BR112016002490B1

BR112016002490B1 - Dispositivo de liberação para liberar biomassa lignocelulósica pré-tratada de uma pressão maior a uma pressão menor, aparelho, uso de um dispositivo, e método para liberar biomassa lignocelulósica de pressão maior a uma pressão menor

Info

Publication number: BR112016002490B1
Application number: BR112016002490-7A
Authority: BR
Inventors: Jesper Dohrup; Brian Eskesen; Kit Kellebjerg Mogensen
Original assignee: Inbicon A/S
Priority date: 2013-08-09
Filing date: 2014-08-11
Publication date: 2020-10-06
Also published as: EP3030637A1; US20160215448A1; CA2918175A1; US10087578B2; CN105452425B; CN105452425A; BR112016002490A2; WO2015018423A1

Abstract

dispositivo de liberação para liberar biomassa lignocelulósica pré-tratada de uma pressão maior a uma pressão menor, aparelho, uso de um dispositivo, e método para liberar biomassa lignocelulósica de pressão maior a uma pressão menor. trata-se de um dispositivo de liberação para liberar a biomassa pré-tratada de um reator pressurizado. o dispositivo compreende: - um recipiente que tem uma abertura para uma região de alta pressão no topo e é configurado para ser conectado a um dispositivo de pré-tratamento de biomassa pressurizada; - uma ou mais aberturas de entrada situadas ao longo dos lados dos recipientes através das quais água ou líquido pode ser adicionado; - um orifício ou válvula em uma parte inferior do dito recipiente, sendo que o dito orifício ou válvula é configurado para ejetar biomassa pré-tratada, opcionalmente em uma tubulação. o dispositivo de liberação é distinguido por compreender meio de agitação mecânica, sendo que o dito meio de agitação compreende um elemento de agitação disposto no interior do dito recipiente em uma parte inferior do dito recipiente e é configurado para fornecer agitação do conteúdo do recipiente, em que o dito meio de agitação é adaptado para resistir a uma pressão no interior de um dito recipiente de 1 mpa (10 bar) ou mais. o meio de agitação fornece uma igualização de temperatura dentro de uma faixa vertical específica de alturas de uma pasta fluida aquosa presente no dito recipiente, eliminando, desse modo, as desvantagens dos dispositivos e métodos da técnica anterior.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção se refere a um dispositivo de liberação e a um método para liberar biomassa, que foi submetida a tratamentos pressurizados, em regiões de pressão inferior ou atmosférica. Ademais, a presente invenção se refere a um aparelho que compreende tal dispositivo de liberação em combinação com um reator de pré-tratamento. Além disso, a presente invenção se refere ao uso de tal dispositivo de liberação para transferir biomassa pré-tratada de pressões maiores a pressões menores.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] Um grande interesse surgiu na fermentação e gaseificação de biomassa rica em carboidrato para fornecer alternativas a fontes petroquímicas para combustíveis, alimentação do gado e para precursores químicos orgânicos.

[003] As biomassas lignocelulósicas que incluem resíduos industriais e agrícolas mostram-se particularmente interessantes como fontes de carboidratos.

[004] Para biomassas lignocelulósicas submetidas ao processamento através de hidrólise enzimática, é exigido geralmente um pré-tratamento a fim de separar lignina e hemicelulose de fibras de celulose e, assim, aumentar o acesso cataliticamente eficaz de enzimas hidrolíticas. Vários processos de pré-tratamento foram relatados, dentre quais muitos dependem de tratamentos de alta temperatura em grandes pressões. Para análise, consultar as Referências 1 e 2.

[005] A liberação de biomassas pré-tratadas de regiões de alta pressão a processamento subsequente em pressão inferior ou atmosférica apresenta um problema técnico que foi resolvido anteriormente por três abordagens gerais. Foram desenvolvidos sistemas de comporta adequados para processamento sem continuo que fornecem transferência vedada de pressão de biomassa de regiões de diferente pressão. Consultar, por exemplo, o documento WO 2011/024145, que é incorporado ao presente documento a titulo de referência em sua totalidade.

[006] Alternativamente, a liberação de biomassa pré-tratada de regiões de alta pressão foi alcançada com o uso de "explosão com vapor d'água", em que a biomassa é literalmente expelida violentamente de um dispositivo de tratamento em um tanque de expelimento. Consultar, por exemplo, o documento U.S. 6506282. Ou ainda alternativamente, a biomassa pode ser liberada de reatores de pré-tratamento pressurizados por meio de um sistema de "hidrociclone", por exemplo, aquele descrito no documento WO 2009/147512 A2, que é incorporado ao presente documento a título de referência em sua totalidade.

[007] 0 documento WO 2009/147512 A2 revela um dispositivo para liberar biomassa pré-tratada de regiões de pressão maior a regiões de pressão menor. Uma biomassa quente pré-tratada é adicionada sob alta pressão no topo de um recipiente de liberação, que é, particularmente, preenchido com água ou com uma solução aquosa. 0 recipiente compreende uma pluralidade de jatos de água situados nos lados do mesmo através dos quais a água ou a solução aquosa é injetada a fim de estabelecer uma forte turbulência na parte inferior do recipiente.

[008] Essa turbulência, de preferência, uma turbulência de vórtice ou um "hidrociclone", mescla a biomassa e água antes da injeção da mesma em alta velocidade como uma pasta fluida através de um orifício ou uma válvula no fundo do recipiente. Uma estratificação de temperatura estável é estabelecida dentro do recipiente de liberação, através da qual, a água quente permanece no topo do recipiente, reduzindo a perda de calor e vapor d'água do reator de pré-tratamento.

[009] Dentro da indústria de polpa e papel, é comum usar um desagregador para a desintegração de fibras de papel usado. Tal desagregador compreende um recipiente que compreende, em uma parte inferior, um rotador ou um agitador na forma de um parafuso cônico que transmite impacto físico ao papel usado, resultando, desse modo, em uma desintegração das fibras de resíduo de papel. Durante o uso de tal desagregador de papel, água de processo é adicionada ao papel usado. Um exemplo de tal desagregador para uso na indústria de papel usado é revelado no documento U.S. 4.460.132. 0 aparelho revelado documento U.S. 4.460.132 não compreende meio para ser conectado a um dispositivo de pré-tratamento de biomassa pressurizada, portanto, não é adequada para uso na liberação de biomassa pré-tratada de pressões maiores a pressões menores.

[010] Outro aparelho para uso na indústria de polpa e de papel é revelado no documento U.S. 4.725 2 95. 0 documento U.S. 4.725 295 revela um aparelho para separar particulados sólidos de um fluido gasoso em um sistema de processamento pressurizado para uso dentro da indústria de formação de polpa de papel. 0 aparelho compreende um tubo de vaporização que tem entradas em seu topo para lascas de madeira e vapor d'água. Na parte inferior do tubo de vaporização um agitador giratório está disposto. Também disposta na parte inferior do tubo de vaporização há uma liberação para lascas de madeira que não foram transformadas em polpa. A jusante do tubo de vaporização, a polpa fabricada passa por um refinador termomecânico, após o qual a polpa, conduzida pela pressão, entra em um ciclone. 0 ciclone em si compreende uma parte superior que compreende uma saída de escape de vapor d'água e uma parte inferior que compreende um impulsor. 0 impulsor é projetado para retirar a polpa de papel por meio de um orifício de saída de polpa com o uso do princípio de orifício de retirada. À medida que as lascas de madeira no processo são tratadas principalmente com vapor d'água, essencialmente, sem água líquida estar presente, os problemas da despressurização de uma pasta fluida aquosa de uma biomassa que compreende quantidades consideráveis de água líquida presente em pressões sobreatmosféricas não são constatados na invenção do documento U.S. 4.725 295. 0 aparelho revelado no documento U.S. 4.725 295 não fornece qualquer meio que permite uma transferência segura de uma pasta fluida aquosa de uma biomassa que compreende quantidades consideráveis de água líquida presente em pressões sobreatmosféricas dessa região sobreatmosférica para uma região de baixa pressão.

[011] Outros sistemas que envolvem combinações de agitadores no processamento de pastas aquosas ou fluidos são revelados nos documentos WO 2009/137867 Al, WO 03/045525 Al e U.S. 6.428.591 Bl, respectivamente.

[012] O documento WO 2009/137867 Al revela um aparelho para eliminar o ar de um líquido de alimentação que compreende uma suspensão de líquido ou polpa. 0 aparelho compreende um conduto de alimentação para transportar um líquido de alimentação em um separador. 0 separador que compreende um agitador mecânico para incluir um fluxo rotacional do líquido de alimentação em uma câmara de separação de modo que o fluxo rotacional gere um vórtice centrífugo para separar o líquido de alimentação em um primeiro componente que consiste essencialmente em espuma ou gás e um segundo componente que consiste essencialmente em líquido ou lodo com o ar eliminado. Um canal de expulsão inferior permite a condução do segundo componente para fora do separador. Um canal de transbordamento na forma de uma saída para espuma está disposto em uma parte superior do separador, fornecendo assim acesso direto do interior do separador para um ponto fora do separador. Devido à presença desse canal de transbordamento, o separador revelado no documento WO2009/137867 Al não será adequado para processar o lodo presente em pressões sobreatmosféricas.

[013] 0 documento WO 03/045525 Al revela um separador de vórtice para separar materiais em três frações que têm uma gravidade específica diferente. 0 separador compreende um tubo de vórtice que tem uma extremidade superior e uma extremidade inferior. A extremidade superior compreende uma entrada de alimentação para introduzir material no separador. A extremidade inferior do separador compreende uma abertura de saída inferior disposta em uma localização interna do separador e adaptada para coletar os materiais que têm gravidade específica mais alta; uma abertura de saída mais alta disposta em uma localização exterior do separador e adaptado para coletar os materiais que têm a gravidade específica mais baixa; e uma abertura de saída intermediária disposta em uma localização intermediária do separador e adaptada para coletar os materiais que tem uma gravidade específica média. Um impulsor para criar um vórtice dos materiais que são alimentados ao separador está disposto no topo do separador. Devido à disposição do a disposição do sacudidor no topo, esse aparelho não será adequado para fornecer sacudidura de uma pasta fluida de um material sólido que entra no aparelho e, especificamente, esse aparelho não será adequado para transferir biomassa pré-tratada de regiões de pressão maior a regiões de pressão menor.

[014] 0 documento U.S. 6.428.591 Bl revela um ciclone para uso em um sistema de processamento de materiais pressurizados, por exemplo, um sistema de processamento de placa de fibra com densidade média (MDF), para separar material sólido que é inserido em um fluido gasoso mantida em uma pressão elevada e para reduzir a emissão de VOCs. 0 ciclone compreende um alojamento que tem uma extremidade superior, uma extremidade inferior e uma parede lateral cilíndrica substancial que define um eixo geométrico longitudinal. Uma entrada é formada dentro do alojamento próximo à extremidade superior e é orientada tangencialmente em relação à e para induzir o fluxo de fluido a fim de girar em torno do eixo geométrico longitudinal, transmitindo, desse modo, força centrífuga no material sólido. Uma saída de fluido gasoso se estende para cima da extremidade superior do alojamento para fornecer egresso de uma primeira porção, ou porção separada, do fluido gasoso. Uma saída para sólidos é formada dentro do alojamento e posicionada dentro da extremidade inferior. Uma montagem de agitador é posicionada dentro do alojamento próximo à extremidade inferior. A montagem de agitador inclui uma haste propulsora que se estende verticalmente, sustentada de maneira giratória, disposta coaxialmente com o eixo geométrico longitudinal. A montagem de agitador compreende adicionalmente vários membros de antirrotação fixados que se estendem do lado interior do alojamento para uma parte central do alojamento. Devido à presença desses membros de antirrotação fixados e à natureza viscosa de pastas aquosas de biomassa lignocelulósica, o aparelho revelado no documento U.S. 6.428.591 Bl não será adequado para processar biomassa lignocelulósica devido a riscos de entupimento.

[015] No processamento de escala de produção de biomassa lignocelulósica, houve complicações negativas sob determinada condições devido ao uso do sistema de hidrociclone descrito no documento WO 2009/147512 A2.

[016] Esse sistema de hidrociclone produz um gradiente de temperatura dentro do volume de fluido contido pelo sistema. A biomassa pré-tratada é solta de um reator pressurizado em temperaturas na ordem de 170 °C, ou maior, em um volume de fluido dentro do hidrociclone. Os jatos de água infundem água quente no sistema de modo a romper nódulos de material de biomassa pré-tratada e fornecem uma expulsão suave e contínua de pasta fluida de biomassa pré-tratada fluidizada. No entanto, o resultado é, invariavelmente, um gradiente de temperatura que ocorre dentro do hidrociclone, sendo que a água no topo do recipiente, mais próxima da saída de um reator pressurizado, é consideravelmente mais morna do que a água na saída do hidrociclone.

[017] Constatou-se que, durante o uso de um dispositivo revelado no documento WO 2009/147512 A2 para transferir uma biomassa pré-tratada hidrotermicamente de liberação de regiões de pressão maior a regiões de pressão menor, uma porcentagem indesejavelmente alta de açúcares C5, tal como, espécies de xilano, presentes originalmente no material lignocelulósico é inevitavelmente perdida na fase líquida de pasta fluida. Tal perda de açúcares C5 implica, consequentemente, um rendimento mais baixo de etanol no caso em que um material sólido lignocelulósico pré-tratado hidrotermicamente está destinado à hidrólise e fermentação subsequente em etanol.

