

Φ (Λ „ Ο Ό — ΟΙ 05Φ (Λ „Ο Ό - ΟΙ 05

Φ tn ο ο φ S.O (Ζ)Φ tn ο ο φ S.O (Ζ)

Ο ΟΟ Ο

03 03 Τ3 Τ3 05 05 Ο Ο ι_ Μ—* ι_ Μ— * Ω. Ω. ω ω Ε Ε ο ο Φ Φ Ε Ε (— (- 05 05

<ο οι<ο οι

Ο Ο Ο Ο „ 'Φ „'Φ „ 'Φ „'Φ tn ο tn ο 52 ο 52 ο Ε 75 Ε 75 Ε ±3 Ε ± 3 Ο Φ Ο Φ Ο 03 Ο 03 ώ ώ ώ ώ Ό Ό ΟΟ Ό ΟΟ Ό ΟΙ Q. ΟΙ Q. Μ CL Μ CL

96/11796/117

Tabela 65. Resultados de etanol na Amostra G132-100Table 65. Results of ethanol in Sample G132-100

tanol (g/L) tanol (g / L) 50 % de açúcares* 50% sugars * 0,06 | 0.06 | co o d co O d 1,44 | 1.44 | 10,55 | 10.55 | 16,10 í 16.10 IO co d x— IO co d x— 14,30 | 14.30 | 1 1 1 1 1 1 1 1 25 % de açúcares* 25% sugars * 0,05 | 0.05 | 0,05 j 0.05 j co x“ co x " 7,62 | 7.62 | 8,73 8.73 7,76 7.76 co o d co O d 1 1 ! ! 10 % de açúcares* 10% sugar * 0,05 | 0.05 | 0,05 I 0.05 I 1,37 | 1.37 | 3,67 | 3.67 | 3,09 3.09 1,θ1 I 1, θ1 I o d O d 1 1 ! ! 0 % de açúcares* 0% sugars * 0,05 | 0.05 | o d O d 0,13 | 0.13 | 0,03 | 0.03 | T- CD d T- CD d o d O d l 0,03 | l 0.03 | 1 1 1 1 Concentração de & & Concentration Xilose a 100 % Xylose at 100 % 0,05 | 0.05 | 0,07 | 0.07 | r~- d r ~ - d 12,05 12.05 19,25 19.25 24,45 24.45 27,55 27.55 25,20 25.20 24,60 24.60 Xilose a 50 % 50% xylose xt o d xt O d co o o co O O co iq d co I Q d 13,95 I 13.95 I l 18,20 l 18.20 22,55 j 22.55 j I 22,10 I 22.10 1 1 1 1 Xilose a 25 % 25% xylose 0,04 I 0.04 I co o d co O d 0,67 I 0.67 I 14,90 14.90 ! 18,25 ! ! 18.25 ! i 19,35 i 19.35 l 18,45 l 18.45 1 1 1 1 1 a 1 The Xilose a 10 % 10% xylose Tt O d Tt O d 0,07 | 0.07 | 0,56 | 0.56 | U) xt U) xt I 17,10 | I 17.10 | o cq d O cq d I 15,40 l I 15.40 l 1 1 Xilose a 0% 0% xylose 0,04 I 0.04 I 0,07 0.07 0,60 I 0.60 I 13,05 13.05 15,10 15.10 14,40 14.40 14,70 14.70 1 1 ! ! Tempo da amostra Sample time o O co co CM CM xt CM xt CM co co co co 00 xt 00 xt CM I- CM I- 24 horas pós-adição 24 hours post-addition 48 horas pós-adição 48 hours post-addition

coco

O cThe c

ΦΦ

E φE φ

□l□ l

XX

ΦΦ

O σO σ

φ enφ en

-rô c-rô c

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97/11797/117

Amostras foram tomadas a 72 horas de incubação para contagens de células (vide Tabelas 66-67). Amostras apropriadamente diluídas foram misturadas com azul de Tripano a 0,05% e carregadas em um hemocitômetro Neubauer. As células foram contadas sob ampliação de 40 X .Samples were taken at 72 hours of incubation for cell counts (see Tables 66-67). Properly diluted samples were mixed with 0.05% Trypan blue and loaded into a Neubauer hemocytometer. The cells were counted at 40 X magnification.

ResultadosResults

Um frasco de cultura foi usado para inocular todos os frascos de teste dos Experimentos #1 e #2. A densidade óptica (600 nm) do frasco de cultura foi medida como sendo 5,14 e a concentração de células era de 4,65 χ 108 células/mL (Tabelas 65-66). Portanto, a concentração inicial de células nos frascos de teste era de aproximadamente 4,65 χ 106 células/mL.A culture flask was used to inoculate all test flasks from Experiments # 1 and # 2. The optical density (600 nm) of the culture flask was measured to be 5.14 and the cell concentration was 4.65 χ 10 8 cells / mL (Tables 65-66). Therefore, the initial cell concentration in the test flasks was approximately 4.65 χ 10 6 cells / mL.

Um segundo frasco de cultura foi usado para inocular os frascos do Experimento #3. A densidade óptica (600 nm) do frasco de cultura era de 5,78 e a concentração de células era de 3,75 χ 108 células/mL Portanto, a concentração inicial de células nos frascos de teste era de aproximadamenteA second flask of culture was used to inoculate the flasks of Experiment # 3. The optical density (600 nm) of the culture flask was 5.78 and the cell concentration was 3.75 χ 10 8 cells / mL. Therefore, the initial cell concentration in the test flasks was approximately

3,75 χ 106 células/mL.3.75 χ 10 6 cells / mL.

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Tabela 66. Contagens de células no tempo de incubação de 72 horasTable 66. Cell counts at 72 hour incubation time

CD CD •K • K σ σ CO CO xT xT 5— 5— CM CM CM CM àS at o O IX) IX) 00 00 CS) CS) CM CM o O o o O O cm cm IX) IX) co co de in * V. CO * V. CO co co CJ) CJ) CJ) CJ) o O CM CM xj- xj- 00 00 IX) IX) o o O O o O o O o O o O CM CM co co de in ar* air* CM CM co co r- r- co co o O CM CM CO CO x— x— co co o O o o O O o O o O o O o O co co ep ep E AND L. CO L. CO CO CO * co * co * * * T““ * T ““ co O co O o o O O CM CM o O o O o O T“ T " o O O O o O d d o O X X o O co co cn cn co co Ξ3 Ξ3 CD CD s? s? 0) 0) IX) IX) r- r- CM CM CJ) CJ) Κφ o Κφ O o O o o O O o O o O oo oo CM CM CD CD · — · - M M χ— χ— co co LX) LX) X X co co ão d ão d o O co co M-» M- » CD CD c ç tn tn CM CM 00 00 r- r- r- r- CD CD o O o O O) O) r- r- CD CD M M onc onc Xil Xil a 5 to 5 M M o O cm cm o O (D (D ω ω CM CM CJ) CJ) r- r- M M o O líi li f'- f'- CJ) CJ) co co oo oo CM CM CO~ CO ~ o O cm cm χφ χφ X X co co CD CD (0 (0 co co r- r- o O CM CM O O o O co co o O CX) CX) O O ΓΣΖ ΓΣΖ T“ T " o O T“ T " Xf Xf X X co co CD w CD w l·- l · - CJ) CJ) IX) IX) co co O O o O CO CO CS) CS) CS) CS) IX) IX) X X co co d d O O o O co co co co O O o O o O O O o O o O * » T T V V t- t- (0 (0 CM CM CM CM CM CM CM CM CO CO CO CO CO CO CO CO E AND T* T * T“ T " V V < < < < < < o O o O

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Tabela 67. Contagens de células no tempo de incubação de 48 horas pós -a d ição (100 % de xilose e glicose)__Table 67. Cell counts at 48-hour post-dition incubation time (100% xylose and glucose) __

Amostra Concentração de células (x 108/mL)Sample Cell concentration (x 10 8 / mL)

A132-10 10,17A132-10 10.17

A132-100 3,38A132-100 3.38

G132-10 3,94G132-10 3.94

G132-100 6,53G132-100 6.53

Exemplo 20 - Testagem de toxicidade de amostras lignocelulósicas contra P. stipitis e S. cerevisiae 5 SumárioExample 20 - Toxicity testing of lignocellulosic samples against P. stipitis and S. cerevisiae 5 Summary

Trinta e sete amostras foram analisadas com relação à toxicidade contra duas culturas que produzem etanol, Saccharomyces cerevesiae e Pichia stipitis. Nesse estudo, glicose foi adicionada às amostras de forma a distinguir entre privação das culturas e toxicidade das amostras.Thirty-seven samples were analyzed for toxicity against two cultures that produce ethanol, Saccharomyces cerevesiae and Pichia stipitis. In this study, glucose was added to the samples in order to distinguish between deprivation of cultures and toxicity of the samples.

Tabela 68. Condições para testagem de toxicidade_Table 68. Conditions for testing for toxicity_

Variável Variable Organismo Body Saccharomyces cerevisiae ATCC 24858 Saccharomyces cerevisiae ATCC 24858 Pichia stipitis NRRL Y-7124 Pichia stipitis NRRL Y-7124 Volume de inoculação (mL) Inoculation volume (mL) 0,5-1 (alvo 6-7 x 105 células/mL)0.5-1 (target 6-7 x 10 5 cells / mL) 1 (alvo 3-4 x 106 células/mL)1 (target 3-4 x 10 6 cells / mL) Repetição do teste Repeating the test Frascos únicos Single bottles Temperatura de incubação (± 1 °C) Incubation temperature (± 1 ° C) 25 °C 25 ° C 25 °C 25 ° C Velocidade do agitador (rpm) Agitator speed (rpm) 200 200 125 125 Tipo de recipiente Container type Frasco de Erlenmeyer de 500 mL 500 mL Erlenmeyer Flask Frasco de Erlenmeyer de 250 mL 250 mL Erlenmeyer Flask Volume de meio Volume of medium 100 mL 100ml 100 mL 100ml Tempo total de incubação (horas) Total incubation time (hours) 72 72 72 72 Análise de etanol (horas) Ethanol analysis (hours) 0, 6, 12, 24, 36, 48, 72 0, 6, 12, 24, 36, 48, 72 0, 6, 12, 24, 36, 48, 72 0, 6, 12, 24, 36, 48, 72 Contagens de células (horas) Cell counts (hours) 24, 72 24, 72 24, 72 24, 72 PH PH 0 horas 0 hours 0 horas 0 hours

ProtocoloProtocol

Um sumário do protocolo usado é listado na Tabela 68. Uma descrição dos produtos químicos usados em testagem de toxicidade é lista100/117 da na Tabela 69. Dois frascos de controle (sem amostra adicionada) foram tomados para cada micro-organismo para cada semana de testagem. Um total de 82 frascos foi analisado.A summary of the protocol used is listed in Table 68. A description of the chemicals used in toxicity testing is listed 100/177 in Table 69. Two control flasks (no sample added) were taken for each microorganism for each week of testing. A total of 82 bottles were analyzed.

