BR112020005508A2

BR112020005508A2 - polímero iônico, rede de polímero iônico, suporte sólido, membrana polimérica, uso de polímeros iônicos, método para produzir um ou mais produtos de química fina e método para produzir açúcares

Info

Publication number: BR112020005508A2
Application number: BR112020005508-5A
Authority: BR
Inventors: Sviatlana SIANKEVICH; Georgios SAVOGLIDIS; Paul Joseph Dyson; Zhaofu Fei
Original assignee: Embion Technologies Sa
Priority date: 2017-09-19
Filing date: 2018-09-19
Publication date: 2020-10-06
Also published as: CN111356711B; JP7386164B2; CN111356711A; EP3684827A1; CA3075953A1; US20200246785A1; JP2020534428A; SG11202002077SA; WO2019058270A1; US11925925B2

Abstract

A invenção fornece polímeros iônicos (IP) que consistem em ânions e uma cadeia polimérica contendo cátions. A invenção também fornece os polímeros iônicos incorporados em membranas ou ligados a suportes sólidos e o uso dos polímeros iônicos no processamento de biomassa.

Description

POLÍMERO IÔNICO, REDE DE POLÍMERO IÔNICO, SUPORTE SÓLIDO, MEMBRANA POLIMÉRICA, USO DE POLÍMEROS IÔNICOS, MÉTODO PARA PRODUZIR UM OU MAIS PRODUTOS DE QUÍMICA FINA E

MÉTODO PARA PRODUZIR AÇÚCARES Campo da Invenção

[001] A invenção fornece polímeros iônicos (IP) que consistem em ânions e uma cadeia polimérica contendo cátions. A invenção também fornece os polímeros iônicos incorporados em membranas ou ligados a suportes sólidos e o uso dos polímeros iônicos no processamento de biomassa. Antecedentes da Invenção

[002] A biomassa lignocelulósica (ou simplesmente biomassa) é composta principalmente por celulose, hemicelulose e lignina, que, dependendo do tipo de biomassa, são reticuladas, retidas ou mesmo ligadas não covalentemente umas às outras ou ligadas covalentemente umas às outras por resíduos ácidos. A clivagem seletiva de ligações químicas resulta na formação de diferentes tipos de poli e/ou oligossacarídeos, por exemplo, β-glucano, fructano, xilano, arabinoxilano, manano, galactano ou combinação dos mesmos com grau variável de polimerização.

[003] Polifenóis e carboidratos, incluindo alguns polissacarídeos e oligossacarídeos que são utilizados seletivamente pelo microrganismo hospedeiro conferindo um benefício à saúde, são conhecidos como prebióticos (Glenn R. Gibson, Nature Reviews Gastroenterology & Hepatology volume 14, páginas 491–502 (2017)). A maioria dos oligossacarídeos utilizados como prebióticos atualmente é produzida por hidrólise de fontes naturais, obtida por hidrólise hidrotérmica enzimática ou ácida/básica de polissacarídeos e suas combinações.

[004] A extração de oligossacarídeos por hidrólise hidrotérmica geralmente requer a liberação de polissacarídeos da matéria-prima, seguida de despolimerização, no entanto, alta temperatura (> 190 °C) é frequentemente usada e produtos secundários da desidratação de açúcar estão sendo formados. A principal desvantagem dos métodos de solventes químicos é que a hidrólise de oligômeros é insustentável e requer remoção dispendiosa dos produtos químicos por diálise extensiva ou ultrafiltração. Além disso, a formação de subprodutos é observada devido à lise descontrolada das estruturas poliméricas das paredes celulares.

[005] A hidrólise enzimática pode ser mais direcionada, evitando parte da formação de subprodutos dos outros dois processos, mas a eficiência do processo é muito menor com longos tempos de reação, pré-tratamento e pós-tratamento adicionais necessários, bem como menor rendimento e produtividade. A pureza das enzimas utilizadas também é um problema com a observação de atividades em segundo plano que resultam na formação de subprodutos. Finalmente, devido a todos esses inconvenientes, a hidrólise enzimática para o processo de produção de prebióticos é geralmente mais cara que a hidrólise tradicional de água e ácido/base.

[006] Como alternativas à hidrólise convencional de ácido mineral, existem várias outras abordagens, tais como a aplicação de catalisadores ácidos sólidos, que é considerada mais ecológica, pois simplificam o processamento a jusante. Por exemplo, catalisadores sólidos funcionalizados com ácido sulfônico (–SO3H) exibem desempenho catalítico altamente eficiente para a hidrólise da celulose e mostram diferentes efeitos catalíticos, dependendo da morfologia do suporte.

[007] Como alternativas adicionais, líquidos iônicos (ILs) têm sido utilizados no processamento de biomassa. Os estudos demonstraram os benefícios do uso de um líquido iônico na hidrólise de celulose. A dissolução da celulose permite taxas de reação aumentadas devido à acessibilidade das ligações glicosídicas na celulose. Outro relatório sugeriu o uso de ILs, novamente como solvente para celulose, mas com catalisadores ácidos sólidos para a hidrólise da celulose. Embora este sistema tenha demonstrado a capacidade de converter celulose em açúcares simples, a catálise heterogênea pode ter baixos rendimentos devido à mistura ineficiente. O documento US 2010/0319862 A1 (The Board of Trustees of the University of Alabama) revela métodos envolvendo composições multifásicas (por exemplo, bifásicas) compreendendo um líquido iônico (IL) e um polímero de fracionamento, tal como um polialquileno glicol, na ausência substancial de água para processamento de biomassa.

[008] Recentemente, ILs contendo unidades ácidas têm demonstrado alto desempenho na desconstrução seletiva de biomassa e também na conversão catalítica simultânea dos constituintes. Por exemplo, o documento US 8.575.374 B1 (DeLong et al.) revela que o método de despolimerização envolve dissolver a biomassa em uma solução homogênea compreendendo um solvente líquido iônico e um catalisador líquido iônico como um catalisador de despolimerização. As taxas de reação de despolimerização são facilitadas pelo aquecimento e agitação do solvente líquido iônico e da solução catalítica do líquido iônico. No entanto, a principal desvantagem durante a hidrólise com ácidos sólidos e/ ou ILs é a lixiviação e/ ou dificuldades na separação, o que limita sua aplicação.

[009] Para a preparação de produtos de qualidade alimentar para consumo humano ou animal, a contaminação de produtos por líquidos iônicos e/ ou outros catalisadores convencionais é um problema sério. A lixiviação do catalisador no produto implicaria uma etapa de limpeza demorada e cara, o que tornaria mais caro todo o processo de preparação de produtos de qualidade alimentar e de consumo humano. De fato, a separação de ILs dos produtos pode ser complicada e pode resultar em aumento de custos nos processos de separação. Além disso, mesmo se uma remoção completa de ILs e/ ou outro catalisador convencional for alcançada, ainda existe o risco de que esses produtos nunca se qualifiquem como de qualidade alimentar em determinados mercados devido a severas legislações sobre alimentos. A fim de facilitar a recuperação de ILs da mistura, polímeros dos componentes de ILs, ou os chamados polímeros iônicos (IP) ou ILs com suporte sólido, foram propostos na literatura para diferentes aplicações. Por exemplo, verificou-se que o polímero tipo esponja PDVB–SO3H–[C3vim][CF3SO3] obtido por copolimerização de divinilbenzeno (DVB) com 1-vinilimidazol e p- estirenossulfonato de sódio a 100 °C, seguido de reação com 1,3-propano sultona e troca iônica com CF3SO3H é um catalisador eficiente para a desconstrução de celulose cristalina em açúcares em ILs (Fujian Liu et al., Depolymerization of crystalline cellulose catalysed by acidic ionic liquids grafted onto sponge-like nanoporous polymers, Chem. Commun., 2013, 49, 8456-8458). No entanto, ainda existe um possível problema de lixiviação.

[010] Portanto, ainda há a necessidade de polímeros iônicos (IPs) altamente cataliticamente ativos, sem lixiviação de seus componentes no meio, que sejam simples e seguros para uso no processamento de biomassa. O projeto estrutural específico e a seleção apropriada do ânion devem ser um ponto-chave para alcançar esse objetivo. Resumo da Invenção

[011] Um aspecto da presente invenção fornece um polímero iônico (IP) que consiste em um primeiro monômero de fórmula I fórmula I ou que consiste em um primeiro monômero de fórmula I fórmula I e pelo menos um segundo monômero selecionado a partir do grupo que consiste em

; ;

fórmula II fórmula III fórmula IV em que n e m são selecionados, independentemente, a partir de 1, 2, 3, 4, 5, 6;

z e w são selecionados, independentemente, a partir de 0, 1, 2;

Z1, Z2 e Z3 são cátions, cada um independentemente selecionado a partir do grupo que compreende: R1 R1 R1 R6 R2 N R6 + R2 N R5 R2 R5 + N+ N R3 R5 R3 R4 R4 R3 R4 N R4 R1 R4 N N+ N R1 R4 N N N+ +

N N R2 R3 R2 R2 R3 R5 R4 R4 N N R1 R1 + N+ P+ R2 R4 R2 R3 R2 R3 R3 R5 R1 R4 R5 R1 R4 R1 N R4 N + + N+ O R2 R2 N R3 R2 N R3 R3 R7 R5 R1 R4 R1 R6 R1 R4 N+ S + + N R2 R2 N R5 R2 N R3 R3 R4 R3

R1, R2, R3, R4, R5, R6 e R7 são, cada um, independentemente selecionados a partir do grupo que compreende uma ligação, H, alquila C1-C6, alila, CH3-(CH2)p-O-(CH2)q- CH3, alcoxi C1-C6, alcoxialquila C1-C6, benzila, -SO3H, -(CH2)q-SO3H, desde que dois dentre R1, R2, R3, R4, R5, R6 e R7 sejam, cada um, uma ligação; p e q são selecionados, independentemente, a partir de 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6; L é um ligante opcional e cada ocorrência de L, se presente, é selecionada independentemente a partir de alquinileno, alquenileno, alquileno C1-C20 substituído ou não substituído, e arila C5-C10 substituída ou não substituída, em que os substituintes são selecionados a partir do grupo que compreende H, –SO3H, –COOH, – [P(=O)(OH)2], –[P(=O)(OH)], –O–SO3H, –O–COOH, –O–[P(=O)(OH)2], –O– [P(=O)(OH)]; A é um grupo ácido opcional e cada ocorrência de A, se presente, é selecionada independentemente a partir do grupo que compreende H, –SO3H, –COOH, – [P(=O)(OH)2], –[P(=O)(OH)], –O–SO3H, –O–COOH, –O–[P(=O)(OH)2], –O– [P(=O)(OH)], -CH2-COOH; X- é selecionado a partir do grupo que compreende F−, Cl−, Br−, I−, ClO4−, BF4−, PF6−, AsF6−, SbF6−, NO2−, NO3−, HSO4−, SO42−, PO43−, HPO42−, CF3CO2−, CF3CO3−, CO32−, CF3SO3–, carboxilato C1-C6, CN-, SCN-, OCN-, CNO-, N3-, tosilato, mesilato, trifluorometanossulfonato, trifluoroetano sulfonato, di-trifluorometanossulfonil amino, docusato, xilenossulfonato.

[012] Um outro aspecto da presente invenção fornece uma rede de polímero iônico compreendendo um ou mais polímeros iônicos reticulados da presente invenção.

[013] Outro aspecto da presente invenção fornece um suporte sólido possuindo pelo menos uma superfície compreendendo um ou mais polímeros iônicos da presente invenção ou a rede de polímero iônico da presente invenção.

[014] Outro aspecto da presente invenção fornece uma membrana polimérica que incorpora um ou mais polímeros iônicos da presente invenção ou a rede de polímero iônico da presente invenção.

[015] Outro aspecto da presente invenção fornece o uso de polímeros iônicos da presente invenção ou uma combinação dos mesmos, da rede de polímero iônico da presente invenção, do suporte sólido da presente invenção ou da membrana polimérica da presente invenção, para produzir produtos de química fina a partir de biomassa.

[016] Outro aspecto da presente invenção fornece um método para produzir um ou mais produtos de química fina selecionados a partir do grupo que compreende lipídios, açúcares, compostos furânicos, huminas, polifenóis e/ ou compostos pécticos a partir de biomassa, o método compreendendo as etapas de: a) fornecer biomassa; b) determinar, opcionalmente, o teor de lipídios e/ ou açúcares na biomassa; c) pré-tratar, opcionalmente, a biomassa; d) colocar a biomassa em contato com um catalisador para formar uma mistura reacional, em que o catalisador é um polímero iônico da presente invenção ou uma combinação de polímeros iônicos da presente invenção, a rede de polímero iônico da presente invenção, um polímero iônico com suporte sólido da presente invenção e/ ou uma membrana da presente invenção; e) degradar a biomassa na mistura reacional para produzir uma fase líquida e uma fase sólida, em que a fase líquida inclui o um ou mais produtos de química fina e a fase sólida inclui biomassa residual; f) isolar pelo menos uma parte da fase líquida a partir da fase sólida; e g) recuperar o um ou mais produtos de química fina a partir da fase líquida isolada.

