BRPI0515267B1 - Method of isolating a PHA from a biomass containing said PHA - Google Patents

Abstract

métodos de extração de polímero com solvente único a presente invenção refere-se a métodos de extração de polímero com solvente único.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO DE ISOLAMENTO DE UM PHA A PARTIR DE UMA BIOMASSA CONTENDO O DITO PHA".

Referência Cruzada a Pedido Relacionado O presente pedido reivindica prioridade do Pedido de Patente Provisório U.S. N° de Série 60/609.208 depositado em 13 de setembro de 2004, cujos conteúdos são aqui incorporados a título de referência.

Campo da Técnica A presente invenção refere-se a métodos de extração de polímero. Antecedentes Um poliidroxialcanoato ("PHA") pode ser extraído de biomassa tendo células que contêm o PHA. Em geral, este processo envolve combinação da biomassa com um solvente para o PHA, seguido por aquecimento e agitação. Tipicamente isto provê um sistema incluindo duas fases, com uma fase sendo uma solução que contém o solvente e o PHA e a outra fase contendo biomassa residual com células contendo uma quantidade reduzida de PHA. Geralmente, as duas fases são separadas, e o PHA é então removido do solvente.

Sumário Em geral, a invenção refere-se a métodos de extração de polímero.

Em um aspecto, a presente invenção refere-se a um método de isolamento de um PHA, o método inclui: combinação do PHA, um primeiro solvente e um segundo solvente para formar uma combinação, o primeiro solvente sendo capaz de formar um azeótropo com o segundo solvente; e aquecimento da combinação para formar o azeótropo dos primeiro e segundo solventes.

Em um outro aspecto, a invenção refere-se a um método de isolamento de um PHA, o método inclui: combinação do PHA, um primeiro solvente e um segundo solvente para formar uma combinação, o primeiro solvente sendo capaz de formar um azeótropo com o segundo solvente; e após formação da combinação, formação de grânulos do PHA.

Em um aspecto adicional, a presente invenção refere-se a um método de isolamento de um PHA, o método inclui: combinação do PHA, um primeiro solvente e um segundo solvente para formar uma combinação, o primeiro solvente tendo um ponto de ebulição maior do que o segundo solvente; e aquecimento da combinação para uma temperatura menos do que o ponto de ebulição do segundo solvente para remover pelo menos um pouco do PHA da combinação.

Em um aspecto, a presente invenção refere-se a um método de isolamento de um PHA, o método inclui: combinação do PHA, um primeiro solvente e um segundo solvente para formar uma combinação, o primeiro solvente tendo um ponto de ebulição maior do que o segundo solvente; e aquecimento da combinação para uma temperatura menos do que o ponto de ebulição do segundo solvente para substancialmente remover o primeiro solvente da combinação.

Em um outro aspecto, a presente.invenção refere-se a um método de isolamento de um PHA, o método inclui: combinação do PHA, um primeiro solvente e um segundo solvente para formar uma combinação, o primeiro solvente sendo capaz de formar um azeótropo com o segundo solvente: aquecimento da combinação para formar uma mistura de vapor compreendendo os primeiro e segundo solventes; e condensação da mistura de vapor para formar um liquido compreendendo primeira e segunda fases, a primeira fase do líquido sendo substancialmente livre do primeiro solvente, a segunda fase do líquido sendo substancialmente livre do segundo solvente.

Em um aspecto adicional, a presente invenção refere-se a um método de isolamento de um PHA, o método inclui: combinação do PHA, um primeiro solvente e um segundo solvente para formar uma combinação, o primeiro solvente tendo um ponto de ebulição maior do que o segundo solvente; aquecimento da combinação para formar uma mistura de vapor compreendendo os primeiro e segundo solventes; e condensação da mistura de vapor para formar um líquido compreendendo primeira e segunda fases, a primeira fase do líquido sendo substancialmente livre do primeiro solvente, a segunda fase do líquido sendo substancialmente livre do segundo solvente.

Modalidades podem incluir uma ou mais das características que seguem. O primeiro solvente pode ser selecionado do grupo consistindo em MIBK, acetato de butila, acetato de etila, ciclopentanona e cicloexanona. Em certas modalidades, o primeiro solvente é MIBK. O segundo solvente pode incluir água.

Aquecimento da combinação pode remover substancialmente o primeiro solvente da combinação. O azeótropo pode se formar em uma temperatura abaixo do ponto de ebulição do primeiro solvente e abaixo do ponto de ebulição do segundo solvente. O método pode ainda incluir formação de grânulos do PHA. Os grânulos de PHA têm uma densidade aparente de pelo menos cerca de 0,25 kg/m3. O método pode incluir, antes do aquecimento, combinação do PHA e do primeiro solvente para formar uma primeira combinação; e combinação da primeira combinação com o segundo solvente para formar a combinação. O método pode incluir, antes da formação dos grânulos de PHA, aquecimento da combinação para remover substancialmente o primeiro solvente, deste modo formando uma segunda combinação compreendendo o PHA e o segundo solvente; e redução da temperatura da segunda combinação. O primeiro solvente pode ser capaz de formar um azeótropo com o segundo solvente.