Durante os experimentos, nenhum etanol ou células apareceram 5 nos frascos com P. stipitis contendo amostras C, C-1e, C-5e e C-10e nas primeiras 24 horas de incubação. De forma a confirmar os resultados, o teste foi repetido. O segundo teste confirmou alguma inibição de crescimento de P. stipitis quando as amostras C, C1E, C5E e C10E foram adicionadas aos frascos.During the experiments, no ethanol or cells appeared 5 in the flasks with P. stipitis containing samples C, C-1e, C-5e and C-10e in the first 24 hours of incubation. In order to confirm the results, the test was repeated. The second test confirmed some growth inhibition of P. stipitis when samples C, C1E, C5E and C10E were added to the flasks.

Tabela 69. Produtos químicos e materiais usados para testagem de toxicidadeTable 69. Chemicals and materials used for toxicity testing

Componente do meio Component of middle Fabricante Manufacturer Referência # Reference # Lote# Lot# Ureia Urea ScholAR Chemistry ScholAR Chemistry 9472706 9472706 AD-7284-43 AD-7284-43 Base de nitrogênio para levedura Nitrogen base for yeast Becton Dickinson Becton Dickinson 291940 291940 7128171 7128171 Peptona Peptone Becton Dickinson Becton Dickinson 211677 211677 4303198 4303198 Xilose Xylose Alfa Aesar Alpha Aesar A10643 A10643 10130919 10130919 Glicose Glucose Sigma Sigma G-5400 G-5400 107H0245 107H0245 Extrato de levedura Yeast extract Becton Dickinson Becton Dickinson 288620 288620 4026828 4026828 Caldo YM YM Broth Becton Dickinson Becton Dickinson 271120 271120 6278265 6278265

Tabela 70. Componentes de YSI usados em estudo de toxicidade Componente Catálogo #Table 70. YSI components used in a toxicity study Component Catalog #

Membrana de etanol YSI 2786YSI 2786 ethanol membrane

Padrão de etanol YSI (3,2 g/L) 2790YSI ethanol standard (3.2 g / L) 2790

Tampão de etanol YSI_2787YSI_2787 ethanol buffer

Amostras de testeTest samples

Sete amostras de teste (todas com a designação C) foram tritu15 radas usando um moedor de café adequado para pequenas amostras. As amostras foram trituradas para um tamanho de partícula consistente (entre amostras) a olho nu. A amostra número C-100e foi facilmente triturada para um pequeno tamanho de partícula.Seven test samples (all with designation C) were ground using a small sample coffee grinder. The samples were ground to a consistent particle size (between samples) with the naked eye. Sample number C-100e was easily ground to a small particle size.

Todas as amostras foram adicionadas aos frascos em uma con20 centração de 50 gramas por litro , exceto quanto às seis amostras P (25All samples were added to the flasks in a concentration of 50 grams per liter, except for the six samples P (25

101/117 gramas por litro). Essas amostras tinham uma cor branca a acinzentada e eram visualmente fofas e os frascos não misturavam apropriadamente (sem líquido o bastante) na concentração de 50 gramas por litro. Amostras S dissolveram facilmente e puderam, posteriormente, ser adicionadas aos frascos em uma maior concentração. As amostras A e G puderam ser adicionadas a 100 gramas por litro posteriormente.101/117 grams per liter). These samples were white to grayish in color and were visually fluffy and the bottles did not mix properly (without enough liquid) at a concentration of 50 grams per liter. S samples dissolved easily and could later be added to the flasks in a higher concentration. Samples A and G could be added at 100 grams per liter later.

Testagem foi realizada usando os dois micro-organismos conforme descrito abaixo.Testing was performed using the two microorganisms as described below.

Saccharomyces cerevisiae ATCC 24858 (American Type Culture Collection)Saccharomyces cerevisiae ATCC 24858 (American Type Culture Collection)

Um banco de células de trabalho de S. cerevisiae ATCC 24858 foi preparado a partir de uma cultura liofilizada reidratada obtida da American Type Culture Collection. Criofrascos contendo cultura de S. cerevisiae em glicerol a 15% v/v são armazenados a -75 °C. Uma parte do material do banco de células de trabalho congelado será colocada sobre um Caldo de Mofo de Levedura (Yeast Mold - YM) + 20 g/L de agar (pH de 5,0) e incubada a 30 °C durante 2 dias. Um frasco de Erlenmeyer de 250 mL contendo 50 mL de meio (20 g/L de glicose, 3 g/L de extrato de levedura e 5,0 g/L de peptona, pH de 5,0) foi inoculado com uma colônia da lâmina YM e incubado durante 24 horas a 25 °C e 200 rpm. Após 23 horas de crescimento, a amostra foi tomada e analisada com relação à densidade óptica (600 nm em um espectrofotômetro de UV) e pureza (Gram coloração ). Baseado nesses resultados, um frasco (denominado o Frasco de Cultura) com uma OD de 9-15 e Gram coloração pura foi usado para inoculação dos frascos de crescimento. Após 23 horas de crescimento, o frasco de cultura tinha uma baixa OD (5,14) e contagem de células (1,35 x 108 células/mL). De nota, a colônia tomada da lâmina de cultura era menor do que o usual. Portanto, 0,5 mL de material de cultura (em oposição a 0,1 mL planejado) foram adicionados a cada recipiente de teste.An S. cerevisiae ATCC 24858 working cell bank was prepared from a rehydrated lyophilized culture obtained from the American Type Culture Collection. Cryoprasks containing S. cerevisiae culture in 15% v / v glycerol are stored at -75 ° C. A part of the material from the frozen working cell bank will be placed on a Yeast Mold Broth (Yeast Mold - YM) + 20 g / L agar (pH 5.0) and incubated at 30 ° C for 2 days. A 250 mL Erlenmeyer flask containing 50 mL of medium (20 g / L of glucose, 3 g / L of yeast extract and 5.0 g / L of peptone, pH of 5.0) was inoculated with a colony of YM slide and incubated for 24 hours at 25 ° C and 200 rpm. After 23 hours of growth, the sample was taken and analyzed for optical density (600 nm in a UV spectrophotometer) and purity (Gram staining). Based on these results, a flask (called the Culture Flask) with an OD of 9-15 and pure Gram staining was used to inoculate the growth flasks. After 23 hours of growth, the culture flask had a low OD (5.14) and cell count (1.35 x 10 8 cells / ml). Of note, the colony taken from the culture slide was smaller than usual. Therefore, 0.5 ml of culture material (as opposed to planned 0.1 ml) was added to each test vessel.

Os recipientes de teste eram frascos de Erlenmeyer de 500 mL contendo 100 mL do meio estéril descrito acima. Todos os frascos foram submetidos à autoclave a 121 °C e 103,42 kPa (15psi) antes da adição dosThe test containers were 500 ml Erlenmeyer flasks containing 100 ml of the sterile medium described above. All vials were autoclaved at 121 ° C and 103.42 kPa (15psi) before adding the

102/117 materiais de teste. Os materiais de teste não foram esterilizados, uma vez que sujeição à autoclave alteraria o conteúdo das amostras. As amostras de teste foram adicionadas no momento de inoculação (ao invés de antes de) para reduzir a possibilidade de contaminação. Além das amostras de teste, 0,5 -1,0 mL (0,5-1,0% v/v) de material do frasco de cultura foi adicionado a cada frasco. Os frascos foram incubados conforme descrito acima durante 72 horas.102/117 test materials. The test materials were not sterilized, since being subjected to the autoclave would alter the content of the samples. Test samples were added at the time of inoculation (rather than before) to reduce the possibility of contamination. In addition to the test samples, 0.5 -1.0 mL (0.5-1.0% v / v) of material from the culture flask was added to each flask. The flasks were incubated as described above for 72 hours.

Pichia stipitis (ARS Culture Collection)Pichia stipitis (ARS Culture Collection)

Um banco de células de trabalho de P. stipitis NRRL Y-7124 foi preparado a partir de uma cultura liofilizada reidratada obtida da ARS Culture Collection. Criofrascos contendo cultura de P. stipitis em glicerol a 15% v/v são armazenados a -75 °C. Uma parte do material do banco de células de trabalho congelado foi colocada sobre um Caldo de Mofo de Levedura (Yeast Mold - YM) + 20 g/L de agar (pH de 5,0) e incubada a 30 °C durante 2 dias. As lâminas foram mantidas durante até 5 dias a 4 °C antes de uso. Um frasco de Erlenmeyer de 250 mL contendo 100 mL de meio (40 g/L de glicose, 1,7 g/L de base de nitrogênio para levedura, 2,27 g/L de ureia, 6,56 g/L de peptona, 40 g/L de xilose, pH de 5,0) foi inoculado com uma colônia e incubado durante 24 horas a 25 °C e 125 rpm. Após 23 horas de crescimento, a amostra foi tomada e analisada com relação à densidade óptica (600 nm em um espectrofotômetro de UV) e pureza (Gram coloração ). Baseado nesses resultados, um frasco (denominado o Frasco de Cultura) em uma densidade óptica de 5-9 e com uma Gram coloração pura foi usado para inocular todos os frascos de teste.A working cell bank of P. stipitis NRRL Y-7124 was prepared from a rehydrated lyophilized culture obtained from the ARS Culture Collection. Cryoprasks containing P. stipitis culture in 15% v / v glycerol are stored at -75 ° C. A part of the material from the frozen working cell bank was placed on a Yeast Mold Broth (Yeast Mold - YM) + 20 g / L agar (pH 5.0) and incubated at 30 ° C for 2 days. The slides were kept for up to 5 days at 4 ° C before use. One 250 mL Erlenmeyer flask containing 100 mL of medium (40 g / L glucose, 1.7 g / L nitrogen base for yeast, 2.27 g / L urea, 6.56 g / L peptone , 40 g / L xylose, pH 5.0) was inoculated with a colony and incubated for 24 hours at 25 ° C and 125 rpm. After 23 hours of growth, the sample was taken and analyzed for optical density (600 nm in a UV spectrophotometer) and purity (Gram staining). Based on these results, a flask (called the Culture Flask) at an optical density of 5-9 and with a pure Gram stain was used to inoculate all test flasks.

Os recipientes de teste foram frascos de Erlenmeyer de 250 mL contendo 100 mL do meio estéril descrito acima. Todos os frascos foram submetidos à autoclave vazios a 121 °C e 103,42 kPa (15psi) e meio esterilizado em filtro (filtro de 0,22 pm) adicionado aos frascos antes da adição dos materiais de teste. Os materiais de teste não foram esterilizados, uma vez que sujeição à autoclave alteraria o conteúdo das amostras e esterilização em filtro não é apropriada para esterilização de sólidos. As amostras de teste foram adicionadas no momento de inoculação (ao invés de antes de) paraThe test containers were 250 ml Erlenmeyer flasks containing 100 ml of the sterile medium described above. All vials were autoclaved empty at 121 ° C and 103.42 kPa (15psi) and sterile filter medium (0.22 pm filter) added to the vials before adding the test materials. The test materials were not sterilized, since subjection to the autoclave would alter the content of the samples and filter sterilization is not suitable for sterilization of solids. Test samples were added at the time of inoculation (rather than before) to

103/117 reduzir a possibilidade de contaminação. Além das amostras de teste, 1 mL (1% v/v) de material do frasco de cultura foi adicionado a cada frasco. Os frascos foram incubados conforme descrito acima durante 72 horas.103/117 reduce the possibility of contamination. In addition to the test samples, 1 mL (1% v / v) of material from the culture flask was added to each flask. The flasks were incubated as described above for 72 hours.

