BR112012032212B1

BR112012032212B1 - Processo para a hidrólise contínua de biomassa celulósica e seu uso e processo para a produção de monossacarídeos, químicos à base de açúcar, biocombustíveis ou materiaisjuntamente com a lignina sulfonada da biomassa lignocelulósica

Info

Publication number: BR112012032212B1
Application number: BR112012032212-5A
Authority: BR
Inventors: Anders Sjoede; Anders Froelander; Martin Lersch; Gudbrand Roedsrud; Kristin Hals; Anne Mari Kloeften; Lennart Delin; Mats H. Johansson
Original assignee: Borregaard As
Priority date: 2010-06-17
Filing date: 2011-06-16
Publication date: 2019-09-24
Also published as: AU2011267415A1; AU2011267415B2; CN103068996B; CN103068996A; US9193982B2; JP5926245B2; CA2802977A1; US20130217074A1; RU2013102048A; ES2733218T3; DK2582820T3; CL2012003557A1; EP2582820B1; BR112012032212A2; EP2582820A1; MY158552A; JP2013531984A; WO2011157427A1; ZA201300451B; CA2802977C

Abstract

processo para a hidrólise contínua de biomassa celulósica e processo para a produção de monossacarídeos, químicos à base de açúcar, biocombustíveis ou materiais juntamente com alignina sulfonada da biomassa lingnocelulósica. a presente invenção refere-se a um processo contínuo para a hidrólise enzimática da biomassa celulósica e a um aparelho para a realização desse processo. de acordo com a presente invenção, um estado estacionário é atingido em um reator em relação à reação de hidrólise. nesse sentido, a biomassa celulósica de alto teor de sólidos total (de preferência 10% ou superior, ainda mais preferivelmente entre 15 e 30%) é continuamente adicionada ao referido reator, enquanto que a biomassa celulósica pelo menos parcialmente hidrolisada é continuamente removida do referido reator. o estado estacionário é ajustado, ou seja, a quantidade de biomassa celulósica adicionada e a quantidade de biomassa celulósica pelo menos parcialmente hidrolisada removida são ajustadas, de modo que o tempo de retenção de uma data porção da biomassa celulósica adicionada no reator é mais longo do que o seu " tempo de liquefação", isto é, o período de tempo necessário para transformar uma suspensão de sólido de tempo necessário pra transformar uma suspensão de sólido em líquido bombeável durante a hidrólise, isto é, o tempo necessário para reduzir a viscosidade da lama a um valor que seja aceitável para posterior processamento.

Description

PROCESSO PARA A HIDRÓLISE CONTÍNUA DE BIOMASSA CELULÓSICA E SEU USO E PROCESSO PARA A PRODUÇÃO DE MONOSSACARÍDEOS, QUÍMICOS À BASE DE AÇÚCAR, BIOCOMBUSTÍVEIS OU MATERIAIS JUNTAMENTE COM A LIGNINA SULFONADA DA BIOMASSA LIGNOCELULÓSICA

Sumário da Invenção [0001] A presente invenção refere-se a um processo contínuo para a hidrólise enzimática de biomassa celulósica. A hidrólise melhorada, de acordo com a presente invenção, é de particular utilização na conversão de biomassa em geral para a celulose, ou seja, o processo de converter biomassa celulósica em produtos químicos úteis ou mercadorias, por exemplo, biocombustível.

[0002] Em uma concretização, a presente invenção refere-se a um processo para a hidrólise contínua da biomassa celulósica compreendendo pelo menos as seguintes etapas:

P) fornecimento de pelo menos um reator, o qual pode ser operado em estado estacionário;

(A) adição de uma quantidade predeterminada de biomassa celulósica para o referido reator, em que a referida biomassa celulósica tem um teor de sólidos de pelo menos 10%, de preferência pelo menos 15%, de preferência pelo menos 20%, de preferência pelo menos 25%, ainda mais preferivelmente pelo menos 30%; ainda mais preferivelmente de 10% a 45%, ainda mais preferencialmente de 15% a 45%, ainda mais preferencialmente de 20% a 40% ou 15% a 30%;

A') adição de uma quantidade predeterminada de enzimas ao referido reator;

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2/31 (E) realização de pelo menos uma hidrólise enzimática parcial da biomassa celulósica no referido reator.

[0003] No referido processo, o estado estacionário é atingido, no qual a biomassa celulósica é continuamente adicionada ao referido reator, enquanto que a biomassa celulósica pelo menos parcialmente hidrolisada é continuamente removida a partir do referido reator, em que a referida biomassa celulósica pelo menos parcialmente hidrolisada, que é continuamente removida, tem uma viscosidade, tal como medida em um reômetro Physica MCR 101 em um copo com um agitador (FL 100/6W), de não mais do que 25 Pa-s (Pascal-segundo), de preferência não mais do que 10 Pa-s, de preferência não mais do que 5 Pa-s, mais preferivelmente não superior a 3 Pa-s, mais preferivelmente não mais de 1 Pa-s.

[0004] A viscosidade é medida em condições padrão (20°C, 1 bar). O especialista na técnica terá informações sobre como medir a referida viscosidade no exemplo dado no presente pedido de patente.

[0005] De preferência, no referido estado estacionário, a referida viscosidade permanece essencialmente constante ou permanece essencialmente abaixo de qualquer um dos valores

acima	descritos para	a viscosidade ao	longo	de um	período	de
tempo	prolongado, por	exemplo, ao longo	de 2	horas,	4 horas,	6
horas,	12 horas ou mais.
[0006]	O propósito	de estabelecer um	estado estacionário	no

referido reator é para permitir a hidrólise da biomassa celulósica com um teor de sólidos comparativamente elevado. É desejável realizar a hidrólise enzimática com cargas elevadas

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3/31 de sólidos, de preferência 10% de conteúdo de sólidos totais (ST) ou mais, em particular do ponto de vista ambiental e econômico, uma vez que reduz o consumo de água e de energia, bem como os custos de investimento do equipamento. No entanto, um dos desafios da hidrólise da biomassa celulósica com um teor elevado de sólidos é alcançar a mistura suficiente devido à alta viscosidade da lama com o teor elevado de sólidos. Convencionalmente, em particular nos processos em batelada conhecidos da arte, a mistura é apenas possível usando máquinas exigentes em energia e com desenho complexo.

[0007] De acordo com a presente invenção, no referido reator, uma reação de hidrólise no estado estacionário é atingida. Nesse sentido, a biomassa celulósica de um alto teor de sólidos totais (de preferência 10% ou mais, ainda mais preferivelmente entre 15 e 40%) é continuamente adicionada ao referido reator, enquanto que a biomassa celulósica pelo menos parcialmente hidrolisada é continuamente removida do referido reator. O estado estacionário é ajustado, ou seja, a quantidade de biomassa celulósica adicionada e a quantidade de biomassa celulósica pelo menos parcialmente hidrolisada removida é ajustada, de modo que o tempo de retenção médio da biomassa celulósica no reator é maior que o respectivo tempo de liquefação médio, isto é, o período de tempo necessário para transformar uma lama de sólido em líquido bombeável durante a hidrólise, isto é, o tempo necessário para a baixar a viscosidade da lama para um valor aceitável para posterior processamento.