Aquecimento da combinação pode formar o azeótropo dos primeiro e segundo solventes. A combinação pode ser aquecida para uma temperatura abaixo do ponto de ebulição do primeiro solvente e abaixo do ponto de ebulição do segundo solvente. A combinação pode ser aquecida para uma temperatura abaixo do ponto de ebulição do primeiro solvente e abaixo do ponto de ebulição do segundo solvente.

Em um aspecto, a presente invenção refere-se a um método de isolamento de um PHA, o método inclui: combinação do PHA, um primeiro solvente, um segundo solvente e um terceiro solvente para formar uma combinação, o primeiro solvente e o segundo solvente sendo capazes de formar um azeótropo com o terceiro solvente; e após formação da combinação, formação de grânulos do PHA.

Modalidades podem incluir uma ou mais das características que seguem.

Aquecimento da combinação pode substancialmente remover o primeiro solvente e o segundo solvente da combinação.

Aquecimento da combinação pode formar um azeótropo ternário do primeiro solvente, do segundo solvente e do terceiro solvente.

Aquecimento da combinação pode formar um azeótropo binário do primeiro solvente e do terceiro solvente e um azeótropo binário do segundo solvente e do terceiro solvente. O azeótropo pode se formar em uma temperatura abaixo do ponto de ebulição do primeiro solvente, abaixo do ponto de ebulição do segundo solvente e abaixo do ponto de ebulição do terceiro solvente. O primeiro solvente pode ser selecionado do grupo consistindo em MIBK, acetato de butila, acetato de etila, ciclopentanona e cicloexanona. Em certas modalidades, o primeiro solvente pode ser MIBK. O primeiro solvente pode ser miscível com o segundo solvente. A razão do segundo solvente para o primeiro solvente pode ser menos do que de cerca de 0,10. O PHA pode ter uma solubilidade no segundo solvente de menos do que de cerca de 0,2 por cento do PHA a 20° C. O segundo solvente pode incluir n-heptano. O terceiro solvente pode incluir água.

Os grânulos do PHA podem ter uma densidade aparente de pelo menos cerca de 0,25 kg/m3. O método pode incluir, antes da formação dos grânulos de PHA, aquecimento da combinação para remover substancialmente o primeiro solvente e o segundo solvente, deste modo formando uma segunda combinação compreendendo o PHA e o terceiro solvente; e redução da temperatura da segunda combinação. O método pode incluir, antes do aquecimento, combinação do PHA, do primeiro solvente e do segundo solvente para formar uma primeira combinação; e combinação da primeira combinação com o terceiro solvente para formar a combinação. O método pode incluir aquecimento (por exemplo, a uma temperatura abaixo do ponto de ebulição do primeiro solvente, abaixo do ponto de ebulição do segundo solvente e abaixo do ponto de ebulição do terceiro solvente) da combinação para formar uma mistura de vapor compreendendo os primeiro, segundo e terceiro solventes; e condensação da mistura de vapor para formar um líquido compreendendo primeira e segunda fases, a primeira fase do líquido sendo substancialmente livre dos primeiro e segundo solventes, a segunda fase do líquido sendo substancialmente livre do terceiro solvente.

Outras modalidades podem incluir uma ou mais características descritas em um outro lugar.

Em algumas modalidades, um solvente usado para extrair um PHA pode ter um ponto de ebulição maior do que um solvente usado para precipitar um PHA.

Em certas modalidades, os métodos podem usar solvente(s) de uma maneira relativamente eficiente. Por exemplo, uma porcentagem relativamente alta do(s) solvente(s) usado(s) nos métodos pode ser recuperada (por exemplo, para reutilização).

Em algumas modalidades, solventes podem ser recuperados através de separação física de misturas de solvente (por exemplo, através de decantação).

Em algumas modalidades, solvente(s) pode(m) ser removido(s) do PHA em uma pressão correspondendo a um vácuo relativamente modesto e a uma temperatura relativamente baixa deste modo minimizando a ne- cessidade de realização de uma destilação relativamente intensiva em energia.

Em algumas modalidades, os PHAs isolados podem ter uma capacidade de filtração relativamente alta.

Em algumas modalidades, os PHAs isolados podem ter características de lavagem de torta desejáveis.

Em algumas modalidades, os PHAs isolados podem ser de fluxo relativamente livre e/ou relativamente incompressíveis e/ou relativamente não-fibrosos e/ou podem ter uma densidade aparente relatívamente alta e/ou podem ter um diâmetro de grânulo relativamente grande, deste modo facilitando purificação adicional dos PHAs através de métodos que exploram as condições de gravidade.

Em certas modalidades, os métodos podem extrair PHA de bio-massa em rendimento relativamente alto. Em algumas modalidades, um rendimento relativamente alto de PHA pode ser extraído de biomassa sem usar estágios múltiplos (por exemplo, com um processo de um estágio).