AnáliseAnalyze

Amostras foram tomadas dos frascos de cultura exatamente antes de inoculação e cada frasco de teste a 24 e 72 horas e analisadas com relação à concentração de células usando contagens diretas. Amostras apropriadamente diluídas de S. cerevisiae e P. stipitis foram misturadas com azul de Tripano a 0,05%, carregadas em um hemocitômetro Neubauer. As células foram contadas sob ampliação de 40 X .Samples were taken from the culture flasks just before inoculation and each test flask at 24 and 72 hours and analyzed for cell concentration using direct counts. Appropriately diluted samples of S. cerevisiae and P. stipitis were mixed with 0.05% Trypan blue, loaded on a Neubauer hemocytometer. The cells were counted at 40 X magnification.

Amostras foram tomadas de cada frasco a 0, 6, 12, 24, 36, 48 e 72 horas e analisadas com relação à concentração de etanol usando o Analisador YSI Biochem baseado no ensaio de dehidrogenase de álcool (YSI, Interscience). Amostras foram centrifugadas a 14.000 rpm durante 20 minutos e o sobrenadante armazenado a -20 °C. As amostras deverão ser diluídas para 0-3,2 g/L de etanol antes de análise. Um padrão de 2,0 g/L de etanol foi analisado aproximadamente a cada 30 amostras para assegurar que a integridade da membrana foi mantida durante análise.Samples were taken from each bottle at 0, 6, 12, 24, 36, 48 and 72 hours and analyzed for ethanol concentration using the YSI Biochem Analyzer based on the alcohol dehydrogenase assay (YSI, Interscience). Samples were centrifuged at 14,000 rpm for 20 minutes and the supernatant stored at -20 ° C. The samples should be diluted to 0-3.2 g / L of ethanol before analysis. A standard of 2.0 g / L of ethanol was analyzed approximately every 30 samples to ensure that the integrity of the membrane was maintained during analysis.

CálculosCalculations

Os cálculos a seguir foram usados para comparar as contagens de células e concentração de etanol com os frascos de controle:The following calculations were used to compare cell counts and ethanol concentration with the control flasks:

desempenho % = (concentração de etanol no frasco de teste/etanol no controle)*100% células = (número de células no frasco de teste/número de células no frasco de controle)*100performance% = (concentration of ethanol in the test bottle / ethanol in the control) * 100% cells = (number of cells in the test bottle / number of cells in the control bottle) * 100

ResultadosResults

O frasco de cultura com S. cerevisiae tinha uma densidade óptica (600 nm) de 5,14 e uma concentração de células de 1,35 χ 108 células/mL. 0,5 mL de material do frasco de cultura foi adicionado a cada um dos frascos de teste. Portanto, a concentração de células inicial em cada frasco era de 6,75 x 105/mL. Durante a segunda semana de testagem, o frasco de cultura com S. cerevisiae tinha uma densidade óptica (600 nm) de 4,87 e uma concentração de células de 3,15 χ 107 células/mL. Um mL de materialThe flask of culture with S. cerevisiae had an optical density (600 nm) of 5.14 and a cell concentration of 1.35 χ 10 8 cells / mL. 0.5 ml of material from the culture flask was added to each of the test flasks. Therefore, the initial cell concentration in each flask was 6.75 x 10 5 / ml. During the second week of testing, the S. cerevisiae culture flask had an optical density (600 nm) of 4.87 and a cell concentration of 3.15 χ 10 7 cells / mL. One mL of material

104/117 do frasco de cultura foi adicionado a cada um dos frascos de teste. Portanto, a concentração de células inicial em cada frasco era de 6,30 x 105/mL. O pH dos frascos com S. cerevisiae em um tempo de amostragem de 0 hora é apresentado na Tabela 71. O pH dos frascos com conteúdos do frasco esta5 va dentro do pH ótimo para crescimento de S. cerevisiae (pH de 4-6). Nenhum ajuste de pH foi requerido.104/117 of the culture flask was added to each of the test flasks. Therefore, the initial cell concentration in each flask was 6.30 x 10 5 / ml. The pH of the flasks with S. cerevisiae at a sampling time of 0 hour is shown in Table 71. The pH of the flasks with contents of the flask was within the optimal pH for growth of S. cerevisiae (pH 4-6). No pH adjustment was required.

Tabela 71. pH de frascos com S. cerevisiae no tempo de amostra de 0 horaTable 71. pH of flasks with S. cerevisiae at 0 hour sample time

Número da amostra Sample number pH pH Número da amostra Sample number PH PH P P 5,04 5.04 C Ç 5,46 5.46 P1E P1E 4,99 4.99 C1E C1E 5,54 5.54 P5E P5E 5,04 5.04 C5E C5E 5,50 5.50 P10E P10E 4,98 4.98 C10E C10E 5,33 5.33 P50E P50E 4,67 4.67 C30E C30E 5,12 5.12 P100E P100E 4,43 4.43 C50E C50E 4,90 4.90 G G 5,45 5.45 C100E C100E 4,66 4.66 G1E G1E 5,47 5.47 ST ST 5,11 5.11 G5E G5E 5,46 5.46 ST1E ST1E 5,06 5.06 G10E G10E 5,39 5.39 ST5E ST5E 4,96 4.96 G50E G50E 5,07 5.07 ST10E ST10E 4,94 4.94 A THE 5,72 5.72 ST30E ST30E 5,68 5.68 A1E A1E 5,69 5.69 ST50E ST50E 4,48 4.48 A5E A5E 5,62 5.62 ST100E ST100E 4,23 4.23 A10E A10E 5,61 5.61 controle A control A 5,02 5.02 A50E A50E 5,74 5.74 controle B control B 5,04 5.04 S* S* 5,10 5.10 S1E S1E 5,08 5.08 S5E S5E 5,07 5.07 S10E S10E 5,04 5.04 S30E S30E 4,84 4.84 S50E S50E 4,57 4.57 S100E S100E 4.33 4.33

* S refere-se à sacarose * C refere-se a milho * ST refere-se a amido* S refers to sucrose * C refers to corn * ST refers to starch

A concentração de etanol e desempenho nos frascos com S. cerevisiae são apresentados nas Tabelas 72 e 73. As maiores concentrações de etanol foram produzidas pela série S.Ethanol concentration and performance in flasks with S. cerevisiae are shown in Tables 72 and 73. The highest concentrations of ethanol were produced by the S. series.

105/117105/117

Tabela 72. Concentração de etanol em frascos com S. cerevisiaeTable 72. Ethanol concentration in flasks with S. cerevisiae

de amostra sample 0 0 6 6 12 12 24 24 36 36 48 48 72 72 P P 0,02 0.02 0,04 0.04 0,38 0.38 5,87 5.87 7,86 7.86 5,41 5.41 1,04 1.04 P1E P1E 0,03 0.03 0,03 0.03 0,28 0.28 5,10 5.10 8,03 8.03 5,46 5.46 0,58 0.58 P5E P5E 0,03 0.03 0,04 0.04 0,57 0.57 8,84 8.84 6,38 6.38 3,40 3.40 0,04 0.04 P10E P10E 0,06 0.06 0,05 0.05 0,65 0.65 6,63 6.63 7,66 7.66 5,57 5.57 1,40 1.40 P50E P50E 0,04 0.04 0,03 0.03 0,26 0.26 2,80 2.80 5,85 5.85 8,59 8.59 5,68 5.68 P100E P100E 0,04 0.04 0,02 0.02 0,12 0.12 3,64 3.64 8,26 8.26 7,51 7.51 3,03 3.03 G G 0,04 0.04 0,04 0.04 0,57 0.57 10,20 10.20 8,24 8.24 6,66 6.66 2,84 2.84 G1E G1E 0,04 0.04 0,05 0.05 0,46 0.46 10,20 10.20 9,24 9.24 6,94 6.94 2,84 2.84 G5E G5E 0,11 0.11 0,11 0.11 0,44 0.44 10,00 10.00 8,7 8.7 6,36 6.36 0,88 0.88 G10E G10E 0,05 0.05 0,04 0.04 0,40 0.40 9,97 9.97 8,41 8.41 5,79 5.79 0,11 0.11 G50E G50E 0,05 0.05 0,05 0.05 0,48 0.48 9,72 9.72 8,33 8.33 6,13 6.13 2,38 2.38 A THE 0,29 0.29 0,38 0.38 0,48 0.48 8,43 8.43 8,76 8.76 7,09 7.09 4,66 4.66 A1E A1E 0,34 0.34 0,44 0.44 0,79 0.79 9,66 9.66 8,9 8.9 7,18 7.18 2,64 2.64 A5E A5E 0,55 0.55 0,45 0.45 0,99 0.99 9,44 9.44 8,96 8.96 7,56 7.56 3,80 3.80 A10E A10E 0,55 0.55 0,55 0.55 0,93 0.93 9,58 9.58 8,33 8.33 6,28 6.28 1,40 1.40 A50E A50E 0,22 0.22 0,08 0.08 0,38 0.38 9,38 9.38 8,01 8.01 5,99 5.99 0,98 0.98 S s 0,03 0.03 0,03 0.03 0,39 0.39 5,73 5.73 7,06 7.06 10,10 10.10 15,90 15.90 S1E S1E 0,05 0.05 0,06 0.06 0,31 0.31 7,24 7.24 9,52 9.52 12,10 12.10 14,90 14.90 S5E S5E 0,02 0.02 0,05 0.05 0,34 0.34 5,87 5.87 7,68 7.68 11,90 11.90 19,00 19.00 S10E S10E 0,03 0.03 0,04 0.04 0,35 0.35 5,88 5.88 TJ1 TJ1 11,50 11.50 19,30 19.30 S30E S30E 0,03 0.03 0,05 0.05 0,09 0.09 5,94 5.94 7,97 7.97 11,20 11.20 20,40 20.40 S50E* S50E * 0,13 0.13 0,19 0.19 0,47 0.47 5,46 5.46 7,96 7.96 13,00 13.00 18,30 18.30 S100E S100E 0,11 0.11 0,10 0.10 0,21 0.21 7,00 7.00 10,6 10.6 13,80 13.80 12,70 12.70 C Ç 0,01 0.01 0,04 0.04 0,32 0.32 8,47 8.47 7,57 7.57 5,48 5.48 6,40 6.40 C1E C1E 0,00 0.00 0,06 0.06 0,37 0.37 8,93 8.93 7,86 7.86 5,99 5.99 1,37 1.37 C5E C5E 0,03 0.03 0,05 0.05 0,48 0.48 9,32 9.32 7,92 7.92 5,69 5.69 1,41 1.41 C10E C10E 0,02 0.02 0,04 0.04 0,52 0.52 9,14 9.14 7,67 7.67 5,34 5.34 0,35 0.35 C30E C30E 0,02 0.02 0,05 0.05 0,28 0.28 9,15 9.15 8,15 8.15 5,84 5.84 2,47 2.47 C50E C50E 0,03 0.03 0,06 0.06 0,44 0.44 9,31 9.31 7,79 7.79 5,78 5.78 1,79 1.79 C100E C100E 0,03 0.03 0,06 0.06 0,58 0.58 9,06 9.06 6,85 6.85 5,95 5.95 1,09 1.09 ST ST 0,02 0.02 0,05 0.05 0,99 0.99 8,54 8.54 6,69 6.69 5,09 5.09 0,42 0.42 ST1E ST1E 0,03 0.03 0,04 0.04 0,70 0.70 8,87 8.87 7,29 7.29 4,81 4.81 1,04 1.04 ST5E ST5E 0,02 0.02 0,04 0.04 0,52 0.52 8,61 8.61 7,16 7.16 4,97 4.97 0,85 0.85 ST10E ST10E 0,02 0.02 0,05 0.05 0,33 0.33 8,97 8.97 7,05 7.05 5,26 5.26 0,68 0.68 ST30E ST30E 0,03 0.03 0,04 0.04 0,71 0.71 8,47 8.47 6,96 6.96 4,89 4.89 0,21 0.21 ST50E ST50E 0,04 0.04 0,07 0.07 0,34 0.34 8,46 8.46 8,19 8.19 7,04 7.04 3,20 3.20 ST100E ST100E 0,03 0.03 0,10 0.10 0,30 0.30 9,30 9.30 8,62 8.62 7,29 7.29 4,23 4.23 controle A control A 0,01 0.01 0,07 0.07 0,85 0.85 5,92 5.92 8,18 8.18 7,81 7.81 6,26 6.26 controle B control B 0,01 0.01 0,04 0.04 0,27 0.27 4,86 4.86 6,43 6.43 8,01 8.01 6,75 6.75 controle A* control THE* 0,04 0.04 0,21 0.21 1,36 1.36 5,19 5.19 7,31 7.31 7,55 7.55 5,16 5.16 controle B* control B* 0,03 0.03 0,20 0.20 1,18 1.18 5,16 5.16 5,96 5.96 7,62 7.62 5,32 5.32