[017] Outro aspecto da presente invenção fornece um método para produzir açúcares C5 e C6, furfural, 5-hidroximetilfurfural (HMF) e derivados de HMF a partir de biomassa, o método compreendendo as etapas de: a) fornecer biomassa; b) determinar, opcionalmente, o teor de açúcares na biomassa; c) pré-tratar, opcionalmente, a biomassa; d) colocar a biomassa em contato com um catalisador para formar uma mistura reacional, em que o catalisador é um polímero iônico da presente invenção ou uma combinação de polímeros iônicos da presente invenção, a rede de polímero iônico da presente invenção, um polímero iônico com suporte sólido da presente invenção e/ ou uma membrana da presente invenção; e) degradar a biomassa na mistura reacional para produzir uma primeira fase líquida e uma primeira fase sólida, em que a primeira fase líquida inclui açúcares de oligômero C5 e/ ou açúcares de monômero C5 e pode ainda incluir furfural se o tempo da etapa de degradação for prolongado, e a primeira fase sólida inclui material residual; f) isolar pelo menos uma parte da primeira fase líquida a partir da primeira fase sólida; g) recuperar açúcares de oligômero C5 e/ ou açúcares de monômero C5 e/ ou furfural a partir da primeira fase líquida isolada; h) colocar a primeira fase sólida, que inclui material residual, em contato com o mesmo catalisador da etapa d) ou com um catalisador diferente, para formar uma mistura reacional, em que o catalisador é um polímero iônico da presente invenção ou uma combinação de polímeros iônicos da presente invenção, a rede de polímero iônico da presente invenção, um polímero iônico com suporte sólido da presente invenção e/ ou uma membrana da presente invenção; i) degradar ainda a primeira fase sólida que inclui material residual na mistura reacional para produzir uma segunda fase líquida e uma segunda fase sólida, em que a segunda fase líquida inclui açúcares de oligômero C6 e/ ou açúcares de monômero C6 e pode incluir ainda 5-hidroximetilfurfural (HMF) e derivados de HMF e/ ou huminas se o tempo da etapa de degradação for prolongado, e a segunda fase sólida inclui material residual; j) isolar pelo menos uma parte da segunda fase líquida a partir da segunda fase sólida; e k) recuperar açúcares de oligômero C6 e/ ou açúcares de monômero C6 e/ ou 5- hidroximetilfurfural (HMF) e derivados de HMF e/ ou huminas a partir da segunda fase líquida isolada. Breve Descrição das Figuras

[018] A Figura 1 mostra espectros de RMN de 1H de reação de polímero do estado da técnica (US 20160032038 A1).

[019] A Figura 2 mostra a distribuição de oligômeros obtida a partir da espiga de milho após a reação com IP 1. G- monômero de glicose, X- monômero de xilose; o número anterior a G ou X corresponde ao número de monômeros na cadeia, T1 = 135 °C, T2 = 155 °C, após 4 horas de reação.

[020] A Figura 3 mostra os mono e oligossacarídeos (50% de rendimento) com a distribuição de oligômeros (transformações de forragem de milho em mono e oligossacarídeos).

[021] A Figura 4 mostra os mono e oligossacarídeos (55% de rendimento) com a distribuição de oligômeros (transformações da casca de arroz em mono e oligossacarídeos).

[022] A Figura 5 mostra os mono e oligossacarídeos (92% de rendimento) com a distribuição de oligômeros (transformações da parede celular de levedura em mono e oligossacarídeos).

[023] A Figura 6 mostra os mono e oligossacarídeos (55% de rendimento) com a distribuição de oligômeros (transformação SBG).

[024] A Figura 7 mostra o espectro de RMN de 13C do produto obtido a partir de polpa de maçã. Descrição Detalhada da Invenção

[025] Todas as publicações, pedidos de patentes, patentes e outras referências mencionadas aqui são incorporadas por referência na sua totalidade. As publicações e pedidos discutidos neste documento são fornecidos apenas por sua divulgação antes da data de depósito do presente pedido. Nada neste documento deve ser interpretado como uma admissão de que a presente invenção não tem o direito de preceder essa publicação em virtude da invenção anterior. Além disso, os materiais, métodos e exemplos são apenas ilustrativos e não se destinam a ser limitativos.

[026] No caso de conflito, o presente relatório descritivo, incluindo definições, prevalecerá. A menos que definido de outra forma, todos os termos técnicos e científicos usados neste documento têm o mesmo significado que é comumente entendido por um técnico no assunto ao qual a matéria-objeto aqui pertence. Como aqui utilizado, as seguintes definições são fornecidas a fim de facilitar o entendimento da presente invenção.

[027] O termo “compreende” é geralmente usado no sentido de incluir, ou seja, permitir a presença de uma ou mais caraterísticas ou componentes. Também como usado no relatório descritivo e reivindicações, a linguagem “compreendendo”

pode incluir formas de realização análogas descritas em termos de “consistindo em” e/ ou “consistindo essencialmente em”.

[028] Conforme usado no relatório descritivo e nas reivindicações, as formas singulares “um”, “uma” e “o”, “a” incluem referências plurais, a menos que o contexto indique claramente o contrário.

[029] Conforme usado no relatório descritivo e nas reivindicações, o termo “e/ ou” usado em uma frase como “A e/ ou B”, neste documento, pretende incluir “A e B”, “A ou B”, “A” e “B”.

[030] Um grupo “alila” é um substituinte com a fórmula estrutural H2C=CH-CH2R, em que R é o restante da molécula.

[031] O termo “monômero” refere-se a uma molécula que pode sofrer polimerização ou copolimerização, contribuindo assim com unidades constitucionais para a estrutura essencial de uma macromolécula (um polímero).

[032] “Reticulação”, como aqui utilizado, refere-se à ligação de dois ou mais monômeros, oligômeros ou cadeias poliméricas mais longas por pontes de um reticulador, tal como um elemento, grupo molecular, um composto ou outro oligômero ou polímero. A reticulação pode resultar em uma rede polimérica (que pode ser bidimensional ou tridimensional) onde as subunidades de polímero são interconectadas com vários agentes de reticulação e sem extremidades livres. A reticulação pode ocorrer sob a exposição a um estímulo, tal como calor ou luz. Como resultado, alguns processos de reticulação ocorrem em temperatura aumentada e alguns também podem ocorrer em temperatura ambiente ou em temperatura mais baixa. À medida que a densidade de reticulação aumenta, as propriedades de um material podem ser alteradas de termoplásticas para termoendurecidas.

[033] Um aspecto da invenção fornece polímeros iônicos que consistem em ânions e uma cadeia polimérica contendo cátions. Especificamente, a invenção fornece um polímero iônico (IP) que consiste em um primeiro monômero de fórmula I fórmula I ou que consiste em um primeiro monômero de fórmula I fórmula I e pelo menos um segundo monômero selecionado a partir do grupo que consiste em

; ;

fórmula II fórmula III fórmula IV em que n e m são selecionados, independentemente, a partir de 1, 2, 3, 4, 5, 6; de preferência n e m são selecionados, independentemente, a partir de 1, 2, 3; mais preferencialmente n é 2 e m é 1 ou 2; z e w são selecionados, independentemente, a partir de 0, 1, 2, 3; de preferência z e w são selecionados, independentemente, a partir de 0 e 1; mais preferencialmente z e w são 0 ou 1; Z1, Z2 e Z3 são cátions, cada um independentemente selecionado a partir do grupo que compreende:

R1 R1 R1 R6 R2 N R6 + R2 N R5 R2 R5 + N+ N R3 R5 R3 R4 R4 R3 R4 N R4 R1 R4 N N+ N R1 R4 N N N+ +

N N R2 R3 R2 R2 R3 R5 R4 R4 N N R1 R1 + N+ P+ R2 R4 R2 R3 R2 R3 R3 R5 R1 R4 R5 R1 R4 R1 N R4 N + + N+ O R2 R2 N R3 R2 N R3 R3 R7 R5 R1 R4 R1 R6 R1 R4 N+ S + + N R2 R2 N R5 R2 N R3 R3 R4 R3 de preferência, Z1, Z2 e Z3 são cátions, cada um independentemente selecionado a partir do grupo que compreende:

mais preferencialmente, Z1, Z2 e Z3 são cátions, cada um independentemente selecionado a partir do grupo que compreende:

R1, R2, R3, R4, R5, R6 e R7 são, cada um, independentemente selecionados a partir do grupo que compreende uma ligação, H, alquila C1-C6, alila, CH3-(CH2)p-O-(CH2)q- CH3, alcoxi C1-C6, alcoxialquila C1-C6, benzila, -SO3H, -(CH2)q-SO3H, desde que dois dentre R1, R2, R3, R4, R5, R6 e R7 sejam, cada um, uma ligação; de preferência, R1, R2, R3, R4, R5, R6 e R7 são, cada um, independentemente selecionados a partir do grupo que compreende uma ligação, H, alquila C1-C6, desde que dois dentre R1, R2, R3, R4, R5, R6 e R7 sejam, cada um, uma ligação; mais preferencialmente, R1, R2, R3, R4, R5, R6 e R7 são, cada um, independentemente selecionados a partir do grupo que compreende uma ligação e H, desde que dois dentre R1, R2, R3, R4, R5, R6 e R7 sejam, cada um, uma ligação; p e q são selecionados, independentemente, a partir de 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6;

L é um ligante opcional e cada ocorrência de L, se presente, é selecionada independentemente a partir de alquinileno, alquenileno, alquileno C1-C20 substituído ou não substituído, e arila C5-C10 substituída ou não substituída, em que os substituintes são selecionados a partir do grupo que compreende H, –SO3H, –COOH, – [P(=O)(OH)2], –[P(=O)(OH)], –O–SO3H, –O–COOH, –O–[P(=O)(OH)2], –O– [P(=O)(OH)], de preferência L está ausente; A é um grupo ácido opcional e cada ocorrência de A, se presente, é selecionada independentemente a partir do grupo que compreende H, –SO3H, –COOH, – [P(=O)(OH)2], –[P(=O)(OH)], –O–SO3H, –O–COOH, –O–[P(=O)(OH)2], –O– [P(=O)(OH)], -CH2-COOH; de preferência, cada ocorrência de A, se presente, é selecionada independentemente a partir do grupo que compreende H, –SO3H, –COOH, –O–COOH, -CH2-COOH; mais preferencialmente, A está ausente ou a ocorrência de A, se presente, é selecionada independentemente a partir do grupo que compreende H, – COOH, -CH2-COOH; X- é selecionado a partir do grupo que compreende F−, Cl−, Br−, I−, ClO4−, BF4−, PF6−, AsF6−, SbF6−, NO2−, NO3−, HSO4−, SO42−, PO43−, HPO42−, CF3CO2−, CF3CO3−, CO32−, CF3SO3–, carboxilato C1-C6, CN-, SCN-, OCN-, CNO-, N3-, tosilato, mesilato, trifluorometanossulfonato, trifluoroetano sulfonato, di-trifluorometanossulfonil amino, docusato, xilenossulfonato; de preferência X- é selecionado a partir do grupo que compreende F−, Cl−, HSO4−, SO42−, PO43−, HPO42−, CF3CO2−, CF3CO3−, CF3SO3–; mais preferencialmente, X- é selecionado a partir do grupo que compreende Cl−, HSO4−, SO42−, CF3SO3–.

[034] Em algumas formas de realização do polímero iônico da presente invenção, o primeiro monômero de fórmula I é fórmula I

[035] Em algumas formas de realização do polímero iônico da presente invenção, Z1 e Z2 são os mesmos (idênticos). Em outras formas de realização, Z1 e Z2 são diferentes.

[036] Em algumas formas de realização do polímero iônico da presente invenção, quando Z1 e Z2 são , em que R2 e R5 são ligações e R1, R3 e R4 são H, n não é 4.

[037] Em outras formas de realização do polímero iônico da presente invenção, quando Z1 e Z2 são , em que R2 e R5 são ligações e n é 4, pelo menos um dentre R1, R3 e R4 não é H.

[038] Em algumas formas de realização preferidas do polímero iônico da presente invenção, o carboxilato C1-C6 é selecionado a partir do grupo que compreende formiato, acetato, propionato, butirato, hexanoato, maleato, fumarato, oxalato, lactato, piruvato.

[039] A razão entre diferentes monômeros nos polímeros iônicos da invenção que compreende o primeiro monômero e os segundo monômeros pode ser qualquer razão adequada e pode variar dependendo da biomassa a ser processada. Em algumas formas de realização, o primeiro e o segundo monômeros estão presentes na razão 1: 1.

[040] De acordo com algumas formas de realização, a presente invenção fornece monômeros de acordo com a fórmula I, selecionados a partir do grupo que compreende: X- X-

X- X- X- X- X- X- X- X- X- X- X- X-

[041] De acordo com outras formas de realização, a presente invenção fornece monômeros de acordo com a fórmula I, selecionados a partir do grupo que compreende: X- X- X- X-

[042] De acordo com algumas formas de realização, a presente invenção fornece monômero de acordo com a fórmula II:

[043] De acordo com algumas formas de realização, a presente invenção fornece polímeros iônicos selecionados a partir do grupo que compreende:

x e y são números inteiros, cada um independentemente selecionado dentro da faixa de 1 a 1000; de preferência 1 a 500 ou 1 a 200; mais preferencialmente 1 a 100 ou 1 a 50.