Em algumas modalidades, os métodos podem extrair polímero relativamente puro (por exemplo, PHA).

Em algumas modalidades, os métodos podem ter um impacto ambiental reduzido.

Em certas modalidades, os métodos podem extrair o polímero em velocidade espacial relativamente alta (por exemplo, em alto rendimento com tempo residência baixo geral no equipamento de processo).

Em certas modalidades, os métodos podem resultar em uma quantidade relativamente pequena de subprodutos de reação indesejáveis (por exemplo, ácidos orgânicos). Isto pode, por exemplo, diminuir a probabilidade de corrosão ou outro dano indesejável a sistemas usados nos métodos e/ou extensão de tempo de vida útil de tais sistemas.

Em certas modalidades, os métodos podem prover recuperação de solvente relativamente alta.

Em algumas modalidades, uma biomassa residual de viscosidade relativamente baixa é formada.

Os detalhes de uma ou mais modalidades da invenção são mostrados nos desenhos acompanhantes e na descrição abaixo. Outras características e vantagens da invenção ficarão aparentes a partir da descrição e desenhos e das reivindicações.

DESCRIÇÃO DO DESENHO A figura 1 é uma fluxograma de uma modalidade de um método de extração de PHA de uma biomassa contendo PHA.

DESCRIÇÃO DETALHADA A figura 1 é um fluxograma de uma modalidade de um processo para extração de PHAs de uma biomassa tendo um ou mais PHAs contidos dentro de outros materiais associados à biomassa, não-PHA, (por exemplo, matéria celular, água). A biomassa é contatada com um solvente de extração de PHA para formar uma mistura. O solvente de extração de PHA é capaz de formar um azeótropo (por exemplo, um azeótropo de ebulição mínima) com um PHA de recepção de solvente que é introduzido mais tarde no processo. A mistura é resolvida (por exemplo, com agitador mecânico) para prover uma combinação que inclui duas fases: a fase de "PHA" e a "fase de biomassa residual". A fase de PHA é formada de uma solução contendo os PHAs solubifízados extraídos, o solvente de extração de PHA, e, em alguns casos, quantidades traço de materiais associados à biomassa, de não-PHA. A fase de biomassa residual é formada de biomassa residual tendo um teor de PHA reduzido, os materiais associados à biomassa, não-PHA e, em alguns casos, uma porção de transporte do PHA. A fase de PHA e a biomassa residual são então separadas. Em algumas modalidades, as duas fases podem ser separadas usando um dispositivo apropriado que explora a força centrífuga para facilitar a separação (por exemplo, centrífuga a disco, centrífuga com cesta, centrífuga tipo decantador, hidroclone, contatar centrífugo de contracorrente). Opcionalmente, um ou mais solventes podem ser adicionados ao dispositivo que explora a força centrífuga para facilitar a separação. A fase de PHA é introduzida em um sistema (por exemplo, um aparelho de destilação ou evaporação) contendo o solvente de recepção de PHA para formar uma segunda combinação. O sistema é mantido em uma temperatura e uma pressão de modo que o solvente de extração de PHA da fase de PHA e uma porção do solvente que recebe PHA são removidos da segunda combinação no estado gasoso como uma mistura azeotrópica. A mistura azeotrópica gasosa é condensada para formar uma terceira combinação que inclui o solvente de extração de PHA e o solvente de recepção de PHA no estado líquido. Quando o solvente de extração de PHA não é miscí-vel com o solvente de recepção de PHA (por exemplo, quando o solvente de extração de PHA e o solvente de recepção de PHA formam um azeótropo heterogêneo), os dois solventes formando a terceira combinação podem ser fisicamente separados (por exemplo, através de decantação de um solvente para longe do outro). Precipitação do PHA no solvente de recepção de PHA acontece quando o solvente de extração de PHA é removido (por exemplo, substancialmente removido) da segunda combinação conforme descrito a-cima. O PHA sólido é separado do solvente de recepção de PHA (por exemplo, através de filtração). Qpcionalmente, o PHA isolado pode ser lavado mais com um ou mais solventes adicionais para remover impurezas que possam ainda estar presentes.

Em geral, o solvente de extração de PHA e o solvente de recepção de PHA podem ter uma ou mais das propriedades que seguem: (1) o solvente de extração de PHA é capaz de dissolver o PHA para formar uma solução substancialmente uniforme no nível molecular; (2) o solvente de recepção de PHA tem um poder de solvente relativamente baixo para o PHA a ser isolado; e (3) o solvente de extração de PHA forma um azeótropo com o solvente de recepção de PHA quando a combinação de solvente de extração de PHA/solvente de recepção de PHA é trazida para seu ponto de ebulição (por exemplo, através de aquecimento da combinação).