* analisado na semana 2* analyzed in week 2

Vide Tabela 72 para chave do número de amostraSee Table 72 for sample number key

106/117106/117

Tabela 73. Desempenho em frascos com S. cerevisiaeTable 73. Performance in flasks with S. cerevisiae

Número da amostra Sample number Desempenho (%) nos tempos a seguir (horas) Performance (%) in the following times (hours) 24 24 36 36 48 48 72 72 P P 108,9 108.9 107,6 107.6 68,4 68.4 16,0 16.0 P1E P1E 94,6 94.6 109,9 109.9 69,0 69.0 8,9 8.9 P5E P5E 164,0 164.0 87,3 87.3 43,0 43.0 0,6 0.6 P10E P10E 123,0 123.0 104,9 104.9 70,4 70.4 21,5 21.5 P50E P50E 51,9 51.9 80,1 80.1 108,6 108.6 87,3 87.3 P100E P100E 67,5 67.5 113,1 113.1 94,9 94.9 46,5 46.5 G G 189,2 189.2 112,8 112.8 84,2 84.2 43,6 43.6 G1E G1E 189,2 189.2 126,5 126.5 87,7 87.7 43,6 43.6 G5E G5E 185,5 185.5 119,1 119.1 80,4 80.4 13,5 13.5 G10E G10E 185,0 185.0 115,1 115.1 73,2 73.2 1,7 1.7 G50E G50E 180,3 180.3 114,0 114.0 77,5 77.5 36,6 36.6 A THE 156,4 156.4 119,9 119.9 89,6 89.6 71,6 71.6 A1E A1E 179,2 179.2 121,8 121.8 90,8 90.8 40,6 40.6 A5E A5E 175,1 175.1 122,7 122.7 95,6 95.6 58,4 58.4 A10E A10E 177,7 177.7 114,0 114.0 79,4 79.4 21,5 21.5 A50E A50E 174,0 174.0 109,7 109.7 75,7 75.7 15,1 15.1 S s 106,3 106.3 96,6 96.6 127,7 127.7 244,2 244.2 S1E S1E 134,3 134.3 130,3 130.3 153,0 153.0 228,9 228.9 S5E S5E 108,9 108.9 105,1 105.1 150,4 150.4 291,9 291.9 S10E S10E 109,1 109.1 105,7 105.7 145,4 145.4 296,5 296.5 S30E S30E 110,2 110.2 109,1 109.1 141,6 141.6 313,4 313.4 S50E* S50E * 105,5 105.5 119,9 119.9 171,3 171.3 349,2 349.2 S100E S100E 129,9 129.9 145,1 145.1 174,5 174.5 195,1 195.1 C Ç 157,1 157.1 103,6 103.6 69,3 69.3 98,3 98.3 C1E C1E 165,7 165.7 107,6 107.6 75,7 75.7 21,0 21.0 C5E C5E 172,9 172.9 108,4 108.4 71,9 71.9 21,7 21.7 C10E C10E 169,6 169.6 105,0 105.0 67,5 67.5 5,4 5.4 C30E C30E 169,8 169.8 111,6 111.6 73,8 73.8 37,9 37.9 C50E C50E 172,7 172.7 106,6 106.6 73,1 73.1 27,5 27.5 C100E C100E 168,1 168.1 93,8 93.8 75,2 75.2 16,7 16.7 ST ST 158,4 158.4 91,6 91.6 64,3 64.3 6,5 6.5 ST1E ST1E 164,6 164.6 99,8 99.8 60,8 60.8 16,0 16.0 ST5E ST5E 159,7 159.7 98,0 98.0 62,8 62.8 13,1 13.1 ST10E ST10E 166,4 166.4 96,5 96.5 66,5 66.5 10,4 10.4 ST30E ST30E 157,1 157.1 95,3 95.3 61,8 61.8 3,2 3.2 ST50E ST50E 157,0 157.0 112,1 112.1 89,0 89.0 49,2 49.2 ST100E ST100E 172,5 172.5 118,0 118.0 92,2 92.2 65,0 65.0 Controle A Control A 109,8 109.8 112,0 112.0 98,7 98.7 96,2 96.2 Controle B Control B 90,2 90.2 88,0 88.0 101,3 101.3 103,7 103.7 Controle A* Control A * 100,3 100.3 110,1 110.1 99,5 99.5 98,5 98.5 Controle B* Control B * 99,7 99.7 89,8 89.8 100,4 100.4 101,5 101.5

* analisado na semana 2* analyzed in week 2

A concentração de células e % de células nos frascos com S. cerevisiae são apresentados na Tabela 74. Altas contagens de células foram observadas em todos os frascos; contudo, nem todas as células parecemThe concentration of cells and% of cells in the flasks with S. cerevisiae are shown in Table 74. High cell counts were observed in all flasks; however, not all cells appear

107/117 produzir etanol.107/117 produce ethanol.

Tabela 74. Contagens de células de S cerevisiae e % de célulasTable 74. S cerevisiae cell counts and% cells

Número da amostra Sample number Contagem de células (células x 108/ mL)Cell count (cells x 10 8 / mL) % de células (contagem/controle de contagem) *100 Cell% (count / count control) * 100 24 horas 24 hours 72 horas 72 hours 24 horas 24 hours 72 horas 72 hours P P 0,62 0.62 0,96 0.96 97,7 97.7 139,0 139.0 P1E P1E 0,35 0.35 1,18 1.18 54,1 54.1 170,9 170.9 P5E P5E 1,13 1.13 1,93 1.93 177,3 177.3 279,5 279.5 P10E P10E 0,59 0.59 1,42 1.42 91,8 91.8 205,6 205.6 P50E P50E 0,32 0.32 1,40 1.40 49,4 49.4 202,8 202.8 P100E P100E 0,45 0.45 1,94 1.94 70,6 70.6 281,0 281.0 G G 0,74 0.74 3,48 3.48 116,5 116.5 504,0 504.0 G1E G1E 0,68 0.68 3,65 3.65 107,1 107.1 528,6 528.6 G5E G5E 0,62 0.62 3,87 3.87 96,5 96.5 560,5 560.5 G10E G10E 0,70 0.70 2,73 2.73 109,5 109.5 395,4 395.4 G50E G50E 0,46 0.46 2,10 2.10 71,8 71.8 304,1 304.1 A THE 0,55 0.55 3,53 3.53 86,0 86.0 511,2 511.2 A1E A1E 0,83 0.83 3,45 3.45 130,7 130.7 499,6 499.6 A5E A5E 0,67 0.67 3,53 3.53 104,8 104.8 511,2 511.2 A10E A10E 0,53 0.53 1,95 1.95 83,6 83.6 282,4 282.4 A50E A50E 0,66 0.66 1,62 1.62 103,5 103.5 234,6 234.6 S s 0,44 0.44 1,11 1.11 69,5 69.5 160,8 160.8 S1E S1E 0,44 0.44 1,10 1.10 68,2 68.2 159,3 159.3 S5E S5E 0,23 0.23 0,99 0.99 36,5 36.5 143,4 143.4 S10E S10E 0,39 0.39 0,73 0.73 61,2 61.2 105,4 105.4 S30E S30E 0,31 0.31 0,71 0.71 48,3 48.3 102,1 102.1 S50E* S50E * 0,44 0.44 0,90 0.90 86,5 86.5 196,5 196.5 S100E S100E 0,53 0.53 0,84 0.84 82,4 82.4 121,7 121.7 C Ç 0,45 0.45 1,81 1.81 70,6 70.6 262,1 262.1 C1E C1E 0,71 0.71 2,40 2.40 110,6 110.6 347,6 347.6 C5E C5E 0,53 0.53 2,33 2.33 83,6 83.6 337,4 337.4 C10E C10E 0,77 0.77 1,55 1.55 120,0 120.0 224,5 224.5 C30E C30E 0,75 0.75 1,80 1.80 117,6 117.6 260,7 260.7 C50E C50E 0,64 0.64 1,70 1.70 100,1 100.1 246,2 246.2 C100E C100E 0,81 0.81 1,51 1.51 127,1 127.1 218,7 218.7 ST ST 0,75 0.75 1,75 1.75 117,6 117.6 253,4 253.4 ST1E ST1E 0,57 0.57 1,36 1.36 89,4 89.4 197,0 197.0 ST5E ST5E 0,58 0.58 1,49 1.49 90,7 90.7 215,8 215.8 ST10E ST10E 0,61 0.61 1,32 1.32 95,4 95.4 191,2 191.2 ST30E ST30E 0,59 0.59 0,60 0.60 91,8 91.8 86,9 86.9 ST50E ST50E 0,59 0.59 1,30 1.30 91,8 91.8 188,3 188.3 ST100E ST100E 0,41 0.41 1,24 1.24 63,5 63.5 179,6 179.6 controle A control A 0,81 0.81 0,79 0.79 127,1 127.1 114,1 114.1 controle B control B 0,47 0.47 0,59 0.59 72,9 72.9 85,9 85.9 controle A* control A * 0,66 0.66 0,42 0.42 131,2 131.2 91,7 91.7 Controle B* Control B * 0,35 0.35 0,50 0.50 69,0 69.0 108,1 108.1

O frasco de cultura com P. stipitis tinha uma densidade óptica (600 nm) de 5,01 e uma concentração de células de 3,30 x 108 células/mL.The P. stipitis culture flask had an optical density (600 nm) of 5.01 and a cell concentration of 3.30 x 10 8 cells / ml.