[044] De acordo com outras formas de realização, a presente invenção fornece polímeros iônicos selecionados a partir do grupo que compreende:

[045] Os polímeros iônicos (IPs) da invenção podem ser sintetizados por vários métodos, incluindo, mas não limitados à polimerização direta de espécies iônicas apropriadas, a modificação química de não-IPs etc. em diferentes solventes (água, acetonitrila, álcoois (metanol, etanol, propanol etc.), tolueno, THF) (ver exemplos). A polimerização pode incluir abordagens diferentes, por exemplo, polimerização via radicais livres, polimerização radicalar viva/ controlada, transferência reversível de adição-fragmentação, polimerização iônica e de coordenação. A estrutura aniônica pode ser projetada de acordo com a preferência antes ou após a polimerização. O polímero iônico (IP) resultante combina as propriedades gerais do monômero iônico e as propriedades capacitadoras de um catalisador sólido devido à presença de grupos ácidos. Em uma forma de realização da invenção, um sal é preparado com um cátion e um ânion, em que o cátion e o ânion contêm grupos estireno que podem ser polimerizados usando AIBN. É essencialmente um método muito simples e o polímero iônico é purificado por remoção do excesso de AIBN por lavagem e filtração. Em uma forma de realização específica da invenção, um sal que é composto de 1-(1- vinilimidazólio)etil-3-vinilimdazólio] [dicloreto]) é preparado. Este sal, um composto puro, é então polimerizado usando o iniciador de radical AIBN. O polímero iônico é purificado por remoção do excesso de AIBN por lavagem e filtração. Como alternativa ao ânion dicloreto, um ânion ditriflato pode ser obtido via reação de troca aniônica antes da polimerização.

[046] A presente invenção também fornece uma rede de polímero iônico compreendendo um ou mais polímeros iônicos reticulados da invenção.

[047] Em algumas formas de realização, a rede de polímero iônico da invenção compreende ainda ácido itacônico, ácido cítrico e/ ou 1,4 butanodiol.

[048] Em outras formas de realização, a rede de polímero iônico da invenção compreende ainda um ou mais catalisadores metálicos. Em algumas formas de realização, o catalisador metálico é um sal metálico. Em formas de realização preferenciais, o ânion no sal metálico é selecionado a partir do grupo que compreende F−, Cl−, Br−, I−, ClO4−, BF4−, PF6−, AsF6−, SbF6−, NO2−, NO3−, HSO4−, SO42−, PO43−, HPO42−, CF3CO2−, CF3CO3−, CO32−, CF3SO3–, carboxilato C1-C6, CN-, SCN-, OCN-, CNO-, N3-, sais de tosilato, mesilato, trifluorometanossulfonato, trifluoroetano sulfonato, di-trifluorometanossulfonil amino, docusato, xilenossulfonato e o íon metálico é selecionado a partir do grupo que compreende Na, Ba, Sr, Ca, Cd, Sn, Pb, Fe, Cu, Zn, Zr, Mn, Co, Ni, Li, Al, Cr, Mg, Mo, Hg, Ag, Au, Pt, Rh, Re, Ti, Pb, Bi, Ga, In, Sn, Ir, La, Hf, Ta, W, Os.

[049] Em algumas formas de realização preferidas, os carboxilatos C1- C6 são selecionados a partir do grupo que compreende formiato, acetato, propionato, butirato, hexanoato, maleato, fumarato, oxalato, lactato, piruvato.

[050] A rede de polímero iônico da invenção compreendendo um ou mais catalisadores metálicos fornece melhor estabilidade e possibilidade de nova utilização das combinações de polímero iônico-metal.

[051] A preparação da rede de polímero iônico da invenção com um ou mais catalisadores metálicos consiste tipicamente na mistura ou refluxo da rede de polímero iônico e sal metálico em água/ solvente orgânico de um dia para outro. Veja, por exemplo, J. Am. Chem. Soc., 2012, 134, 11852-11855; Chem. Cat. Chem., 2016, 8, 2508-2515; J. Org. Chem., 2011, 76 (24), páginas 10140-10147; Inorg. Chem., 2006, 45, 6396-6403.

[052] Os polímeros iônicos da invenção podem ser incorporados em membranas ou ligados a suportes sólidos.

[053] Outro aspecto da invenção fornece membranas compostas por polímeros iônicos da invenção. Em algumas formas de realização, a invenção fornece uma membrana polimérica compreendendo um ou mais polímeros iônicos da invenção. Ao adicionar copolímero apropriado (por exemplo, ácido acrílico) ao sal usado para a preparação de polímeros iônicos da invenção e depois polimerizar a mistura, é possível gerar uma membrana polimérica. Uma abordagem para a formação de membranas é baseada no método sem modelo através de complexações iônicas simples quando um monômero iônico é copolimerizado com ácido orgânico/ derivado ácido apropriado (ver Täuber K. et al., Polym. Chem., 2015, 6, 4855-4858; Täuber K. et al., ACS Macro Lett., 2015, 4 (1), 39-42; Zhang S. et al., Chem. Sci., 2015, 6, 3684-3691). Como exemplo, o monômero iônico foi dissolvido em DMSO e agitado por 2 horas a 60 °C. A solução transparente foi então vertida sobre uma placa de vidro e o solvente foi evaporado a 80 °C em uma estufa. O filme de polímero seco não poroso resultante foi subsequentemente imerso em amônia aquosa (0,2% em peso), de um dia para outro, para formação de poros e complexação eletrostática. A membrana foi destacada facilmente da placa de vidro e lavada várias vezes com água.

[054] Outro aspecto da invenção fornece polímeros iônicos com suporte sólido. Em algumas formas de realização, a invenção fornece um suporte sólido possuindo pelo menos uma superfície compreendendo um ou mais polímeros iônicos da invenção. Os polímeros iônicos suportados podem ser imobilizados em diferentes materiais como suporte: fonte de silício ou carbono (nanotubo, arame), óxido de grafeno ou grafeno, zeólitas, ligas metálicas/ metal ou óxidos de metal/ liga metálica. Como exemplo, o suporte de FeOx foi oxidado na estufa na presença de oxigênio a alta temperatura (500 °C) e sua superfície foi modificada com a mistura de silanos dissolvidos em etanol na presença de HCl posteriormente. Após secagem à temperatura ambiente, o suporte foi impregnado uniformemente com solução de metanol de polímero iônico e AIBN. Após secagem à temperatura ambiente, o material obtido foi colocado na estufa a 95 °C por 2 horas. Repetindo o processo de impregnação, a carga desejada de polímero pode ser alcançada. Outro exemplo é a membrana de aço inoxidável compreendendo polímeros iônicos da invenção. Uma mistura contendo monômero iônico (0,2-0,5, razão molar), ácido acrílico (0,1-0,6, razão molar) e éter etílico de benzoína (1% em peso, como foto-iniciador) foi dissolvida em metanol para obter uma solução homogênea que foi então dispersa por umedecimento em membrana de aço inoxidável e foto-reticulada à temperatura ambiente por irradiação com luz UV de 250 nm de comprimento de onda.

[055] A ligação de polímero iônico também é possível por meio de enxerto de superfície, o que requer a ativação do suporte por UV ou O3, O2, H2 ou plasmas de ar. Envolve a criação de sítios reativos (radicais) na superfície do polímero, seguida pela ligação covalente de um polímero pré-formado ou, mais comumente, pela polimerização de um monômero a partir desses sítios de radicais (ver Alves P. et al., Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, Volume 82, Edição 2, 1 de fevereiro de 2011, 371–377; Barbey R. et al., Chem. Rev., 2009, 109(11), 5437–5527). Outro copolímero ou iniciador de polimerização também pode ser usado durante o processo de polimerização (como no caso de formação de membrana).

[056] Outro aspecto da invenção fornece o uso de polímeros iônicos da invenção ou a combinação dos mesmos, membranas incorporando polímeros iônicos da invenção e/ ou polímeros iônicos com suporte sólido da invenção, para produzir produtos de química fina (produtos químicos de valor agregado) a partir de biomassa. Em formas de realização preferidas, os produtos de química fina são lipídios (por exemplo, ácidos graxos, mono-, di- e tri-acilglicerídeos), açúcares (por exemplo monossacarídeos, dissacarídeos, oligossacarídeos), compostos furânicos (por exemplo furfural, 5-hidroximetilfurfural (HMF) e derivados de HMF), huminas, polifenóis e/ ou compostos pécticos. Em outras formas de realização, os produtos de química fina são usados como prebióticos.

[057] Outro aspecto da invenção fornece um método que envolve o uso dos polímeros iônicos da invenção ou a combinação dos mesmos, membranas incorporando polímeros iônicos da invenção e/ ou polímeros iônicos com suporte sólido da invenção, para a produção de produtos de química fina (produtos químicos de valor agregado) a partir de biomassa. Em formas de realização preferidas, os produtos de química fina são lipídios (por exemplo, ácidos graxos, mono-, di- e tri-acilglicerídeos), açúcares (por exemplo monossacarídeos, dissacarídeos, oligossacarídeos), compostos furânicos (por exemplo furfural, 5-hidroximetilfurfural (HMF) e derivados de HMF) huminas, polifenóis e/ ou compostos pécticos.

[058] No contexto da presente invenção, os lipídios são preferencialmente mono-, di- e tri-acilglicerídeos ou ácidos graxos, tais como ácido hexanodecenóico, ácido palmítico, ácido octanodecenóico e ácido esteárico.

[059] No contexto da presente invenção, açúcares referem-se a monossacarídeos, dissacarídeos ou oligossacarídeos. Os monossacarídeos incluem glicose, frutose e galactose, manose, xilose e outros açúcares C6 e C5. Os dissacarídeos incluem sacarose, maltose, lactose e outras combinações possíveis de monossacarídeos. Os oligossacarídeos incluem cadeias mais longas de açúcares C6 e/ ou C5. Em algumas formas de realização, os açúcares são um ou mais monossacarídeos, um ou mais oligossacarídeos ou uma mistura dos mesmos. Em outras formas de realização, os açúcares são dois ou mais açúcares que incluem pelo menos um monossacarídeo C5-C6 e pelo menos um oligossacarídeo. Em ainda outras formas de realização, os açúcares são selecionados a partir de glicose, galactose, frutose, xilose e arabinose.

[060] Os açúcares obtidos pelos métodos da presente invenção podem ser utilizados como um agente alimentar, por exemplo, como adoçante ou aromatizante, agentes de volume ou como substratos para fermentação e processo de conversão química. Os açúcares obtidos pelos métodos da presente invenção podem ser utilizados para consumo humano e animal ou para consumo não humano e não animal. Em uma forma de realização preferida, os açúcares obtidos pelos métodos da presente invenção são açúcares de qualidade alimentar, adequados para consumo humano e animal.

[061] No contexto da presente invenção, os compostos furânicos são selecionados a partir do grupo que consiste em furfural, 5-hidroximetilfurfural (HMF) e derivados de HMF, também alcoximetilfurfural, tal como metoximetilfurfural (MMF); e haloalquilfurfurais, tais como 5-clorometilfurfural. Também no contexto da presente invenção, os compostos furânicos podem ser obtidos/ derivados de açúcares que são obtidos por métodos da presente invenção.

[062] No contexto da presente invenção, as huminas podem ser obtidas/ derivadas de açúcares que são obtidos por métodos da presente invenção.

[063] No contexto da presente invenção, os polifenóis são ácidos fenólicos ou lignanas (ácido gálico, ácido protocatecuico, ácido vanílico, ácido cafeico, ácido siríngico, ácido p-cumárico, ácido ferúlico, ácido sinápico) que estão frequentemente ligados a materiais estruturais (carboidratos) por meio de uma ligação C-O, como em grãos e sementes, ou existem de forma livre, como frutas e vegetais. A hidrólise utilizando polímeros iônicos da invenção libera esses fenólicos da matriz de biomassa, porém eles ainda podem estar ligados às moléculas de açúcar ou existir independentemente.

[064] No contexto da presente invenção, a pectina e o composto péctico são tipicamente compostos de homogalacturonana (monômeros de ácido galacturônico ligado a-1,4) e ramnogalacturonana (ácido galacturônico alternativo e esqueleto de ramnose com cadeias laterais neutras). A hidrólise controlada de subprodutos agrícolas contendo pécticos, como beterraba sacarina, maçã, azeitona e cítricos, por polímeros iônicos da invenção pode ser usada para produzir oligo-galacturonídeos, galactooligossacarídeos, ramnogalacturonana-oligossacarídeos etc.

[065] Os açúcares de certos DP e polifenóis obtidos pelos métodos da presente invenção podem ser utilizados como prebióticos. O DP pode ser controlado pela seleção adequada de IP e dos parâmetros do processo (por exemplo, DP 2-10 ou DP 2-30).