[0008] De acordo com a presente invenção, este tempo de liquefação é adequadamente descrito pela viscosidade da

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4/31 biomassa celulósica pelo menos parcialmente hidrolisada que é continuamente removida do reator. A referida viscosidade, medida num reômetro Physica MCR 101 em um copo com um agitador (FL 100/6W), não é superior a 25 Pa-s (Pascal-segundo), de preferência não mais do que 10 Pa-s, de preferência não mais do que 5 Pa-s, mais de preferência não superior a 3 Pa-s, mais preferivelmente não mais de 1 Pa-s.

[0009] Em uma forma de realização preferida, conforme o rendimento de glicose do processo global é aumentado, o processo para a hidrólise contínua da biomassa celulósica é implementado em uma cascata de pelo menos dois reatores, isto é, a etapa (P) é:

(P) fornecimento de uma cascata de pelo menos dois reatores, que podem ser operados no estado estacionário.

[0010] Em uma forma de realização preferida, o referido processo para a hidrólise contínua da biomassa celulósica compreende pelo menos as seguintes etapas:

P) fornecimento de uma cascata de pelo menos dois reatores, que podem ser operados no estado estacionário;

(A) adição de uma quantidade predeterminada de biomassa celulósica em um primeiro reator, em que a referida biomassa celulósica tem um teor de sólidos de pelo menos 10%, de preferência pelo menos 15%, de preferência pelo menos 20%, de preferência pelo menos 25%, ainda mais preferencialmente menos 30%, mais preferivelmente de 10% a 45%, ainda mais preferencialmente de 15% a 45%, ainda mais preferencialmente de 20% a 40% ou 15% a 30%;

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5/31 (A') adição de uma quantidade predeterminada de enzimas ao referido primeiro reator;

(E) realização da hidrólise enzimática parcial da biomassa celulósica no referido primeiro reator;

(T) remoção continua da biomassa de celulose parcialmente hidrolisada da etapa (E1), que tem uma viscosidade, medida em um reômetro Physica MCR 101 em um copo com um agitador (FL

100/6W), de não mais do que	25	Pa	- s	(Pascal-segundo),	de
preferência não mais do que 10	Pa	s,	de	preferência não mais
do que 5 Pa-s, mais preferivelmente	não	superior a 3 Pa	s,
mais preferivelmente não mais	de	1	Pa-s	e transferência	da

mesma para um segundo reator, que pode ser operado em estado estacionário;

(E') realização da hidrólise enzimática adicional na biomassa celulósica parcialmente hidrolisada obtida na etapa (E) no referido segundo reator.

Antecedentes da Invenção [0011] Como é geralmente aceito, os recursos para produtos químicos com base em petróleo e para petróleo utilizado como combustível (fóssil) são limitados. Um recurso alternativo usado presentemente é o biocombustível tal como obtido a partir de biomassa. Várias fontes de biomassa podem ser usadas.

[0012] A primeira geração de biocombustíveis são os biocombustíveis feitos a partir de açúcar, amido, óleo vegetal ou gordura animal usando tecnologia convencional. Exemplo de matéria-prima básica para a produção da primeira geração de biocombustíveis são sementes ou grãos, tais como trigo, que

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6/31 produzem amido que é hidrolisado e fermentado em bioetanol, ou sementes de girassol, que são prensados para produzir o óleo vegetal que pode ser transformado em biodiesel. No entanto, estas matérias-primas também podem entrar na cadeia alimentar animal ou humana. Portanto, os biocombustíveis de primeira geração têm sido criticados por desviar alimentos da cadeia alimentar humana, levando à escassez de alimentos e aumentos de preços.

[0013] Por outro lado, biocombustível de segunda geração pode ser produzido de forma sustentável utilizando biomassa composta de partes não-alimentares residuais (ou seja, não digerível) das culturas atuais, como caules, folhas, bagaço (resíduo de fibra de cana), cascas, etc, que são deixadas para trás, uma vez que a cultura alimentar foi extraída, bem como outras matérias-primas, que não são usadas para fins alimentares (culturas não alimentares), tais como a madeira, plantas anuais e cereais que compreendem grãos pequenos e também resíduos da indústria, tais como serradura, cascas e polpa de prensagem de frutas, processamento de vinho, etc.

[0014] Uma etapa importante na conversão geral de biomassa para esta segunda geração de biocombustíveis é a hidrólise de biomassa celulósica pré-tratadas ou não tratadas em unidades menores. Na referida etapa de hidrólise, as cadeias de celulose são quebradas por meio da quebra de pelo menos uma ligação β-Ι-4-glicosídica.

[0015] Mais especificamente, a celulose é um polímero linear insolúvel de unidades repetitivas de glucano ligadas por ligações e-1-4-glicosídicas. Em água, a celulose é tipicamente hidrolisada por ataque do hidrogênio eletrofílico da molécula

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7/31 de água na ligação glicosídica. Em cadeias de celulose, cada unidade de glicose tem o potencial para formar três ligações de hidrogênio com os monômeros em cadeias adjacentes, resultando numa estrutura cristalina estável, que não é facilmente hidrolisada. A velocidade da reação de hidrólise pode ser aumentada utilizando temperaturas e pressões elevadas ou pode ser catalisada por um ácido diluído ou concentrado ou por enzimas (como é o caso na presente invenção).

[0016] Na escala industrial, é de particular interesse hidrolisar a biomassa celulósica com um teor elevado de sólidos. Convencionalmente, a biomassa celulósica com um teor elevado de sólidos é hidrolisada utilizando tempos de hidrólise em excesso, geralmente entre dias 5 a 7, às vezes empregando configurações combinadas, onde hidrólise e fermentação são realizadas simultaneamente.

[0017] US 2009/0209009 refere-se à hidrólise enzimática da celulose e relata que o custo das enzimas pode ser reduzido através da introdução de um domínio de ligação de celulose sobre um dos componentes de enzimas necessários para a degradação da celulose, nomeada beta-glucosidase. Para conseguir isso, agentes de ligação específicos são necessários. Este agente de ligação permite que a enzima se ligue à celulose para reciclagem conveniente. Além disso, a reação de hidrólise é realizada em reatores de retenção de sólidos dedicados, em que os sólidos possuem um tempo de retenção que é mais longo do que o do líquido.

[0018] WO 2009/14067 descreve um processo de alimentação em batelada com a separação de sólidos e diluição do substrato

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8/31 capaz de lidar com grandes quantidades de sólidos suspensos totais (TSS) no reator.