108/117108/117

Um mL de material do frasco de cultura foi adicionado a cada um dos frascos de teste. Portanto, a concentração de células inicial em cada frasco era de 3,30 x 106/mL. Durante a segunda semana de testagem, o frasco de cultura com P. stípitis tinha uma densidade óptica (600 nm) de 5,45 e uma con5 centração de células de 3,83 x 108 células/mL. Um mL de material do frasco de cultura foi adicionado a cada um dos frascos de teste. Portanto, a concentração de células inicial em cada frasco era de 3,83 x 106/mL. O pH dos frascos com P. stípitis em um tempo de amostragem de 0 hora é apresentado na Tabela 75. O pH dos frascos com conteúdos do frasco estava dentro do pH ótimo para crescimento de P. stípitis (pH de 4-7). Nenhum ajuste de pH foi requerido.One ml of material from the culture flask was added to each of the test flasks. Therefore, the initial cell concentration in each flask was 3.30 x 10 6 / ml. During the second week of testing, the P. stípitis culture flask had an optical density (600 nm) of 5.45 and a cell concentration of 3.83 x 10 8 cells / ml. One ml of material from the culture flask was added to each of the test flasks. Therefore, the initial cell concentration in each flask was 3.83 x 10 6 / ml. The pH of the flasks with P. stípitis at a sampling time of 0 hour is shown in Table 75. The pH of the flasks with contents of the flask was within the optimum pH for growth of P. stípitis (pH 4-7). No pH adjustment was required.

ábela 75. pH de frascos com P. stípitis no tempo de amostra de 0 horaábela 75. pH of flasks with P. stípitis at 0 hour sample time

Número da amostra Sample number pH pH Número da amostra Sample number pH pH P P 4,91 4.91 C Ç 5,36 5.36 P1E P1E 4,87 4.87 C1E C1E 5,30 5.30 P5E P5E 4,90 4.90 C5E C5E 5,29 5.29 P10E P10E 4,78 4.78 C10E C10E 5,06 5.06 P50E P50E 4,46 4.46 C30E C30E 4,89 4.89 P100E P100E 4,24 4.24 C50E C50E 4,70 4.70 G G 5,45 5.45 C100E C100E 4,59 4.59 G1E G1E 5,43 5.43 ST ST 4,93 4.93 G5E G5E 5,48 5.48 ST1E ST1E 4,90 4.90 G10E G10E 5,32 5.32 ST5E ST5E 4,81 4.81 G50E G50E 4,99 4.99 ST10E ST10E 4,83 4.83 A THE 5,69 5.69 ST30E ST30E 4,91 4.91 A1E A1E 5,66 5.66 ST50E ST50E 4,24 4.24 A5E A5E 5,60 5.60 ST100E ST100E 4,07 4.07 A10E A10E 5,58 5.58 controle A control A 4,93 4.93 A50E A50E 5,69 5.69 controle B control B 4,91 4.91 S s 5,00 5.00 S1E S1E 4,94 4.94 S5E S5E 4,86 4.86 S10E S10E 4,78 4.78 S30E S30E 4,51 4.51 S50E S50E 4,27 4.27 S100E S100E 4,08 4.08

A concentração de etanol e desempenho nos frascos com P. stipitis são apresentados nas Tabelas 76 e 77. As maiores concentrações de 15 etanol foram as séries G e A. Frascos C-30e, C-50e e C-100e também con109/117 tinham altas concentrações de etanol. A concentração de células e % de células nos frascos com P. stipitis são apresentados na Tabela 78. Baixas concentrações de células foram observadas nos frascos com as designações S. Baixas contagens de células também foram observadas em frascos contendo amostras C, C1E, C5E e C10E no tempo de amostragem de 24 horas.The ethanol concentration and performance in the flasks with P. stipitis are shown in Tables 76 and 77. The highest concentrations of 15 ethanol were the G and A series. Flasks C-30e, C-50e and C-100e also had 109 high concentrations of ethanol. The concentration of cells and% of cells in the flasks with P. stipitis are shown in Table 78. Low concentrations of cells were observed in flasks with the designations S. Low cell counts were also observed in flasks containing samples C, C1E, C5E and C10E at 24 hour sampling time.

Tabela 76. Concentração de etanol em frascos com P. stipitisTable 76. Ethanol concentration in bottles with P. stipitis

Número de amostra Number in sample Concentração de etanol (g/L) nos tempos a seguir (horas) Ethanol concentration (g / L) in the following times (hours) 0 0 6 6 12 12 24 24 36 36 48 48 72 72 P P 0,01 0.01 0,05 0.05 0,26 0.26 4,98 4.98 8,57 8.57 14,10 14.10 17,00 17.00 P1E P1E 0,02 0.02 0,03 0.03 0,04 0.04 4,24 4.24 9,03 9.03 12,40 12.40 17,30 17.30 P5E P5E 0,02 0.02 0,03 0.03 0,42 0.42 6,72 6.72 12,40 12.40 15,60 15.60 18,60 18.60 P10E P10E 0,02 0.02 0,02 0.02 0,01 0.01 1,38 1.38 8,69 8.69 13,00 13.00 17,00 17.00 P50E P50E 0,01 0.01 0,02 0.02 0,02 0.02 0,03 0.03 3,77 3.77 10,50 10.50 16,90 16.90 P100E P100E 0,02 0.02 0,03 0.03 0,02 0.02 3,75 3.75 10,50 10.50 15,60 15.60 18,80 18.80 G G 0,02 0.02 0,08 0.08 0,20 0.20 10,80 10.80 17,70 17.70 19,40 19.40 25,40 25.40 G1E G1E 0,04 0.04 0,12 0.12 0,50 0.50 12,20 12.20 19,60 19.60 23,80 23.80 28,60 28.60 G5E G5E 0,07 0.07 0,14 0.14 0,73 0.73 12,50 12.50 19,10 19.10 24,50 24.50 27,50 27.50 G10E G10E 0,04 0.04 0,19 0.19 0,42 0.42 10,20 10.20 19,10 19.10 22,90 22.90 28,20 28.20 G50E G50E 0,05 0.05 0,22 0.22 0,25 0.25 8,73 8.73 18,40 18.40 22,20 22.20 28,00 28.00 A THE 0,13 0.13 0,28 0.28 0,82 1,08 0.82 1.08 16,10 16.10 19,40 19.40 19,30 19.30 18,60 18.60 A1E A1E 0,22 0.22 0,59 0.59 16,10 16.10 22,40 22.40 27,60 27.60 27,70 27.70 A5E A5E 0,32 0.32 0,43 0.43 0,43 0.43 10,60 10.60 22,10 22.10 27,10 27.10 28,10 28.10 A10E A10E 0,33 0.33 0,61 0.61 1,15 1.15 14,90 14.90 22,00 22.00 27,10 27.10 27,90 27.90 A50E A50E 0,30 0.30 0,10 0.10 0,47 0.47 13,40 13.40 20,20 20.20 24,80 24.80 27,10 27.10 S s 0,01 0.01 0,01 0.01 0,26 0.26 3,68 3.68 7,50 7.50 10,20 10.20 13,30 13.30 S1E S1E 0,02 0.02 0,02 0.02 0,22 0.22 4,98 4.98 9,22 9.22 11,60 11.60 14,20 14.20 S5E S5E 0,02 0.02 0,02 0.02 0,19 0.19 4,25 4.25 8,50 8.50 11,70 11.70 14,70 14.70 S10E S10E 0,03 0.03 0,02 0.02 0,17 0.17 2,98 2.98 8,87 8.87 11,90 11.90 14,70 14.70 S30E S30E 0,08 0.08 0,05 0.05 0,03 0.03 2,96 2.96 8,73 8.73 12,60 12.60 16,50 16.50 S50E S50E 0,08 0.08 0,05 0.05 0,04 0.04 2,24 2.24 6,13 6.13 7,95 7.95 12,50 12.50 S100E S100E 0,11 0.11 0,10 0.10 0,08 0.08 3,36 3.36 7,82 7.82 10,50 10.50 13,90 13.90 C* Ç* 0,02 0.02 0,03 0.03 0,05 0.05 0,23 0.23 1,66 1.66 2,68 2.68 6,57 6.57 C1E* C1E * 0,03 0.03 0,03 0.03 0,03 0.03 0,07 0.07 0,95 0.95 1,85 1.85 10,20 10.20 C5E* C5E * 0,03 0.03 0,02 0.02 0,04 0.04 0,05 0.05 0,37 0.37 1,59 1.59 4,80 4.80 C10E* C10E * 0,03 0.03 0,04 0.04 0,04 0.04 0,05 0.05 3,91 3.91 15,20 15.20 28,30 28.30 C30E C30E 0,01 0.01 0,03 0.03 0,60 0.60 12,30 12.30 21,20 21.20 26,00 26.00 27,20 27.20 C50E C50E 0,02 0.02 0,02 0.02 0,45 0.45 12,30 12.30 19,50 19.50 23,80 23.80 29,20 29.20 C100E C100E 0,05 0.05 0,04 0.04 0,38 0.38 11,40 11.40 18,70 18.70 22,90 22.90 27,70 27.70 ST ST 0,03 0.03 0,03 0.03 0,37 0.37 6,69 6.69 10,70 10.70 13,50 13.50 10,90 10.90 ST1E ST1E 0,01 0.01 0,00 0.00 0,48 0.48 5,24 5.24 9,37 9.37 12,50 12.50 15,70 15.70 ST5E ST5E 0,02 0.02 0,03 0.03 0,29 0.29 5,45 5.45 10,10 10.10 11,90 11.90 14,70 14.70 ST10E ST10E 0,02 0.02 0,02 0.02 0,42 0.42 5,60 5.60 9,44 9.44 12,20 12.20 14,90 14.90 ST30E ST30E 0,05 0.05 0,04 0.04 0,73 0.73 5,70 5.70 9,50 9.50 12,10 12.10 15,20 15.20 ST50E ST50E 0,02 0.02 0,05 0.05 0,19 0.19 5,16 5.16 9,47 9.47 12,70 12.70 15,20 15.20 ST100E* ST100E * 0,07 0.07 0,15 0.15 0,11 0.11 4,98 4.98 10,70 10.70 15,40 15.40 18,80 18.80

110/117110/117

Número de amostra Number in sample Concentração de etanol (g/L) nos tempos a seguir (horas) Ethanol concentration (g / L) in the following times (hours) 0 0 6 6 12 12 24 24 36 36 48 48 72 72 controle A control THE 0,02 0.02 0,03 0.03 0,37 0.37 4,05 4.05 7,50 7.50 9,24 9.24 11,50 11.50 controle B control B 0,02 0.02 0,02 0.02 0,30 0.30 4,22 4.22 7,44 7.44 9,44 9.44 11,50 11.50 controle A* control THE* 0,02 0.02 0,05 0.05 0,69 0.69 4,86 4.86 8,69 8.69 11,10 11.10 16,40 16.40 controle B* control B* 0,02 0.02 0,05 0.05 0,74 0.74 5,96 5.96 10,80 10.80 13,00 13.00 14,00 14.00

* analisado na semana 2* analyzed in week 2

Tabela 77. Desempenho em frascos com P. stipitisTable 77. Performance in bottles with P. stipitis