[066] No contexto da presente invenção, os prebióticos são tipicamente polifenóis derivados de plantas e compostos de carboidratos selecionados a partir do grupo que compreende oligossacarídeos, tais como fructanos e galactanos, amido resistente, pectina, beta-glucanos, mananos, arabinoxilanos e xilooligossacarídeos ou mistura dos mesmos. Os fructanos são uma categoria de carboidratos que consiste em fructooligossacarídeos (FOS) e inulinas, enquanto os galactanos consistem em galactooligossacarídeos (GOS). Os produtos de química fina (produtos químicos de valor agregado) obtidos pelos métodos da presente invenção podem ser utilizados prebióticos.

[067] O termo “biomassa”, como aqui utilizado, refere-se a material biológico vivo ou morto que pode ser usado em um ou mais dos métodos e processos revelados da invenção. A biomassa pode compreender qualquer material celulósico, quitinoso, oleaginoso ou lignocelulósico e inclui materiais compreendendo celulose e, opcionalmente, compreendendo ainda hemicelulose, lignina, amido, oligossacarídeos e/ou monossacarídeos, biopolímeros, derivados naturais de biopolímeros, suas misturas e produtos de degradação (por exemplo, metabólitos). A biomassa também pode compreender componentes adicionais, tais como sais, proteínas e/ ou lipídios. A biomassa pode ser derivada de uma única fonte ou a biomassa pode compreender uma mistura derivada de mais de uma fonte. Alguns exemplos específicos de biomassa incluem, mas não estão limitados a culturas de bioenergia, resíduos agrícolas, subprodutos agrícolas e de processos alimentares, resíduos sólidos/ líquidos municipais, resíduos sólidos/ líquidos industriais, lamas da fabricação de papel, resíduos de jardins, resíduos de madeira e silvicultura. Exemplos adicionais de biomassa incluem, mas não estão limitados a grãos de milho, espigas de milho, resíduos de culturas tais como palha de milho, forragem de milho, gramíneas, trigo, palha de trigo, feno, palha de arroz, grama forrageira, papel usado, bagaço de cana de açúcar, sorgo, soja, componentes obtidos da moagem de grãos, árvores (por exemplo, pinheiro), galhos, raízes, folhas, lascas de madeira, polpa de madeira, serragem, arbustos e moitas, vegetais, frutos, flores, estrume animal, alimentos de vários componentes, paredes celulares de leveduras e biomassa de crustáceo (isto é, biomassa quitinosa). Em uma forma de realização preferencial, a biomassa é selecionada a partir do grupo que compreende biomassa celular, restos/ resíduos/ correntes laterais de alimentos, resíduos agrícolas, resíduos de silvicultura, resíduos de madeira, madeira processada, papel, polpa, algas, culturas energéticas, árvores/ plantas de crescimento rápido, paredes celulares de leveduras. Em outra forma de realização preferida, a biomassa é selecionada a partir do grupo que consiste em celulose, hemiceluloses, lignoceluloses e misturas das mesmas.

[068] De acordo com algumas formas de realização da invenção, é possível usar uma mistura dos polímeros iônicos da invenção nos usos das invenções e nos métodos da invenção. A mistura de polímeros iônicos pode ser obtida por mistura física de cada polímero iônico da invenção ou por reação de protonação (última etapa na preparação) em uma mistura de ácidos apropriados (por exemplo, HCl e H2SO4).

[069] Essencialmente, a biomassa é aquecida na presença de um ou mais polímeros iônicos da invenção, membranas incorporando polímeros iônicos da invenção e/ ou polímeros iônicos com suporte sólido da invenção, em água ou solvente orgânico para obter produtos de química fina, tais como lipídios, açúcares, compostos furânicos, huminas, polifenóis e/ ou compostos pécticos, dependendo do tipo de biomassa utilizada, etapas de pré-tratamento da biomassa e condições de reação (tempo, temperaturas, solventes e outros reagentes).

[070] Outro aspecto da invenção fornece um método para produzir um ou mais produtos de química fina selecionados a partir do grupo que compreende lipídios, açúcares, compostos furânicos, huminas, polifenóis e/ ou compostos pécticos a partir de biomassa, o método compreendendo as etapas de: a) fornecer biomassa; b) determinar, opcionalmente, o teor de lipídios e/ ou açúcares na biomassa; c) pré-tratar, opcionalmente, a biomassa; d) colocar a biomassa em contato com um catalisador para formar uma mistura reacional, em que o catalisador é um polímero iônico da invenção ou uma combinação de polímeros iônicos da invenção, a rede de polímero iônico da invenção, um polímero iônico com suporte sólido da invenção e/ ou uma membrana incorporando polímeros iônicos da invenção; e) degradar a biomassa na mistura reacional para produzir uma fase líquida e uma fase sólida, em que a fase líquida inclui o um ou mais produtos de química fina e a fase sólida inclui biomassa residual; f) isolar pelo menos uma parte da fase líquida a partir da fase sólida; e g) recuperar o um ou mais produtos de química fina a partir da fase líquida isolada.

[071] Em uma forma de realização, a etapa d), colocar a biomassa em contato com um catalisador para formar uma mistura reacional, consiste em adicionar água ou solvente orgânico apropriado e uma quantidade eficaz do catalisador à biomassa para formar uma mistura reacional, em que o catalisador é um polímero iônico da invenção ou uma combinação de polímeros iônicos da invenção, a rede de polímero iônico da invenção, uma membrana incorporando polímeros iônicos da invenção e/ ou polímeros iônicos com suporte sólido da invenção; e a etapa de degradação e) consiste em aquecer a mistura reacional da etapa d) durante um tempo apropriado e, subsequentemente, resfriar até a temperatura ambiente (tipicamente 20-25 °C).

[072] Uma forma de realização da invenção fornece um método para produzir um ou mais produtos de química fina selecionados a partir do grupo que compreende lipídios, açúcares, compostos furânicos, huminas, polifenóis e/ ou compostos pécticos a partir de biomassa, o método compreendendo as etapas de: a) fornecer biomassa; b) determinar, opcionalmente, o teor de lipídios e/ ou açúcares na biomassa; c) pré-tratar, opcionalmente, a biomassa; d) adicionar água ou solvente orgânico apropriado e uma quantidade eficaz de um catalisador à biomassa para formar uma mistura reacional, em que o catalisador é um polímero iônico da invenção ou uma combinação de polímeros iônicos da invenção, a rede de polímero iônico da invenção, polímeros iônicos com suporte sólido da invenção e/ ou uma membrana incorporando polímeros iônicos da invenção; e) aquecer a mistura da etapa d) durante um tempo apropriado; f) resfriar à temperatura ambiente; g) recuperar o um ou mais produtos de química fina.

[073] Em algumas formas de realização do método da presente invenção, o solvente orgânico é selecionado a partir do grupo que compreende álcool (tal como metanol, etanol, butanol, etileno glicol etc.), éter (tal como dimetoxietano, diglima, butil metil éter etc.), cetona (tal como metil isobutil cetona, N-metil-2- pirrolidona etc.), DMSO, DME, DMF, THF, líquidos iônicos.

[074] Em algumas formas de realização, os líquidos iônicos utilizados como solvente orgânico nos métodos da invenção compreendem porções cátion e ânion e são referidos como solventes orgânicos verdes, pois são não voláteis e, portanto, podem ser facilmente contidos. Cátions presentes em líquidos iônicos da invenção são cátions à base de colina, imidazólio, pirrolidínio, piridínio, amônio e fosfônio e/ ou selecionados a partir do grupo que compreende:

N N R2 R3 R2 R2 R3 R5 R4 R4 N N R1 R1 + N+ P+ R2 R4 R2 R3 R2 R3 R3 R5 R1 R4 R5 R1 R4 R1 N R4 N + + N+ O R2 R2 N R3 R2 N R3 R3 R7 R5 R1 R4 R1 R6 R1 R4 N+ S + + N R2 R2 N R5 R2 N R3 R3 R4 R3 de preferência, selecionado a partir do grupo que compreende:

mais preferencialmente, selecionado a partir do grupo que compreende:

em que R1, R2, R3, R4, R5, R6 e R7 são, cada um, independentemente selecionados a partir do grupo que compreende uma ligação, H, alquila C1-C6, alila, CH3-(CH2)p-O- (CH2)q-CH3, alcoxi C1-C6, alcoxialquila C1-C6, benzila, -SO3H, -(CH2)q-SO3H; preferencialmente R1, R2, R3, R4, R5, R6 e R7 são, cada um, independentemente selecionados a partir do grupo que compreende uma ligação, H, alquila C1-C6; mais preferencialmente R1, R2, R3, R4, R5, R6 e R7 são, cada um, independentemente selecionados a partir do grupo que compreende uma ligação e H; os ânions presentes nos líquidos iônicos da invenção podem ser qualquer ânion adequado.

Em formas de realização preferidas, o ânion é selecionado a partir do grupo que compreende F−, Cl−, Br−, I−, ClO4−, BF4−, PF6−, AsF6−, SbF6−, NO2−, NO3−, HSO4−, SO42−, PO43−, HPO42−, CF3CO2−, CF3CO3−, CO32−, CF3SO3-, carboxilato C1-C6, CN-, SCN-, OCN-, CNO-, N3-, tosilato, mesilato, trifluorometanossulfonato, trifluoroetano sulfonato, di-trifluorometanossulfonil amino, docusato, xilenossulfonato;

preferencialmente, o ânion é selecionado a partir do grupo que compreende F−, Cl−, HSO4−, SO42−, PO43−, HPO42−, CF3CO2−, CF3CO3−, CF3SO3-; mais preferencialmente, o ânion é selecionado a partir do grupo que compreende Cl−, HSO4−, SO42−, CF3SO3-.

[075] Em algumas formas de realização dos métodos da presente invenção, a recuperação do um ou mais produtos de química fina, tais como lipídios, açúcares, compostos furânicos, huminas, polifenóis e/ ou compostos pécticos, pode ser realizada por qualquer técnica conhecida na técnica, tal como filtração, centrifugação ou sedimentação por gravidade.

[076] No contexto da presente invenção, a decomposição ou degradação de biomassa abrange também a transformação e hidrólise de biomassa, extração de compostos de biomassa ou de produtos de química fina de interesse, tais como lipídios, açúcares, compostos furânicos, huminas, polifenóis e/ ou compostos pécticos, ou qualquer outra atividade que permita a decomposição, degradação, transformação de biomassa em compostos ou produtos de química fina de interesse.

[077] Algumas formas de realização da invenção fornecem métodos de produção de um ou mais açúcares a partir de várias biomassas usando polímeros iônicos da invenção ou uma combinação dos mesmos, membranas incorporando polímeros iônicos da invenção e/ ou polímeros iônicos com suporte sólido da invenção, para decompor ou degradar a biomassa.

[078] Em algumas formas de realização, os métodos aqui descritos utilizando os polímeros iônicos da invenção ou uma combinação dos mesmos, membranas que incorporam polímeros iônicos da invenção e/ ou polímeros iônicos com suporte sólido da invenção, podem hidrolisar a celulose e/ ou hemicelulose em um ou mais açúcares, incluindo monossacarídeos, dissacarídeos e/ ou oligossacarídeos.

[079] Uma forma de realização da invenção fornece um método para produzir um ou mais açúcares a partir de biomassa, o método compreendendo as etapas de: a) fornecer biomassa; b) determinar, opcionalmente, o teor de açúcares na biomassa; c) pré-tratar, opcionalmente, a biomassa; d) colocar a biomassa em contato com um catalisador para formar uma mistura reacional, em que o catalisador é um polímero iônico da invenção ou uma combinação de polímeros iônicos da invenção, a rede de polímero iônico da invenção, um polímero iônico com suporte sólido da invenção e/ ou uma membrana incorporando polímeros iônicos da invenção; e) degradar a biomassa na mistura reacional para produzir uma fase líquida e uma fase sólida, em que a fase líquida inclui um ou mais açúcares e a fase sólida inclui biomassa residual; f) isolar pelo menos uma parte da fase líquida da fase sólida; e g) recuperar o um ou mais açúcares da fase líquida isolada.