[018] Conforme usado no presente documento, o termo "xilano" é usado genericamente para se referir a todo oligo e comprimentos poliméricos de xilose, que é o açúcar C5 predominante que se origina de hemicelulose. No entanto, o "xilano", conforme medido, inclui uma contribuição de xilose solúvel monomérica de modo que o "xilano" solúvel inclua "xilose".

[019] Além disso, com o dispositivo revelado no documento WO 2009/147512 A2 constatou-se que concomitante a essa perda de açúcares C5 na fase líquida da pasta fluida, um acúmulo de furfural na fase líquida aparece. Sabe-se que o furfural atua como um inibidor de fermentação para determinados microrganismos de fermentação específicos em uma fermentação de açúcares C5 e C6. Até mesmo pequenas quantidades de furfural presente em traços líquidos da biomassa lignocelulósica fibrosa pode representar um efeito de inibição considerável para os microrganismos de fermentação de açúcar.

[020] Ademais, com o dispositivo revelado no documento WO 2009/147512 A2, sob determinadas condições, uma camada fixa se acumula no topo do hidrociclone, em temperaturas mais mornas, ao passo que "nódulos"de biomassa pré-tratada sedimentam ao fundo do reator, temperaturas mais frias. Como consequência dessa distribuição não homogênea de biomassa pré-tratada dentro do gradiente de temperatura estabelecida dentro do hidrociclone, a biomassa pode sofrer um "cozimento" adicional não homogêneo após o pré-tratamento pressurizado primário ser concluído. Isso, por sua vez, causa dificuldades em etapas de processamento subsequentes. Além disso, como consequência de módulos de sedimentação de um material pré-tratado que se acumula no fundo e nos lados do reator, uma incidência significativa de "chamuscados de lignina" pode ocorrer, que introduz uma tendência para "entupimento" de filtros e de bombas usados em etapas de processamento subsequente.

[021] Consequentemente, há uma necessidade de dispositivos e métodos aprimorados para liberar biomassa pré- tratada de uma pressão maior a uma pressão menor nos quais os problemas esboçados acima são eliminados.

BREVE DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO.

[022] Essa necessidade é preenchida com o dispositivo de liberação, o aparelho, o uso e o método de acordo com a presente invenção.

[023] Correspondentemente, a presente invenção se refere a um dispositivo de liberação para liberar biomassa pré-tratada de uma pressão maior a uma pressão menor, sendo que o dito dispositivo de liberação, na orientação destinada para uso, compreende: - um recipiente que tem uma abertura a uma região de alta pressão no topo, e configurado para ser conectado a um dispositivo de pré-tratamento de biomassa pressurizada; - uma ou mais aberturas de entrada situadas ao longo dos lados dos recipientes através das quais água ou líquido pode ser adicionado; - um orifício ou válvula em uma parte inferior do dito recipiente, sendo que o dito orifício ou válvula é configurado para ejetar biomassa pré-tratada, opcionalmente em uma tubulação; distinguido pelo fato de que o dispositivo de liberação compreende meio de agitação mecânica, sendo que o dito meio de agitação compreende um elemento de agitação disposto no interior do dito recipiente em uma parte inferior do dito recipiente e é configurado para fornecer agitação do conteúdo do dito recipiente, em que o dito meio de agitação é adaptado para resistir a uma pressão no interior de um dito recipiente de 1 MPa (10 bar) ou mais.

[024] A presente invenção se refere, adicionalmente, a um aparelho que compreende um dispositivo de liberação de acordo com a presente invenção em combinação com um reator hidrotérmico de pré-tratamento; em que o dito reator hidrotérmico de pré-tratamento compreende um cilindro que está disposto de maneira essencialmente horizontal e que tem uma entrada para biomassa em uma primeira extremidade axial e uma saída para biomassa em uma segunda extremidade axial, em oposição à dita primeira extremidade ; em que o dito cilindro compreende, em seu interior, um parafuso de broca giratório, sendo que o dito parafuso de broca é configurado para transporte de biomassa da primeira extremidade axial para a dita segunda extremidade axial; em que o dito cilindro compreende adicionalmente uma ou mais entradas para vapor d'água e/ou água; em que a dita saída para biomassa pré-tratada hidrotermicamente em uma segunda extremidade axial do dito cilindro que é conectado à dita abertura disposto no topo do recipiente do dito dispositivo de liberação.

[025] A presente invenção também se refere ao uso de um dispositivo de liberação de acordo com a presente invenção ou uso de um aparelho de acordo com a presente invenção para transferir uma biomassa pré-tratada de pressões maiores a pressões menores.

[026] Por fim, a presente invenção se refere a um método para liberar biomassa de uma pressão maior a uma pressão menor que compreende: i) carregar biomassa pré-tratada que se origina de um ambiente de maior pressão em uma extremidade superior de um recipiente de modo a obter, no dito recipiente, uma pasta fluida aquosa inferior que compreende biomassa e uma fração gasosa superior; ii) realizar uma agitação mecânica da dita pasta fluida aquosa na parte inferior do dito recipiente por meio de um elemento de agitação mecânico disposto no interior do dito recipiente; iii) suprimir uma corrente de líquido aquoso no recipiente; iv) descarregar pasta fluida aquosa que compreende biomassa pré-tratada de uma parte inferior do dito recipiente.

[027] No dispositivo de liberação e no uso do mesmo e no método de acordo com a presente invenção, constatou-se surpreendentemente que a redução de perda de açúcares C5, tal como, espécies de xilano, da biomassa lignocelulósica fibrosa na fração de líquido pode ser consideravelmente reduzida, em comparação ao dispositivo e ao método revelado no documento WO2009/147512 A2 . Tais açúcares C5 representam fontes de carbono valiosas para organismos de fermentação em um processamento a jusante da biomassa lignocelulósica pré-tratada, contribuindo assim para o rendimento aumentado das substâncias-alvo.

[028] Alén 1 disso, constatou-se surpreendentemente que no dispositivo de liberação, no aparelho e no uso dos mesmos e no método de acordo com a presente invenção, é possível reduzir a concentração de furfural na fração de líquido que acompanha a fração lignocelulósica fibrosa, em comparação aos resultados obtidos com o dispositivo e com o método descrito do documento W02009/147512 A2.

[029] Correspondentemente, a concentração significativamente reduzida de furfural nos traços líquidos da biomassa lignocelulósica fibrosa implica um efeito altamente benéfico em termos de rendimentos aprimorados de substâncias-alvo de fermentação em um processamento adicional a jusante da biomassa.

[030] Caso a biomassa lignocelulósica tenha sido preparada em uma temperatura que irá resultar na fusão de parte ou de toda a lignina da biomassa lignocelulósica, o dispositivo e o método descritos no documento WO2009/147512 A2 podem não ter capacidade para lidar com pedaços de lignina que compreendem aglomerados de particulados de lignina que aderem entre si. Esses pedaços podem entupir as portas de saída do dispositivo revelado no documento WO2009/147512 A2 consequentemente a necessidade de uma interrupção, uma desmontagem e limpeza do dispositivo.

[031] Através da inclusão de um meio de agitação mecânica, conforme na presente invenção, os problemas associados a tal entupimento são eliminados devido ao fato de que o meio de agitação mecânica irá, mediante o impacto com tais pedaços, esmiuçar esses pedaços em partículas menores que têm tamanhos que não apresentam um problema em relação a entupimento.

[032] Embora a descrição seja descrita com referência ao processamento de "biomassa" em geral, a invenção está destinada, particularmente, ao uso em relação a uma biomassa lignocelulósica. Qualquer biomassa lignocelulósica adequada pode ser usada, incluindo biomassas lignocelulósicas macias, tais como pelo menos palha de trigo, palha de milho, espigas de milho, cachos de fruta vazios, palha de arroz, palha de aveia, palha de cevada, palha de centeio, palha de canola/colza, sorgo, sorgo doce, palha de feijão soja, painço amarelo, grama-bermudas e outras gramas, bagaço de cana-de-açúcar, polpa de beterraba, fibra de milho ou quaisquer combinações dos mesmos. Uma biomassa lignocelulósica dura também pode ser usada incluindo pelo menos madeira dura, madeira macia, polpa de madeira e resíduos florestais. A biomassa lignocelulósica pode ser usada como uma mistura de materiais que se originam de matérias-primas diferentes, pode ser fresca, parcialmente seca, completamente seca ou qualquer combinação dos mesmos.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[033] A Figura 1 mostra uma vista lateral de um dispositivo da técnica anterior de acordo com o documento WO 2009/147512 A2 para liberar biomassa que foi submetida aos tratamentos pressurizados em regiões de pressão inferior ou atmosférica.

[034] A Figura 2a mostra uma vista lateral de dispositivo de liberação de acordo com a presente invenção para liberar biomassa que foi submetida a tratamentos pressurizados em regiões de pressão inferior ou atmosférica.

[035] A Figura 2b mostra uma vista superior do dispositivo de liberação de acordo com a Figura 2a.

[036] A Figura 2c mostra uma vista em corte transversal do dispositivo de liberação de acordo com a Figura 2b.

[037] A Figura 3 ilustra o teor de xilano na fração de sólido de uma pasta fluida de biomassa lignocelulósica isolada a jusante do dispositivo de liberação da presente invenção com (lado à direta da curva) e sem (lado à esquerda da curva) agitação do conteúdo do dispositivo.

[038] A Figura 4 ilustra a concentração de furfural na fração de líquido de uma pasta fluida de biomassa lignocelulósica isolada a jusante do dispositivo de liberação da presente invenção com (lado à direta da curva) e sem (lado à esquerda da curva) agitação do conteúdo do dispositivo.

[039] A Figura 5a ilustra, em um determinado tempo, em uma situação estável do uso de um hidrociclone da técnica anterior que não tem meio para agitação, o gradiente de temperatura do interior desse hidrociclone.

[040] A Figura 5b ilustra, em um determinado tempo, em uma situação de estado estável do uso do dispositivo de liberação de acordo com a presente invenção, o gradiente de temperatura do interior desse recipiente desse dispositivo.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO O DISPOSITIVO DE LIBERAÇÃO DE ACORDO COM A PRESENTE INVENÇÃO

[041] A presente invenção se refere a um dispositivo de liberação para liberar biomassa pré-tratada de uma pressão maior a uma pressão menor, sendo que o dito dispositivo de liberação, na orientação destinada para uso, compreende: - um recipiente que tem uma abertura a uma região de alta pressão no topo, e configurado para ser conectado a um dispositivo de pré-tratamento de biomassa pressurizada; - uma ou mais aberturas de entrada situadas ao longo dos lados dos recipientes através das quais água ou líquido pode ser adicionado; - um orifício ou válvula em uma parte inferior do dito recipiente, sendo que o dito orifício ou válvula é configurado para ejetar biomassa pré-tratada, opcionalmente em uma tubulação.

[042] 0 dispositivo de liberação, de acordo com a presente invenção, é distinguido pelo fato de que o dispositivo de liberação compreende meio de agitação mecânica, sendo que o dito meio de agitação compreende um elemento de agitação disposto no interior do dito recipiente em uma parte inferior do dito recipiente e é configurado para fornecer agitação do conteúdo do dito recipiente, em que o dito meio de agitação é adaptado para resistir a uma pressão no interior de um dito recipiente de 1 MPa (10 bar) ou mais.

[043] Correspondentemente, o dispositivo de liberação da presente invenção compreende um recipiente que tem uma abertura para receber biomassa pré-tratada, uma ou mais aberturas para suprir líquidos e uma porta de expulsão em uma extremidade inferior do dito para ejetar a biomassa pré-tratada que, passando-se através do recipiente, foi resfriada a uma temperatura permitindo a transferência em um ambiente atmosférico. 0 recipiente compreende meio de agitação mecânica que, por sua vez, compreende um elemento de agitação disposto no interior do dito recipiente em uma parte inferior do dito recipiente. 0 meio de agitação mecânica será responsável por romper, pelo menos parcialmente, a estratificação de temperatura ou gradiente encontrada pelo líquido ou pela pasta fluida presente no recipiente durante uso, conforme foi conhecido anteriormente a partir do documento WO2009/147512 A2 .

[044] Através do rompimento da estratificação de temperatura ou de gradiente de temperatura, que estaria presente, de outro modo, sem a inclusão do meio de agitação mecânica, uma igualização de temperaturas dentro de uma faixa vertical específica de alturas da pasta fluida aquosa presente no dito recipiente irá ocorrer de maneira que haja uma faixa vertical de alturas, na dita pasta fluida aquosa referente à qual a variação de temperaturas tem um limite superior especificado.

[045] Na presente descrição e nas reivindicações anexas, o termo "a orientação para uso destinado" deve ser interpretada de modo a significar a orientação na qual o dispositivo é adequado para liberar a dita biomassa pré-tratada.

[046] Na presente descrição e nas reivindicações anexas, o termo "parte inferior do recipiente" deve ser interpretada de modo a significar a metade inferior, de preferência, o terço inferior da altura vertical do interior do dito recipiente.

[047] Em uma modalidade da presente invenção, o dito recipiente é um recipiente orientado essencialmente em posição ereta.

[048] Á medida que a biomassa pré-tratada quente entra no topo do recipiente e sai em uma extremidade inferior e uma vez que o propósito do recipiente é reduzir a temperatura da biomassa, é vantajoso fazer com que o recipiente tenha uma extensão maior em uma direção vertical em comparação à direção horizontal, fornecendo assim uma distância máxima em uma direção vertical para permitir que a biomassa obtenha uma temperatura inferior.