Número de amostra Sample number Desempenho (%) nos tempos a seguir (horas) Performance (%) in the following times (hours) 24 24 36 36 48 48 72 72 P P 120,3 120.3 114,7 114.7 151,0 151.0 147,8 147.8 P1E P1E 102,4 102.4 120,9 120.9 132,8 132.8 150,4 150.4 P5E P5E 162,3 162.3 166,0 166.0 167,0 167.0 161,7 161.7 P10E P10E 33,3 33.3 116,3 116.3 139,2 139.2 147,8 147.8 P50E P50E 0,7 0.7 50,5 50.5 112,4 112.4 147,0 147.0 P100E P100E 90,6 90.6 140,6 140.6 167,0 167.0 163,5 163.5 G G 260,9 260.9 236,9 236.9 207,7 207.7 220,9 220.9 G1E G1E 294,7 294.7 262,4 262.4 254,8 254.8 248,7 248.7 G5E G5E 301,9 301.9 255,7 255.7 262,3 262.3 239,1 239.1 G10E G10E 246,4 246.4 255,7 255.7 245,2 245.2 245,2 245.2 G50E G50E 210,9 210.9 246,3 246.3 237,7 237.7 243,5 243.5 A THE 388,9 388.9 259,7 259.7 206,6 206.6 161,7 161.7 A1E A1E 388,9 388.9 299,9 299.9 295,5 295.5 240,9 240.9 A5E A5E 256,0 256.0 295,9 295.9 290,1 290.1 244,3 244.3 A10E A10E 359,9 359.9 294,5 294.5 290,1 290.1 242,6 242.6 A50E A50E 323,7 323.7 270,4 270.4 265,5 265.5 235,7 235.7 S s 88,9 88.9 100,4 100.4 109,2 109.2 115,7 115.7 S1E S1E 120,3 120.3 123,4 123.4 124,2 124.2 123,5 123.5 S5E S5E 102,7 102.7 113,8 113.8 125,3 125.3 127,8 127.8 S10E S10E 72,0 72.0 118,7 118.7 127,4 127.4 127,8 127.8 S30E S30E 71,5 71.5 116,9 116.9 134,9 134.9 143,5 143.5 S50E S50E 54,1 54.1 82,1 82.1 85,1 85.1 108,7 108.7 S100E S100E 81,2 81.2 104,7 104.7 112,4 112.4 120,9 120.9 C* Ç* 4,2 4.2 17,0 17.0 22,2 22.2 43,2 43.2 C1E* C1E * 1,4 1.4 9,7 9.7 15,4 15.4 67,1 67.1 C5E* C5E * 0,9 0.9 3,8 3.8 13,2 13.2 31,6 31.6 C10E* C10E * 0,9 0.9 40,1 40.1 126,1 126.1 246,1 246.1 C30E C30E 297,1 297.1 283,8 283.8 278,4 278.4 236,5 236.5 C50E C50E 297,1 297.1 261,0 261.0 254,8 254.8 253,9 253.9 C100E C100E 275,4 275.4 250,3 250.3 245,2 245.2 240,9 240.9 ST ST 161,6 161.6 143,2 143.2 144,5 144.5 94,8 94.8

111/117111/117

Número de amostra Sample number Desempenho (%) nos tempos a seguir (horas) Performance (%) in the following times (hours) 24 24 36 36 48 48 72 72 ST1E ST1E 126,6 126.6 125,4 125.4 133,8 133.8 136,5 136.5 ST5E ST5E 131,6 131.6 135,2 135.2 127,4 127.4 127,8 127.8 ST10E ST10E 135,3 135.3 126,4 126.4 130,6 130.6 129,6 129.6 ST30E ST30E 137,7 137.7 127,2 127.2 129,6 129.6 132,2 132.2 ST50E ST50E 124,6 124.6 126,8 126.8 136,0 136.0 132,2 132.2 ST100E* ST100E * 120,3 120.3 109,7 109.7 127,8 127.8 123,7 123.7 controle A control A 97,8 97.8 100,4 100.4 98,9 98.9 100,0 100.0 controle B control B 101,9 101.9 99,6 99.6 101,1 101.1 100,0 100.0 controle A* control A * 89,8 89.8 89,1 89.1 92,1 92.1 107,9 107.9 controle B* control B * 110,2 110.2 110,8 110.8 107,9 107.9 92,1 92.1

*analisado na semana 2* analyzed in week 2

Tabela 78. Contagens de células de P. stipitis e % de célulasTable 78. P. stipitis cell counts and% of cells

Número de amostra Sample number Contagem de células (células x 108/ mL)Cell count (cells x 10 8 / mL) % de células (contagem/ controle de contagem) *100 Cell% (count / count control) * 100 24 horas 24 hours 72 horas 72 hours 24 horas 24 hours 72 horas 72 hours P P 2,78 2.78 11,00 11.00 80,6 80.6 148,0 148.0 P1E P1E 2,10 2.10 7,20 7.20 60,9 60.9 96,9 96.9 P5E P5E 2,93 2.93 9,68 9.68 84,9 84.9 130,3 130.3 P10E P10E 1,42 1.42 7,73 7.73 41,2 41.2 104,0 104.0 P50E P50E 0,33 0.33 8,63 8.63 9,6 9.6 116,2 116.2 P100E P100E 1,58 1.58 8,25 8.25 45,8 45.8 111,0 111.0 G G 1,50 1.50 14,20 14.20 43,5 43.5 191,1 191.1 G1E G1E 3,90 3.90 8,10 8.10 113,0 113.0 109,0 109.0 G5E G5E 2,93 2.93 6,45 6.45 84,9 84.9 86,8 86.8 G10E G10E 4,35 4.35 13,30 13.30 126,1 126.1 179,0 179.0 G50E G50E 3,75 3.75 11,60 11.60 108,7 108.7 156,1 156.1 A THE 7,43 7.43 8,55 8.55 215,4 215.4 115,1 115.1 A1E A1E 4,13 4.13 9,53 9.53 119,7 119.7 128,3 128.3 A5E A5E 3,68 3.68 9,75 9.75 106,7 106.7 131,2 131.2 A10E A10E 4,50 4.50 7,50 7.50 130,4 130.4 100,9 100.9 A50E A50E 6,23 6.23 5,33 5.33 180,6 180.6 71,7 71.7 S s 3,53 3.53 5,55 5.55 102,3 102.3 74,7 74.7 S1E S1E 3,00 3.00 3,30 3.30 87,0 87.0 44,4 44.4 S5E S5E 3,68 3.68 3,00 3.00 106,7 106.7 40,4 40.4 S10E S10E 1,73 1.73 5,78 5.78 50,1 50.1 77,8 77.8 S30E S30E 2,55 2.55 5,48 5.48 73,9 73.9 73,8 73.8 S50E S50E 2,63 2.63 6,15 6.15 76,2 76.2 82,8 82.8 S100E S100E 2,25 2.25 4,43 4.43 65,2 65.2 59,6 59.6 C* Ç* 0,00 0.00 0,26 0.26 0,00 0.00 7,2 7.2 C1E* C1E * 0,00 0.00 0,36 0.36 0,00 0.00 9,9 9.9 C5E* C5E * 0,00 0.00 0,08 0.08 0,00 0.00 2,1 2.1 C10E* C10E * 0,00 0.00 5,85 5.85 0,00 0.00 160,7 160.7 C30E C30E 5,78 5.78 4,20 4.20 167,5 167.5 56,5 56.5 C50E C50E 3,40 3.40 7,35 7.35 98,6 98.6 98,9 98.9

112/117112/117

Número de amostra Sample number Contagem de células (células x 108/ mL)Cell count (cells x 10 8 / mL) % de células (contagem/ controle de contagem) *100 Cell% (count / count control) * 100 24 horas 24 hours 72 horas 72 hours 24 horas 24 hours 72 horas 72 hours C100E C100E 1,98 1.98 6,60 6.60 57,4 57.4 88,8 88.8 ST ST 2,55 2.55 7,65 7.65 73,9 73.9 103,0 103.0 ST1E ST1E 2,00 2.00 8,70 8.70 58,0 58.0 117,1 117.1 ST5E ST5E 1,85 1.85 6,75 6.75 53,6 53.6 90,8 90.8 ST10E ST10E 1,83 1.83 5,40 5.40 53,0 53.0 72,7 72.7 ST30E ST30E 2,78 2.78 6,15 6.15 80,6 80.6 82,8 82.8 ST50E ST50E 1,33 1.33 3,45 3.45 38,6 38.6 46,4 46.4 ST100E* ST100E * 4,35 4.35 3,83 3.83 59,8 59.8 105,2 105.2 controle A control A 3,60 3.60 7,13 7.13 104,3 104.3 96,0 96.0 Controle B Control B 3,30 3.30 7,73 7.73 95,7 95.7 104,0 104.0 Controle A* Control THE* 7,50 7.50 3,23 3.23 103,0 103.0 88,7 88.7 controle B* control B * 7,05 7.05 4,05 4.05 96,8 96.8 111,3 111.3

* analisado na semana 2* analyzed in week 2

Sumário dos resultados de toxicidade celular Zymomonas mobilisSummary of Zymomonas mobilis cell toxicity results

Conforme mostrado no Gráfico 1A, números de células elevados (por exemplo, maior do que o controle) foram observados em amostras contendo P-132-10, G-132-10 eWS-132-10 no ponto de tempo de 24 horas. Os números de células na presença de todas as outras amostras eram comparáveis ao controle. Essa observação indica que os substratos não eram tóxicos para Z. mobilis durante até 24 horas após cultura.As shown in Graph 1A, elevated cell numbers (for example, greater than the control) were observed in samples containing P-132-10, G-132-10 and WS-132-10 at the 24 hour time point. The cell numbers in the presence of all other samples were comparable to the control. This observation indicates that the substrates were not toxic to Z. mobilis for up to 24 hours after culture.

No ponto de tempo 36 horas, uma diminuição nos números de células (por exemplo, em virtude de uma perda de células ou morte celular) foi observada para todas as amostras, incluindo o controle. A maior diminuição nos números de células foi observada para aquelas amostras contendo P-132-10, G-132-10. A provável causa desse efeito é comum à todas as amostras, incluindo o controle. Assim, a causa desse efeito não é as substâncias de teste, uma vez que essas variam em cada amostra e não estão presentes no controle. Possíveis explicações para essa observação incluem condições de cultura inapropriadas (por exemplo, temperatura, composições de meio) ou concentrações de etanol na amostra.At the 36 hour time point, a decrease in cell numbers (for example, due to cell loss or cell death) was observed for all samples, including the control. The greatest decrease in cell numbers was observed for those samples containing P-132-10, G-132-10. The probable cause of this effect is common to all samples, including the control. Thus, the cause of this effect is not the test substances, since they vary in each sample and are not present in the control. Possible explanations for this observation include inappropriate culture conditions (for example, temperature, medium compositions) or concentrations of ethanol in the sample.