[080] Em algumas formas de realização, a biomassa pode ser submetida a uma degradação em várias etapas, como o processo de hidrólise. Por exemplo, em algumas formas de realização, a biomassa contendo açúcares C5 e C6 pode ser primeiramente colocada em contato com os polímeros iônicos da invenção ou a combinação dos mesmos, membranas incorporando polímeros iônicos da invenção e/ ou polímeros iônicos com suporte sólido da invenção, para recuperar apenas açúcares de oligômero C5 ou açúcares de monômero C5, que podem ainda fornecer furfural se o tempo de reação for prolongado e, em seguida, o material residual com a adição de solvente apropriado é ainda processado em uma segunda etapa de degradação (por exemplo, etapa de hidrólise) para recuperar açúcares de oligômero C6 e/ ou açúcares de monômero C6, que podem ainda fornecer 5-hidroximetilfurfural (HMF) e seus derivados se o tempo de reação for prolongado. A temperatura e o tempo de reação de cada etapa são definidos individualmente para otimizar a extração. Normalmente, um processo de várias etapas requer um tempo de reação prolongado em comparação com o processo de uma etapa. Se o polímero iônico da invenção, ou a combinação de polímeros iônicos da invenção, não for suportado, ele permanecerá na primeira fase sólida que inclui material residual. Se o polímero iônico da invenção, ou a combinação de polímeros iônicos da invenção, for suportado, ele permanece no suporte. Em qualquer caso, neste processo de múltiplas etapas, não é necessário adicionar ou reintroduzir novamente polímeros iônicos da invenção ou a combinação dos mesmos. Assim, outra forma de realização da invenção fornece um método para a produção de açúcares C5 e C6, furfural, 5-hidroximetilfurfural (HMF) e derivados de HMF a partir de biomassa, o método compreendendo as etapas de: a) fornecer biomassa;

b) determinar, opcionalmente, o teor de açúcares na biomassa; c) pré-tratar, opcionalmente, a biomassa; d) colocar a biomassa em contato com um catalisador para formar uma mistura reacional, em que o catalisador é um polímero iônico da invenção ou uma combinação de polímeros iônicos da invenção, a rede de polímero iônico da invenção, um polímero iônico com suporte sólido da invenção e/ ou uma membrana incorporando polímeros iônicos da invenção; e) degradar a biomassa na mistura reacional para produzir uma primeira fase líquida e uma primeira fase sólida, em que a primeira fase líquida inclui açúcares de oligômero C5 e/ ou açúcares de monômero C5 e pode ainda incluir furfural se o tempo da etapa de degradação for prolongado, e a primeira fase sólida inclui material residual; f) isolar pelo menos uma parte da primeira fase líquida a partir da primeira fase sólida; g) recuperar açúcares de oligômero C5 e/ ou açúcares de monômero C5 e/ ou furfural a partir da primeira fase líquida isolada; h) colocar a primeira fase sólida, que inclui material residual, em contato com o mesmo catalisador da etapa d) ou com um catalisador diferente, para formar uma mistura reacional, em que o catalisador é um polímero iônico da invenção ou uma combinação de polímeros iônicos da invenção, a rede de polímero iônico da invenção, polímeros iônicos com suporte sólido da invenção e/ ou uma membrana incorporando polímeros iônicos da invenção; i) degradar ainda a primeira fase sólida que inclui material residual na mistura reacional para produzir uma segunda fase líquida e uma segunda fase sólida, em que a segunda fase líquida inclui açúcares de oligômero C6 e/ ou açúcares de monômero C6 e pode incluir ainda 5-hidroximetilfurfural (HMF) e derivados de HMF e/ ou huminas se o tempo da etapa de degradação for prolongado, e a segunda fase sólida inclui material residual; j) isolar pelo menos uma parte da segunda fase líquida a partir da segunda fase sólida; e k) recuperar açúcares de oligômero C6 e/ ou açúcares de monômero C6 e/ ou 5- hidroximetilfurfural (HMF) e derivados de HMF e/ ou huminas a partir da segunda fase líquida isolada.

[081] Em algumas formas de realização do método de degradação em várias etapas da invenção, entende-se que o catalisador na etapa h) já pode estar presente no processo (na primeira fase sólida, na membrana e/ ou suportado) e, portanto, é igual ao da etapa d) do método ou pode ser diferente, ou seja, adicionado posteriormente.

[082] Em outra forma de realização da invenção, as reações de decomposição da biomassa contendo celulose e hemicelulose podem continuar na direção da formação de outros produtos químicos de valor agregado, tais como 5- hidroximetilfurfural (HMF) e seus derivados, furfural e huminas. Nesta reação de decomposição, o tempo de reação é tipicamente maior que o tempo de reação necessário para obter açúcares de oligômero C5/C6 e/ou açúcares de monômero C5/C6. O HMF é um produto químico de plataforma versátil e um precursor de outros produtos químicos de plataforma e de valor agregado. Assim, uma forma de realização da invenção fornece um método para a produção de 5-hidroximetilfurfural (HMF) ou derivados do mesmo, furfural e/ ou huminas a partir de biomassa, o método compreendendo as etapas de: a) fornecer biomassa; b) determinar, opcionalmente, o teor de açúcares na biomassa; c) pré-tratar, opcionalmente, a biomassa; d) colocar a biomassa em contato com um catalisador para formar uma mistura reacional, em que o catalisador é um polímero iônico da invenção ou uma combinação de polímeros iônicos da invenção, a rede de polímero iônico da invenção, um polímero iônico com suporte sólido da invenção e/ ou uma membrana incorporando polímeros iônicos da invenção; e) degradar a biomassa na mistura reacional para produzir uma fase líquida e uma fase sólida, em que a fase líquida inclui 5-hidroximetilfurfural ou derivados do mesmo, furfural ou huminas, e a fase sólida inclui biomassa residual; f) isolar pelo menos uma parte da fase líquida da fase sólida; e g) recuperar 5-hidroximetilfurfural ou derivados do mesmo, furfural ou huminas a partir da fase líquida isolada.

[083] Opcionalmente, antes de qualquer uso, o teor de açúcares e/ ou lipídios é determinado na biomassa com base nos métodos padrão. Os lipídios podem ser determinados/ extraídos usando o método Folch (Folch J, Lees M, Stanley, GHS, 1957, 226, 497–509) envolvendo uma mistura de metanol, clorofórmio e água (2:1:0,8, v/v/v) e separação de fases posteriormente. A determinação de açúcares é realizada de acordo com, por exemplo, o protocolo NREL para “Determinação de Carboidratos Estruturais e Lignina em Biomassa”. Por exemplo, 1 ml de ácido sulfúrico a 72% foi adicionado a 100 mg de biomassa. A pasta fluida foi agitada durante 1 hora a 30 °C, seguida pela adição de 28 ml de água deionizada. A mistura foi autoclavada a 120 °C por 1 hora, resfriada à temperatura ambiente e foi usada para análise de açúcar por HPLC e determinação de lignina solúvel em ácido usando espectrofotometria de UV no comprimento de onda de 205 nm. O mesmo hidrolisado foi utilizado para análise de proteínas de acordo com o ensaio de proteína de Bradford. O resíduo da hidrólise ácida foi lavado com 100 ml de água e depois seco a 105 °C para determinar a lignina Klason.

[084] O pré-tratamento opcional da biomassa, usado nos métodos descritos neste documento, utiliza um ou mais métodos selecionados a partir do grupo que consiste em lavagem, extração por solvente, intumescimento por solvente, cominuição, moagem, pré-tratamento a vapor, pré-tratamento a vapor explosivo, pré- tratamento com ácido diluído, pré-tratamento com água quente, pré-tratamento alcalino, pré-tratamento com cal, oxidação úmida, explosão úmida, explosão de fibra com amônia, pré-tratamento com organosolvente, pré-tratamento biológico, percolação de amônia, ultrassom, eletroporação, micro-ondas, CO2 supercrítico, H2O supercrítico, ozônio e irradiação gama. O pré-tratamento opcional da biomassa inclui, por exemplo, a moagem da biomassa. Para superar o obstáculo de a taxa de reação ser limitada pela reação da superfície e transferência de massa, é altamente recomendável um processo de pré-tratamento da biomassa por moagem com bolas, que leva a uma redução na cristalinidade e a um aumento na área superficial específica do material celulósico. Dependendo da moagem mecânica com bolas realizada de biomassa, há uma diminuição no tamanho estrutural das partículas, redução no grau de polimerização da celulose e aumento no conteúdo amorfo de celulose.

[085] A quantidade eficaz dos polímeros iônicos da invenção, ou de uma combinação dos mesmos, utilizada nos métodos aqui descritos pode depender de vários fatores, incluindo, por exemplo, o tipo de biomassa, a quantidade da biomassa, o teor dos açúcares e/ ou lipídios na biomassa, o tipo e o número de pré-tratamento(s) aplicado(s) à biomassa e as condições da reação (tais como temperatura e tempo). Uma quantidade eficaz do polímero iônico da invenção refere-se a uma quantidade suficiente para degradar a biomassa para, por exemplo, obter um ou mais açúcares, lipídios ou outros produtos de química fina e produtos químicos de valor agregado (tal como 5- hidroximetilfurfural (HMF) ou seus derivados, furfural e huminas) desejados. Em algumas formas de realização, a quantidade eficaz do polímero iônico da invenção é geralmente de 0,05: 1 p/ p a 10: 1 p/ p, 0,5: 1 p/ p a 10: 1 p/ p, 1: 1 p/ p a 1: 5 p/ p, de preferência 0,1: 1 p/ p a 1: 5 p/ p em comparação com o teor de açúcares na biomassa.

[086] A razão de biomassa para água usada nos métodos aqui descritos pode depender de vários fatores, incluindo, por exemplo, o tipo de biomassa e a quantidade de biomassa. Em algumas formas de realização, a razão de biomassa para água ou solvente orgânico (tal como álcool, éter, cetona, DMSO, DME, DMF) usada nos métodos descritos neste documento varia de 1: 100 p/ v a 1: 1 p/ v, de preferência 1:50 p/ v a 1:10 p/ v.

[087] O perfil de temperatura preferido para o aquecimento usado nos métodos aqui descritos depende do material de partida de biomassa sendo usado e também da mistura pretendida de monômero e oligômero sendo produzida. A temperatura de aquecimento deve preferencialmente ser mantida a um máximo de 250 °C, em algumas formas de realização a um máximo de 200 °C. Em algumas formas de realização, a temperatura de aquecimento está entre 100 °C e 250 °C, ou entre 100 °C e 200 °C, de preferência entre 120 °C a 220 °C ou entre 120 °C a 220 °C. De preferência, para aplicações em pequena escala, o aquecimento é feito em um reator de autoclave de alta pressão, que após a vedação é aquecido por tempo de reação e temperatura apropriados.

[088] Em algumas formas de realização, o tempo de reação apropriado nos métodos aqui descritos é, por exemplo, entre 10 minutos e 10 horas, preferencialmente entre 0,5 hora e 5 horas ou entre 1 hora e 3 horas, dependendo do tipo e quantidade de biomassa.

[089] Em algumas formas de realização, os métodos para a produção de um ou mais açúcares, compostos furânicos, huminas, polifenóis e/ ou compostos pécticos a partir de biomassa usando os polímeros iônicos da invenção ou uma combinação dos mesmos, uma membrana incorporando polímeros iônicos da invenção e/ ou um polímero iônico com suporte sólido da invenção, inclui ainda a recuperação de açúcares, compostos furânicos, huminas, polifenóis e/ ou compostos pécticos que são produzidos a partir da hidrólise de biomassa. Os açúcares e os compostos furânicos, que são tipicamente solúveis, podem ser separados da biomassa residual insolúvel usando tecnologia bem conhecida na técnica, tal como, por exemplo, centrifugação, filtração e sedimentação por gravidade.

[090] A recuperação dos açúcares, dos compostos furânicos, huminas, polifenóis e/ ou compostos pécticos pode ser realizado no reator de hidrólise ou em um recipiente separador. Em uma forma de realização exemplificativa, o método para produzir um ou mais açúcares, compostos furânicos, huminas, polifenóis e/ ou compostos pécticos a partir de biomassa é realizado em um sistema com um reator de hidrólise e um recipiente separador. O efluente do reator contendo os monossacarídeos, dissacarídeos, oligossacarídeos, compostos furânicos, huminas, polifenóis e/ ou compostos pécticos é transferido para um recipiente separador e lavado com um solvente (por exemplo, água), adicionando o solvente ao recipiente separador e, em seguida, separando o solvente em uma centrífuga contínua. Alternativamente, em outra forma de realização exemplificativa, um efluente do reator contendo sólidos residuais (por exemplo, biomassa residual) é removido do recipiente do reator e lavado, por exemplo, transportando os sólidos em uma base porosa (por exemplo, uma esteira de malha) através de um solvente (por exemplo, água) de corrente de lavagem. Após o contato da corrente com os sólidos reagidos, é gerada uma fase líquida contendo os monossacarídeos, dissacarídeos, oligossacarídeos, compostos furânicos, huminas, polifenóis e/ ou compostos pécticos. Opcionalmente, os sólidos residuais podem ser separados por um ciclone. Os tipos adequados de ciclones usados para a separação podem incluir, por exemplo, ciclones tangenciais, separadores de faísca e rotativos e unidades axiais e multi-ciclones.