[0019] Um artigo de Brethauer, S.; Wyman, C.E. Review: Contínuous hydrolysís and fermentation for cellulosic ethanol productíon Biores. Technol. 2010, 4862 discute sobre a hidrólise em batelada versus contínua e processo de fermentação, em termos gerais, mas com ênfase na fermentação. As vantagens mencionadas incluem um reduzido tempo de limpeza e de enchimento do vaso que se traduz em um aumento de produtividade volumétrica, reatores menores, investimentos de capital menores e facilidade de controle no estado estacionário. Os dados apresentados no artigo são de experiências de fermentação contínua.

[0020] Um artigo de Fan, Z.L.; South, C.; Lyford, K.; Munsie, J.; van Walsum, P.; Lynd, L.R. “Conversion of paper sludge to ethanol in a semi contínuous solíds-fed reactor” Bioprocess Biosyst. Eng. 2003, 93 descreve um reator semicontínuo, em que uma lama de papel é alimentada em intervalos determinados em um reator funcionando com uma SFS (= sacarificação e fermentação simultâneas). Os autores observaram que diminuindo a frequência da alimentação (adições de alimentação por tempo de residência), a alimentação de celulase pode ser diminuída.

[0021] À luz da técnica anterior conforme discutida acima, um objeto da presente invenção é o de proporcionar um processo para a hidrólise enzimática da biomassa celulósica, em que uma biomassa celulósica de teor comparativamente elevado de sólidos pode ser hidrolisada sob condições de escala industrial, minimizando os custos (investimento e operação).

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9/31 [0022] Este objeto (e outros) é/são resolvidos através do processo seguinte para a hidrólise contínua da biomassa celulósica compreendendo pelo menos as etapas seguintes:

(P) fornecimento de pelo menos um reator, o qual pode ser operado em estado estacionário;

A') adição de uma quantidade predeterminada de enzimas ao referido reator;

(E) realização de pelo menos uma hidrólise enzimática parcial da biomassa celulósica no referido reator, em que, um estado estacionário é atingido, no qual a biomassa celulósica é continuamente adicionada ao referido reator, enquanto que a biomassa celulósica pelo menos parcialmente hidrolisada é continuamente removida a partir do referido reator, em que a referida biomassa celulósica pelo menos parcialmente hidrolisada, que é continuamente removida, tem uma viscosidade, medida em um reômetro Physica MCR 101 em um copo com um agitador (FL 100/6W), de não mais do que 25 Pa-s (Pascal-segundo), de preferência não mais do que 10 Pa-s, de preferência não mais do que 5 Pa-s, mais preferivelmente

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10/31 não mais do que 3 Pa-s, mais preferivelmente não mais de 1

Pa-s.

[0023] Nesse sentido e ao longo da descrição inteira da presente invenção, o termo teor de sólidos (também conhecido para o perito na arte como ST ou sólidos totais) indica a razão entre o peso de uma amostra depois da secagem a 105°C durante 16h e o peso da mesma amostra antes da referida secagem.

[0024] Correspondentemente, o termo SDT ou Sólidos Dissolvidos Totais, como utilizado ao longo do presente pedido de patente, significa a razão entre o peso do filtrado seco (105°C durante 16h) resultante de uma amostra depois de ter sido filtrada e o peso da mesma amostra antes da referida filtração e secagem.

[0025] O termo SST ou Sólidos Suspensos Totais representa a razão entre o peso da torta filtrada seca (105°C durante 16h) resultante de uma amostra após ter sido filtrada

e o peso da mesma amostra antes	da	referida	filtragem	e
secagem.	Assim, a conexão	entre essas	medidas é	ST =	SDT	+
SST.
[0026]	Ao implementar o	processo	contínuo, de	acordo	com	a
presente	invenção, isto é,	por meio	do	estabelecimento	de	um
estado e	stacionário e um	regime de	viscosidade	definido,	os

problemas com base na elevada viscosidade inicial e desenho complexo do reator são resolvidos. Em particular, a presente invenção resolve o problema da realização de uma hidrólise enzimática comercialmente viável a uma carga elevada de sólidos, mantendo a viscosidade no reator baixa. A presente

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11/31 invenção permite executar a hidrólise enzimática de um alto teor de sólidos totais e a um baixo teor de sólidos suspensos totais (SST) como um processo contínuo, com ou sem reciclagem das enzimas.

[0027] Não é necessária nenhuma agitação especial no reator uma vez que não há qualquer problema com SST elevados. Como consequência, CSTRs convencionais (reatores de tanque agitado contínuo) podem ser usados no processo da presente invenção. Portanto, de preferência, o reator (pelo menos um) utilizado no processo de acordo com a presente invenção é um reator agitado contínuo, ainda mais preferivelmente um reator de tanque agitado contínuo.

[0028] Uma forma de realização adicional que resolve o(s) objeto(s) acima recitado(s) também aumenta o rendimento de glicose do processo global. Nesse sentido, o processo para a hidrólise contínua da biomassa celulósica de acordo com a presente invenção, em particular na etapa (P) é realizado em uma cascata de pelo menos dois reatores.

[0029] Não há um limite no que diz respeito ao número máximo de reatores. O número de reatores operados em cascata (isto é, operados sequencialmente) depende, essencialmente, do rendimento de glicose desejado.

[0030] Em um aspecto preferido da presente invenção, a quantidade de enzimas necessárias no processo global é reduzida em pelo menos 30%, de preferência pelo menos 40%, por meio da inclusão de um circuito de reciclagem, em que as enzimas são recicladas. Nesse sentido, o hidrolisado, isto é, a fase líquida que compreende a celulose hidrolisada e

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12/31 enzimas, a partir do (último) reator é submetido a uma etapa de separação, em que os sólidos não hidrolisados são separados do hidrolisado ainda contendo enzimas. O referido líquido do hidrolisado é então misturado com a biomassa celulósica não hidrolisada (fresco), que é então introduzida no (primeiro) reator de hidrólise.

Breve descrição das Figuras [0031] A Figura 1 mostra um reator contínuo operado de acordo com o processo da presente invenção com uma cascata subsequente opcional de reatores adicionais;

[0032] A Figura 2 mostra um diagrama de fluxo da hidrólise enzimática contínua da biomassa celulósica numa cascata de pelo menos dois reatores, em que pelo menos uma parte das enzimas adicionadas ao reator são recicladas;

[0033] A Figura 3 mostra um diagrama de fluxo da hidrólise enzimática contínua da biomassa celulósica numa cascata de pelo menos dois reatores, em que a inibição da hidrólise por elevada carga de açúcar é minimizada numa cascata de reatores, que sequencialmente diminui em volume;

[0034] A Figura 4 representa a evolução da viscosidade da biomassa celulósica submetida à hidrólise enzimática ao longo do tempo, fornecendo informação sobre o tempo de retenção mínimo esperado no estado estacionário;

[0035] A Figura 5 é um fluxograma de um conceito de biorrefinaria global, de acordo com uma forma de realização da presente invenção;

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13/31 [0036] A Figura 6 mostra um diagrama de fluxo da hidrólise enzimática contínua da biomassa celulósica numa cascata de três reatores de acordo com os Exemplos 2 e 3;

Descrição Detalhada da Invenção [0037] A presente invenção refere-se à hidrólise da biomassa celulósica. Não existe nenhuma restrição no que diz respeito ao tipo ou à composição da biomassa celulósica que não seja a biomassa compreendendo celulose. De acordo com uma definição adequada, biomassa é a massa total de (anteriormente) matéria viva, em particular, matéria orgânica, dentro de uma dada unidade de área ambiental, de preferência de material de planta, vegetação ou de resíduos agrícolas utilizados como uma fonte de combustível ou energia. O fato de a anteriormente biomassa viva também está incluso como biomassa celulósica implica que os materiais celulósicos reciclados, em particular os materiais de algodão reciclado e/ou produtos à base de papel reciclado ou outros materiais reciclados concebíveis à base de celulose, também estão inclusos. Qualquer mistura de materiais celulósicos reciclados, tais como produtos de papel reciclado com qualquer outro tipo de biomassa celulósica está também incluído.