Conforme mostrado no Gráfico 1B, todas as células produziram quantidades comparáveis de etanol (por exemplo, 5-10 g/L) em cada ponto de tempo, a despeito do substrato. Consistente com os dados de número deAs shown in Graph 1B, all cells produced comparable amounts of ethanol (for example, 5-10 g / L) at each time point, regardless of the substrate. Consistent with the number of

113/117 células apresentados no Gráfico 1A, a concentração de etanol em cada amostra atingiu um pico no ponto de tempo de 24 horas. Em contraste aos dados de número de células, a concentração de etanol não diminui em subsequentes pontos de tempo. Isso era esperado, uma vez que etanol não foi removido do sistema. Além disso, esses dados sugerem que a produção de etanol nessas amostras pode ter resultado de fermentação de glicose no meio de cultura. Nenhum dos substratos testados pareceu aumentar a produção de etanol.113/117 cells shown in Graph 1A, the ethanol concentration in each sample peaked at the 24 hour time point. In contrast to the cell number data, the ethanol concentration does not decrease at subsequent time points. This was expected, since ethanol was not removed from the system. In addition, these data suggest that ethanol production in these samples may have resulted from glucose fermentation in the culture medium. None of the tested substrates appeared to increase ethanol production.

Pichia stipitisPichia stipitis

Conforme mostrado no Gráfico 2A, os números de células eram comparáveis ao controle. Além disso, embora números de células ligeiramente reduzidos estivessem presentes em amostras contendo G-132 e WS132, números de células reduzidos não foram observados para G-132-10, ΟΙ 32-100, A-132-10 ou A-132-100. Assim, é improvável que substratos G ou A sejam tóxicos. Antes, os números de células reduzidos observados para G-132 e WS-132 provavelmente foram causados por uma anomalia experimental ou pela presença de substrato não processado, impedindo um pouco o crescimento celular. Em geral, esses dados sugerem que é provável que a glicose presente em amostras de controle e experimentais seja suficiente para promover crescimento ótimo de P. stipitis e que a presença de um substrato adicional na amostra não aumenta essa taxa de crescimento. Esses resultados também sugerem que nenhuma das amostras são tóxicas em P. stipitis.As shown in Graph 2A, the cell numbers were comparable to the control. In addition, although slightly reduced cell numbers were present in samples containing G-132 and WS132, reduced cell numbers were not observed for G-132-10, ΟΙ 32-100, A-132-10 or A-132-100 . Thus, G or A substrates are unlikely to be toxic. Previously, the reduced cell numbers observed for G-132 and WS-132 were probably caused by an experimental anomaly or by the presence of unprocessed substrate, somewhat impeding cell growth. In general, these data suggest that the glucose present in control and experimental samples is likely to be sufficient to promote optimal growth of P. stipitis and that the presence of an additional substrate in the sample does not increase this growth rate. These results also suggest that none of the samples are toxic to P. stipitis.

Conforme mostrado no Gráfico 2B, a despeito dos números de células similares reportados no Gráfico 2B, produção de etanol grandemente aumentada foi observada em todas as amostras contendo um substrato experimental. Concentrações de etanol aumentaram com o tempo para cada um dos três pontos de tempo testados. A maior concentração de etanol foi observada para A-132-10 no ponto de tempo de 48 horas (por exemplo, aproximadamente 26,0 g/L). Em comparação, as concentrações de substrato com os maiores níveis de produção de etanol com os dados de números de célula apresentados no Grafico 2B, pode ser observado que P. stipitis nãoAs shown in Graph 2B, despite the numbers of similar cells reported in Graph 2B, greatly increased ethanol production was observed in all samples containing an experimental substrate. Ethanol concentrations increased over time for each of the three time points tested. The highest concentration of ethanol was observed for A-132-10 at the 48 hour time point (for example, approximately 26.0 g / L). In comparison, the substrate concentrations with the highest levels of ethanol production with the cell number data presented in Graph 2B, it can be seen that P. stipitis does not

114/117 parece ser sensível à concentrações crescentes de etanol. Além disso, a produção de etanol não parece estar relacionada ao número de células mas, antes, parece estar relacionada ao tipo de substrato presente na amostra.114/117 appears to be sensitive to increasing concentrations of ethanol. In addition, ethanol production does not seem to be related to the number of cells, but rather it seems to be related to the type of substrate present in the sample.

Juntos, os resultados apresentados nos Gráficos 2A e 2B sugerem que os substratos experimentais não promovem crescimento aumentado de P. stipitis, contudo, eles aumentam grandemente a quantidade de etanol produzido por esse tipo de célula. Esses dados também são apresentados como um percentual normalizado contra o controle, conforme mostrado no Gráfico 2C.Together, the results presented in Graphs 2A and 2B suggest that the experimental substrates do not promote increased growth of P. stipitis, however, they greatly increase the amount of ethanol produced by this type of cell. These data are also presented as a normalized percentage against the control, as shown in Graph 2C.

Saccharomyces cerevisiaeSaccharomyces cerevisiae

Conforme mostrado no Gráfico 3A, G-132-100, A-132, A-132-10, A-132-100 e WS-132 promoveram números de células ligeiramente elevados comparado com o controle. Nenhuma redução significativa no número de células foi observado para qualquer amostra. Esses resultados sugerem que nenhuma das amostras é tóxica em S. cerevisiae.As shown in Graph 3A, G-132-100, A-132, A-132-10, A-132-100 and WS-132 promoted slightly higher cell numbers compared to the control. No significant reduction in the number of cells was observed for any sample. These results suggest that none of the samples is toxic to S. cerevisiae.

Conforme mostrado no Gráfico 3B, produção aumentada de etanol foi observada em células tratadas com cada tipo de célula comparado com o controle. Comparação daquelas amostras contendo a maior quantidade de etanol com os dados de números de células apresentados no Gráfico 3A sugere que concentrações de etanol acima de 5 g/L podem ter tido um efeito adverso sobre os números de células. Contudo, essa observação não é o caso para todas as amostras.As shown in Graph 3B, increased ethanol production was observed in cells treated with each cell type compared to the control. Comparison of those samples containing the largest amount of ethanol with the cell number data shown in Graph 3A suggests that concentrations of ethanol above 5 g / L may have had an adverse effect on cell numbers. However, this observation is not the case for all samples.

Esses dados também são apresentados como um percentual normalizado contra o controle, conforme mostrado no Gráfico 3C.These data are also presented as a normalized percentage against the control, as shown in Graph 3C.

Em conclusão, nenhuma das amostras parecia ser tóxica em Z. mobilis, P. stipitis ou S. cerevisiae. Além disso, P. stipitis parecia ser o mais eficiente dos três tipos de células para produção de etanol a partir dos substratos experimentais testados.In conclusion, none of the samples appeared to be toxic to Z. mobilis, P. stipitis or S. cerevisiae. In addition, P. stipitis appeared to be the most efficient of the three cell types for producing ethanol from the experimental substrates tested.

OUTRAS MODALIDADESOTHER MODALITIES

Uma série de modalidades da invenção foram descritas. Todavia, deve ser entendido que várias modificações podem ser feitas sem se desviar do espírito e escopo da invenção.A number of embodiments of the invention have been described. However, it should be understood that various modifications can be made without departing from the spirit and scope of the invention.

115/117115/117

Por exemplo, as fibras podem estar em qualquer forma desejada e podem ter uma variedade de diferentes morfologias. Em geral, é desejável que o material celulósico tenha uma alta área de superfície. Em alguns casos, as fibras podem ser uma parte de um filtro HEPA ou semelhante. O material em folha pode ter uma área de superfície, por exemplo, de cerca de 1 a 500 m2/g. O material fibroso pode ser depositado, por exemplo, soprado por fusão, dobrado, na forma de uma tela ou malha ou fornecido em outras geometrias. As fibras podem ser extrudadas ou co-extrudadas.For example, the fibers can be in any desired shape and can have a variety of different morphologies. In general, it is desirable that the cellulosic material has a high surface area. In some cases, the fibers may be a part of a HEPA filter or the like. The sheet material can have a surface area, for example, from about 1 to 500 m 2 / g. The fibrous material can be deposited, for example, melt blown, folded, in the form of a canvas or mesh or supplied in other geometries. The fibers can be extruded or co-extruded.

As fibras podem ter qualquer tamanho de partícula desejado, a partir da nano-escala, por exemplo, menos de cerca de 1000 nm, por exemplo, menos de 500 nm, 250 nm, 100 nm, 50 nm, 25 nm ou mesmo menos de 1 nm, até grandes tamanhos de partícula, por exemplo, mais de 100 mícrons, 200 mícrons, 500 mícrons ou mesmo 1000 mícrons ou aglomerados de partículas.The fibers can have any desired particle size, from the nanoscale, for example, less than about 1000 nm, for example, less than 500 nm, 250 nm, 100 nm, 50 nm, 25 nm or even less than 1 nm, up to large particle sizes, for example, more than 100 microns, 200 microns, 500 microns or even 1000 microns or clusters of particles.

Embora substratos de biomassa tenham sido discutidos aqui, tais substratos podem ser usados em combinação com outros substratos, por exemplo, os substratos inorgânicos e sintéticos divulgados no Pedido Provisório U.S. No. 61/252.300, depositado em 16 de Outubro de 2009, a divulgação completa do qual é incorporada aqui por referência.Although biomass substrates have been discussed here, such substrates can be used in combination with other substrates, for example, the inorganic and synthetic substrates disclosed in US Provisional Application No. 61 / 252,300, filed on October 16, 2009, the full disclosure of which is incorporated herein by reference.

As fibras ou um material fibroso contendo as fibras podem ser pré-tratado com um micro-organismo e/ou enzima e/ou as fibras ou material fibroso pode ser contatado com um micro-organismo e/ou enzima durante um bioprocesso, tal como sacarificação ou fermentação.The fibers or a fibrous material containing the fibers can be pretreated with a microorganism and / or enzyme and / or the fibers or fibrous material can be contacted with a microorganism and / or enzyme during a bioprocess, such as saccharification or fermentation.

Conforme discutido acima, enzimas podem ser imobilizadas sobre as fibras, ao invés de ou além de micro-organismos.As discussed above, enzymes can be immobilized on fibers, rather than or in addition to microorganisms.

Enzimas e organismos que destroem biomassa que decompõem a biomassa, tal como a celulose e/ou as porções de lignina da biomassa, contêm ou fabricam várias enzimas celulolíticas (celulases), ligninases ou vários metabólitos que destroem biomassa de pequena molécula. Essas enzimas podem ser um complexo de enzimas que atuam sinergisticamente para degradar a celulose cristalina ou as porções de lignina da biomassa. Exemplos de enzimas celulolíticas incluem: endoglucanases, celobiohidrola116/117 ses e celobiases (β-glucosidases). Durante sacarificação, um substrato celulósico é inicialmente hidrolisado por endoglucanases em locais aleatórios, produzindo intermediários oligoméricos. Esses intermediários são, então, substratos para glucanases de exo-divisão, tal como celobiohidrolase, que produzem celobiose a partir das extremidades do polímero de celulose. Celobiose é um dímero de glicose 1,4-iigado solúvel em água. Finalmente, a celobiase diva a celobiose para proporcionar glicose.Biomass-destroying enzymes and organisms that break down biomass, such as cellulose and / or lignin portions of biomass, contain or manufacture various cellulolytic enzymes (cellulases), ligninases or various metabolites that destroy small molecule biomass. These enzymes can be a complex of enzymes that act synergistically to degrade crystalline cellulose or lignin portions of biomass. Examples of cellulolytic enzymes include: endoglucanases, cellobiohydrola116 / 117 ses and cellobiases (β-glucosidases). During saccharification, a cellulosic substrate is initially hydrolyzed by endoglucanases at random locations, producing oligomeric intermediates. These intermediates are then substrates for exo-dividing glucanases, such as cellobiohydrolase, which produce cellobiose from the ends of the cellulose polymer. Cellobiosis is a water-soluble 1,4-bonded glucose dimer. Finally, celobiase divides cellobiosis to provide glucose.