[091] Em outra forma de realização, a recuperação dos açúcares, dos compostos furânicos, huminas, polifenóis e/ ou compostos pécticos é realizada por sedimentação diferencial contínua ou por batelada. O efluente do reator é transferido para um recipiente de separação, opcionalmente combinado com água e/ ou enzimas para tratamento adicional do efluente. Durante um período de tempo, biomateriais sólidos (por exemplo, biomassa residual tratada), o catalisador (por exemplo, o polímero iônico da invenção) e o material aquoso contendo açúcar, o material aquoso contendo furânico e/ ou o material aquoso contendo huminas, material aquoso contendo polifenóis e/ ou material aquoso contendo compostos pécticos, podem ser separados por sedimentação diferencial em uma pluralidade de fases (ou camadas). Geralmente, a camada de catalisador pode sedimentar até o fundo e, dependendo da densidade da biomassa residual, a fase de biomassa pode estar no topo ou abaixo da fase aquosa. Quando a separação de fases é realizada em modo de batelada, as fases são removidas sequencialmente, do topo do recipiente ou de uma saída no fundo do recipiente. Quando a separação de fases é realizada em modo contínuo, o recipiente de separação contém um ou mais de um meio de saída (por exemplo, dois, três, quatro ou mais de quatro), geralmente localizados em planos verticais diferentes em uma parede lateral do recipiente de separação, de modo que uma, duas ou três fases sejam removidas do recipiente. As fases removidas são transferidas para recipientes subsequentes ou outros meios de armazenamento. Por esses processos, um técnico no assunto seria capaz de capturar (1) a camada de catalisador e a camada aquosa ou camada de biomassa separadamente, ou (2) as camadas de catalisador, aquosa e biomassa separadamente, permitindo eficiente reciclagem de catalisador, re-tratamento de biomassa e separação de açúcares. Além disso, o controle da taxa de remoção de fase e outros parâmetros permite aumentar a eficiência da recuperação do catalisador. Após a remoção de cada uma das fases separadas, o catalisador e/ ou a biomassa podem ser lavados separadamente pela camada aquosa para remover açúcares aderidos, compostos furânicos, huminas, polifenóis e/ ou compostos pécticos.

[092] Em algumas formas de realização, os açúcares, os compostos furânicos, as huminas, os polifenóis e/ ou os compostos pécticos isolados do recipiente podem ser submetidos a etapas de processamento adicionais (por exemplo, como na secagem, fermentação) para produzir biocombustíveis e outros produtos biológicos.

[093] A biomassa residual isolada dos recipientes pode ser útil como combustível de combustão, como fertilizante ou como uma fonte de alimentação de animais não humanos, tais como gado, ou para uma etapa subsequente para pós- processamento adicional.

[094] Outro aspecto da invenção fornece um método que envolve o uso dos polímeros iônicos da invenção ou uma combinação dos mesmos, uma membrana incorporando polímeros iônicos da invenção e/ ou polímeros iônicos com suporte sólido da invenção, para converter seletivamente polímeros de polissacarídeos com um alto grau de polimerização (DP) em mono- e oligossacarídeos com um grau específico e/ ou menor de polimerização. Por exemplo, sob condições otimizadas, é possível isolar apenas glicose/ frutose ou oligômeros de açúcar com grau variável de polimerização (DP 2 - DP 12).

[095] Outro aspecto da invenção fornece um método que envolve o uso dos polímeros iônicos da invenção ou uma combinação dos mesmos, uma membrana incorporando polímeros iônicos da invenção e/ ou polímeros iônicos com suporte sólido da invenção, para extração de lipídios, tais como lipídios graxos, a partir de biomassa, em que também são utilizados catalisadores adicionais e/ ou gases adicionais (CO2, H2 etc.). Por exemplo, a extração contínua do produto ou produtos pode ser empregada, por exemplo, usando um solvente ou gás apropriado. Como exemplos, o CO2 supercrítico pode ser usado em combinação com o polímero iônico da invenção para extrair lipídios, deixando o material restante sofrer transformação. Se um catalisador, tal como Rh, Pt, Pd, seu complexo, sal ou óxido metálico etc., for introduzido no sistema de reação na presença de H2, os açúcares liberados podem ser convertidos em alcanos.

[096] Os polímeros iônicos da invenção ou uma combinação dos mesmos, uma membrana incorporando polímeros iônicos da invenção e/ ou polímeros iônicos com suporte sólido da invenção, podem ser utilizados para extração de lipídios a partir de biomassa, de acordo com os métodos conhecidos na técnica (ver Young, G. et al., Separation and Purification Technology, 72, 118-121 (2010); Choi, S.-A. et al., Algal Research, 3, 44-48 (2014); Kim, Y.-H. et al., Bioresource Technology, 109, 312- 315 (2012); Sahena, F. et al., A review. Journal of Food Engineering, 95, 240-253 (2009)).

[097] Os métodos da presente invenção podem ser utilizados em diversas aplicações químicas, biotecnológicas e outras aplicações industriais e não industriais para transformar biomassa em produtos de química fina, constituintes simples e derivados subsequentes e commodities.

[098] Os produtos de química fina obtidos pelos métodos da presente invenção, tais como polissacarídeos e derivados dos mesmos, oligossacarídeos e derivados dos mesmos e polifenóis e extratos de polifenóis, podem ser utilizados em composições cosméticas e/ ou na preparação das mesmas. De fato, em algumas formas de realização, as composições cosméticas são baseadas em extratos vegetais ou extratos de microrganismos, tais como polissacarídeos e derivados dos mesmos,

oligossacarídeos e derivados dos mesmos e e polifenóis extratos de polifenóis, obtidos pelos métodos da presente invenção. Os derivados de oligossacarídeos são selecionados a partir do grupo que compreende galacto-oligossacarídeos, xilo-oligossacarídeos, arabinoxilo-oligossacarídeos, oligogalacturonídeos, b-glucano.

[099] Os produtos de química fina obtidos pelos métodos da presente invenção, tais como polissacarídeos e derivados dos mesmos, oligossacarídeos e derivados dos mesmos e polifenóis e extratos de polifenóis, podem ser ainda utilizados em composições cosméticas para vários tratamentos cosméticos da pele e/ ou em métodos para prevenir ou tratamento de distúrbios de pele e/ ou para promoção da saúde da pele. Os derivados de oligossacarídeos são selecionados a partir do grupo que compreende galacto-oligossacarídeos, xilo-oligossacarídeos, arabinoxilo- oligossacarídeos, oligogalacturonídeos, b-glucano.

[0100] Os produtos de química fina obtidos pelos métodos da presente invenção, tais como polissacarídeos e derivados dos mesmos, oligossacarídeos e derivados dos mesmos e polifenóis e extratos de polifenóis, podem ainda ser utilizados como compostos possuindo atividade antioxidante, atividade antirrugas, atividade anti- luz ultravioleta, atividade de cicatrização de feridas e efeito hidratante.

[0101] Os polímeros iônicos da invenção, ou uma combinação dos mesmos, e os métodos da invenção têm várias vantagens em comparação com o composto polimérico e métodos do estado da técnica. Por exemplo, não foi observada lixiviação de polímero iônico. Isto permite que os polímeros iônicos da invenção sejam utilizados para o tratamento de biomassa e os açúcares recuperados sejam considerados como um produto de qualidade alimentar. Além disso, o polímero iônico da invenção funciona em água; não há necessidade de solventes líquidos iônicos e, em alguns casos, de qualquer outro solvente orgânico. Uma vez que outros compostos poliméricos do estado da técnica funcionam em líquidos iônicos (ILs), a separação de produtos é mais complicada. Usando os polímeros iônicos e os métodos da invenção, os produtos estão em água e podem ser facilmente separados por filtração. Além disso, a reação é realizada em água e a alteração das condições da reação resulta em variações do produto com diferentes graus de polimerização. Geralmente, a reação ocorre dentro de um curto tempo de reação. O método da invenção opera a temperaturas moderadas, tipicamente inferiores a 150 °C, enquanto os métodos do estado da técnica precisam de temperaturas superiores a 150 °C. Além disso, os polímeros iônicos e os métodos da invenção fornecem menos subprodutos, o que permite uma recuperação mais fácil dos produtos desejados.

[0102] Uma vantagem importante dos polímeros iônicos da invenção ou de uma combinação dos mesmos, das membranas que incorporam polímeros iônicos da invenção e/ ou dos polímeros iônicos com suporte sólido da invenção, e do uso dos mesmos para hidrólise, decomposição ou degradação de biomassa, é a sua utilização em sistemas de um recipiente para decomposição e extração seletiva dos produtos de química fina (produtos de valor agregado) úteis mencionados acima, a partir da biomassa.

[0103] Devido à capacidade de reciclagem, eficiência na produção, prevenção de produção de ingredientes não prebióticos, tais como monômeros de açúcar, os polímeros iônicos da invenção ou uma combinação dos mesmos, são uma abordagem nova e superior quando se trata de produção de prebióticos, bem como de tecnologia de processamento de biomassa.

[0104] Os técnicos no assunto compreenderão que a invenção aqui descrita é suscetível a variações e modificações diferentes daquelas especificamente descritas. Deve ser entendido que a invenção inclui todas essas variações e modificações sem se afastar do espírito ou das características essenciais da mesma. A invenção também inclui todas as etapas, características, composições e compostos referidos ou indicados neste relatório descritivo, individual ou coletivamente, e toda e qualquer combinação ou quaisquer duas ou mais das referidas etapas ou características. A presente invenção deve, portanto, ser considerada como, em todos os aspectos, ilustrada e não restritiva, sendo o escopo da invenção indicado pelas reivindicações anexas, e todas as alterações que se enquadram no significado e na faixa de equivalência devem ser adotadas na mesma.

[0105] A descrição anterior será mais bem compreendida com referência aos seguintes Exemplos. Tais exemplos são, no entanto, exemplificativos de métodos para a prática da presente invenção e não se destinam a limitar a aplicação e o escopo da invenção. Exemplos Preparação de polímeros iônicos

[0106] Um esquema generalizado da preparação do polímero iônico IP 1 (poli[1-(1-vinilimidazólio)etil-3-vinilimdazólio] [dicloreto]) (poli-[vimevim] [2Cl]) e IP 2 (poli[1-(1-vinilimidazólio)etil-3-vinilimdazólio] [ditriflato]) (poli- [vimevim][2CF3SO3]) é mostrado na Figura e os detalhes de cada etapa são fornecidos abaixo.

e 1-vinilimidazol 1,2-dicloroetano Preparação do monômero [vimevim] [2Cl]:

[0107] Uma mistura de 1-vinilimidazol (0,2 mol) e 1,2-dicloroetano (0,1 mol) em acetonitrila (100 ml) foi aquecida sob refluxo por 24 horas. O produto foi precipitado com adição extra de acetonitrila e depois filtrado. O sólido coletado foi lavado com uma mistura de éter dietílico/ acetonitrila (1: 1, 3x15 ml) e seco sob vácuo por 24 horas. Preparação do polímero poli-[vimevim][Cl]:

[0108] O monômero [vimevim][2Cl] (1 g) foi submetido a refluxo em 25 ml de mistura de metanol/ propanol/ tolueno/ acetonitrila (1:1:1:1) na presença de azobisisobutironitrila (AIBN) (0,5% em peso) de um dia para outro, filtrado, lavado com éter dietílico e seco de um dia para outro. Preparação do monômero [vimevim] [2CF3SO3]:

[0109] O monômero [vimevim][2Cl] (5 g) e KCF3SO3 (6,5 g) foram misturados juntos em 20 ml de H2O por 4 horas. Depois, o sólido precipitado foi coletado e submetido a polimerização como acima. Preparação do monômero [vimevpyr] [BrCl]:

[0110] Uma mistura de 1-vinilimidazol (0,1 mol) e 1-bromo-2-cloroetano (0,13 mol) foi agitada sob N2 à temperatura ambiente, de um dia para outro. Depois, o produto sólido isolado foi adicionado a 2-vinilpiridina (0,1 mol) e acetonitrila (100 ml) e aquecido sob refluxo por 24 horas. O produto obtido foi filtrado e o sólido coletado foi lavado com uma mistura de éter dietílico/ acetonitrila (1: 1, 3x15 ml) e seco sob vácuo por 24 horas. Uma abordagem semelhante pode ser usada para qualquer síntese de monômero combinando dois cátions diferentes. A molécula ligante (1-bromo-2- cloroetano, como no caso acima) pode ser alterada de acordo com as preferências. Preparação do monômero [vimSO3–evimSO3-]

[0111] Uma mistura de monômero [vimevim] [2Cl] (0,1 mol), NH (0,2 mol) e propano sultona (0,2 mol) foi submetida a refluxo na presença de THF (100 ml) sob N2, de um dia para outro. O produto obtido foi lavado com THF (200 ml), filtrado e a fase líquida foi seca no evaporador rotativo. Preparação do monômero [vimprCOOHvim] [2Cl]

[0112] Uma mistura de 1-vinilimidazol (0,2 mol) e ácido 3,3'- dicloropivalico (0,1 mol) em acetonitrila (100 ml) foi aquecida sob refluxo por 24 horas. O produto foi precipitado com adição extra de acetato de etila e depois filtrado. O sólido coletado foi lavado com uma mistura de éter dietílico/ acetato de etila (1: 1, 3x15 ml) e seco sob vácuo por 24 horas. Preparação do monômero [vtrprOHvtr] [2Cl]

[0113] Uma mistura de N-viniltriazol (0,2 mol) e 1,3-dicloro-2-propanol (0,1 mol) em acetonitrila (100 ml) foi aquecida sob refluxo por 24 horas. O produto foi precipitado com adição extra de acetato de etila e depois filtrado. O sólido coletado foi lavado com uma mistura de éter dietílico/ acetato de etila (1: 1, 3x15 ml) e seco sob vácuo por 24 horas.