Em algumas modalidades, o solvente de extração de PHA forma um azeótropo heterogêneo com o solvente de recepção de PHA quando a combinação de solvente de extração de PHA/solvente de recepção de PHA é trazida para seu ponto de ebulição (por exemplo, através de aqueci- mento da combinação). A fase de vapor pode subsequentemente formar duas camadas líquidas não-miscíveis quando ela condensa (por exemplo, através de esfriamento da fase de vapor com um condensador).

Conforme aqui usado, o termo "azeótropo" refere-se a uma mistura líquida, de fervura constante, de dois ou mais componentes que não podem se separar através de destilação fracional em seus componentes constituintes, substancialmente puros, não importando a eficiência da coluna de fraclonamento. Em algumas modalidades, o solvente de extração de PHA forma um azeótropo de ebulição mínima com o solvente de recepção de PHA, onde o ponto de ebulição da combinação de solvente de extração de PHA/solvente de recepção de PHA é menor do que ambos o ponto de ebulição do solvente de extração de PHA substancialmente puro e do solvente de recepção de PHA substancialmente puro. Em algumas modalidades, o solvente de extração de PHA forma um azeótropo de ebulição máxima com o solvente de recepção de PHA, onde o ponto de ebulição da combinação de solvente de extração de PHA/solvente de recepção de PHA é maior do que ambos o ponto de ebulição do solvente de extração de PHA substancialmente puro e do solvente de recepção de PHA substancialmente puro.

Em geral, o número de solventes de extração de PHA e de solventes de recepção de PHA pode ser selecionado conforme desejado. Como um exemplo, um solvente de extração de PHA único pode formar um azeótropo binário (por exemplo, um azeótropo de ebulição mínima) com um solvente de recepção de PHA único. Como um outro exemplo, um solvente de extração de PHA único pode formar um azeótropo ternário (por exemplo, um azeótropo de ebulição mínima) com dois solventes de recepção de PHA diferentes. Como um exemplo adicional, dois solventes de extração de PHA diferentes podem formar um azeótropo ternário (por exemplo, um azeótropo de ebulição mínima) com um solvente de recepção de PHA único. Em algumas modalidades, dois ou mais solventes de extração de PHA (por exemplo, três solventes de extração de PHA, quatro solventes de extração, cinco solventes de extração) podem formar um azeótropo multicomponente (por e-xemplo, quatro componentes, cinco componentes, seis componentes, sete componentes, oito componentes, nove componentes, dez componentes) com dois ou mais solventes de recepção de PHA (por exemplo, três solventes de recepção de PHA, quatro solventes de recepção, cinco solventes de recepção). A escolha de uma combinação de solvente de extração de PHA/solvente de recepção de PHA depende do PHA dado a ser purificado e do ponto de ebulição desejado do azeótropo de solvente de extração de PHA/solvente de recepção de PHA. Sem desejar ser limitado pela teoria, acredita-se que solventes de extração e recepção de PHA apropriados para um dado PHA possam ser selecionados combinando substancialmente parâmetros de solvatização apropriados (por exemplo, forças dispersivas, forças de ligação de hidrogênio e/ou polaridade) do dado PHA e solventes. Por exemplo, um PHA relativamente não-polar pode ser combinado com um solvente de extração de PHA relativamente não-polar. Novamente, sem desejar ser limitado pela teoria, acredita-se que solventes de extração e recepção de PHA apropriados para um dado PHA possam ser selecionados através da determinação de qual das combinações de solvente de extração de PHA/solvente de recepção de PHA candidatas forma um azeótropo tendo o ponto de ebulição desejado. Em algumas modalidades, o ponto de ebulição azeotrópico desejado pode ser selecionado com base na temperatura de fusão (Tm) do PHA a ser isolado. Parâmetros de solvatização são descritos, por exemplo, em Harisen, Solubility Parameters - A User's Handbook, CRC Press, NY, NY (2000). Dados azeotrópicos são descritos, por exemplo, em Weast, R.C., ed., CRD Handbook of Chemisíry and Physics, 63 Edição, CRC Press, Boca Raton, FL (1982) e referências descritas nele. O solvente de recepção de PHA pode ser água ou um solvente orgânico relativamente altamente polar ou não-polar. Solventes de recepção de PHA orgânicos podem incluir, por exemplo, alcanos ou álcoois absolutos (por exemplo, metanol ou etanol). Em algumas modalidades, a solubilidade do PHA no solvente de recepção de PHA é menos do que de cerca de 0,2 por cento (por exemplo, menos do que de cerca de 0,1 por cento) do PHA a 20° C.