Uma celulase é capaz de degradação de biomassa e pode ser de origem fúngica ou bacteriana. Enzimas adequadas incluem celulases dos gêneros Bacillus, Pseudomonas, Humícola, Fusarium, Thielavia, Acremonium, Chrysosporium e Trichoderma e incluem espécies de Humicola, Coprinus, Thielavia, Fusarium, Myceliophthora, Acremonium, Cephalosporium, Scytalidium, Penicillium ou Aspergillus (vide, por exemplo, documento EP 458162), especialmente aquelas produzidas por uma cepa selecionada das espécies Humicola insolens (reclassificada como Scytalidium thermophilum, vide, por exemplo, Patente U.S. No. 4.435.307), Coprinus cinereus, Fusarium oxysporum, Myceliophthora thermophila, Mcripilus giganteus, Thielavia terrestris, Acremonium sp., Acremonium persicinum, Acremonium acremonium, Acremonium brachypenium, Acremonium dichromosporum, Acremonium obclavatum, Acremonium pinkertoniae, Acremonium roseogriseum, Acremonium incoloratum e Acremonium furaturrr, de preferência das espécies Humicola insolens DSM 1800, Fusarium oxysporum DSM 2672, Myceliophthora thermophila CBS 117.65, Cephalosporium sp. RYM-202, Acremonium sp. CBS 478.94, Acremonium sp. CBS 265.95, Acremonium persicinum CBS 169.65, Acremonium acremonium AHU 9519, Cephalosporium sp. CBS 535.71, Acremonium brachypenium CBS 866.73, Acremonium dichromosporum CBS 683.73, Acremonium obclavatum CBS 311.74, Acremonium pinkertoniae CBS 157.70, Acremonium roseogriseum CBS 134.56, Acremonium incoloratum CBS 146.62 e Acremonium furatum CBS 299.70H. Enzimas celulolíticas podem também ser obtidas de Chrysosporium, de preferência uma cepa de Chrysosporium lucknowense. Adicionalmente, Trichoderma (particularmente Trichoderma viride, Trichoderma reesei e Trichoderma koningii),A cellulase is capable of degrading biomass and can be of fungal or bacterial origin. Suitable enzymes include cellulases of the genera Bacillus, Pseudomonas, Humicola, Fusarium, Thielavia, Acremonium, Chrysosporium and Trichoderma and include species of Humicola, Coprinus, Thielavia, Fusarium, Myceliophthora, Acremonium, Cephalosporium, Scytalidium, Penicillium or Asperg, or EP 458162), especially those produced by a selected strain of Humicola insolens (reclassified as Scytalidium thermophilum, see, for example, US Patent No. 4,435,307), Coprinus cinereus, Fusarium oxysporum, Myceliophthora thermophila, Mcripilus giganteus, Thielavia terrestris , Acremonium sp., Acremonium persicinum, Acremonium acremonium, Acremonium brachypenium, Acremonium dichromosporum, Acremonium obclavatum, Acremonium pinkertoniae, Acremonium roseogriseum, Acremonium incoloratum and Acremonium furaturrr, preferably of the species Humicola insolensio DSM672, 6Mystery, 265, Fusarium , Cephalosporium sp . RYM-202, Acremonium sp. CBS 478.94, Acremonium sp. CBS 265.95, Acremonium persicinum CBS 169.65, Acremonium acremonium AHU 9519, Cephalosporium sp. CBS 535.71, Acremonium brachypenium CBS 866.73, Acremonium dichromosporum CBS 683.73, Acremonium obclavatum CBS 311.74, Acremonium pinkertoniae CBS 157.70, Acremonium roseogriseum CBS 134.56, Acremonium incoloratum CBS 146.62 and Acremonium furatum. Cellulolytic enzymes can also be obtained from Chrysosporium, preferably a strain of Chrysosporium lucknowense. Additionally, Trichoderma (particularly Trichoderma viride, Trichoderma reesei and Trichoderma koningii),

117/117117/117

Bacillus alcalofílico (vide, for exemplo, Patente U.S. No. 3.844.890 e documento EP 458162) e Streptomyces (vide, por exemplo, documento EP 458162) podem ser usados.Alkalophilic bacillus (see, for example, U.S. Patent No. 3,844,890 and EP 458162) and Streptomyces (see, for example, EP 458162) can be used.

Celobiases adequadas incluem uma celobiase de Aspergillus ni5 ger vendida sob a marca comercial NOVOZYME 188™.Suitable cellobiases include an Aspergillus ni5 ger cellobiasis sold under the trademark NOVOZYME 188 ™.

Complexos de enzima podem ser utilizados, tais como aqueles disponíveis da Genencor sob a marca comercial ACCELLERASE®, por exemplo, complexo de enzima Accellerase® 1500. O complexo de enzima Accellerase® 1500 contém múltiplas atividades enzimáticas, principalmente exoglucanase, endoglucanase (2200-2800 CMC U/g), hemi-celulase e betaglucosidase (525-775 pNPG U/g) e tem um pH de 4,6 a 5,0. A atividade de endoglucanase do complexo enzimático é expressa em unidades de atividade de carbóximetil celulose (CMC U), enquanto que a atividade de betagiucosidase é reportada em unidades de atividade de pNP-glucosídeo (pNPG U). Em uma modalidade, uma mistura de complexo de enzima Accellerase® 1500 e celobiase NOVOZYME™ 188 é usada.Enzyme complexes can be used, such as those available from Genencor under the trademark ACCELLERASE®, for example, Accellerase® 1500 enzyme complex. The Accellerase® 1500 enzyme complex contains multiple enzyme activities, mainly exoglucanase, endoglucanase (2200-2800 CMC U / g), hemi-cellulase and beta-glucosidase (525-775 pNPG U / g) and has a pH of 4.6 to 5.0. The endoglucanase activity of the enzyme complex is expressed in units of carboxymethyl cellulose (CMC U), whereas beta-glucosidase activity is reported in units of pNP-glucoside (pNPG U). In one embodiment, a mixture of the Accellerase® 1500 enzyme complex and NOVOZYME ™ 188 celobiase is used.

Consequentemente, outras modalidades estão dentro do escopo das reivindicações a seguir.Consequently, other modalities are within the scope of the following claims.

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Claims (11)

REIVINDICAÇÕES 1. Método, caracterizado pelo fato de que compreende:1. Method, characterized by the fact that it comprises: contatar um açúcar de baixo peso molecular, em um meio, com uma camada de fibras de biomassa oxidadas e um microrganismo fermentador imobilizado sobre as fibras; e fermentar o açúcar de baixo peso molecular utilizando um microrganismo fermentador a etanol, em que o açúcar de baixo peso molecular é selecionado de glicose e xilose;contacting a low molecular weight sugar, in a medium, with a layer of oxidized biomass fibers and a fermenting microorganism immobilized on the fibers; and fermenting low molecular weight sugar using an ethanol fermenting microorganism, in which low molecular weight sugar is selected from glucose and xylose; em que a biomassa é uma biomassa vegetal, mais especificamente uma biomassa de um material celulósico ou lignocelulósico;wherein the biomass is a vegetable biomass, more specifically a biomass of a cellulosic or lignocellulosic material; em que o microrganismo é S. cerevisiae, P. stipitis ou Zymomonas mobilis.where the microorganism is S. cerevisiae, P. stipitis or Zymomonas mobilis. 2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as fibras de biomassa foram oxidadas em um meio oxidante por um método de radiação.2. Method according to claim 1, characterized by the fact that the biomass fibers were oxidized in an oxidizing medium by a radiation method. 3. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a radiação entrega uma dose de radiação entre 1 Mrad a 100 Mrad de radiação.Method according to claim 2, characterized in that the radiation delivers a radiation dose between 1 Mrad to 100 Mrad of radiation. 4. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as fibras foram oxidadas em um ambiente oxidante por irradiação com radiação ionizante, em que preferivelmente a irradiação é realizada usando um feixe de partículas.Method according to claim 1, characterized in that the fibers have been oxidized in an oxidizing environment by irradiation with ionizing radiation, in which preferably the irradiation is carried out using a particle beam. 5. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as fibras de biomassa são derivadas de biomassa selecionada do grupo consistindo em papel, produtos de papel, resíduos de papel, madeira, papelão em partículas, serragem, resíduos agrícolas, águas servidas, silagem, gramíneas, cascas de arroz, bagaço, juta, cânhamo, linho, bambu, sisal, abacá, palha, sabugos de milho, palha de milho, gramínea de crescimento rápido, alfafa, feno, pelo de coco, algodão, alga marinha, algas e misturas dos mesmos;5. Method according to claim 1, characterized by the fact that the biomass fibers are derived from biomass selected from the group consisting of paper, paper products, waste paper, wood, particulate board, sawdust, agricultural waste, water served, silage, grasses, rice husks, bagasse, jute, hemp, flax, bamboo, sisal, abaca, straw, corn cobs, corn straw, fast-growing grass, alfalfa, hay, coconut hair, cotton, seaweed marine, algae and mixtures thereof; Petição 870180072916, de 20/08/2018, pág. 10/20Petition 870180072916, of 8/20/2018, p. 10/20 2/2 e/ou as fibras de biomassa são derivadas de um matéria-prima de biomassa que tem fibras internas e que foi cortado até um ponto em que suas fibras internas são expostas.2/2 and / or the biomass fibers are derived from a biomass raw material that has internal fibers and that has been cut to a point where its internal fibers are exposed. 6. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as fibras de biomassa têm uma porosidade maior do que 70%.6. Method according to claim 1, characterized by the fact that the biomass fibers have a porosity greater than 70%. 7. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender recuperação das fibras de biomassa após conversão e reutibzação das fibras em um segundo processo de conversão subsequente.7. Method according to claim 1, characterized by the fact that it comprises recovery of the biomass fibers after conversion and re-use of the fibers in a second subsequent conversion process. 8. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a camada é multicamada.8. Method according to claim 1, characterized by the fact that the layer is multilayer. 9. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as fibras de biomassa são fornecidas na forma de um material fibroso que é sobreposto, dobrado ou na forma de uma tela ou malha.Method according to claim 1, characterized in that the biomass fibers are supplied in the form of a fibrous material that is superimposed, folded or in the form of a screen or mesh. 10. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as fibras de biomassa são extrudadas ou co-extrudadas.10. Method according to claim 1, characterized by the fact that the biomass fibers are extruded or co-extruded. 11. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as fibras têm um tamanho médio de partícula em nanoescala.11. Method according to claim 1, characterized by the fact that the fibers have a nanoscale average particle size. Petição 870180072916, de 20/08/2018, pág. 11/20Petition 870180072916, of 8/20/2018, p. 11/20 1/22 ο1/22 ο οο _. LO “*Ο_. 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