[0114] Esquema generalizado do polímero iônico IP 3 (poli[1-(1-

vinilimidazólio)etil-3-vinilimdazólio] [dicloreto]-co-3-carboximetil-1-vinilimidazólio] [cloreto]) e Dicloreto de 1-(1-vinilimidazólio)etil-3- Cloreto de 3-carboximetil-1- vinilimdazólio vinilimidazólio Preparação da rede de polímero iônico com ácido itacônico - IP 4

[0115] Uma mistura de monômero de IP 1 (0,017 mol) e ácido itacônico (0,034 mol) em tolueno/ acetonitrila (50/50 ml) foi aquecida sob refluxo por 24 horas. O produto sólido obtido foi filtrado e lavado com uma mistura de éter dietílico/ acetonitrila (1: 1, 3x15 ml) e seco sob vácuo por 24 horas. Preparação da rede de polímero iônico com ácido cítrico e 1,4-butanodiol - IP 5

[0116] Uma mistura de monômero de IP 1 (0,017 mol), 1,4-butanodiol (0,017 mol) e ácido cítrico (0,017 mol) em tolueno/ acetonitrila (50/50 ml) foi aquecida sob refluxo por 24 horas. O produto sólido obtido foi filtrado e lavado com uma mistura de éter dietílico/ acetonitrila (1: 1, 3x15 ml) e seco sob vácuo por 24 horas. Preparação do monômero [1,1’-(1,2-etanodiil)bis[4-vinilpiridínio]] [dicloreto] e 1,2-dicloroetano

[0117] Uma mistura de 4-vinilpiridina (0,2 mol) e 1,2-dicloroetano (0,1 mol) em acetonitrila (100 ml) foi aquecida sob refluxo por 24 horas. O produto foi precipitado com adição extra de acetonitrila e depois filtrado. O sólido coletado foi lavado com uma mistura de éter dietílico/ acetonitrila (1: 1, 3x15 ml) e seco sob vácuo por 24 horas. Preparação do polímero poli([1,1’-(1,2-etanodiil)bis[4-vinilpiridínio]] [dicloreto])

[0118] O monômero (10 g) foi submetido a refluxo em 100 ml de mistura de metanol/ propanol/ tolueno/ acetonitrila (1:1:1:1) na presença de azobisisobutironitrila (AIBN) (0,5% em peso), de um dia para outro, filtrado, lavado com éter dietílico e seco de um dia para outro. Preparação do monômero [3,3'-(1,2-etanodiil)bis[1-vinilbenzimidazólio]] [dicloreto]: e 1,2-dicloroetano

[0119] Uma mistura de 1-vinilbenzimidazol (0,2 mol) e 1,4-dicloroetano (0,1 mol) em acetonitrila (100 ml) foi aquecida sob refluxo por 24 horas. O produto foi precipitado com adição extra de acetonitrila e depois filtrado. O sólido coletado foi lavado com uma mistura de éter dietílico/ acetonitrila (1: 1, 3x15 ml) e seco sob vácuo por 24 horas. Preparação do polímero poli([3,3'-(1,2-etanodiil)bis[1-vinilbenzimidazólio]] [dicloreto]):

[0120] O monômero (10 g) foi submetido a refluxo em 100 ml de mistura de metanol/ propanol/ tolueno/ acetonitrila (1:1:1:1) na presença de azobisisobutironitrila (AIBN) (0,5% em peso) de um dia para outro, filtrado, lavado com éter dietílico e seco de um dia para outro. Preparação do monômero [3,3'-(1,2-etanodiil)bis[1-metil-2-vinilimidazólio] [dicloreto] e 1,2-dicloroetano

[0121] Uma mistura de 1-metil-2-vinilimidazol (0,2 mol) e 1,4- dicloroetano (0,1 mol) em acetonitrila (100 ml) foi aquecida sob refluxo por 24 horas. O produto foi precipitado com adição extra de acetonitrila e depois filtrado. O sólido coletado foi lavado com uma mistura de éter dietílico/ acetonitrila (1: 1, 3x15 ml) e seco sob vácuo por 24 horas. Preparação do polímero poli([3,3'-(1,2-etanodiil)bis[1-metil-2-vinilimidazólio] [dicloreto])

[0122] O monômero (10 g) foi submetido a refluxo em 100 ml de mistura de metanol/ propanol/ tolueno/ acetonitrila (1:1:1:1) na presença de azobisisobutironitrila (AIBN) (0,5% em peso) de um dia para outro, filtrado, lavado com éter dietílico e seco de um dia para outro. Preparação do monômero tetrametilenobis[dimetilvinilbenzil amônio] [dicloreto]

[0123] Uma mistura de 1,1,4,4-tetrametilbutanodiamina (0,1 mol) e 4- clorometilvinilbenzeno (0,2 mol) em acetonitrila (100 ml) foi aquecida sob refluxo por 24 horas. O produto foi precipitado com adição extra de acetonitrila e depois filtrado. O sólido coletado foi lavado com uma mistura de éter dietílico / acetonitrila (1: 1, 3x15 ml) e seco sob vácuo por 24 horas. Preparação do polímero poli(tetrametilenobis[dimetilvinilbenzil amônio] [dicloreto]

[0124] O monômero (1 g) foi submetido a refluxo em 25 ml de mistura de metanol/ propanol/ tolueno/ acetonitrila (1:1:1:1) na presença de azobisisobutironitrila (AIBN) (0,5% em peso) de um dia para outro, filtrado, lavado com éter dietílico e seco de um dia para outro. Preparação do monômero 3,3'-[2-(oxiran-2-il)etil]-1,2-etanodiil]bis[1-alilimidazólio]] [dicloreto] e 1,2-dicloroetano oxidação

[0125] Uma mistura de 1-alilimidazol (0,2 mol) e 1,2-dicloroetano (0,1 mol) em acetonitrila (100 ml) foi aquecida sob refluxo por 24 horas. O produto foi precipitado com adição extra de acetonitrila e depois filtrado. O sólido coletado foi lavado com uma mistura de éter dietílico / acetonitrila (1: 1, 3x15 ml) e seco sob vácuo por 24 horas. O sólido obtido foi oxidado usando ácido meta-cloroperoxibenzóico (0,2 mol) na presença de diclorometano (50 ml) por 24 horas. O produto oleoso obtido foi seco em evaporador rotativo, lavado com éter dietílico (150 ml) e seco sob vácuo. Preparação do polímero (3,3’-[2-(oxiran-2-il)etil]-1,2-etanodiil]bis[1-alilimidazólio]] [dicloreto]-co-tris(2-aminoetil)amina)

[0126] O monômero foi submetido a refluxo com tris(2-aminoetil)amina (1: 1) na presença de isopropanol por 24 horas. O produto obtido foi lavado com éter dietílico e seco sob vácuo. Preparação de dicloreto de 3,3’-(1,2-etil)bis[2-sulfobutil-1-(2-propen-1-il)]- imidazólio

1,4-butano sultona

[0127] O dicloreto de 3,3’-(1,2-etanodiil)bis[1-(2-propen-1-il)-imidazólio (0,1 mol) foi reagido com NaH (0,2 mol) e 1,4-butano sultona (0,2 mol) em THF (250 ml) por 24 horas em temperatura ambiente. O produto obtido foi lavado com THF/ éter dietílico (100/100 ml) e protonado com HCl. Comparação com o estado da técnica US 20160032038 A1

[0128] O Exemplo 40 do documento US 20160032038 A1 “Preparação de poli(estireno-co-(1-vinil-1H-imidazol)-co-divinilbenzeno)” resultou em um produto que, após lavagem extensa, ainda tinha a presença de componentes iniciais (ver Figura 1).

[0129] O Exemplo 70 do documento US 20160032038 A1 “Preparação de poli(cloreto de butil-vinilimidazólio-co-cloreto de butilimidazólio-co-estireno)”: no final da reação, em vez do polímero sólido, é formada uma pasta que não se assemelha à descrição.

[0130] Além disso, no Exemplo B5 do documento US 20160032038 A1, os autores declaram a perda de atividade ácida, o que representa a instabilidade do catalisador e processo de lixiviação durante a catálise. Transformações de espiga de milho em mono e oligossacarídeos

[0131] 20 g de espiga de milho foram misturados com 1,75 g de IP 1 e 150 ml de H2O durante 4 horas à temperatura apropriada. Após a reação, a mistura foi resfriada à temperatura ambiente, diluída com água e filtrada para análise posterior. Os mono e oligossacarídeos (rendimento de 50 e 70%) com a distribuição de oligômeros são mostrados na Figura 2. Decomposição de Borra de Café Usada (SCG) (baixo grau de polimerização (DP) específico)

[0132] 500 mg de SCG, 20 mg do polímero iônico poli[1-(1- vinilimidazólio)etil-3-vinilimdazólio] [dicloreto]-co-3-carboxipropil-1-vinilimidazólio] [cloreto] e 10 ml de H2O foram colocados em um reator, vedados e a mistura reacional foi então aquecida a 200 °C por 30 minutos. Após a reação, a mistura foi arrefecida até à temperatura ambiente, diluída com água (50 ml) e filtrada para análise posterior. Os produtos obtidos (% por 100 mg de carga inicial de café): Monossacarídeos 3,12% Dissacarídeos 3,45% Trissacarídeos 2,30% HMF 1%

[0133] 500 mg de SCG, 100 mg do polímero iônico IP 3 e 10 ml de H2O foram colocados em um reator, vedados e a mistura reacional foi então aquecida a 200 °C por 30 minutos. Após a reação, a mistura foi arrefecida até à temperatura ambiente, diluída com água (50 ml) e filtrada para análise posterior. Os produtos obtidos (% por 100 mg de carga inicial de café): Monossacarídeos 8,17% Dissacarídeos 3,14% Trissacarídeos 0,00% HMF 1,7%

[0134] 500 mg de SCG, 150 mg do polímero iônico IP 4 e 10 ml de H2O foram colocados em um reator, vedados e a mistura reacional foi então aquecida a 195 °C por 1 hora. Após a reação, a mistura foi arrefecida até à temperatura ambiente, diluída com água (50 ml) e filtrada para análise posterior. Os produtos obtidos (% por 100 mg de carga inicial de café): Monossacarídeos 3,17% Dissacarídeos 3,14% Trissacarídeos 1,05% HMF 1,6%

[0135] 500 mg de SCG, 150 mg do polímero iônico IP 5 e 10 ml de H2O foram colocados em um reator, vedados e a mistura reacional foi então aquecida a 180 °C por 2 horas. Após a reação, a mistura foi arrefecida até à TA, diluída com água (50 ml) e filtrada para análise posterior. Os produtos obtidos (% por 100 mg de carga inicial de café): Monossacarídeos 6,88% Dissacarídeos 2,04% Trissacarídeos 0,55% HMF 1,2% Transformações de forragem de milho em mono e oligossacarídeos

[0136] 10 g de forragem de milho foram misturados com 100 mg de IP 3 e 100 ml de H2O por 45 minutos a 175 °C. Após a reação, a mistura foi resfriada à temperatura ambiente, diluída com água e filtrada para análise posterior. Os mono e oligossacarídeos (50% de rendimento) com a distribuição dos oligômeros são mostrados na Figura 3. Transformações da casca de arroz em mono e oligossacarídeos

[0137] 10 g de casca de arroz foram misturados com 200 mg de IP 1 e 150 ml de H2O por 1 hora a 160 °C. Após a reação, a mistura foi resfriada à temperatura ambiente, diluída com água e filtrada para análise posterior. Os mono e oligossacarídeos (55% de rendimento) com a distribuição de oligômeros são mostrados na Figura 4. Além disso, 3% em peso do produto final foram atribuídos como polifenóis. Transformações da parede celular de leveduras em mono e oligossacarídeos

[0138] 10 g de forragem de milho foram misturados com 50 mg de IP 3 e 100 ml de H2O por 1 hora a 160 °C. Após a reação, a mistura foi resfriada à temperatura ambiente, diluída com água e filtrada para análise posterior. Os mono e oligossacarídeos (92% de rendimento) com a distribuição dos oligômeros são mostrados na Figura 5. Transformações de SBG

[0139] 10 g de grãos de cervejaria usados (SBG) foram misturados com 200 mg de IP 1 e 150 ml de H2O por 1 hora a 150 °C. Após a reação, a mistura foi resfriada à temperatura ambiente, diluída com água e filtrada para análise posterior. Os mono e oligossacarídeos (55% de rendimento) com a distribuição de oligômeros são mostrados na Figura 6. Além disso, 0,2% em peso do produto final foram atribuídos como compostos ferúlicos. Transformações de polpa de maçã

[0140] 10 g de polpa de maçã foram misturados com 200 mg de IP 1 e 100 ml de H2O por 1 hora a 160 °C. Após a reação, a mistura foi resfriada à temperatura ambiente, diluída com água e filtrada para análise posterior.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. POLÍMERO IÔNICO (IP) que consiste em um primeiro monômero de fórmula I fórmula I ou que consiste em um primeiro monômero de fórmula I fórmula I e pelo menos um segundo monômero selecionado a partir do grupo que consiste em ; ; fórmula II fórmula III fórmula IV caracterizado pelo fato de que n e m são selecionados, independentemente, a partir de 1, 2, 3, 4, 5, 6; z e w são selecionados, independentemente, a partir de 0, 1, 2, 3; Z1, Z2 e Z3 são cátions, cada um independentemente selecionado a partir do grupo que compreende: R1 R1 R1 R6 R2 N R6 + R2 N R5 R2 R5 + N+ N R3 R5 R3 R4 R4 R3 R4 N R4 R1 R4 N N+ N R1 R4 N N N+ +