[049] Em uma modalidade do dispositivo da presente invenção, o dito recipiente é substancialmente cilíndrico ou cônico.

[050] 0 recipiente em si é, de preferência, substancialmente cilíndrico ou cônico e pode ter qualquer tamanho adequado ao volume de uso exigido. Conforme usado no presente documento, o termo "substancialmente cilíndrico ou cônico"inclui qualquer combinação de porções cilíndricas ou cônicas. Por exemplo, um recipiente que é cilíndrico na porção de topo e é cônico na porção de fundo é substancialmente cilíndrico ou cônico, conforme usado no presente documento. 0 termo "diâmetro do recipiente", conforme usado no presente documento se refere ao diâmetro amplo.

[051] De preferência, o recipiente e o dito meio de agitação que são adaptados para resistir a uma pressão no interior de um dito recipiente de 1 MPa (10 bar) ou mais, tal como 1,2 MPa (12 bar) ou mais, por exemplo, 1,4 MPa (14 bar) ou mais, por exemplo, 1,6 MPa (16 bar) ou mais, por exemplo 1,8 MPa (18 bar) ou mais, por exemplo, 2,0 MPa (20 bar) ou mais, como, 2,2 MPa (22 bar) ou mais, tal como 2,4 MPa (24 bar) ou mais, por exemplo 2,6 MPa (26 bar) ou mais, por exemplo, 2,8 MPa (28 bar) ou mais ou 3,0 MPa (30 bar) ou mais.

[052] Em outras modalidades, constatou-se que basta que o meio de agitação seja adaptado para resistir a uma pressão no interior de um dito recipiente de 0,6 a 0,8 MPa (6 a 8 bar) ou mais.

[053] Em uma modalidade do dispositivo de liberação da presente invenção, o dito meio de agitação mecânica compreende meio de acionamento e um elemento de agitação, em que o dito meio de acionamento fornece movimento mecânico ao dito elemento de agitação por meio de um elemento de conexão, por exemplo, um eixo, em que o dito elemento de agitação está disposto no interior do dito recipiente, e em que o dito meio de acionamento está disposto no exterior do dito recipiente; em que o dito elemento de agitação e o dito meio de acionamento são separados por uma vedação.

[054] Pode ser preferencial dispor o meio de agitação mecânica de maneira que o meio de acionamento, como um motor elétrico, esteja disposto fora do interior do recipiente, ao passo que o elemento de agitação que fornece o movimento mecânico do conteúdo do recipiente obviamente precisa estar presente no interior do recipiente.

[055] Através do fornecimento do meio de acionamento, como um motor elétrico, fora do interior do recipiente, qualquer manutenção pode ser facilmente realizada. Além disso, à medida que o meio de acionamento possa constituir um equipamento delicado, é fornecida mais proteção a esse equipamento fora do recipiente, em comparação ao interior do recipiente. Em tal modalidade, uma vedação fornece separação suficiente entre o interior e o exterior do recipiente.

[056] Em uma modalidade do dispositivo de liberação da presente invenção, a dita vedação é adaptada para resistir a uma diferença de pressão entre o meio de acionamento e o elemento de agitação de 1 a 5,2 MPa (10 a 52 bar), tal como 1,2 a 5,0 MPa (12 a 50 bar), por exemplo 1,4 a 4,8 MPa (14 a 48 bar), tal como 1,6 a 4,6 MPa (16 a 46 bar) ou 1,8 a 4,4 MPa (18 a 44 bar), tal como 2,0 a 4,2 MPa (20 a 42 bar) , por exemplo 2,2 a 4,4 MPa (22 a 40 bar) , tal como 2,4 a 3,8 MPa (24 a 38 bar), por exemplo 2,6 a 3,6 MPa (26 a 36 bar), tal como 2,8 a 3,4 MPa (28 a 34 bar), por exemplo 3,0 a 3,2 MPa (30 a 32 bar).

[057] Essas exigências de pressão para a vedação serão suficientes para a transferência típica de uma biomassa lignocelulósica pré-tratada hidrotermicamente de uma região de alta pressão p um reator de pré-tratamento para o recipiente, de acordo com a presente invenção.

[058] Pelo termo "adaptado(s) para resistir(em) a uma diferença de pressão", conforme usado na presente descrição e nas reivindicações anexas, deve ser entendido que, sob as diferenças de pressão especificadas, a vedação não deixa vazar qualquer material de um lado de alta pressão da vedação a um lado de baixa pressão da vedação.

[059] Em uma modalidade do dispositivo de liberação da presente invenção, a dita vedação é dotada de maios para resfriamento, por exemplo, meio para resfriamento de água.

[060] Em uma modalidade do dispositivo de liberação da presente invenção, o dito elemento de agitação está na forma de um rotor que compreende um parafuso cônico, um propulsor, uma ou mais pás ou uma espiral.

[061] Esse tipo de elemento de agitação provou- se benéfico para o propósito destinado de sacudir mecanicamente uma biomassa pré-tratada.

[062] Constatou-se que um parafuso cônico é bem adequado especialmente para esse propósito. Será preferencial que, caso o elemento de agitação esteja na forma de um parafuso cônico, a direção de rotação estará disposta de modo que a biomassa seja sugada em uma direção de um ponto localizado em uma distância axial da ponta do parafuso no interior do recipiente e em direção à ponta desse parafuso. No entanto, a direção oposta de rotação também será possível.

[063] Em uma modalidade do dispositivo de liberação da presente invenção, o recipiente tem um volume interno de 500 1 ou mais, como, 1000 1 ou mais, por exemplo 2.000 1 ou mais, como 5.000 1 ou mais, por exemplo, 10.000 1 ou mais, como 15.000 1 ou mais, ou 20.000 1 ou mais.

[064] Tais volumes provaram-se adequados para um reator de pré-tratamento dimensionado tipicamente de uma planta de produção de bioetanol de segunda geração.

[065] Em uma modalidade do dispositivo de liberação da presente invenção, a potência do dito meio de acionamento em relação ao volume interior do dito recipiente é 1,5 a 8,0 kW/m3, como, 2,0 a 7,5 kW/m3, por exemplo, 2,5 a 7,0 kW/m3, como, 3,0 a 6,5 kW/m3, como, 3,5 a 6,0 kW/m3, como 4,0 a 5,5 kW/m3, por exemplo 4,5 a 5,0 kW/m3.

[066] Tais potências provaram-se adequadas para fornecer agitação suficiente do conteúdo do recipiente do dispositivo de liberação de acordo com a presente invenção.

[067] Em uma modalidade do dispositivo de liberação da presente invenção, o dito elemento de agitação é adaptado para fornecer, durante o uso do dito dispositivo de liberação, uma igualização de temperaturas dentro de uma faixa vertical específica de alturas de uma pasta fluida aquosa presente no dito recipiente de maneira que haja uma faixa vertical de alturas, H, de 40 cm ou mais na dita pasta fluida aquosa referente à qual a variação de temperaturas, ΔT, da dita pasta fluida é 30 °C ou menos.

[068] Os valores acima de H e de ΔT podem ser interpretados como expressões da capacidade do dispositivo para igualar a temperatura do conteúdo do recipiente; quanto maior o valor de H e quanto menor o valor de ΔT, maior a capacidade do dispositivo para igualar a temperatura do conteúdo do recipiente.

[069] Na presente descrição e nas reivindicações anexas, o termo "igualização"não deve ser interpretado como "deixar toda a matéria exatamente na mesma temperatura" em um sentido mecânico. De preferência, o termo não deve ser interpretado como significando que as diferenças de temperaturas do conteúdo em várias alturas do recipiente são consideravelmente reduzidas.

[070] Em uma modalidade do dispositivo de liberação da presente invenção, a dita faixa vertical de alturas, H, é independentemente 40 a 95 cm, tal como 45 a 90 cm, por exemplo 50 a 85 cm, tal como 55 a 80 cm, por exemplo, 60 a 75 cm, tal como 65 a 70 cm.

[071] Em uma modalidade do dispositivo de liberação da presente invenção, a variação de temperaturas, ΔT, da dita pasta fluida é independentemente 0 a 30 °C, tal como 2 a 28 °C, por exemplo 4 a 26 °C, tal como 6 a 24 °C, tal como 8 a 22 °C, por exemplo 10 a 20 °C, por exemplo, 12 a 18 °C, tal como 14 a 16 °C.

[072] Essas faixas da faixa vertical de alturas, H, e a variação de temperaturas, ΔT, provaram-se suficientes e apropriadas para os propósitos destinados. A exigência da modalidade de que, durante o uso, o elemento de agitação é adaptado para fornecer as igualizações de temperatura apresentadas acima deve significar que, na presente descrição e nas reivindicações anexas, para qualquer tamanho e geometria determinada de um dispositivo, de acordo com a presente invenção, quando usado para adicionar continuamente a biomassa lignocelulósica que foi submetida a pré-tratamento pressurizado em uma temperatura de 160 a 210 °C a fim de trazer essa biomassa às regiões de pressão inferior ou atmosférica, quando em uma situação de "estado estável" na qual uma pasta fluida aquosa é removida no orifício ou na válvula no fundo e circulada novamente a uma abertura de entrada, opcionalmente, com a remoção de biomassa fibrosa, há uma faixa vertical de alturas, H, do tamanho indicado na dita pasta fluida aquosa referente à qual a variação de temperaturas, ΔT, da dita pasta fluida é conforme indicada.

[073] Essa limitação de variação de temperatura na pasta fluida aquosa é válida especialmente no caso de o recipiente ter um nível de enchimento volumétrico de 30 a 50% de uma biomassa, de preferência, uma biomassa lignocelulósica, por exemplo, palha de trigo, cortado em um comprimento médio de 40 mm, em que o teor de matéria seca de fibras da pasta fluida aquosa está dentro da faixa de 4 a 11% em peso, tal como 5 a 10% em peso, por exemplo 6 a 9% em peso ou 7 a 8% em peso, e em que o grau de recirculação se encontra dentro da faixa de 14 a 18%, tal como 15 a 16%.

[074] Sendo assim, essa exigência expressa a capacidade do elemento de agitação, e do meio de agitação associado, para fornecer uma sacudidura na pasta fluida aquosa que irá resultar na igualização desejada das temperaturas.

[075] No presente pedido, um grau de recirculação é definido como a quantidade de líquido que é adicionado (conforme medico em metros cúbicos) por meio das uma ou mais abertura de entrada em relação ao peso de matéria seca de biomassa adicionada (conforme medido em toneladas) por meio da abertura no topo.

[076] Em outra modalidade alternativa, que é aplicada, geralmente, independente do volume interno e/ou da altura interna do recipiente do dispositivo de liberação de acordo com a presente invenção, o dito elemento de agitação é adaptado para fornecer, durante o uso do dito dispositivo de liberação, uma igualização de temperaturas dentro de uma faixa vertical especifica de alturas de uma pasta fluida aquosa presente no dito recipiente de maneira que haja um gradiente de temperatura vertical de 50 °C/metro ou menos, tal como 45 °C/metro ou menos, por exemplo, 40 °C/metro ou menos, por exemplo, 35 °C/metro ou menos, tal como 30 °C/metro ou menos, por exemplo, 25 °C/metro ou menos; ou 20 °C/metro ou menos. 0 dito gradiente de temperatura vertical se aplica, de preferência, em relação a uma faixa vertical das alturas H, na dita pasta fluida aquosa de 10 cm ou mais, tal como 15 cm ou mais, por exemplo, 20 cm ou mais, por exemplo 25 cm ou mais; ou 30 cm ou mais. Sendo que tal gradiente de temperatura vertical está presente, de preferência, em uma metade superior, por exemplo, em um terço superior do teor de pasta fluida do recipiente.

[077] Em uma modalidade do dispositivo de liberação da presente invenção, o dito dispositivo de liberação compreende adicionalmente um conduto que conecta uma ou mais das aberturas de entrada ao dito orifício ou válvula na parte inferior do dito recipiente, formando, desse modo, um ciclo para recirculação de líquido ou pasta fluida.

[078] Em uma modalidade dessa modalidade, esse ciclo para circular novamente o líquido ou a pasta fluida compreende meio para separação de biomassa pré-tratada do dito líquido.

[079] Em uma modalidade do dispositivo de liberação da presente invenção, o dito meio para separação de biomassa pré-tratada do dito líquido compreende uma prensa, tal como uma prensa de parafuso, por exemplo, uma prensa de parafuso único ou de dois parafusos, uma prensa de correia, um filtro de tambor, uma centrífuga ou uma centrífuga decantadora.

[080] A provisão do dispositivo de liberação com um conduto, que conecta uma ou mais dentre as aberturas de entrada ao dito orifício ou à válvula na parte inferior do dito recipiente, formando, desse modo, um ciclo, permite a recirculação de líquido ou de pasta fluida. Isso significa a reutilização de uma fração de líquido que se origina do reator de pré-tratamento, consequentemente, economia na quantidade de água fresca usada.

[081] A fornecimento desse ciclo para circular novamente o líquido ou a pasta fluida com meio para separação de biomassa pré-tratada do dito líquido permite isolar a biomassa para processamento a jusante adicional.

[082] Deve ser verificado que uma mistura de água ou líquido fresco, como água, que se origina de qualquer outra fonte além do reator de pré-tratamento, pode ser suprida a uma ou mais dentre as ditas aberturas de entrada no recipiente.