[0038] De acordo com uma forma de realização preferida, a referida biomassa celulósica compreende mais de 30% de celulose (% em peso, com base na massa total), de preferência mais de 50% de celulose, de preferência superior a 70% de celulose. Nesse sentido, o termo celulose também compreende o termo hemicelulose. Biomassa celulósica preferida, de acordo com a presente invenção, compreende algodão, fibras de algodão e biomassa lignocelulósica, ou seja, biomassa

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14/31 compreendendo ambos os componentes lignina e componentes celulósicos e/ou hemicelulósicos.

[0039] Biomassa celulósica preferida, que é particularmente adequada para o processo de acordo com a presente invenção, baseia-se em culturas energéticas, plantas anuais, resíduos agrícolas e madeira.

[0040] Culturas energéticas comerciais são normalmente densamente plantadas, espécies de culturas de elevado rendimento que são de preferência de nenhum ou de valor limitado como alimentos. Por exemplo, culturas de madeira como salgueiro, Miscanthus, Willow ou Álamo são culturas energéticas preferenciais.

[0041] Como exemplos preferidos de plantas anuais são palha, cana-de-açúcar e mandioca.

[0042] Resíduos agrícolas incluem partes de culturas aráveis que não devem ser utilizadas para a finalidade principal de produzir alimentos, forragens ou fibras, por exemplo, usadas forragens para animais e penas. Estes resíduos são exemplificados por bagaço de cana de açúcar e caule de milho.

[0043] O material de partida particularmente preferido de cana-de-açúcar pode ser dividido em bagaço, açúcar e palha. O bagaço é um material fibroso constituído por celulose, hemicelulose, lignina, extratos, sais inorgânicos e outras substâncias orgânicas tais como proteínas e ácidos orgânicos.

[0044] Bagaço e madeira dura têm muitas semelhanças, ou seja, alto conteúdo de xilana, comprimento pequeno de fibra e menor teor de lignina e celulose em comparação com madeira mole. No entanto, o bagaço tem um teor de cinzas ligeiramente

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15/31 superior. O teor de cinzas pode ser explicado pelas diferenças na morfologia da planta e o método de exploração. O comprimento da fibra curta no bagaço é principalmente devido ao seu elevado teor de seiva (~30%).

[0045] Em geral, com base no fato de que pode não ser necessária a redução mecânica de tamanho e que são obtidos os rendimentos mais elevados da hidrólise, prefere-se particularmente conduzir o processo de acordo com a presente invenção com os resíduos agrícolas não-madeireiros, em particular, bagaço, como biomassa celulósica.

[0046] A madeira é também um material adequado para o presente processo. Nesse sentido, todos os tipos de madeira são adequados.

[0047] De acordo com o presente processo, a polpa da biomassa celulósica é enzimaticamente hidrolisada. Celulose é um polímero linear insolúvel de unidades repetitivas de glucano ligadas por ligações e-1-4-glicosídicas. Em água, a celulose é hidrolisada por ataque do hidrogênio eletrofílico da molécula de água na ligação glicosídica. Em cadeias de celulose, cada unidade de glicose tem o potencial para formar três ligações de hidrogênio com os monômeros em cadeias adjacentes, resultando numa estrutura cristalina estável, que não é facilmente hidrolisada. A velocidade da reação de hidrólise pode ser aumentada por utilização de temperaturas e pressões elevadas ou pode ser catalisada por um ácido diluído ou concentrado ou por enzimas, de preferência, como é o caso na presente invenção por enzimas.

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16/31 [0048] De acordo com uma forma de realização preferida da presente invenção, complexos de enzimas associadas à membrana extracelular ou celular (celulases) que podem especificamente hidrolisar o polímero de celulose em monômeros de glicose solúveis são utilizados na etapa de hidrólise. As celulases são complexos de muiltiproteínas que consistem de enzimas sinérgicas com diferentes atividades específicas que podem ser divididas em exo- e endo-celulases (glucanase) e β-glucosidase (celobiose). Além disso, existem enzimas (hemicelulases, lacases, peroxidases lignolíticas, etc) que podem quebrar os outros componentes principais da biomassa celulósica. Todas estas enzimas e suas combinações são enzimas preferidas que podem ser utilizadas na hidrólise enzimática da presente invenção.

[0049] Celobiose é um conhecido inibidor de produto final de glucanases e β-glicosidase é conhecida por aliviar esta inibição convertendo celobiose em glicose (etapa limitante). Em processos industriais, por exemplo, fermentação do etanol por leveduras, a eficiência de sacarificação da celulase pode ser melhorada por simultânea sacarificação e fermentação (SSF). O maior desafio com SSF refere-se a diferente temperatura ótima para enzimas hidrolíticas comuns e organismos de fermentação. Além da inibição do produto final, a lignina é conhecida por reduzir o desempenho da enzima por ligar não especificamente às celulases.

[0050] É preferido que a biomassa celulósica seja submetida a pelo menos um tipo de pré-tratamento antes da hidrólise, o que confere pelo menos alguma lignina da biomassa celulósica

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17/31 de forma solúvel em água, tornando a mesma particularmente adequada para a etapa de hidrólise da presente invenção.

[0051] Portanto, de acordo com uma forma de realização preferida, o pré-tratamento da celulose é realizado para aumentar a área de superfície específica da celulose. O prétratamento correto tem as vantagens de aumentar a taxa de hidrólise enzimática, devido ao substrato mais acessível e também através da remoção de substâncias potencialmente inibidoras.

[0052] Embora o processo de acordo com a presente invenção seja aplicável a todos os tipos de materiais celulósicos, é preferível que o material seja pré-tratado em uma etapa separada que precede a etapa de hidrólise. Verificou-se que a referida etapa de pré-tratamento aumenta a eficiência da hidrólise enzimática.

[0053] O referido pré-tratamento é mecânico ou químico, preferivelmente químico.