Em geral, o solvente de extração de PHA pode ser um solvente orgânico. Solventes de extração de PHA podem ser, por exemplo, cetonas, ésteres, álcoois (por exemplo, álcoois tendo pelo menos quatro carbonos) e alcanos. Em geral, as cetonas podem ser cíclicas ou acíclicas, de cadeia linha ou ramificadas e/ou substituídas ou não-substituídas. Exemplos de cetonas acíclicas e cetonas cíclicas incluem metil isobutil cetona ("MIBK"), 3-metil-2-pentanona (butil metil cetona), 4-metil-2-pentanona (metil isobutil cetona), 3-metil-2-butanona (metil isopropil cetona), 2-pentanona (metil n-propil cetona), diisobutil cetona, 2-hexanona (metil n-butíl cetona), 3-pentanona (dietil cetona), 2-metil-3-heptanona (butil isopropil cetona), 2-heptanona, 3-heptanona (etil n-butil cetona), 4-heptanona, 2-octanona (metil n-hexil cetona), 5-metil-3-heptanona (etil amil cetona), 5-metil-2-hexanona (metil iso-amil cetona), heptanona (pentil metil cetona), ciclo-pentanona, ciclo-hexanona.

Em geral, os ésteres podem ser cíclicos ou acíclicos, de cadeia linha ou ramificados e/ou substituídos ou não-substituídos. Exemplos de ésteres acíclicos e ésteres cíclicos incluem acetato de etila, acetato de /sobuti-la, acetato de propila, acetato de butila, acetato de amila, acetato de /soami-la, acetato de hexila, butirato de etila, isobutirato de butila, butirato de isobu-tila, isobutirato de isobutila, n-butirato de metila, butirato de isoamila, propio-nato de propila, propionato de isopropila, propionato de butila, propionato de isobutila, propionato de isoamila, butirato de butila, valerato de metila, vale-rato de etila, isovalerato de propila, caproato de metila, butirato de etila, acetato de etila, gama-butirolactona, gama-valerolactona.

Em geral, os álcoois tendo pelo menos quatro átomos de carbono podem ser cíclicos ou acíclicos, de cadeia linha ou ramificados e/ou substituídos ou não-substituídos. Exemplos de tais álcoois cíclicos e álcoois acíclicos incluem n-butanol, sec-butil álcool, metil-1 -butanol, etil-1-butanol, 3-metil-1-butanol (álcool de amila), 2-metil-1-pentanol, 2-metil-2-butanol (álcool de ferc-amila), 3-metil-2-pentanol (metil /'so-butil carbinol), metil-2-pentanol, 4-meti!-2-pentanol, álcool butílico, álcool pentílico, álcool 2-pentílico, álcool hexílico, álcool heptílico, ciclo-hexanol, metil-ciclo-hexanol e óleo fúsel (uma mistura de álcoois superiores, que é muitas vezes um subproduto de destila- ção de álcool, e tipicamente é predominantemente álcool de amila (metil bu-tanol)).

Em geral, os alcanos podem ser cíclicos ou acíclicos, de cadeia linha ou ramificada e/ou substituídos ou não-substituídos. Em algumas modalidades, os alcanos incluem alcanos de cadeia linha e têm cinco ou mais átomos de carbono (por exemplo, heptano, hexano, octano, nonano, dode-cano). Em certas modalidades, os alcanos incluem isoalcanos (por exemplo, metil heptano, metil octano, dimetil heptano). Em certas modalidades, Sol-trol(®100 (uma mistura de C9-C11 isoalcanos, comercialmente disponível da Chevron Phillips Chemical Company localizada em Houton, TX) pode ser usado.

Em algumas modalidades, o solvente de extração de PHA é não-halogenado. Uso de um solvente não-halogenado pode ser vantajoso porque isto pode reduzir o impacto ambiental negativo do solvente, reduzir os riscos de saúde associados com uso de solvente e/ou reduzir os custos associados com armazenamento, manuseamento e/ou descarte de solvente.

Em certas modalidades, o solvente de extração de PHA pode ter uma massa específica relativamente baixa. Por exemplo, extração de PHA pode ter uma massa específica de menos do que de cerca de 0,95 quilo-grama por litro (por exemplo, menos do que de cerca de 0,9 quilograma por litro, menos do que de cerca de 0,8 quilograma por litro, menos do que de cerca de 0,7 quilograma por litro) a 20°C. Sem desejar ser limitado pela teoria, acredita-se que o uso de uma extração de PHA de massa específica re-lativamente baixa possa aumentar a qualidade da separação de fase de PHA da fase de biomassa residual.

Em algumas modalidades, o solvente de extração de PHA tem uma solubilidade em água relativamente baixa. Por exemplo, solvente de extração de PHA pode ter uma solubilidade em água de menos do que de cerca de um por cento (por exemplo, menos do que de cerca de 0,5 por cento, menos do que de cerca de 0,2 por cento) a 20° C. Um solvente de extração de PHA com uma solubilidade relativamente baixa em água pode ser desejável porque tal solvente é menos provável de misturar com água. Isto pode aumentar a facilidade de provisão de duas fases separadas durante o processo, deste modo reduzindo a custo e/ou complexidade do processo.