[083] Em uma modalidade do dispositivo de liberação da presente invenção, o dito recipiente compreende um ou mais sensores para monitorar características físicas e/ou químicas do conteúdo do dito recipiente, sendo que os ditos sensores são selecionados a partir do grupo que compreende: sensores de temperatura, sensores de NIR, sensores de pH, sensores de condutividade elétrica, sensores de micro-ondas para detectar teor de matéria seca, um ou mais sensores para detectar altura de nível de pasta fluida ou líquido, por exemplo, sensores de gama ou sensores de pressão diferencial.

[084] Em uma dessa modalidade, o recipiente compreende uma unidade de controle para controlar a operação do dito dispositivo com base, pelo menos parcialmente, nas informações que representam leituras de um ou mais dentre os ditos sensores.

[085] Em uma modalidade do dispositivo de liberação da presente invenção, a dita abertura a uma região de alta pressão no topo do recipiente, é configurada para ser conectada a um dispositivo de pré-tratamento de biomassa pressurizada, é adaptada para permitir que a biomassa entre no dito dispositivo através da queda pela gravidade, verticalmente da dita abertura no dito recipiente.

[086] Em uma modalidade do dispositivo de liberação da presente invenção, a dita abertura para uma região de alta pressão no topo do recipiente tem uma área em corte transversal de 0,2 a 8 m2, tal como 0,5 a 7 m2, por exemplo 1 a 6 m2, tal como 2 a 5 m2 ou 3 a 4 m2.

[087] Uma vez que a biomassa destinada para processamento com o dispositivo, de acordo com a invenção, pode ser muito viscosa e compreende material alongado, por exemplo, palha, e semelhantes que podem ser entrelaçados, é importante que o recipiente permita que a biomassa entre no interior de maneira segura e eficiente sem qualquer risco de obstruir a abertura no topo. As duas modalidades acima permitem isso.

[088] Em uma modalidade do dispositivo de liberação da presente invenção, o dito recipiente em uso é adaptado para permitir que líquido, sólidos e vapor d'água saiam do recipiente pela(s) mesma(s) rota(s) de saída.

[089] Ê preferencial que o recipiente do dispositivo de liberação em uso seja adaptado para permitir que líquido, sólidos e vapor d'água saiam do recipiente pela(s) mesma(s) rota(s) de saída. De preferência, é vantajoso que o recipiente não compreenda meio para separar o conteúdo do recipiente em diferentes frações, por exemplo, uma fração de vapor, uma fração de sólido e uma fração de líquido, em que uma ou mais frações saem através de sua própria rota de saída.

O APARELHO DE ACORDO COM A PRESENTE INVENÇÃO

[090] A presente invenção também se refere a um aparelho. 0 aparelho de acordo com a presente invenção compreende um dispositivo de liberação, de acordo com a presente invenção, em combinação com um reator hidrotérmico de pré-tratamento; em que o dito reator hidrotérmico de pré-tratamento compreende um cilindro que está disposto de maneira essencialmente horizontal e que tem uma entrada para biomassa em uma primeira extremidade axial e uma saída para biomassa em uma segunda extremidade axial, em oposição à dita primeira extremidade; em que o dito cilindro compreende, em seu interior, um parafuso de broca giratório, sendo que o dito parafuso de broca é configurado para transporte de biomassa da primeira extremidade axial para a dita segunda extremidade axial; em que o dito cilindro compreende adicionalmente uma ou mais entradas para vapor d'água e/ou água; em que a dita saída para biomassa pré-tratada hidrotermicamente em uma segunda extremidade axial do dito cilindro que é conectada à dita abertura disposta no topo do recipiente do dito dispositivo de liberação.

[091] Em uma modalidade do aparelho, de acordo com a presente invenção, o dito aparelho compreende um arranjo de cilindros dispostos consecutivamente, sendo que cada cilindro está disposto de maneira essencialmente horizontal e tem uma entrada para biomassa em uma primeira extremidade axial e uma saída para biomassa em uma segunda extremidade axial em oposição à dita primeira extremidade; em que cada cilindro compreende, em seu interior, um parafuso de broca giratório, sendo que o dito parafuso de broca é configurado para o transporte de biomassa da dita primeira extremidade axial para a dita segunda extremidade axial do dito cilindro,- em que, em relação a cada cilindro, a saída em uma segunda extremidade axial do dito cilindro é conectada à dita entrada em uma primeira extremidade axial de um cilindro subsequente por um elemento de conexão,- em que, em relação ao último cilindro, no arranjo de cilindros dispostos consecutivamente, a saída do dito último cilindro é conectada à dita abertura disposta no topo do recipiente do dito dispositivo de liberação.

[092] Em uma modalidade do aparelho de acordo com a presente invenção, o dito arranjo de cilindros dispostos consecutivamente compreende 2 a 7, tal como 3 a 6, por exemplo, 4 a 5 cilindros.

[093] 0 uso de um arranjo de cilindros no reator hidrotérmico de pré-tratamento fornece para permitir o processamento de biomassa em vários graus térmicos e químicos de severidades. Além disso, um arranjo de cilindros pode economizar espaço de solo em comparação a um único cilindro que tem um volume correspondente à soma de volumes de um arranjo de cilindros.

[094] Em uma modalidade do aparelho, de acordo com a presente invenção, cada cilindro está disposto no topo de seu cilindro sucessivo;

[095] em que cada elemento de conexão, que conecta um cilindro a seu cilindro sucessivo, está disposto de maneira essencialmente vertical, permitindo, desse modo, uma queda livre de biomassa em sua transição de um cilindro para seu cilindro sucessivo.

[096] A queda livre da biomassa entre cada cilindro do reator hidrotérmico de pré-tratamento fornece a misturação da biomassa, consequentemente, uma melhor transferência de calor e um aquecimento mais homogêneo.

O USO DE ACORDO COM A PRESENTE INVENÇÃO

[097] A presente invenção também se refere a um uso de um dispositivo de liberação de acordo com a invenção para transferir uma biomassa pré-tratada de pressões maiores a pressões menores.

[098] Em uma modalidade, esse uso se refere ao propósito de suprimir a perda de sacarídeos C5, tal como, espécies de xilano, da biomassa em uma fase aquosa durante a dita transferência.

[099] Em outra modalidade, esse uso se refere ao propósito de suprimir a formação e a transferência de furfural na fase líquida.

[0100] Ainda em outra modalidade, esse uso se refere à limitação dos efeitos adversos da deposição de lignina ressolidifiçada.

O MÉTODO DE ACORDO COM A PRESENTE INVENÇÃO

[0101] Por fim, a presente invenção se refere a um método para liberar biomassa de uma pressão maior a uma pressão menor. Esse método compreende: i) carregar biomassa pré-tratada que se origina de um ambiente de maior pressão em uma extremidade superior de um recipiente de modo a obter, no dito recipiente, uma pasta fluida aquosa inferior que compreende biomassa e uma fração gasosa superior; ii) realizar uma agitação mecânica da dita pasta fluida aquosa na parte inferior do dito recipiente por meio de um elemento de agitação mecânico disposto no interior do dito recipiente; iii) suprimir uma corrente de líquido aquoso no recipiente; iv) descarregar pasta fluida aquosa que compreende biomassa pré-tratada de uma parte inferior do dito recipiente.

[0102] Em uma modalidade do método da presente invenção, o recipiente é um recipiente orientado essencialmente em posição ereta.

[0103] À medida que a biomassa pré-tratada quente entra no topo do recipiente e sai em uma extremidade inferior e uma vez que o propósito do recipiente é reduzir a temperatura da biomassa, é vantajoso fazer com que o recipiente tenha uma extensão maior em uma direção vertical em comparação à direção horizontal, fornecendo assim uma distância máxima em uma direção vertical para permitir que a biomassa obtenha uma temperatura inferior.

[0104] Em uma modalidade do método da presente invenção, o grau de agitação mecânica da dita pasta fluida aquosa é controlado de maneira a garantir uma igualização de temperaturas dentro de uma faixa vertical especifica de alturas da dita pasta fluida aquosa de maneira que haja uma faixa vertical de alturas, H, de 40 cm ou mais na dita pasta fluida aquosa referente à qual a variação de temperaturas, ΔT, da dita pasta fluida é 30 °C ou menos.

[0105] Os valores acima de H e de ΔT podem ser interpretados como expressões da capacidade do dispositivo para igualar a temperatura do conteúdo do recipiente; quanto maior o valor de H e quanto menor o valor de ΔT, maior a capacidade do dispositivo para igualar a temperatura do conteúdo do recipiente.

[0106] Em uma modalidade do método da presente invenção, a dita faixa vertical de alturas, H, é independentemente 40 a 95 cm, tal como 45 a 90 cm, por exemplo 50 a 85 cm, tal como 55 a 80 cm, por exemplo, 60 a 75 cm, tal como 65 a 70 cm.

[0107] Em uma modalidade do método da presente invenção, a dita variação de temperaturas, ΔT, da dita pasta fluida é independentemente 0 a 30 °C, tal como 2 a 28 °C, por exemplo 4 a 26 °C, tal como 6 a 24 °C, tal como 8 a 22 °C, por exemplo 10 a 20 °C, por exemplo, 12 a 18 °C, tal como 14 a 16 °C.

[0108] Essas faixas da faixa vertical de alturas, H, e a variação de temperaturas, ΔT, provaram-se suficientes e apropriadas para os propósitos destinados.

[0109] Em outra modalidade alternativa do método, de acordo com a presente invenção, que se aplica, em geral, independente do volume interno e/ou da altura interna do recipiente do dispositivo de liberação usado com o método, uma igualização de temperaturas dentro de uma faixa vertical específica de alturas de uma pasta fluida aquosa presente no dito recipiente é estabelecida de maneira que haja um gradiente de temperatura vertical de 50 °C/metro ou menos, tal como 45 °C/metro ou menos, por exemplo, 40 °C/metro ou menos, por exemplo, 35 °C/metro ou menos, tal como 30 °C/metro ou menos, por exemplo, 25 °C/metro ou menos; ou 20 °C/metro ou menos. O dito gradiente de temperatura vertical se aplica, de preferência, em relação a uma faixa vertical das alturas H, na dita pasta fluida aquosa de 10 cm ou mais, tal como 15 cm ou mais, por exemplo, 2 0 cm ou mais, por exemplo 25 cm ou mais; ou 30 cm ou mais. Sendo que tal gradiente de temperatura vertical está presente, de preferência, em uma metade superior, por exemplo, em um terço superior do teor de pasta fluida do recipiente.

[0110] Em uma modalidade do método da presente invenção, o dito método é um processo contínuo.

[0111] Um processo contínuo é preferencial devido ao fato de que fornece um processamento mais eficaz.

[0112] Conforme mencionado anteriormente, o propósito de submeter uma biomassa lignocelulósica a um pré- tratamento hidrotérmico em uma planta de bioetanol de segunda geração tornar menos rígida a estrutura polimérica que compreende celulose, hemicelulose e lignina a fim de tornar a celulose mais acessível para enzimas em uma hidrólise enzimática em uma etapa de processamento subsequente.

[0113] A dificuldade do pré-tratamento hidrotérmico é uma função de temperatura e de tempo; quanto maior o tempo em que uma biomassa lignocelulósica é submetida a um pré-tratamento hidrotérmico, mais acessível a celulose irá se tornar para o ataque enzimático. De igual modo, quanto maior a temperatura no pré-tratamento hidrotérmico, mais acessível a celulose irá se tornar para o ataque enzimático.

[0114] A fim de poder melhor comparar a dificuldade de várias combinações de tempos de temperatura e de tratamento nos pré-tratamentos hidrotérmicos de biomassa lignocelulósica, um índice de severidade foi introduzido.

[0115] 0 índice de severidade é definido (caso não sejam adicionados ácidos ou bases ao pré-tratamento hidrotérmico) como:

[0116] Severidade = Ro = tr exp[(Tr - 100)/14,75]

[0117] em que tr é o tempo de reação do pré- tratamento, medido em minutos, e em que Tr é a temperatura de reação do pré-tratamento, medido em graus centígrados. Normalmente, a severidade é dada como a severidade de log.

[0118] 0 dispositivo, o aparelho, o uso e o método de acordo com a presente invenção são adequados para liberar biomassa, por exemplo, biomassa lignocelulósica, que foi pré-tratada em uma severidade de log de 3,3 a 4,3, tal como uma severidade de log de 3,4 a 4,2, por exemplo, uma severidade de log de 3,5 a 4,1, tal como uma severidade de log de 3,6 a 4,0, por exemplo, uma severidade de log de 3,7 a 3,9.

[0119] No entanto, o fator de severidade que representa o grau de pré-tratamento que torna a celulose acessível para o ataque enzimático tem um efeito colateral em que o pré-tratamento correspondente a esse fator de severidade também responsável por degradação de hemicelulose presente na biomassa em produtos de degradação, por exemplo, vários ácidos carboxílicos.

[0120] Correspondentemente, tornar a celulose acessível ao ataque enzimático, permitindo, desse modo, a formação de glicose em uma etapa de hidrólise subsequentemente tem um preço da perda de hemicelulose presente na biomassa em produtos de degradação.