[0054] No (pré)tratamento mecânico, força ou energia é transferida para a biomassa celulósica, por exemplo, por meio de divisão ou corte ou batimento da biomassa em partículas menores. Então, nenhum reagente químico é adicionado e a estrutura química dos componentes do material permanece essencialmente inalterada.

[0055] No (pré)tratamento químico, pelo menos um reagente químico é adicionado e a estrutura química de pelo menos um componente do componente na biomassa é alterado. Como será discutido em maiores detalhes abaixo, cozimento do sulfito é

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18/31 um pré-tratamento químico e é, na realidade, o tipo preferido de pré-tratamento.

[0056] Em uma forma de realização preferida, a biomassa celulósica é usada no presente processo, em especial a biomassa lignocelulósica, que não requer (pré)tratamento mecânico e em que o cozimento do sulfito é o único (pré)tratamento. Cozimento do sulfito pode ser dividido em quatro grupos principais: ácido, ácido bissulfito, alcalino fraco e polpação de sulfito alcalino.

[0057] No pré-tratamento preferido de acordo com a presente invenção, a biomassa celulósica é cozida com um sulfito, preferivelmente sulfito de sódio, cálcio, amônio ou magnésio sob condições ácidas, neutras ou básicas. Esta etapa de prétratamento dissolve a maior parte da lignina como lignina sulfonada (lignossulfonato), juntamente com as partes da hemicelulose.

[0058] Surpreendentemente, no presente processo, verificouse que a utilização de cozimento de sulfito como uma etapa de pré-tratamento na produção de combustíveis ou de produtos químicos a partir de açúcares fermentáveis é muito eficiente, uma vez que conduz a maiores rendimentos globais de produtos químicos. Em essência, uma saída maior (>80%) de produtos químicos úteis é atingida do que em qualquer outra tecnologia de biorrefinaria plataforma de açúcar conhecida.

[0059] O fato de a pasta de celulose resultante do prétratamento de uma só etapa particularmente ser de baixa impureza, em particular lignina, faz com que seja mais fácil desenvolver ou adaptar as enzimas para a hidrólise.

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19/31 [0060] O pré-tratamento com sulfito é realizado preferencialmente de acordo com uma das seguintes realizações. No mesmo e ao longo da presente descrição, o pré-tratamento com sulfito é também referido como cozimento:

• cozimento ácido (de preferência SO2 com um hidróxido, ainda mais preferivelmente com Ca(OH)2, NaOH, NH4OH ou Mg(OH)2), • cozimento de bissulfito (de preferência SO2 com um hidróxido, ainda mais preferivelmente com NaOH, NH4OH ou

Mg(OH)2), • cozimento com fraco alcalino (de preferência Na2SO3, ainda mais preferivelmente com Na2CO3) e • cozimento alcalino (de preferência com um hidróxido de Na2SO3, ainda mais preferivelmente com NaOH).

[0061] No que diz respeito à etapa de pré-tratamento com sulfito (cozimento de sulfito), que é um pré-tratamento preferido para ser implementado antes da hidrólise enzimática de acordo com a presente invenção, a respectiva divulgação de WO 2010/078930, com o título Conversão de biomassa lignocelulósica tal como foi depositado em 16 de dezembro de 2009 é incorporada por referência para a presente descrição.

[0062] A presente invenção também refere-se a um processo integrado para a produção de monossacarídeos, produtos químicos à base de açúcar, biocombustíveis ou materiais juntamente com a lignina sulfonada da biomassa lignocelulósica que compreende pelo menos as etapas seguintes:

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20/31 (i) pré-tratamento da biomassa lignocelulósica, de preferência em uma etapa de cozimento de sulfito;

(ii) separação da biomassa lignocelulósica pré-tratada a partir da etapa (i) para:

(a) uma fase líquida liquor de sulfito consumido, que compreende de preferência 50% ou mais de lignina da biomassa lignocelulósica sob a forma de lignina sulfonada, e em (b) uma polpa, que compreende de preferência 70% ou mais da celulose da biomassa lignocelulósica;

(iii) hidrólise da polpa (b) da etapa (ii) em uma plataforma de açúcar químico compreendendo monossacarídeos, em que a referida etapa de hidrólise é o processo para a hidrólise contínua da biomassa lignocelulósica como descrito acima.

(iv) opcionalmente, tratamento adicional dos monossacarídeos da etapa (iii) resultando em prudutos químicos úteis, biocombustíveis e/ou proteínas, e (v) conversão direta ou processamento adicional da lignina sulfonada da fase líquida (a) na etapa (ii) em produtos químicos úteis, biocombustíveis e/ou materiais.

[0063] Este processo geral está esquematicamente representado na Figura 5.

[0064] A etapa (iv) do referido processo relaciona-se com a fermentação de monossacáridos, em particular de hexoses e pentoses em etanol ou outros produtos químicos à base de açúcar ou para a produção de proteínas de biomassa.

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21/31 [0065] A fermentação envolve microorganismos que degradam os açúcares liberando energia, enquanto o processo resulta em produtos como um álcool ou um ácido. Saccharomyces cerevisiae (fermento de padeiro) é mais freqüentemente utilizado para fermentar hexoses a etanol. Um mole de glicose irá estequiometricamente produzir 2 moles de etanol mais 2 moles de dióxido de carbono. Polpa do bagaço contém quantidades relativamente grandes de pentoses. Estes açúcares podem tanto ser fermentado ou metabolizado para produzir proteínas de biomassa.

[0066] Com ou sem referência ao processo integrado acima descrito para a produção de monosacáridos, a presente invenção relaciona-se à hidrólise da biomassa celulósica tal como descrito acima. No que se refere à referida hidrólise, as formas de realização que se seguem são preferidas.

[0067] Em uma forma de realização preferida, no processo contínuo da presente invenção, a lama inteira de componentes líquidos e sólidos se move através dos reatores à mesma taxa, isto é, sólidos de fibras não hidrolisadas e a fase aquosa da lama são conservados durante o mesmo intervalo de tempo no referido reator.

[0068] De acordo com uma primeira forma de realização, tal como exemplificado na Figura 1, o substrato, ou seja, a biomassa celulósica, é alimentado a um reator e enzimas são adicionadas. O processo é executado de forma contínua, ou seja, em um estado estacionário. No referido reator, o substrato, ou seja, a biomassa celulósica, é hidrolisado. A viscosidade da biomassa celulósica parcialmente hidrolisada, em um reator operado de acordo com a presente invenção, com

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25% de ST (composto de 10% de SST e 15% de SDT) , pode ser aproximada pela viscosidade na batelada do experimento correspondente após um tempo de reação de 16 horas.

[0069] Não existe nenhuma restrição no que diz respeito ao reator necessário para executar o processo, embora um CSTR (reator de tanque agitado continuamente) seja o preferido.

[0070] De acordo com uma forma de realização preferida, também mostrada na Figura 1, uma cascata de reatores é fornecida para melhorar o rendimento de glicose. Nos reatores adicionais (posterior ao primeiro reator descrito acima), o substrato é hidrolisado novamente, resultando em um hidrolisado com alta concentração de açúcar (= sólidos toais dissolvidos elevado, SDT) e um resíduo sólido que consiste de um material que não pode ser hidrolisado (lignina, materiais inorgânicos, etc.).