Em certas modalidades, o solvente de extração de PHA é substancialmente não-hidrolisável. Por exemplo, o solvente pode ser no máximo tão hidrolisável quanto acetato de etila. Uso de solvente de extração de PHA substancialmente não-hidrolisável pode reduzir a probabilidade de formação de subproduto indesejado {por exemplo, espécies quimicamente reativas, taí como ácidos orgânicos). Isto pode reduzir a quantidade e/ou taxa de, por exemplo, corrosão de porções (por exemplo, tubulações) do sistema onde a extração de PHA é realizada.

Em algumas modalidades, o solvente de extração de PHA pode ter um ponto de ebulição maior do que o solvente de recepção de PHA.

Em algumas modalidades pode ser desejável que o solvente de extração de PHA tenha um ponto de ebulição de no máximo cerca de 200°C (por exemplo, no máximo cerca de 190°C, no máximo cerca de 180°C, no máximo cerca de 170°C, no máximo cerca de 160° C, no máximo cerca de 150°C). Embora não desejando ser limitado pela teoria, acredita-se que o uso de tal solvente de extração de PHA possa aumentar a facilidade de secagem do PHA isolado e então minimizar a quantidade de solvente residual indesejado que é associada com o PHA isolado.

Em certas modalidades, o solvente de extração de PHA (por e-xemplo, MIBK) pode incluir ainda um volume relativamente pequeno de um solvente de recepção de PHA (por exemplo, n-heptano). Este solvente de recepção de PHA adicionado é geralmente miscível com o solvente de extração de PHA e pode ser igual ou diferente do solvente de recepção de PHA usado para receber o PHA isolado. Sem desejar ser limitado pela teori-a, acredita-se que inclusão de um solvente de recepção de PHA no solvente de extração de PHA possa reduzir a viscosidade de uma solução (por exemplo, a fase de PHA) contendo o PHA e o solvente de extração de PHA e/ou aumentar a seletividade do processo na extração do PHA desejado.

Em algumas modalidades, o solvente de recepção de PHA adicionado é diferente do solvente de recepção de PHA usado para receber o PHA isolado (por exemplo, modalidades tendo um solvente-1 de recepção de PHA para recepção do PHA e um solvente-2 de recepção de PHA que é adicionado ao solvente de extração de PHA).

Em certas modalidades, a quantidade de solvente-2 de recepção de PHA é tal de modo que a máxima pressão de vapor da combinação de solvente de extração de PHA/solvente-1 de recepção de PHA não é substancialmente alterada. Por exemplo, a razão do volume de solvente de recepção de PHA para o volume de solvente de extração de PHA é menos do que de cerca de 0,10 (por exemplo, menos do que de cerca de 0,07, menos do que de cerca de 0,05, menos do que de cerca de 0,02).

Em algumas modalidades, o solvente-2 de recepção de PHA pode formar um azeótropo temário com o solvente de extração de PHA e o solvente-1 de recepção de PHA.

Em algumas modalidades, o solvente-2 de recepção de PHA e o solvente de extração de PHA podem formar, cada um, um azeótropo binário com o solvente-1 de recepção de PHA. Em certas modalidades, o azeótropo binário formado a partir da combinação de solvente de recepção de PHA/solvente-1 de recepção de PHA pode ter um ponto de ebulição dentro de cerca de 10° C (por exemplo, dentro de 8°C, dentro de 6°C, dentro de 5°C) do ponto de ebulição da combinação de solvente de extração de PHA/solvente-1 de recepção de PHA.

Embora não desejando ser limitado pela teoria, acredita-se que a formação de um azeótropo ternário (por exemplo, solvente de extração de PHA/solvente-2 de recepção de PHA/solvente-1 de recepção de PHA) ou um par de ebulição próxima de azeótropos binários (por exemplo, solvente de extração de PHA/solvente-1 de recepção de PHA e solvente-2 de recepção de PHA/solvente-1 de recepção de PHA) facilite a recuperação completa de ambos solvente de extração de PHA e solvente-2 de recepção de PHA para reciclagem e reutilização eficientes, por exemplo, quando a mistura azeotró-pica gasosa for condensada para formar uma terceira combinação que inclui o solvente de extração de PHA, solvente-1 de recepção de PHA e solvente-2 de recepção de PHA. Em certas modalidades, o solvente-2 de recepção de PHA tem uma solubilidade relativamente baixa ou é não-miscível com o sol-vente-1 de recepção de PHA para permitir separação e reciclagem eficientes (por exemplo, através de decantação com o solvente de extração de PHA após formação da terceira combinação).

Combinações de solvente de extração de PHA/solvente de recepção de PHA úteis incluem aquelas onde o solvente de recepção de PHA é água e o solvente de extração de PHA é um solvente que pode formar um azeótropo de ebulição mínima com água.