[0121] Em algumas ocorrências, por exemplo, caso a biomassa a ser processada estiver destinada para uso em um processo de fermentação, para fermentação em etanol ou em outros produtos químicos, em que microrganismos fermentam glucano em hemicelulose no(s) produto(s) desejado(s), é desejável que a perda de hemicelulose, que se origina da biomassa, em produtos de degradação, seja menor que 40% em peso, tal como menor que 35% em peso, por exemplo, menor que 30% em peso, tal como menor que 25% em peso ou menor que 20% em peso, em comparação ao teor de hemicelulose presente originalmente na biomassa antes do pré-tratamento hidrotérmico.

[0122] Em outras ocorrências, por exemplo, caso a biomassa a ser processada esteja destinada para o uso em um processo de fermentação para fermentação em etanol ou outros produtos químicos, em que os microrganismos fermentam apenas glucano no(s) produto(s) desejado(s), é aceitável que a perda de hemicelulose, que se origina da biomassa, em produtos de degradação seja 40% em peso ou mais, por exemplo, 45% em peso ou mais, por exemplo 50% em peso ou mais, tal como 55% em peso ou mais, tal como 60% em peso ou mais, por exemplo, 75% em peso ou mais, ou até mesmo 80% em peso ou mais, em comparação ao teor de hemicelulose presente originalmente na biomassa antes do pré-tratamento hidrotérmico.

[0123] Em uma modalidade do método da presente invenção, a dita biomassa pré-tratada é ejetada em uma tubulação e acionada por queda de pressão para as etapas de processamento adicional.

[0124] Em uma modalidade do método da presente invenção, a dita biomassa pré-tratada é ejetada como uma pasta fluida que é pressionada subsequentemente a fim de recuperar água que é reciclada subsequentemente.

[0125] Em uma modalidade do método da presente invenção, a dita biomassa pré-tratada que é ejetada como uma pasta fluida é pressionada subsequentemente a fim de recuperar uma fração de fibra da dita biomassa.

[0126] Em uma modalidade da modalidade, a fração de fibra da dita biomassa é recuperada com o uso de um meio para separação de biomassa pré-tratada de líquido, em que o dito meio para separação de biomassa pré-tratada é selecionado a partir do grupo que compreende: uma prensa, tal como uma prensa de parafuso, por exemplo, uma prensa de parafuso único ou de dois parafusos, uma prensa de correia, um filtro de tambor, uma centrífuga ou uma centrífuga decantadora.

[0127] Uma vez que a fração de fibra compreende fontes de carbono valiosas, é desejável separar essa fração de fibra da fase líquida.

[0128] Em uma modalidade dentre essas modalidades, a água ou o meio aquoso é recuperada na separação e, opcionalmente, é retornado ao dito recipiente na etapa iii) a fim de reciclar tal água ou meio aquoso.

[0129] A reciclagem de água ou meio aquoso economiza custos no método.

[0130] Em uma modalidade do método da presente invenção, a dita biomassa foi pré-tratada hidrotermicamente submetendo-se a dita biomassa a pressões e temperaturas elevadas; em que o dito pré-tratamento hidrotérmico da dita biomassa foi conduzido sem a adição de quaisquer outros ácidos, bases ou outros produtos químicos além de água ou vapor d'água.

[0131] Em uma modalidade, a dita biomassa que é carregada em uma extremidade superior do dito recipiente, antes do pré-tratamento hidrotérmico da mesma, foi submetida a uma operação de imersão em um meio aquoso, em que o dito meio de imersão aquoso não contém ácidos, bases ou outros produtos químicos adicionados exceto água; ou em que o dito meio de imersão compreende água de processo ou um meio aquoso que tem um pH de 3,0 a 7,5, tal como pH de 3,5 a 7,0, por exemplo, um pH de 4,0 a 6,5, tal como um pH de 4,5 a 6,0 ou um pH 5,0 a 5,5.

[0132] Em uma modalidade do método da presente invenção, a dita biomassa é uma biomassa lignocelulósica.

[0133] Uma biomassa lignocelulósica que foi pré- tratada hidrotermicamente é particularmente bem adequada para uso com o método da presente invenção.

[0134] Em uma modalidade do método da presente invenção, a dita biomassa foi submetida a um pré-tratamento hidrotérmico em uma severidade de log de 3,3 a 4,3, tal como 3,4 a 4,2, por exemplo 3,5 a 4,1, por exemplo, 3,6 a 4,0, tal como 3,7 a 3,9.

[0135] No método da presente invenção, a agitação mecânica da pasta fluida aquosa pode ser realizada por um meio de agitação mecânica que compreende um elemento de agitação acionado por um meio de acionamento, tal como revelado em relação ao dispositivo de acordo com a presente invenção.

[0136] Em uma modalidade do método da presente invenção, o método é conduzido com o uso de um dispositivo de liberação de acordo com a presente invenção; ou com o uso de um aparelho de acordo com a presente invenção.

[0137] Agora, com referência detalhada aos desenhos para propósitos de ilustrar a presente invenção, a Figura 1 mostra uma vista lateral de um dispositivo da técnica anterior para liberar biomassa que submetido a tratamentos pressurizados em regiões de pressão inferior ou atmosférica. Conforme mostrado, o dispositivo compreende um recipiente de liberação cilíndrico 1 e tem uma abertura 2 para uma região de alta pressão no topo, através da qual a biomassa pré-tratada é adicionada. Durante o uso, o recipiente é preenchido parcialmente com água ou com uma solução aquosa e é equipado com bocais 3. A introdução de água ou de uma solução aquosa através dos bocais 3 estabelece turbulência 4 ao redor do orifício de saída 5. 0 orifício de saída 5 está em comunicação com uma tubulação 6 através da qual a biomassa pré-tratada ejetada pode ser transportada.

[0138] No dispositivo da técnica anterior mostrado na Figura 1, uma pluralidade de bocais ou jatos de água é adequada nos lados do recipiente de liberação. Esses bocais ou jatos fornecem o estabelecimento de um vórtice na parte de fundo do recipiente. A água ou outro líquido são injetados através desses bocais ou jatos de maneira a estabelecer tal vórtice na parte inferior do recipiente. Tipicamente, a temperatura da água ou líquido injetada através desses bocais ou jatos é levemente menor que a temperatura de ebulição.

[0139] Pelo menos um orifício ou válvula de saída no fundo do recipiente garante uma queda na pressão, uma vez que a mistura de água/biomassa é ejetada em alta velocidade, por exemplo, em uma tubulação que transporta a mistura a etapas de processamento adicionais.

[0140] No dispositivo da técnica anterior retratado na Figura 1, a adição de líquido através dos bocais irá criar uma turbulência 4 na fase líquida do conteúdo do recipiente. Essa turbulência resulta no estabelecimento da estratificação de temperatura da fase líquida. Isso significa que um gradiente de temperatura estará presente no líquido; com temperaturas relativamente altas em uma posição de topo e temperaturas gradualmente decrescentes em posições inferiores.

[0141] Embora o dispositivo da técnica anterior mostrado na Figura 1 forneça uma transferência conveniente, de uma região de alta pressão para uma região baixa pressão, de uma biomassa lignocelulósica que foi pré-tratada em altas temperaturas, esse dispositivo da técnica anterior não fornece, ainda assim, uma utilização ideal dos açúcares presentes na biomassa fibrosa, com isso, constatou-se que durante o uso desse dispositivo para processar biomassa lignocelulósica pré-tratada, os açúcares C5 valiosos inicialmente presentes na biomassa lignocelulósica fibrosa são perdidos na fase líquida.

[0142] A Figura 2a mostra uma vista lateral de uma modalidade de um dispositivo de liberação 100, de acordo com a presente invenção. A Figura 2a mostra que o dispositivo de liberação 100 compreende um recipiente de liberação cilíndrico 1 que, nesse caso, está orientado verticalmente. 0 recipiente compreende uma extremidade de topo e uma extremidade de fundo. Na extremidade de topo, há disposta uma abertura 2 para a região de alta pressão, através da qual a biomassa pré-tratada pode ser adicionada. Em uma extremidade inferior, há dispostas várias aberturas de entrada 3 para suprir líquido. Em uma parte inferior do dispositivo há localizado um orifício ou uma válvula 5 configurado para ejetar biomassa pré-tratada, opcionalmente, em uma tubulação.

[0143] Em algumas modalidades, o recipiente de liberação é fixado com uma vedação pressurizada diretamente em um dispositivo de pré-tratamento de biomassa pressurizada. Alternativamente, um dispositivo de pré-tratamento de biomassa pressurizada pode estar em comunicação com o recipiente de liberação por tubos ou outro meio de transporte.

[0144] Além disso, a Figura 2a mostra que o dispositivo de liberação é dotado de agitação meio de agitação mecânica 10. 0 meio de agitação mecânica 10 compreende, nesse caso, um elemento de agitação 16 na forma de um parafuso cônico disposto no interior do dito recipiente em uma parte inferior do dito recipiente (não mostrado na Figura 2a). 0 elemento de agitação é configurado para fornecer agitação do conteúdo do dito recipiente.

[0145] 0 meio de agitação mecânica 10 compreende adicionalmente meio de acionamento 14. 0 meio de acionamento está na forma de um motor elétrico que pode fornecer movimento mecânico ao dito elemento de agitação 16 por meio de um elemento de conexão 18 na forma de um eixo (não mostrado na Figura 2a) . Conforme visto na Figura 2a, o meio de acionamento 14 está disposto no exterior do dito recipiente. O elemento de agitação e o dito meio de acionamento são separados por uma vedação.

[0146] 0 recipiente 1 em si é, de preferência, substancialmente cilíndrico ou cônico e pode ter qualquer tamanho adequado ao volume de uso exigido. Conforme usado no presente documento, o termo "substancialmente cilíndrico ou cônico"inclui qualquer combinação de porções cilíndricas ou cônicas. Por exemplo, um recipiente de liberação que é cilíndrico na porção de topo e é cônico na porção de fundo é substancialmente cilíndrico ou cônico, conforme usado no presente documento. Em modalidades preferenciais, o recipiente de liberação é adequado para uso na biomassa pré- tratamento de escala de produção e tem um volume de pelo menos 500 litros, ou pelo menos 700 litros, ou pelo menos 2.000 litros.

[0147] Conforme usado no presente documento, o "topo" do recipiente de liberação é a extremidade conectada a um dispositivo de pré-tratamento de biomassa pressurizada em que o "fundo" é a extremidade da qual a biomassa é ejetada. 0 orifício ou a válvula através do qual a biomassa é ejetada pode ser uma única abertura ou múltiplas agrupadas em uma área geral. Em algumas modalidades, mais que um orifício ou válvula de saída podem ser usados.

[0148] Em uso, o recipiente de liberação é preenchido com uma quantidade de água ou com uma solução aquosa, de preferência, que compreende entre cerca de 1/2 a cerca de 2/3 do volume interno total do mesmo. Em algumas modalidades, o recipiente de liberação pode ser preenchido a 4/5 do volume interno total do mesmo. Em modalidades alternativas, um nível de preenchimento inferior é desejado. No entanto, é preferencial que o nível de preenchimento exceda a posição vertical das aberturas de entrada situadas ao longo dos lados do recipiente de modo que o vapor d'água não tenha acesso direto a essas aberturas.

[0149] A biomassa é adicionada no topo do recipiente em uma alta temperatura, tipicamente, entre 160 a 210 °C, e em uma alta pressão, tipicamente, entre 0,5 e 2,53 MPa (5 e 25 atmosferas) . De modo ideal, a biomassa pré- tratada deve ter densidade suficiente e/ou outras propriedades quanto a afundamento na água ou na solução aquosa dentro do recipiente de liberação. Em alguns casos, pode ser vantajoso para ajustar o tamanho de partículas muito longas, por exemplo, gramas ou palhas, a fim de alcançar uma sedimentação rápida.

[0150] Conforme visto na Figura 2a, uma pluralidade de aberturas de entrada 3 está situada nos lados do recipiente de liberação. As aberturas de entrada estão situadas, de preferência, em uma parte inferior do recipiente. Essas aberturas de entrada 3 serve ao propósito para adicionar água de líquido aquoso que irá resultar em um resfriamento do conteúdo quente do recipiente.

[0151] Embora seja possível a presença de apenas uma única abertura de entrada, é preferencial fornecer ao recipiente uma pluralidade de tais aberturas de entrada, por exemplo, 2, 3, 4, 5, 6, 7 ou 8 aberturas de entrada.

[0152] A água ou o líquido injetado através dessas aberturas de entrada é, preferência, levemente inferior à ebulição, de preferência, cerca de 95 °C.

[0153] Em modalidades preferenciais, o recipiente de liberação é orientado de maneira substancialmente vertical e a biomassa se afunda no líquido até o fundo do recipiente. As modalidades alternativas podem compreender uma orientação mais horizontal do recipiente de liberação. Pelo menos um orifício ou válvula de saída 5 na parte inferior do recipiente garante uma queda em pressão à medida que a mistura de água/biomassa é ejetada em alta velocidade, de preferência, em uma tubulação que transporta a mistura às etapas de processamento adicionais. A queda de pressão somente é suficiente para conduzir a mistura de água/biomassa através de uma tubulação.

[0154] Devido ao fato de que a água na região pressurizada está em uma temperatura acima da temperatura de ebulição, em comparação à pressão em outras partes do sistema, uma mistura de biomassa e água ejetada do recipiente de liberação pode conter bolhas finas de vapor d'água que ajudam a garantir que o transporte de biomassa através de uma tubulação ocorrerá sem bloqueio.