[0071] Ainda que o reator seja alimentado com o substrato que tenha um elevado teor de sólidos, por exemplo, um ST de 25%, os teores em suspensão totais (SST) no reator é de apenas cerca de 10% no estado estacionário (supondo três reatores em série com um total tempo de reação de 48 horas, 16 horas em cada reator). A viscosidade da solução com ST de 25% (composto de 10% de SST e SDT de 15%) no reator de estado estacionário da presente invenção corresponde à viscosidade em reator de batelada depois de um tempo de reação de 16 horas ou menos.

[0072] O tempo de retenção médio no reator para biomassa celulósica adicionada a um reator de hidrólise deve ser de cerca, de preferência um pouco maior do que o tempo necessário

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23/31 para a liquefação em um reator de batelada, com boa agitação. Portanto, o tempo de retenção médio do primeiro reator deverá ser escolhido de forma que a liquefação suficiente é conseguida para a lama seja bombeável.

[0073] De acordo com uma segunda forma de realização, os custos da enzima são reduzidos empregando reciclagem de enzima. O processo é esquematicamente descrito na Figura 2.

[0074] Em um aspecto preferido da presente invenção, a quantidade de enzimas necessárias no processo global é reduzida em pelo menos 30%, de preferência pelo menos 40%, por meio da inclusão de um circuito de reciclagem, em que as enzimas são recicladas.

[0075] De acordo com esta forma de realização preferida, o hidrolisado, isto é, a fase líquida que compreende a celulose hidrolisada e enzimas, a partir do (último) reator é submetido a uma etapa de separação, em que os sólidos não-hidrolisados são, pelo menos parcialmente, separados do hidrolisado ainda contendo enzimas. O referido hidrolisado líquido é, então, misturado com a biomassa celulósica não hidrolisada (fresca), que é então introduzida no reator para hidrólise.

[0076] Isto é ilustrado na Figura 2. Nesse sentido, depois de hidrólise do tanque 3 de uma cascata de três reatores de hidrólise, o hidrolisado (incluindo enzimas) é separado do resíduo sólido não-hidrolisado. O referido hidrolisado é reciclado para dentro do sistema por um tanque de mistura (tanque mais à esquerda na Figura 2). No referido tanque de mistura, pode ocorrer alguma hidrólise (residual), mas o referido reator destina-se principalmente para a mistura do

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24/31 hidrolisado reciclado contendo enzimas com a biomassa celulósica adicionada (substrato). Em uma etapa de separação opcional após o referido tanque de mistura dedicado, parte do hidrolisado, em particular, parte do produto final de açúcares pode ser separada para processamento adicional.

[0077] Portanto, de acordo com uma forma de realização preferida, pelo menos parte da biomassa celulósica pelo menos parcialmente hidrolisada, que é continuamente removida do reator, de preferência, a partir do último reator de uma cascata de dois ou mais reatores, é submetida a uma etapa de separação, em que os sólidos não hidrolisados são pelo menos parcialmente separados do hidrolisado, isto é, a fase líquida compreendendo a biomassa celulósica hidrolisada e enzimas, em que o referido líquido hidrolisado é então misturado com a biomassa celulósica, de preferência em um reator dedicado ou tanque, o qual é então introduzido no processo de acordo com a presente invenção.

[0078] A vantagem adicionada com esta solução de processo é que a solução de hidrolisado/açúcar (depois da separação do material não hidrolisado) é misturada com o substrato antes do (primeiro) tanque de reação. Isto irá diminuir drasticamente as quantidades de enzimas necessárias, pelo menos, 40% (devido a substituição da fase líquida da polpa).

[0079] Através da mistura do hidrolisado (depois da separação dos sólidos não hidrolisados) com substrato fresco (ou seja, a biomassa celulósica), as enzimas com uma parte de ligação carboidrato pode ligar-se ao substrato (celulose) antes de ser alimentado ao primeiro reator de hidrólise. Isto

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25/31 irá permitir uma redução adicional do consumo de enzima, além da redução de 40% acima referida.

[0080] De acordo com uma realização preferida adicional, a inibição da hidrólise com base no teor de açúcar que é demasiado elevado (SDT alta) é abordado.

0081] Então, qualquer potencial inibição do açúcar induzido da hidrólise é de preferência superada por separação sequencial de açúcares.

[0082] De acordo com esta forma de realização preferida, tal como ilustrado na Figura 3, os sólidos em suspensão são separados do líquido após o primeiro reator, em que uma reação de hidrólise ocorre.

[0083] Tipicamente, uma conversão de cerca de 60% de celulose/hemicelulose em mono açúcares pode ser conseguida no reator de hidrólise operado no estado estacionário de acordo com a presente invenção. Os 40% de fibras não hidrolisadas restantes são, então, transferidos para um segundo reator. Espera-se que as enzimas, com uma parte de ligação de carbohidrato, vão ligar-se às fibras não hidrolisadas. Além disso, enzimas dissolvidas no líquido arrastado nas fibras irão também ser transferidas para o segundo reator. Em adição às enzimas que são recuperadas a partir do primeiro reator, uma pequena quantidade de enzimas é preferencialmente adicionada no segundo reator.

[0084] Preferencialmente, o tamanho do segundo reator de hidrólise foi reduzido em conformidade com a quantidade de fibras não hidrolisadas a fim de atingir o mesmo ou, pelo menos, um SST semelhante à do primeiro reator.

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26/31 [0085] Todo o processo pode ser repetido do mesmo modo para qualquer reator de hidrólise subsequente, o qual é então reduzido proporcionalmente.

[0086] No geral, de acordo com esta forma de realização preferida, no processo de acordo com a presente invenção, uma cascata de dois ou mais reatores de hidrólise é utilizada, em que pelo menos algum hidrolisado, isto é, a fase líquida compreendendo a biomassa celulósica hidrolisada e enzimas do primeiro reator, é separado da fase sólida e é sujeito a processamento adicional, em qualquer um dos reatores subsequentes e em que a referida fase sólida é adicionada a um reator subsequente, de preferência, sendo menor em tamanho e/ou volume do que o primeiro reator, em que uma quantidade pré-determinada adicional de enzima pode ser adicionada ao referido reator subsequente.

Exemplos:

[0087] As seguintes convenções, como aplicadas também em toda a especificação, aplicam-se para os exemplos:

A temperatura é dada em °C % denota peso em % se não especificado de outra forma

Glicose Equivalente = A quantidade de glicose derivada a partir da celulose no substrato

Xilose Equivalente = A quantidade de xilose derivada a partir da xilana no substrato

Exemplo 1 [0088] Para determinar o tempo de retenção médio aproximado de um primeiro reator, uma amostra de substrato de bagaço

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27/31 cozido de sulfito alcalino preparada de forma semelhante às condições descritas no Exemplo 1 do documento WO 2010/078930 foi hidrolisada. A hidrólise foi conduzida em um reômetro Physica MCR 101 em um copo com um agitador (FL 100/6W). A velocidade de rotação foi de 30 rpm e temperatura de 50°C. A concentração de biomassa celulósica foi de 10% e a adição de enzima foi de 40% V/p de Accellerase Duet (Genencor, CA, EUA). A viscosidade foi monitorada continuamente e a viscosidade como uma função do tempo é mostrada na Figura 4.