Em algumas modalidades, o azeótropo de ebulição mínima pode ter um ponto de ebulição de a partir de cerca de 60°C a cerca de 99°C a 1 atmosfera (1 atm) (por exemplo, de a partir de cerca de 65°C a cerca de 95°C, de a partir de cerca de 70°C a cerca de 95°C, de a partir de cerca de 75°C a cerca de 95°C, de a partir de cerca de 80°C a cerca de 95°C, de a partir de cerca de 85°C a cerca de 95°C, de a partir de cerca de 90°C a cerca de 95° C). Em algumas modalidades, o ponto de ebulição do azeótropo de ebulição mínima pode ser pelo menos cerca de 10° C menos (por exemplo, pelo menos cerca de 20° C menos, pelo menos cerca de 30°C menos) do que a temperatura de fusão (TM) do PHA. Embora não desejando ser limitado pela teoria, acredita-se que tal azeótropo possa minimizar a probabilidade de formação de ge! durante a etapa de precipitação. Novamente, embora não desejando ser limitado pela teoria, acredita-se também que tal a-zeótropo possa ser removido em uma pressão correspondendo a um vácuo relativamente modesto (por exemplo, pelo menos cerca de 10 kPa (absolutos), pelo menos cerca de 20 kPa (absolutos) e pelo menos cerca de 30 kPa (absolutos)) e em uma temperatura relativamente baixa (por exemplo, de a partir de cerca de 30°C a cerca de 60°C). Isto pode minimizar a probabilidade de necessidade de realizar uma destilação relativamente intensiva para remover o solvente de extração de PHA como um azeótropo de ebulição mínima com água. Em algumas modalidades, o solvente de extração de PHA tem um ponto de ebulição maior do que 100°C.

Em certas modalidades, o solvente de extração de PHA é não-halogenado, tem solubilidade em água relativamente baixa (por exemplo, menos do que acetato de etila) e reatividade relativamente baixa a partir da perspectiva de hidrólise e da perspectiva de reatividade com relação ao polímero.

Em certas modalidades, o solvente de extração de PHA é MIBK e forma um azeótropo com água tendo cerca de 25% de teor de água e um ponto de ebulição azeotrópico de cerca de 88° C.

Em geral, o solvente de extração de PHA é removido como uma mistura azeotrópica com o solvente de recepção de PHA através de destilação ou evaporação (por exemplo, evaporação multiestágio para realizar recuperação substancialmente completa do solvente de extração de PHA).

Em algumas modalidades, a destilação ou evaporação pode ser realizada a uma pressão correspondendo a um vácuo relativamente modesto. Por exemplo, a destilação ou evaporação pode ser realizada a uma pressão (absoluta) de no máximo cerca de 50 kiloPascals (kPa) (por exemplo, no máximo cerca de 40 kPa, no máximo cerca de 30 kPa, no máximo cerca de 20 kPa, no máximo cerca de 10 kPa).

Em algumas modalidades, a destilação ou evaporação pode ser realizada a uma temperatura relativamente baixa. Por exemplo, a destilação ou evaporação pode ser realizada em uma temperatura de no máximo cerca de 60°C (por exemplo, no máximo cerca de 50°C, no máximo cerca de 4Q°C, no máximo cerca de 30°C, no máximo cerca de 25°C, no máximo cerca de 20°C).

Em algumas modalidades, a fase de PHA pode ser combinada com o solvente de recepção de PHA antes do início da destilação ou evaporação. Em algumas modalidades, a fase de PHA pode ser introduzida em um sistema (por exemplo, um aparelho de destilação ou evaporação) contendo o solvente de recepção de PHA, onde o sistema é mantido a temperatura e pressão que são suficientes para formar e remover a mistura azeotrópica de solvente de extração de PHA/solvente de recepção de PHA do sistema na fase de gás (vide, por exemplo, figura 1). Em certas modalidades, a fase de PHA pode ser introduzida (por exemplo, injetada) em porções no sistema. Em algumas modalidades, pode ser desejável introduzir a fase de PHA no sistema em uma taxa relativamente lenta. Por exemplo, a fase de PHA pode ser introduzida em uma taxa de no máximo cerca de 7,6 l/min (2 gpm (galões por minuto)) de fase de PHA por 379 i (100 gal) de solvente de recepção de PHA (por exemplo, no máximo cerca de 4l/min/1001 (4 gpm/100 gal), no máximo cerca de 3l/min/100l (3 gpm/100 gal), no máximo cerca de 2l/min/100l / (2 gpm/100 gal), no máximo cerca de 1 l/min/100 I (1 gpm/100 gal), no máximo cerca de 0,5 l/min/1001 (0,5 gpm/100 gal). Em algumas modalidades, a fase de PHA pode ser introduzida em uma taxa que é substancialmente similar à taxa na qual o destilado azeotrópico é coletado.

Em algumas modalidades, a mistura de fase de PHA/solvente de recepção de PHA é agitada durante a destilação usando dispositivos de alto cisalhamento tal como propulsores de alto cisalhamento (por exemplo, uma turbina de lâmina plana). As taxas de cisalhamento são determinadas pelas velocidades da pá dos vários dispositivos e podem ser variadas entre, por exemplo, a partir de cerca de 100 revoluções por minuto (rpm) a cerca de 500 rpm (por exemplo, 300 rpm). Sem desejar ser limitado pela teoria, acre-dita-se que a mistura de alto cisalhamento possa, sob certas condições, melhorar a qualidade do PHA precipitado.