[0155] A mistura de água/biomassa que deixa o recipiente solta, tipicamente, algum vapor d'água devido à evaporação súbita na entrada em zona de pressão mais baixa. Em modalidades preferenciais, após o transporte através de uma tubulação para etapas de processamento subsequente, a biomassa é filtrada da água. Correspondentemente, a biomassa pode ser pré-tratada em uma matéria altamente seca, diluída em uma pasta fluida durante liberação, em seguida, filtrada de volta a um teor de matéria seca apropriado para processamento adicional. A água filtrada da pasta fluida pode ser, por sua vez, recuperada e circulada novamente de volta no recipiente de liberação.

[0156] 0 líquido no topo do recipiente de liberação é muito quente, quando o calor é introduzido por biomassa de vaporização. No entanto, no fundo do recipiente, o líquido está comparativamente frio.

[0157] A Figura 2b é uma vista superior do dispositivo mostrado na Figura 2a. Correspondentemente, a Figura 2a mostra o dispositivo de liberação 100, conforme visto na abertura 2 do topo do dispositivo. A Figura 2b mostra os orifícios de saída 5 e o elemento de agitação 16 do meio de agitação mecânica está disposto no interior 12 desse recipiente. Nesse caso, o elemento de agitação 16 está na forma de um parafuso cônico disposto no interior do dito recipiente em uma parte inferior do dito recipiente.

[0158] A Figura 2c é uma vista em corte transversal, conforme visto no corte A-A da Figura 2b. Na Figura 2c, são vistas a abertura 2 no topo do recipiente, as aberturas de entrada 3 para suprir líquido, assim como, os orifícios de saída 5. Além disso, os vários elementos do meio de agitação mecânica 10 são mostrados de modo a compreender meio de acionamento 14 na forma de um motor elétrico e disposto no exterior do recipiente, um elemento de agitação 16 na forma de um parafuso cônico e disposto no interior do recipiente, uma vedação que fornece uma vedação à prova de pressão entre as partes interior e exterior do meio de agitação mecânica e um elemento de conexão 18 na forma de um eixo que conecta o meio de acionamento ao elemento de agitação.

[0159] 0 meio de agitação mecânica que compreende um elemento de agitação 16 fornece uma sacudidura relativamente violenta do conteúdo do recipiente. Desse modo, essa sacudidura do conteúdo do recipiente possibilita que a estratificação ou o gradiente de temperaturas que, de outro modo, estariam presentes em toda a distância vertical da pasta fluida no recipiente (como encontrado com o dispositivo de acordo com o documento WO 2009/147512 A2) , seja eliminada devido ao fato de que a ativação do meio de agitação mecânica irá fornecer tanto movimento da pasta fluida no recipiente, que uma temperatura mais ou menos constante estará presente em toda uma distância vertical específica da pasta fluida no recipiente.

[0160] É preferencial que seja fornecido meio que permita um ajuste em etapas ou contínuo da potência do meio de agitação 10, de modo que um ajuste em etapas ou contínuo correspondente da velocidade do elemento de agitação seja possível.

[0161] Além do fato de que menos açúcares C5 são perdidos da biomassa na fase líquida do conteúdo do recipiente, a provisão de meio de agitação mecânica fornece adicionalmente um melhor controle de temperatura do dispositivo.

[0162] Em uma modalidade preferencial, o dispositivo compreende adicionalmente um ou mais sensores dispostos no recipiente 1, por exemplo, sensores de temperatura, sensores de NIR, sensores de pH, sensores de condutividade elétrica, sensores de micro-ondas para detectar teor de matéria seca, um ou mais sensores para detectar a altura do nível de pasta fluida ou de líquido, por exemplo, sensores de gama ou sensores de pressão diferencial.

[0163] Além disso, é preferencial que o dispositivo seja dotado de uma unidade de controle que, com base nos dados inseridos a partir de tais sensores, possa controlar o orifício ou as válvulas 5, as aberturas de entrada 3 e velocidade do elemento de agitação 16, entre outros.

[0164] As modalidades preferenciais são adicionalmente vantajosas devido ao fato de que o projeto e construção são simples, o que exige relativamente menos partes mecânicas e, consequentemente, tem uma vida útil longa em produção.

[0165] Em um uso típico das modalidades preferenciais, o nível de água ou de solução aquosa dentro do recipiente de liberação flutua. As flutuações de nível podem ser controladas em algumas modalidades através do ajuste da abertura do orifício ou válvula de saída e/ou da taxa de fluxo introduzido através dos bocais ou jatos. Em algumas modalidades, um nível de estado de nível pode ser mantido por uma válvula contínua que ajusta o orifício de saída.

[0166] Em modalidades preferenciais, um dispositivo de acordo com a invenção pode ser usado em um processamento de biomassa contínua. Conforme usado no presente documento, o termo "processamento contínuo" se refere a um fluxo não pulsátil relativamente constante de matéria prima através das etapas de processamento.

EXEMPLO

[0167] Os experimentos foram realizados na planta de demonstração Inbicon em Kalundborg, Dinamarca.

[0168] Esse exemplo ilustra um processo para pré-tratamento hidrotérmico e liberação subsequente de uma biomassa lignocelulósica em uma região de pressão atmosférica inferior com o uso de um hidrociclone da técnica anterior do tipo revelado no documento WO 2009/147512 A2, no entanto, modificado incorporando-se meio de agitação mecânica que compreende um elemento de agitação disposto no interior do recipiente desse hidrociclone em uma parte inferior do mesmo.

[0169] Os experimentos foram realizados em dois diferentes modos; um modo em que o meio de agitação não foi aplicado; e outro modo em que o meio de agitação foi aplicado.

PRÉ-TRATAMENTOHIDROTÉRMICODABIOMASSA LIGNOCELULÓSICA

[0170] A biomassa lignocelulósica na forma de palha de trigo (cortado de um comprimento médio de aproximadamente 40 mm) foi carregada continuamente em um reator para pré-tratamento hidrotérmico de biomassa a 185 a 200 °C por 20 minutos em uma taxa de 1.500 kg/hora. Sendo que o reator compreendido de um cilindro tem seu axial eixo geométrico orientado em uma direção horizontal. Dentro do cilindro, foi suspenso um transportador de broca giratória que forneceu um movimento horizontal geral do conteúdo do reator de uma extremidade para a outra. Durante o pré- tratamento hidrotérmico, a pressão interna no reator foi mantida dentro de 1,0 a 1,5 MPa (10 a 15 bar).

IGUALIZAÇÃO DE TEMPERATURA

[0171] As igualizações de temperatura foram realizadas convenientemente em um hidrociclone da técnica anterior do tipo revelado no documento WO 2009/147512 A2 e modificado, conforme descrito acima.

[0172] 0 hidrociclone, a seguir denotado de "dispositivo de liberação", consistiu em um contentor cilíndrico orientado em posição vertical que compreendeu, em sua extremidade inferior, uma tampa de extremidade afunilada redonda. 0 dispositivo de liberação foi conectado, em sua extremidade superior, ao reator hidrotérmico a partir do qual a biomassa e a água são carregadas no dispositivo de liberação. 0 dispositivo de liberação teve uma altura interior de 2.400 mm, um diâmetro interior em sua parte cilíndrica de 1.800 mm e um volume total aproximado de 5.700 1. Os níveis típicos de enchimento foram 2.800 1 a 3.900 1.

[0173] Além disso, o dispositivo de liberação compreendeu uma saída para o descarregamento contínuo do conteúdo do dispositivo de liberação e cinco entradas para processar líquido. As entradas para o líquido em processo foram projetadas de maneira que, durante a operação do dispositivo de liberação em um modo em que o meio de agitação não foi aplicado, a corrente na entrada da água na entrada crie um movimento de circulação ou de sacudidura do conteúdo na parte inferior do recipiente do dispositivo de liberação. Esse efeito é obtido fazendo-se com que o bocal de entrada correspondente tenha uma leve angulação em direção ao fundo do recipiente do dispositivo de liberação.

[0174] 0 efeito de circulação ou de sacudidura fornece a criação de um gradiente de temperatura dentro do recipiente do dispositivo de liberação de modo que a biomassa pré-tratada presente em uma parte superior do recipiente do dispositivo de liberação tenha uma temperatura relativa alta, ao passo que a biomassa pré-tratada presente em uma parte inferior do recipiente do dispositivo de liberação tenha uma temperatura relativa baixa, reduzindo assim, gradualmente, a temperatura da pasta fluida durante a moção do topo para o fundo. 0 dispositivo de liberação usado nesse exemplo compreendido adicionalmente de um ciclo com tubos com início na saída do recipiente do dispositivo de liberação e que compreende condutos que tornam uma conexão em ciclo com a entrada para líquido em processo. Esse ciclo com tubos compreendido adicionalmente de um meio para separar matéria fibrosa sólida do líquido.

[0175] Dessa maneira, durante a operação do dispositivo de liberação, o material que sai da saída compreende líquido em processo, assim como, material lignocelulósico fibroso, ao passo que o material que entra no dispositivo de liberação por meio das entradas para água de processo compreendida essencialmente apenas de líquido.

[0176] A água de processo em uma taxa de 5 a 45 m3/h, por exemplo, 10 a 40 m3/h foi carregada no recipiente do dispositivo por meio das entradas para água de processo.

[0177] A fim de poder controlar a operação do dispositivo de liberação, um par de fontes gama e detectores gama foram dispostos no recipiente do dispositivo de liberação. Além disso, um sistema de monitoramento de pressão diferencial foi incluído no dispositivo de liberação. As fontes gama e detectores gama, assim como, o sistema de monitoramento de pressão diferencial serviram aos propósitos de controlar o nível de carga do recipiente do dispositivo de liberação.

[0178] Os sensores de temperatura foram dispostos verticalmente um acima do outro no recipiente do dispositivo de liberação nas posições verticais a seguir, em que zero é o fundo do dispositivo de liberação de recipiente: 650 mm, 880 mm, 1.110 mm, 1.340 mm, 1.570 mm, 1.800 mm, 2.030 mm, 2.260 mm.

[0179] 0 dispositivo de liberação usado nesse exemplo FOI equipado com um meio de agitação mecânica. 0 meio de agitação mecânica compreende um motor elétrico do tipo Grubbens Rotorenhed 26/26 GHP fornecido junto à Cellwood, Suécia, que foi equipado com um elemento de agitação na forma de um rotor do tipo parafuso cônico disposto na parte inferior do interior do recipiente do dito dispositivo de liberação. 0 motor foi conectado a um conversor de frequência que permite o ajuste da velocidade giratória.

[0180] Esse meio de agitação mecânica teve um efeito de 15 kW.

[0181] 0 motor estava disposto no exterior do recipiente do hidrociclone. 0 motor e o rotor do tipo parafuso cônico foram dotados de uma vedação de água resfriada com capacidade para resistir a uma diferença de pressão de pelo menos 1,8 MPa (18 bar).

[0182] 0 material lignocelulósico tratado hidrotermicamente foi transferido ao dispositivo de liberação em um modo continuo conforme definido pela velocidade giratória do parafuso do reator hidrotérmico.

[0183] Durante a redução de temperatura no dispositivo de liberação, parte desse conteúdo oi removida continuamente por meio da porta de saída. Essa corrente foi conduzida através de uma prensa de correia para isolar a palha de trigo pré-tratada hidrotermicamente. A água de processo restante dessa prensa de prensa foi conduzida a uma dentre as portas de entrada do dispositivo de liberação de modo a criar um ciclo fechado de água circulante em processo. Os vários fluxos foram controlados de modo a obter constantemente um carregamento no recipiente do dispositivo de liberação correspondente a um nível de aproximadamente 1.300 a 1.700 mm.

[0184] Foi permitido que o processo continuo fosse executado por vários dias e amostras de intervalos predeterminados de líquido, assim como biomassa, foram tirados para análise. Durante uma primeira parte dessas execuções, o meio de agitação não foi aplicado, o que significa que o meio de agitação não forneceu agitação, ao passo que na parte mais recente dessas execuções, o meio de agitação foi de fato aplicado, isto é, o meio de agitação de fato forneceu agitação durante essas partes mais recentes.

[0185] Durante o processamento da biomassa pré- tratada em um modo no qual o meio de agitação não foi aplicado, foram encontradas irregularidades do processamento no dispositivo de liberação.

[0186] Essas irregularidades consistiram na formação de uma camada espessa de escória no lado inferior interior do recipiente do dispositivo de liberação e, concorrentemente, no entupimento da porta de saída. Provavelmente, o entupimento e a formação de camada foram devidos à lignina queimada que forma conglomerados que fixam entre si e às paredes interiores do recipiente do dispositivo de liberação.

[0187] Ao mesmo tempo, tornou-se difícil controlar o dispositivo de liberação de modo a obter uma temperatura de saída desejada da pasta fluida de biomassa e líquido.

[0188] As temperaturas nos níveis verticais definidos acima da pasta fluida aquosa dentro do recipiente foram monitoradas precisamente durante o experimento. Essas medições de temperatura revelaram que não foi possível manter uma temperatura satisfatoriamente estável em uma altura específica dentro do recipiente do dispositivo de liberação.

[0189] Nas partes mais recentes das execuções em que o meio de agitação foi ligado, ficou evidente a partir das medições de temperatura que muito menos gradiente de temperatura expresso estava presente na fase líquida durante o processamento no qual o meio agitador forneceu agitação da pasta fluida de biomassa. De fato, houve um nível de temperatura particularmente constante em vários níveis por todas as fases "molhadas" inferiores do hidrociclone.

[0190] Nas partes mais recentes das execuções, não ocorreu entupimento ou acúmulo de camadas espessas e não houve dificuldades em controlar o dispositivo de liberação de modo a obter uma temperatura de saída desejada da biomassa.