[0089] A hidrólise resulta em uma rápida diminuição inicial da viscosidade e, após um curto período de tempo, a curva de viscosidade começa a achatar e alcança um nível em que a amostra pode ser vista como um líquido ou semelhante. Esta viscosidade depende do substrato (neste caso: a biomassa celulósica) e as condições experimentais, mas o material hidrolisado pode ser considerado liquefeito quando a viscosidade é inferior a 3 Pa^s (Pascal-segundo), isto é, inferior a 3000 centipoise.

[0090] O tempo de retenção médio mínimo do (primeiro) reator é determinado pelo tempo de liquefação, que por sua vez é dependente de vários parâmetros, tais como o substrato, a concentração de substrato e quantidade e tipo de enzimas.

Exemplo 2 [0091] Uma amostra de substrato de bagaço cozido de sulfito alcalino (polpa de bagaço) preparada sob condições semelhantes como as descritas no Exemplo 2 do documento WO 2010/078930 foi submetida a hidrólise em uma instalação experimental com três reatores em série, como representado na Figura 6. O volume

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28/31 total do sistema foi medido como sendo de aproximadamente 6,6 litros. Os reatores foram cobertos e conectados a um banho de água para controle da temperatura e a água de arrefecimento foi circulada nas tampas para minimizar a evaporação dos reatores.

[0092] Enzimas (DUET Accellerase da Genencor, CA, EUA), tampão (tampão de acetato de sódio, 50 mM de concentração nos reatores em estado estacionário) e a polpa de bagaço foram continuamente adicionados ao reator 1. A mistura reacional foi mantida a 50°C nos reatores de 1 a 3. O hidrolisado foi coletado no reservatório do produto, que foi arrefecido com água até cerca de 5°C.

[0093] A média total de entrada para o sistema foi de 144,2 g/h. A concentração média de substrato seco na entrada foi de 17,1% e a carga média de enzima foi de 0,273 g Accelerase DUET/g de substrato seco. O tempo médio (retenção) de hidrólise foi calculado como sendo 46h, assumindo uma densidade de mistura de reação de 1,0 g/mL.

[0094] A saída do sistema para o tanque de produto foi pesado regularmente. A saída foi de, em média, 5,1% menor do que a entrada para o sistema. A principal razão para a perda é considerada a evaporação da água a partir dos três reatores e/ou a acumulação de material nos reatores. Amostras foram colhidas em todos os três reatores duas vezes por dia para medir a produção de glicose e de xilose. Após 4 a 5 dias, os valores de glicose e xilose nos três reatores estabilizaram, indicando, assim, que as condições de estado estacionário foram alcançadas. O rendimento da glicose calculado como (g saída glicose/h)/(g de glicose equivalentes de entrada/h). Os

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29/31 rendimentos de glicose nos três reatores calculados como valores médios ao longo de três dias no estado estacionário eram de 24,6% (reator 1), 40,2% (reator 2) e 49,6% (reator 3).

Os rendimentos de xilose foram calculados como (g saída xilose/h)/(g de xilose equivalentes entrada/h). Os rendimentos de xilose nos três reatores calculados como valores médios ao longo de três dias no estado estacionário eram de 33,7% (reator 1), 56,0% (reator 2) e 66,0% (reator 3). A viscosidade foi medida utilizando um reômetro Physica MCR 101 equipado com um copo com um agitador (FL 100/6W), a velocidade de rotação foi de 1 rpm e a temperatura era de 50°C. Um valor médio da viscosidade no reator 1, no estado estacionário, era de 1,7 Pa-s (Pascal-segundo) a ser comparada com a viscosidade da entrada (uma suspensão do substrato a 17,1%), que foi medida como sendo de 82,2 Pa-s.

[0095] Este exemplo mostra que um processo de hidrólise contínua com elevada carga de sólidos no estado estacionário produz um hidrolisado com elevado rendimento de glicose e xilose utilizando apenas agitação convencional. A viscosidade no primeiro reator foi substancialmente menor do que a da alimentação no estado estacionário.

Exemplo 3 [0096] Uma amostra de substrato de bagaço cozido de sulfito alcalino (polpa de bagaço) preparada sob condições semelhantes como as descritas no Exemplo 1 do documento WO 2010/078930 foi submetida a hidrólise em uma instalação experimental com três reatores em série, como representado na Figura 6. O volume total do sistema foi medido como sendo de aproximadamente 6,6 litros. Os reatores foram cobertos e conectados a um banho de

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30/31 água para controle da temperatura e a água de arrefecimento foi circulada nas tampas para minimizar a evaporação dos reatores.

[0097] Enzimas (DUET Accellerase da Genencor, CA, EUA), tampão (tampão de acetato de sódio, 50 mM de concentração nos reatores em estado estacionário) e a polpa de bagaço foram continuamente adicionados ao reator 1. A mistura reacional foi mantida a 50°C nos reatores de 1 a 3. O hidrolisado foi coletado no reservatório do produto, que foi arrefecido com água até cerca de 5°C.

[0098] A média total de entrada para o sistema foi de 144,1 g/h. A concentração média de substrato seco na entrada foi de 18,8% e a carga média de enzima foi de 0,173 g Accelerase DUET/g de substrato seco. O tempo médio (retenção) de hidrólise foi calculado como sendo 46h, assumindo uma densidade de mistura de reação de 1,0 g/mL.

[0099] A saída do sistema para o tanque de produto foi pesado regularmente. A saída foi de, em média, 1% menor do que a entrada para o sistema. A principal razão para a perda é considerada a evaporação da água a partir dos três reatores e/ou a acumulação de material nos reatores. Amostras foram colhidas em todos os três reatores duas vezes por dia para medir a glicose e a produção de xilose. Após 4 a 5 dias, os valores de glicose e xilose nos três reatores estabilizaram, indicando, assim, que as condições de estado estacionário foram alcançadas. O rendimento da glicose calculado como (g saída glicose/h)/(g de glicose equivalentes de entrada/h). Os rendimentos de glicose nos três reatores calculados como valores médios ao longo de três dias no estado estacionário

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31/31 eram de 39,8% (reator 1), 55,0% (reator 2) e 58,8% (reator 3).