R1, R2, R3, R4, R5, R6 e R7 são, cada um, independentemente selecionados a partir do grupo que compreende uma ligação, H, alquila C1-C6, alila, CH3-(CH2)p-O- (CH2)q-CH3, alcoxi C1-C6, alcoxialquila C1-C6, benzila, -SO3H, -(CH2)q-SO3H, desde que dois dentre R1, R2, R3, R4, R5, R6 e R7 sejam, cada um, uma ligação; p e q são selecionados, independentemente, a partir de 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6; L é um ligante opcional e cada ocorrência de L, se presente, é selecionada independentemente a partir de alquinileno, alquenileno, alquileno C1-C20 substituído ou não substituído, e arila C5-C10 substituída ou não substituída, em que os substituintes são selecionados a partir do grupo que compreende H, –SO3H, –COOH, – [P(=O)(OH)2], –[P(=O)(OH)], –O–SO3H, –O–COOH, –O–[P(=O)(OH)2], –O– [P(=O)(OH)]; A é um grupo ácido opcional e cada ocorrência de A, se presente, é selecionada independentemente a partir do grupo que compreende H, –SO3H, –COOH, – [P(=O)(OH)2], –[P(=O)(OH)], –O–SO3H, –O–COOH, –O–[P(=O)(OH)2], –O– [P(=O)(OH)], -CH2-COOH; X- é selecionado a partir do grupo que compreende F−, Cl−, Br−, I−, ClO4−, BF4−, PF6−, AsF6−, SbF6−, NO2−, NO3−, HSO4−, SO42−, PO43−, HPO42−, CF3CO2−, CF3CO3−, CO32−, CF3SO3–, carboxilato C1-C6, CN-, SCN-, OCN-, CNO-, N3-, tosilato, mesilato, trifluorometanossulfonato, trifluoroetano sulfonato, di-trifluorometanossulfonil amino, docusato, xilenossulfonato.

2. POLÍMERO IÔNICO (IP) da reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que n é 2 e m é 1 ou 2.

3. POLÍMERO IÔNICO (IP) de qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizado pelo fato de que z e w são 0 ou 1.

4. POLÍMERO IÔNICO (IP) de qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que Z1, Z2 e Z3 são cátions, cada um independentemente selecionado a partir do grupo que compreende: .

5. POLÍMERO IÔNICO (IP) de qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que R1, R2, R3, R4, R5, R6 e R7 são, cada um, independentemente selecionados a partir do grupo que compreende uma ligação, H, alquila C1-C6, desde que dois dentre R1, R2, R3, R4, R5, R6 e R7 são, cada um, uma ligação.

6. POLÍMERO IÔNICO (IP) de qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que A, se presente, é selecionado independentemente a partir do grupo que compreende H, –SO3H, –COOH, –O–COOH, -CH2-COOH.

7. POLÍMERO IÔNICO (IP) de qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que X- é selecionado a partir do grupo que compreende F−, Cl−, HSO4−, SO42−, PO43−, HPO42−, CF3CO2−, CF3CO3−, CF3SO3-.

8. POLÍMERO IÔNICO (IP) de qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que L está ausente.

9. POLÍMERO IÔNICO (IP) de qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que A está ausente ou A é selecionado independentemente a partir do grupo que compreende H, –COOH, -CH2-COOH.

10. POLÍMERO IÔNICO (IP) de qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que Z1, Z2 e Z3 são cátions, cada um independentemente selecionado a partir do grupo que compreende: .

11. POLÍMERO IÔNICO (IP) de qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que Z1 e Z2 são iguais.

12. POLÍMERO IÔNICO (IP) de qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que o carboxilato C1-C6 é selecionado a partir do grupo que compreende formiato, acetato, propionato, butirato, hexanoato, maleato, fumarato, oxalato, lactato, piruvato.

13. POLÍMERO IÔNICO (IP) da reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro monômero de acordo com a fórmula I é selecionado a partir do grupo que compreende: X- X- X- X-

X- X- X- X- X- X- X- X- X- X-.

14. POLÍMERO IÔNICO (IP) da reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro monômero de acordo com a fórmula I é selecionado a partir do grupo que compreende:

X- X- X- X-.

15. POLÍMERO IÔNICO (IP) de qualquer uma das reivindicações 1, 13 e 14, caracterizado pelo fato de que o segundo monômero de acordo com a fórmula II é .

16. POLÍMERO IÔNICO (IP) da reivindicação 1, caracterizado pelo fato de ser selecionado a partir do grupo que compreende:

.

17. REDE DE POLÍMERO IÔNICO caracterizada pelo fato de compreender um ou mais polímeros iônicos reticulados, de qualquer uma das reivindicações 1 a 16.

18. REDE DE POLÍMERO IÔNICO da reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que a referida rede é bidimensional ou tridimensional.

19. REDE DE POLÍMERO IÔNICO de qualquer uma das reivindicações 17 a 18, caracterizada pelo fato de que a rede de polímero iônico compreende ainda ácido itacônico, ácido cítrico e/ ou 1,4 butanodiol.

20. REDE DE POLÍMERO IÔNICO de qualquer uma das reivindicações 17 a 18, caracterizada pelo fato de que a rede de polímero iônico compreende ainda catalisador metálico.

21. REDE DE POLÍMERO IÔNICO da reivindicação 20, caracterizada pelo fato de que o catalisador metálico é um sal metálico.

22. SUPORTE SÓLIDO possuindo pelo menos uma superfície caracterizado pelo fato de que compreende um ou mais polímeros iônicos de qualquer uma das reivindicações 1 a 16 ou a rede de polímero iônico de qualquer uma das reivindicações 17 a 21.

23. MEMBRANA POLIMÉRICA caracterizada pelo fato de que incorpora um ou mais polímeros iônicos de qualquer uma das reivindicações 1 a 16 ou a rede de polímero iônico de qualquer uma das reivindicações 17 a 21.

24. USO DE POLÍMEROS IÔNICOS, de qualquer uma das reivindicações 1 a 16, ou uma combinação dos mesmos, da rede de polímero iônico de qualquer uma das reivindicações 17 a 21, do suporte sólido da reivindicação 22 ou da membrana polimérica da reivindicação 23, caracterizado pelo fato de ser para produzir produtos de química fina a partir de biomassa.

25. USO da reivindicação 24, caracterizado pelo fato de que os produtos de química fina são selecionados a partir do grupo que compreende lipídios, açúcares, compostos furânicos, huminas, polifenóis e/ ou compostos pécticos.

26. MÉTODO PARA PRODUZIR UM OU MAIS PRODUTOS DE QUÍMICA FINA selecionados a partir do grupo que compreende lipídios, açúcares, compostos furânicos, huminas, polifenóis e/ ou compostos pécticos a partir de biomassa, o método caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: a) fornecer biomassa; b) determinar, opcionalmente, o teor de lipídios e/ ou açúcares na biomassa; c) pré-tratar, opcionalmente, a biomassa; d) colocar a biomassa em contato com um catalisador para formar uma mistura reacional, em que o catalisador é um polímero iônico de qualquer uma das reivindicações 1 a 16 ou uma combinação de polímeros iônicos de qualquer uma das reivindicações 1 a 16, a rede de polímero iônico de qualquer uma das reivindicações 17 a 21, um polímero iônico com suporte sólido da reivindicação 22 e/ ou uma membrana da reivindicação 23; e) degradar a biomassa na mistura reacional para produzir uma fase líquida e uma fase sólida, em que a fase líquida inclui o um ou mais produtos de química fina e a fase sólida inclui biomassa residual; f) isolar pelo menos uma parte da fase líquida da fase sólida; e g) recuperar o um ou mais produtos de química fina da fase líquida isolada.

27. MÉTODO da reivindicação 27, caracterizado pelo fato de que a etapa d) consiste em adicionar água ou solvente orgânico apropriado e uma quantidade eficaz do catalisador à biomassa para formar uma mistura reacional, e a etapa de degradação e) consiste em aquecer a mistura reacional de etapa d) durante um tempo apropriado e, subsequentemente, resfriar até a temperatura ambiente.

28. MÉTODO da reivindicação 26 ou 27, caracterizado pelo fato de que o produto de química fina é açúcar.

29. MÉTODO PARA PRODUZIR AÇÚCARES C5 e C6, furfural, 5- hidroximetilfurfural (HMF) e derivados de HMF a partir de biomassa, o método caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: a) fornecer biomassa; b) determinar, opcionalmente, o teor de açúcares na biomassa; c) pré-tratar, opcionalmente, a biomassa; d) colocar a biomassa em contato com um catalisador para formar uma mistura reacional, em que o catalisador é um polímero iônico de qualquer uma das reivindicações 1 a 16 ou uma combinação de polímeros iônicos de qualquer uma das reivindicações 1 a 16, a rede de polímero iônico de qualquer uma das reivindicações 17 a 21, um polímero iônico com suporte sólido da reivindicação 22 e/ ou uma membrana da reivindicação 23; e) degradar a biomassa na mistura reacional para produzir uma primeira fase líquida e uma primeira fase sólida, em que a primeira fase líquida inclui açúcares de oligômero C5 e/ ou açúcares de monômero C5 e pode ainda incluir furfural se o tempo da etapa de degradação for prolongado, e a primeira fase sólida inclui material residual; f) isolar pelo menos uma parte da primeira fase líquida da primeira fase sólida; g) recuperar açúcares de oligômero C5 e/ ou açúcares de monômero C5 e/ ou furfural a partir da primeira fase líquida isolada; h) colocar a primeira fase sólida, que inclui material residual, em contato com o mesmo catalisador da etapa d) ou com um catalisador diferente, para formar uma mistura reacional, em que o catalisador é um polímero iônico de qualquer uma das reivindicações 1 a 16 ou uma combinação de polímeros iônicos de qualquer uma das reivindicações 1 a 16, a rede de polímero iônico de qualquer uma das reivindicações 17 a 21, um polímero iônico com suporte sólido da reivindicação 22 e/ ou uma membrana da reivindicação 23;

i) degradar ainda a primeira fase sólida que inclui material residual na mistura reacional para produzir uma segunda fase líquida e uma segunda fase sólida, em que a segunda fase líquida inclui açúcares de oligômero C6 e/ ou açúcares de monômero C6 e pode incluir ainda 5-hidroximetilfurfural (HMF) e derivados de HMF e/ ou huminas se o tempo da etapa de degradação for prolongado, e a segunda fase sólida inclui material residual; j) isolar pelo menos uma parte da segunda fase líquida a partir da segunda fase sólida; e k) recuperar açúcares de oligômero C6 e/ ou açúcares de monômero C6 e/ ou 5- hidroximetilfurfural (HMF) e derivados de HMF e/ ou huminas a partir da segunda fase líquida isolada.

30. MÉTODO da reivindicação 29, caracterizado pelo fato de que a etapa d) consiste em adicionar água ou solvente orgânico apropriado e uma quantidade eficaz do catalisador à biomassa para formar uma mistura reacional, e as etapas de degradação e) e i) consistem em aquecer a mistura reacional durante um tempo apropriado e, subsequentemente, resfriar até a temperatura ambiente.

31. MÉTODO da reivindicação 27 e reivindicação 30, caracterizado pelo fato de que o solvente orgânico é selecionado a partir do grupo que compreende álcool, éter, cetona, DMSO, DME, DMF, THF, líquidos iônicos.

32. MÉTODO de qualquer uma das reivindicações 26 a 31, caracterizado pelo fato de que a recuperação do um ou mais produtos de química fina pode ser feita por filtração, centrifugação ou sedimentação por gravidade.

33. MÉTODO de qualquer uma das reivindicações 26 a 32, caracterizado pelo fato de que o pré-tratamento opcional da biomassa utiliza um ou mais métodos de pré-tratamento selecionados a partir do grupo que consiste em lavagem, extração por solvente, intumescimento por solvente, cominuição, moagem, pré- tratamento a vapor, pré-tratamento a vapor explosivo, pré-tratamento com ácido diluído, pré-tratamento com água quente, pré-tratamento alcalino, pré-tratamento com cal, oxidação úmida, explosão úmida, explosão de fibra com amônia, pré-tratamento com organosolvente, pré-tratamento biológico, percolação de amônia, ultrassom,

eletroporação, micro-ondas, CO2 supercrítico, H2O supercrítico, ozônio, e irradiação gama.

34. MÉTODO de qualquer uma das reivindicações 27 e 30 a 33, caracterizado pelo fato de que a temperatura de aquecimento é mantida a um máximo de 250 °C.

35. MÉTODO de qualquer uma das reivindicações 26 a 34, caracterizado pelo fato de que a biomassa é selecionada a partir do grupo que compreende material celulósico, quitinoso, oleaginoso ou lignocelulósico.