ANÁLISE E RESULTADOS QUÍMICOS

[0191] As amostras de fração de líquido e fração de fibra foram coletadas em intervalos específicos durante o pré-tratamento contínuo.

[0192] A fração de fibra do pré-tratamento foi analisada para verificar se havia carboidratos de acordo com (Sluiter, Hames et al. 2006, consultar a referência 6) com um sistema Dionex Ultimate 3000 HPLC equipado uma coluna Rezex Monosaccharide de Phenomenex, e as frações de líquido foram analisadas para verificar se houve carboidratos e produtos de degradação de acordo com (Sluiter, Hames et al. 2005, consultar a referência 4) com um sistema Dionex Ultimate 3000 HPLC equipado com uma coluna Rezex Monosaccharide.

[0193] Os produtos de degradação na fração de fibra foram analisados através da suspensão da fração de fibra em água com 5 mm de ácido sulfúrico em uma razão de 1:4, e após isso, analisados de acordo com (Sluiter, Hames et al. 2005, consultar a referência 4) com um sistema Dionex Ultimate 3000 HPLC equipado com uma coluna Rezex Monosaccharide Phenomenex.

[0194] A matéria seca e a quantidade de sólidos suspensos foram analisadas de acordo com (Weiss, Stickel et al. 2009, consultar a referência 5). Os resultados de análise em relação às medições do teor de xilano da fração de sólido são retratados na Figura 3. A Figura 3 ilustra o teor de xilano medido oito vezes (representado por pontos rômbicos) em vários intervalos na fração de sólido em uma execução, de acordo com esse exemplo durante um período de tempo de 40 horas. Nas primeiras 20 horas, o hidrociclone foi operado com o meio de agitação em um modo desligado. Nas últimas 20 horas, o hidrociclone foi operado com o meio de agitação em modo desligado.

[0195] A Figura 3 mostra que nas primeiras 20 horas da execução, na qual o meio de agitação não forneceu agitação, o teor de xilano da fração de sólido isolado teve a média de aproximadamente 5,0% (p/p).

[0196] No entanto, nas últimas 20 horas da execução, na qual o meio de agitação foi ligado e de fato forneceu agitação à pasta fluida aquosa, o teor de xilano da fração de sólido isolado teve média de aproximadamente 9,0% (p/p)•

[0197] Esse aumento corresponde a um aumento de 80% e é atribuído somente ao efeito de usar o meio de agitação para agitação da pasta fluida aquosa presente no dispositivo de liberação.

[0198] 0 teor aumentado de xilano se origina de uma decomposição reduzida da hemicelulose e de solubilização subsequente. Um teor aumentado de xilano implica que mais açúcares estão disponíveis para fermentação em etanol a jusante das etapas de pré-tratamento, o que leva a um rendimento geral de etanol aumentado.

[0199] A Figura 4 ilustra os resultados de análise em relação às medições da concentração de furfural da fração de líquido da pasta fluida. A Figura 4 mostra que a concentração de furfural foi medida várias vezes (representada por pontos rômbicos) em vários intervalos durante um período de tempo que se estende até três meses (setembro de 2011 a dezembro de 2011) e, posteriormente, em um período de aproximadamente um mês (fevereiro de 2012). No primeiro período, o dispositivo de liberação foi operado com o meio de agitação em um modo desligado. No último período, o dispositivo de liberação foi operado com o meio de agitação em um modo ligado.

[0200] A Figura 4 mostra que no primeiro período em que o meio de agitação não forneceu agitação, a concentração de furfural na fração de líquido isolado teve média de aproximadamente 1,8 g/kg (linha sólida, em negrito,- lado à esquerda do diagrama).

[0201] No entanto, no último período, no qual o meio de agitação foi ligado e não forneceu agitação à pasta fluida aquosa, o teor de furfural da fração de líquido isolado teve média de aproximadamente 1,15 g/kg (linha sólida em negrito; lado à direita do diagrama).

[0202] Essa redução corresponde a uma redução da concentração de furfural de aproximadamente 36% e é atribuída somente ao efeito de usar o meio de agitação para agitação da pasta fluida aquosa presente no dispositivo de liberação.

[0203] A Figura 4 mostra que não apenas a concentração de furfural foi reduzida quando se tem o meio de agitação ligado, porém, adicionalmente, foi eliminada a presença de concentrações extremamente altas de furfural na fase líquida (conforme aparente em algumas amostras únicas).

[0204] Uma concentração reduzida de furfural na fase líquida implica que uma quantidade reduzida de furfural é transportada para processamento adicional a jusante pelo material sólido. À medida que o furfural atua como um inibidor de fermentação, será benéfico reduzir a concentração de furfural na fase líquida o quanto possível, uma vez que isso irá levar a um rendimento geral de etanol aumentado.

[0205] A Figura 5a ilustra o gradiente de temperatura encontrado no interior do recipiente do hidrociclone em uma situação de estado estável durante o experimento do exemplo, em que não houve agitação da pasta fluida de biomassa conduzida. A Figura 5a mostra as várias alturas em relação ao fundo do recipiente do hidrociclone (isto é, 650 mm, 880 mm, 1.110 mm, 1.340 mm, 1.570 mm, 1.800 mm, 2.030 mm e 2.260 mm) nas posições ou alturas em que os sensores de temperatura foram localizados. Em relação a cada sensor de temperatura, uma temperatura é medida no tempo específico do experimento. Essas temperaturas são apresentadas na Figura 5a e, conforme podem ser vistas, as mesmas estão em uma faixa de 187 °C, no sensor dispostos mais alto do recipiente, a 81 °C no sensor disposto mais baixo. 0 limite entre a fase gasosa e a fase líquida é denotado por uma linha pontilhada que corresponde a uma altura de aproximadamente 1.500 mm.

[0206] A Figura 5a revela que no experimento em que não houve agitação mecânica empregada da biomassa, as temperaturas particularmente altas foram encontradas pela biomassa na parte superior do recipiente, isto é, na fase gasosa, assim como, na camada de topo da fase líquida (a temperatura na camada de topo da fase líquida foi medida como 152 °C).

[0207] Correspondentemente, no experimento em que não houve agitação mecânica empregada da biomassa, a biomassa que foi submetida a um pré-tratamento hidrotérmico e que entra no hidrociclone irá encontrar, no hidrociclone, algum "cozimento" adicional na fase líquida do recipiente do hidrociclone antes de a biomassa se tornar a "temperatura igualada" a uma temperatura abaixo do ponto de ebulição de água. Correspondentemente, tal "cozimento" adicional contribui para o "cozimento" já encontrado pela biomassa no reator hidrotérmico de pré-tratamento, assim, contribui para a severidade total do tratamento. Esse cozimento adicional resulta nos efeitos adversos de perda de sacarídeos C5 da biomassa no líquido aquoso e no efeito adverso do aumento da concentração de furfural no líquido aquoso, conforme evidente a partir da Figura 3 e da Figura 4.

[0208] A Figura 5b ilustra o gradiente de temperatura encontrado no interior do recipiente do dispositivo de liberação de acordo com a presente invenção em uma situação de estado estável durante o experimento do exemplo. A Figura 5b mostra as várias alturas em relação ao fundo do recipiente do dispositivo de liberação da invenção (isto é, 650 mm, 880 mm, 1.110 mm, 1.340 mm, 1.570 mm, 1.800 mm, 2.030 mm e 2.260 mm) nas posições ou alturas em que os sensores de temperatura foram localizados. Em relação a cada sensor de temperatura, uma temperatura é medida no tempo específico do experimento. Essas temperaturas são apresentadas na Figura 5b e, conforme podem ser vistas, as mesmas estão em uma faixa de 181 °C, no sensor dispostos mais alto do recipiente, a 81 °C no sensor disposto mais baixo. 0 limite entre a fase gasosa e a fase líquida é denotado por uma linha pontilhada que corresponde aproximadamente a uma altura de 1.500 mm.

[0209] A Figura 5b revela que no experimento em que uma agitação mecânica da biomassa foi empregada, a biomassa, assim que caiu através da fase gasosa superior, encontra uma a fase líquida mais fria significativa, em comparação à situação em relação ao exemplo em que não houve agitação empregada. Conforme aparente na Figura 5b, a fase líquida próxima de sua superfície tem uma temperatura de 91 °C ou inferior.

[0210] De modo geral, é acordado na técnica de pré-tratamento hidrotérmico de biomassa que uma temperatura de pré-tratamento de biomassa abaixo de 100 °C não transmite, virtualmente, severidade e, correspondentemente, não contribui para a diminuição de rigidez da celulose e para a degradação de hemicelulose a essa biomassa que é submetida a tal temperatura.

[0211] Isso significa que em comparação à situação no exemplo em que não houve agitação empregada de biomassa, a biomassa que é liberada no dispositivo de liberação não irá encontrar "cozimento" adicional no recipiente do dispositivo de liberação em si. Correspondentemente, com o modo de operação empregado nesse exemplo, o grau de severidade submetido à biomassa pode ser muito mais bem controlado devido ao fato de que a severidade transmitida em um reator de pré-tratamento é interrompida quase imediatamente uma vez que a biomassa entrou no recipiente do dispositivo de liberação.

[0212] As diferentes situações de gradiente de temperatura associadas à situação em que a agitação de biomassa foi empregada ou não empregada, respectivamente, conforme ilustrado na Figura 5a e 5b, explica pelo menos parcialmente as surpreendentes constatações conforme ilustradas na Figura 3 e 4, isto é, o fornecimento de uma sacudidura da pasta fluida de biomassa que foi carregada no recipiente de liberação implica, por um lado, uma maior retenção de espécies de xilano na fração de fibra da biomassa e, por outro lado, um grau menor de formação de furfural e transferência subsequente de furfural na fase líquida da pasta fluida.

[0213] Os resultados desse exemplo mostram que, através do fornecimento de um dispositivo da técnica anterior para liberar biomassa pré-tratada de uma pressão maior a uma pressão menor com meio de agitação mecânica para igualar diferenças de temperatura em várias alturas na fase aquosa do conteúdo desse recipiente durante o processamento de uma biomassa lignocelulósica, é possível reduzir consideravelmente a perda do teor de xilano da fração fibrosa da biomassa na fase líquida.

[0214] Adicionalmente, os experimentos mostram que, ao mesmo tempo, o teor de furfural na fase aquosa é reduzido significativamente. Além disso, constatou-se que os problemas encontrados anteriormente associados à deposição de lignina ressolidifiçada podem ser eliminados.

[0215] Deve ser entendido que todos os recursos e realizações discutidos acima em relação a qualquer um dentre os aspectos do dispositivo, o aparelho, o uso e o método, respectivamente, da presente invenção e quaisquer modalidades dos mesmos se aplicam de maneira igualmente satisfatória à invenção de outros dentre esses aspectos da presente invenção. REFERÊNCIAS 1. Y. Sun e J. Cheng, "Hydrolysis of lignocellulosic materials for ethanol production: a review", Bioresource Technology (2002) 83:1. 2. Felby, C., Klinke, H.B, Olsen, H.S, et al., "Ethanol from wheat straw cellulose by wetoxidation pretreatment and simultaneous saccharification and fermentation, APPLICATIONS OF ENZYMES TO LIGNOCELLU-LOSICS, Volume: 855, Páginas: 157 a 174, Publicação: 2003. 3. Sluiter, A., et al., "Determination of Extractives in Biomass," US National Renewable Energy Laboratory (NREL), Laboratory Analytical Procedure (LAP) com data de emissão em 17 de julho de 2005, NREL/TP-510-42619, revisão em janeiro de 2008. 4. Sluiter, A., et al., "Determination of Sugars, Byproducts, and Degradation Products in Liquid Fraction Process Samples," US National Renewable Energy Laboratory (NREL), Laboratory Analytical Procedure (LAP) com data de emissão em 8 de dezembro de 2006, NREL/TP-510-42623, revisão em janeiro de 2008. 5. Weiss, N.D., et al., "A simplified Method for the Measurement of Insoluble Solids in Pretreated Biomass Slurries.", Appl. Biochem. Biotechnol. (2009), 975 a 987:162 (4) . 6. Sluiter, A., et al., "Determination of Structural Carbohydrates and Lignin in Biomass," US National Renewable Energy Laboratory (NREL), Laboratory Analytical Procedure (LAP) com data de emissão em 25 de abril de 2008, NREL/TP-510-42618, com revisão em abril de 2008.

Claims

1. DISPOSITIVO DE LIBERAÇÃO PARA LIBERAR BIOMASSA LIGNOCELULÓSICA PRÉ-TRATADA DE UMA PRESSÃO MAIOR A UMA PRESSÃO MENOR, sendo que o dito dispositivo de liberação, na orientação destinada para uso, compreende: - um recipiente que tem uma abertura a uma região de alta pressão no topo, e configurado para ser conectado a um dispositivo de pré-tratamento de biomassa pressurizada; - uma ou mais aberturas de entrada situadas ao longo dos lados dos recipientes através das quais água ou líquido pode ser adicionado; - um orifício ou válvula em uma parte inferior do dito recipiente, sendo que o dito orifício ou válvula é configurado para ejetar biomassa pré-tratada, opcionalmente em uma tubulação; em que o dispositivo de liberação compreende meio de agitação mecânica, sendo que o dito meio de agitação compreende um elemento de agitação disposto no interior do dito recipiente em uma parte inferior do dito recipiente e é configurado para fornecer agitação de um conteúdo do dito recipiente, em que o dito meio de agitação é adaptado para resistir a uma pressão no interior de um dito recipiente de 1 MPa (10 bar) ou mais; caracterizado pelo dispositivo de liberação compreender um conduto em ciclo que conecta um ou mais dentre as ditas aberturas de entrada ao dito orifício ou válvula na parte inferior do recipiente, desse modo, formando um ciclo para recirculação de líquido ou pasta fluida; em que o dito ciclo compreende meios para separar a biomassa pré-tratada do líquido.