Os rendimentos de xilose foram calculados como (g saída xilose/h)/(g de xilose equivalentes entrada/h). Os rendimentos de xilose nos três reatores calculados como valores médios ao longo de três dias no estado estacionário eram de 75,0% (reator 1), 93,2% (reator 2) e 89,6% (reator 3). A viscosidade foi medida utilizando um reômetro Physica MCR 101 equipado com um copo com um agitador (FL 100/6W), a velocidade de rotação foi de 30 rpm e a temperatura era de 50°C. Um valor médio da viscosidade no reator 1, no estado estacionário, era de 1,5 Pa-s (Pascal-segundo) a ser comparada com a viscosidade de uma entrada simulada (uma suspensão do substrato a 10% em vez de uma suspensão do substrato de 18,8% tinha que ser usada por causa da viscosidade muito elevada), que foi medida como sendo de 249 Pa-s.

[0100] Este exemplo mostra que um processo de hidrólise contínua com base em um substrato diferente com elevada carga de sólidos no estado estacionário produz um hidrolisado com elevado rendimento de glicose e xilose utilizando apenas agitação convencional. A viscosidade no primeiro reator foi substancialmente menor do que a da alimentação no estado estacionário.

Claims

1. Processo para a hidrólise contínua de biomassa celulósica, caracterizado por compreender pelo menos as seguintes etapas:

(A) adição de uma quantidade predeterminada de biomassa celulósica para o referido reator, em que a referida biomassa celulósica tem um teor de sólidos de pelo menos 10%;

(A') adição de uma quantidade predeterminada de enzimas ao referido reator;

(E) realização de pelo menos uma hidrólise enzimática parcial da biomassa celulósica no referido reator, em que um estado estacionário é alcançado em um referido processo, em que a biomassa celulósica é continuamente adicionada ao referido reator, enquanto que a biomassa celulósica pelo menos parcialmente hidrolisada é continuamente removida do referido reator, em que a referida biomassa celulósica parcialmente hidrolisada que é continuamente removida possui uma viscosidade tal como medida em um reômetro Physica MCR 101 em um copo com um agitador (FL 100/6W) de não mais do que 25 Pa^s (Pascal-segundo) e a referida viscosidade deve permanecer constante durante um período de 2 horas ou mais.

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por uma cascata de pelo menos dois reatores ser

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2/5 fornecida na etapa (P), compreendendo adicionalmente a etapa seguinte (T) remoção contínua da biomassa celulósica parcialmente hidrolisada a partir da etapa (E), a qual tem uma viscosidade, medida em um reômetro Physica MCR 101 em um copo com um agitador (FL 100/6W), de não mais do que 25 Pa-s (Pascal-segundo) e transferência da mesma para um reator subsequente, o qual pode ser operado em estado estacionário;

(E') efetuar a hidrólise enzimática adicional sobre a biomassa celulósica parcialmente hidrolisada obtida na etapa (E) no referido reator subsequente.

3. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por o teor de sólidos da biomassa celulósica, que é adicionado ao referido reator, ser de 15% a 45%.

4. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 3, caracterizado por a viscosidade da biomassa celulósica parcialmente hidrolisada continuamente removida, tal como medida em um reômetro Physica MCR 101 em um copo com um agitador (FL

100/6W), não ser mais do que 10 Pa-s.

5. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 4, caracterizado por a biomassa celulósica ser biomassa lignocelulósica e compreender madeira, plantas anuais, resíduos agrícolas ou lixo, bagaço ou culturas energéticas.

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6. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 5, caracterizado por a biomassa celulósica compreender mais do que 20% de celulose.

7. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 6, caracterizado por a biomassa celulósica ser submetida a um pré-tratamento antes da referida hidrólise, em que o referido pré-tratamento é cozimento de sulfito e a biomassa celulósica é biomassa lignocelulósica.

8. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 7, caracterizado por o reator ser um CSTR, isto é, um reator de tanque de agitamento contínuo.

9. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 8, caracterizado por complexos enzimáticos associados à membranas extracelulares ou celulares, em particular mistura de celulases e β-glucosidases, que podem especificamente hidrolisar o polímero de celulose em monômeros de glicose solúveis, serem utilizados na referida etapa de hidrólise.

10. Processo de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por as enzimas compreenderem celulases, hemicelulases e/ou β-glucosidases.

11. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 10, caracterizado por pelo menos alguma biomassa celulósica pelo menos parcialmente hidrolisada, que é continuamente retirada do reator, ser submetida a uma etapa de

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4/5 separação, em que os sólidos não-hidrolisados são pelo menos parcialmente separados de pelo menos parte do hidrolisado, isto é, a fase líquida compreendendo a biomassa celulósica hidrolisada e enzimas, em que o referido hidrolisado é então misturado com a biomassa celulósica, a qual é então introduzida em um processo, em um reator de mistura específico.

12. Processo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por, após misturado, pelo menos algum hidrolisado é separado da biomassa celulósica em uma etapa de separação.

13. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 11, caracterizado por uma cascata de dois ou mais reatores para hidrólise ser utilizada, e em que pelo menos parte do hidrolisado, isto é, a fase líquida compreendendo biomassa celulósica hidrolisada e enzimas a partir do primeiro reator é separada da fase sólida e é sujeita a processamento adicional, e em que a referida fase sólida a partir da referida separação é adicionada a um reator subsequente, menor em tamanho e/ou volume do que o primeiro reator, na qual uma quantidade predeterminada de enzima adicional é adicionada ao referido reator subsequente.

14. Processo de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por ser repetido para todos os pares de reatores adjacentes subsequentes numa cascata de três ou mais reatores para a hidrólise, em que cada um dos reatores é menor em tamanho e/ou volume do que cada reator anterior, respectivamente.

Petição 870190031533, de 01/04/2019, pág. 42/46

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15. Processo para a produção de monossacarídeos, químicos à base de açúcar, biocombustíveis ou materiais juntamente com a lignina sulfonada da biomassa lignocelulósica caracterizado por compreender pelo menos as etapas seguintes:

(i) pré-tratamento da biomassa lignocelulósica, de preferência em uma etapa de cozimento de sulfito;

(ii) separação da biomassa pré-tratada lignocelulósico da etapa (i) para:

(a) uma fase líquida liquor de sulfito consumido, compreendendo 50% ou mais de lignina da biomassa lignocelulósica sob a forma de lignina sulfonada, e em (b) uma polpa, compreendendo 70% ou mais da celulose da biomassa lignocelulósica;

(iii) hidrólise da polpa (b) da etapa (ii) em uma plataforma com açúcar químico compreendendo monossacarídeos, em que a referida etapa de hidrólise é o processo conforme definido em qualquer uma das reivindicações de 1 a 14;

(iv) tratamento adicional opcional dos monossacarídeos na etapa (iii) resultando em produtos químicos, biocombustíveis e/ou proteínas úteis, e (V) conversão direta ou processamento adicional da lignina sulfonada da fase líquida (a) da etapa (ii) em produtos químicos úteis, biocombustíveis e/ou materiais.

16. Uso do processo para hidrólise contínua da biomassa conforme definido em qualquer uma das reivindicações de 1 - 14, caracterizado por ser para a produção de biodiesel.