2. DISPOSITIVO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo dito recipiente ser um recipiente orientado em posição ereta.

3. DISPOSITIVO, de acordo com uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo dito recipiente ser cilíndrico ou cônico.

4. DISPOSITIVO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo dito meio de agitação mecânica compreender meio de acionamento e um elemento de agitação, em que o dito meio de acionamento fornece movimento mecânico ao dito elemento de agitação por meio de um elemento de conexão, tal como um eixo, em que o dito elemento de agitação está disposto no interior do dito recipiente, e em que o dito meio de acionamento está disposto no exterior do dito recipiente; em que o dito elemento de agitação e o dito meio de acionamento são separados por uma vedação.

5. DISPOSITIVO, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pela dita vedação ser adaptada para resistir a uma diferença de pressão entre o meio de acionamento e o elemento de agitação de 1 a 5,2 MPA (10 a 52 bar), tal como 1,2 a 5,0 MPa (12 a 50 bar), por exemplo, 1,4 a 4,8 MPa (14 a 48 bar), tal como 1,6 a 4,6 MPa (16 a 46 bar) ou 1,8 a 4,4 MPa (18 a 44 bar), tal como 2,0 a 4,2 MPa (20 a 42 bar), por exemplo 2,2 a 4,4 MPa (22 a 40 bar), tal como 2,4 a 3,8 MPa (24 a 38 bar), por exemplo 2,6 a 3,6 MPa (26 a 36 bar), tal como 2,8 a 3,4 MPa (28 a 34 bar), por exemplo, 3,0 a 3,2 MPa (30 a 32 bar) .

6. DISPOSITIVO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo dito elemento de agitação estar na forma de um rotor que compreende um parafuso cônico, um propulsor, uma ou mais pás ou uma espiral.

7. DISPOSITIVO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo dito recipiente ter um volume interno de 500 1 ou mais, tal como 1.000 1 ou mais, por exemplo, 2.000 1 ou mais, tal como 5.000 1 ou mais, por exemplo, 10.000 1 ou mais, tal como 15.000 1 ou mais, ou 20.000 1 ou mais.

8. DISPOSITIVO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pela potência do dito meio de acionamento em relação ao volume interior do dito recipiente ser 1,5 a 8,0 kW/m3, tal como 2,0 a 7,5 kW/m3, por exemplo, 2,5 a 7,0 kW/m3, tal como 3,0 a 6,5 kW/m3, tal como 3,5 a 6,0 kW/m3, tal como 4,0 a 5,5 kW/m3, por exemplo, 4,5 a 5,0 kW/m3.

9. DISPOSITIVO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo dito elemento de agitação ser adaptado para fornecer, durante o uso do dito dispositivo de liberação, uma igualização de temperaturas dentro de uma faixa vertical específica de alturas de uma pasta fluida aquosa presente no dito recipiente de maneira que haja uma faixa vertical de alturas, H, de 40 cm ou mais na dita pasta fluida aquosa referente à qual a variação de temperaturas, ΔT, da dita pasta fluida é 30°C ou menos.

10. DISPOSITIVO, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pela dita faixa vertical de alturas, H, ser independentemente 40 a 95 cm, tal como 45 a 90 cm, por exemplo 50 a 85 cm, tal como 55 a 80 cm, por exemplo, 60 a 75 cm, tal como 65 a 70 cm e/ou em que a dita variação de temperaturas, ΔT, da dita pasta fluida é independentemente 0 a 30°C, tal como 2 a 28°C, por exemplo, 4 a 26°C, tal como 6 a 24°C, tal como 8 a 22°C, por exemplo, 10 a 20°C, por exemplo, 12 a 18°C, tal como 14 a 16°C.

11. DISPOSITIVO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo dito dispositivo de liberação compreender adicionalmente um conduto que conecta uma ou mais dentre as aberturas de entrada ao dito orifício ou válvula na parte inferior do dito recipiente, formando, desse modo, um ciclo para a recirculação de líquido ou de pasta fluida; sendo que o dito ciclo para circular novamente o líquido ou pasta fluida compreende opcionalmente meio para separação de biomassa pré-tratada do dito líquido ou pasta fluida; sendo que o dito meio para separação de biomassa pré- tratada do dito líquido compreende opcionalmente uma prensa, tal como uma prensa de parafuso, por exemplo, uma prensa de parafuso único ou de dois parafusos, uma prensa de correia, um filtro de tambor, uma centrífuga ou uma centrífuga decantadora.

12. DISPOSITIVO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo dito recipiente compreender um ou mais sensores para monitorar características físicas e/ou químicas do conteúdo do dito recipiente, sendo que os ditos sensores são selecionados a partir do grupo que compreende: sensores de temperatura, sensores de NIR, sensores de pH, sensores de condutividade elétrica, sensores de micro-ondas para detectar teor de matéria seca, um ou mais sensores para detectar altura de nível de pasta fluida ou líquido, tal como sensores gama ou sensores de pressão diferencial.

13. DISPOSITIVO, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado por compreender uma unidade de controle para controlar a operação do dito dispositivo com base, pelo menos parcialmente, nas informações que representam leituras de um ou mais dentre os ditos sensores.

14. DISPOSITIVO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pela dita abertura a uma região de alta pressão no topo do recipiente, ser configurada para ser conectada a um dispositivo de pré-tratamento de biomassa pressurizada, ser adaptada para permitir que a biomassa entre no dito dispositivo através da queda pela gravidade, verticalmente da abertura no dito recipiente.

15. DISPOSITIVO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado pela dita abertura para uma região de alta pressão no topo do recipiente ter uma área em corte transversal de 0,2 a 8 m2, tal como 0,5 a 7 m2, por exemplo 1 a 6 m2, tal como 2 a 5 m2 ou 3 a 4 m2,

16. DISPOSITIVO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 15, caracterizada pelo dito recipiente em uso ser adaptado para permitir que líquido, sólidos e vapor saiam do recipiente pela(s) mesma(s) vias de saída.

17. APARELHO, caracterizado por compreender um dispositivo de liberação, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 16, em combinação com um reator hidrotérmico de pré-tratamento; em que o dito reator hidrotérmico de pré-tratamento compreende um cilindro que está disposto de maneira horizontal e que tem uma entrada para biomassa em uma primeira extremidade axial e uma saída para biomassa em uma segunda extremidade axial, em oposição à dita primeira extremidade ; em que o dito cilindro compreende, em seu interior, um parafuso de broca giratório, sendo que o dito parafuso de broca é configurado para transporte de biomassa da primeira extremidade axial para a dita segunda extremidade axial; em que o dito cilindro compreende adicionalmente uma ou mais entradas para vapor e/ou água; em que a dita saída para biomassa pré-tratada hidrotermicamente em uma segunda extremidade axial do dito cilindro é conectada à dita abertura disposta no topo do recipiente do dito dispositivo de liberação.

18. APARELHO, de acordo com a reivindicação 17, sendo que o dito aparelho é caracterizado por compreender um arranjo de cilindros dispostos consecutivamente, sendo que cada cilindro está disposto de maneira essencialmente horizontal e tem uma entrada para biomassa em uma primeira extremidade axial e uma saída para biomassa em uma segunda extremidade axial em oposição à dita primeira extremidade; em que cada dito cilindro compreende, em seu interior, um parafuso de broca giratório, sendo que o dito parafuso de broca é configurado para o transporte de biomassa da dita primeira extremidade axial à dita segunda extremidade axial do dito cilindro; em que, em relação a cada cilindro, a saída em uma segunda extremidade axial do dito cilindro é conectada à dita entrada em uma primeira extremidade axial de um cilindro subsequente por um elemento de conexão; em que, em relação ao último cilindro, no arranjo de cilindros dispostos consecutivamente, a saída do dito último cilindro é conectada à dita abertura disposta no topo do recipiente do dito dispositivo de liberação.

19. APARELHO, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo dito arranjo de cilindros dispostos consecutivamente compreender 2 a 7, tal como 3 a 6, por exemplo, 4 a 5 cilindros.

20. APARELHO, de acordo com uma das reivindicações 18 ou 19, caracterizado por cada cilindro estar disposto no topo se seu cilindro sucessivo, em que cada elemento de conexão, que conecta um cilindro a seu cilindro sucessivo, está disposto de maneira essencialmente vertical, permitindo, desse modo, uma queda livre de biomassa em sua transição de um cilindro ao seu cilindro sucessivo.

21. USO DE UM DISPOSITIVO, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 16, ou de um aparelho, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 17 a 20, caracterizado por ser para transferir uma biomassa pré- tratada de pressões maiores a pressões menores.

22. USO, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado por ser para suprimir a perda de sacarídeos 05, tal como espécies de xilano, da biomassa em uma fase aquosa durante a dita transferência.

23. USO, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado por ser para suprimir a formação e a transferência de furfural na fase líquida.

24. USO, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado por ser para limitar efeitos adversos de deposição de lignina ressolidifiçada.

25. MÉTODO PARA LIBERAR BIOMASSA LIGNOCELULÓSICA DE PRESSÃO MAIOR A UMA PRESSÃO MENOR, caracterizado por compreender: i) carregar biomassa lignocelulósica pré-tratada que se origina de um ambiente de maior pressão em uma extremidade superior de um recipiente de modo a obter, no dito recipiente, uma pasta fluida aquosa inferior que compreende biomassa e uma fração gasosa superior; ii) realizar uma agitação mecânica da dita pasta fluida aquosa na parte inferior do dito recipiente por meio de um elemento de agitação mecânico disposto no interior do dito recipiente; iii) fornecer uma corrente de líquido aquoso no recipiente; e iv) descarregar pasta fluida aquosa que compreende biomassa pré-tratada de uma parte inferior do dito recipiente.

26. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo grau de agitação mecânica da dita pasta fluida aquosa ser controlado de maneira a garantir uma igualização de temperaturas dentro de uma faixa vertical específica de alturas da dita pasta fluida aquosa de maneira que haja uma faixa vertical de alturas, H, de 40 cm ou mais na dita pasta fluida aquosa referente à qual a variação de temperaturas, ΔT, da dita pasta fluida é 30°C ou menos.

27. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 26, caracterizado pela dita faixa vertical de alturas, H, ser independentemente 40 a 95 cm, tal como 45 a 90 cm, por exemplo, 50 a 85 cm, tal como 55 a 80 cm, por exemplo, 60 a 75 cm, tal como 65 a 70 cm; e/ou em que a dita variação de temperaturas, ΔT, da dita pasta fluida é independentemente 0 a 30°C, tal como 2 a 28°C, por exemplo, 4 a 26°C, tal como 6 a 24°C, tal como 8 a 22°C, por exemplo, 10 a 20°C, por exemplo, 12 a 18°C, tal como 14 a 16°C.

28. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 25 a 27, caracterizado pelo dito método ser um processo contínuo.

29. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 25 a 28, caracterizado pela dita biomassa pré- tratada, que é ejetada como uma pasta fluida, ser comprimida subsequentemente a fim de recuperar uma fração de fibra da dita biomassa.

30. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 29, caracterizado pela dita fração de fibra da dita biomassa ser recuperada com o uso de um meio para separação da biomassa pré-tratada do líquido, em que o dito meio para separação de biomassa pré-tratada é selecionado a partir do grupo que compreende: uma prensa, tal como uma prensa de parafuso, por exemplo, uma prensa de parafuso único ou de dois parafusos, uma prensa de correia, um filtro de tambor, uma centrífuga ou uma centrífuga decantadora.

31. MÉTODO, de acordo com uma das reivindicações 29 ou 30, caracterizado pela água ou pelo meio aquoso ser recuperado na separação e, opcionalmente, é retornado ao dito recipiente na etapa iii) a fim de reciclar tal água ou meio aquoso.

32. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 25 a 31, caracterizado pela dita biomassa que é carregada em uma extremidade superior do dito recipiente, antes do pré-tratamento hidrotérmico da mesma, ser submetida a uma operação de imersão em um meio aquoso, em que o dito meio de imersão aquoso não contém ácidos, bases ou outros produtos químicos adicionados exceto água; ou em que o dito meio de imersão compreende água de processo ou um meio aquoso que tem um pH de 3,0 a 7,5, tal como pH de 3,5 a 7,0, por exemplo, um pH de 4,0 a 6,5, tal como um pH de 4,5 a 6,0 ou um pH 5,0 a 5,5.

33. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 25 a 32, caracterizado pela dita biomassa ser uma biomassa lignocelulósica.

34. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 25 a 33, caracterizado pela dita biomassa ser submetida a um pré-tratamento hidrotérmico em uma severidade de log de 3,3 a 4,3, tal como 3,4 a 4,2, por exemplo, 3,5 a 4,1, por exemplo, 3,6 a 4,0, tal como 3,7 a 3,9.

35. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 25 a 34, caracterizado por ser conduzido com o uso de um dispositivo de liberação, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 16, ou com o uso de um aparelho, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 17 a 20.