Em geral, o PHA é recebido na forma sólida (por exemplo, como grânulos de polímero, como um sólido cristalino) no solvente de recepção de PHA quando da remoção do solvente de extração de PHA da fase de PHA. Em algumas modalidades, o PHA é recebido em forma sólida quando o solvente de extração de PHA é substancialmente removido da fase de PHA.

Em algumas modalidades, o solvente de recepção de PHA é substancialmente livre de gel ou formações do tipo gel durante a recepção do PHA. O PHA é então separado do solvente de recepção de PHA. Esta separação pode ser realizada através de, por exemplo, filtragem ou centrifu-gação (por exemplo, usando uma centrífuga de cesta, usando um filtro de esteira a vácuo).

Em algumas modalidades o PHA pode ser obtido como sólido relativamente incompressível e não-fibroso. Embora não desejando ser limi- tado pela teoria, acredita-se que tais sólidos incompressíveis e não-fibrosos tenham características de filtração e íavagem de torta realçadas, deste modo facilitando o isolamento e a purificação de PHA, respectivamente. A adequa-bilidade dos sólidos de PHA para operações de filtração e lavagem de torta é caracterizada pela distribuição grambométrica determinada através do pe-neiramento dos sólidos de PHA através de um conjunto de peneiras empilhadas como uma estante com as peneiras tendo as aberturas de tamanho maior na parte superior e as aberturas de diâmetro menor na parte inferior. Tamanhos de conjunto (deck) de peneiras típicos vão variar de a partir de cerca de 0,25 milímetro (mm) a cerca de 6 mm. Após passar uma amostra representativa dos sólidos de PHA através do conjunto de peneiras, as frações são coletadas e pesadas e expressas como uma porcentagem do total sendo retido em cada conjunto de peneiras. Tipicamente o conjunto de peneiras é fixado a um agitador adequado após carregamento da amostra na parte superior da peneira para facilitar fracionamento eficiente. Em algumas modalidades, os sólidos de PHA serão relativamente livres de partículas finas (por exemplo, menos do que de cerca de 10%, menos do que de cerca de 5%, menos do que de cerca de 2,5% de material cumulativo de tamanho de menos do que de cerca de 0,25 mm) e também serão relativamente livres de material de diâmetro grande que podería sedimentar no equipamento deste modo causando bloqueios (por exemplo, menos do que 10%, 5%, 2,5% de material cumulativo de tamanho maior do que 5 mm). Métodos adequados para a determinação da distribuição granulométrica, usando um teste de peneiramento são descritos na ASTM-D 1921-01. Em algumas modalidades, o PHA pode ser obtido como um sólido tendo uma densidade aparente relativamente alta. Por exemplo, o PHA pode ter uma densidade aparente de pelo menos cerca de 0,200 quilograma (kg)/litro (L) ou kg/metro cúbico (m3) (por exemplo, pelo menos cerca de 0,200 kg/L, pelo menos cerca de 0,250 kg/L, pelo menos cerca de 0,300 kg/L, pelo menos cerca de 0,350 kg/L, pelo menos cerca de 0,400 kg/L, pelo menos cerca de 0,450 kg/L, pelo menos cerca de 0,500 kg/L, pelo menos cerca de 0,600 kg/L). A densidade aparente pode ser determinada usando densidade aparente batida (tapped) medida em um cilindro de medição de acordo com ASTM-D 527-93.

Em algumas modalidades, o PHA pode ser obtido como grânulos de polímero tendo um diâmetro relativamente grande. Por exemplo, os grânulos de polímero podem ter um diâmetro de pelo menos cerca de 0,5 milímetro (mm) (por exemplo, pelo menos cerca de 1,0 mm, pelo menos cerca de 1,5 mm, pelo menos cerca de 2,0 mm, pelo menos cerca de 2,5 mm).

Tipicamente, o PHA precipitado é então lavado para auxiliar a remoção de impurezas indesejadas, tal como solventes restantes. Em algumas modalidades, o polímero pode ser lavado com um solvente (por exemplo, MIBK, metanol ou uma mistura de solventes). Geralmente, a composição de lavagem é selecionada para reduzir (por exemplo, minimizar) a redis-solução do PHA e/ou aumentar (por exemplo, maximizar) a remoção de impurezas.

Em certas modalidades, o PHA isolado pode ser purificado mais através de lavagem com um álcool (por exemplo, metanol) e uso de uma cascata de contracorrente (por exemplo, começando com metanol relativamente impuro de uma etapa anterior e terminando com metanol relativamen-te puro). Em algumas modalidades, esta etapa de lavagem pode ser realizada em temperatura elevada e tempo de residência apropriado para facilitar mais a lavagem e a remoção de impurezas. Em geral, o volume total de lavagens de metanol da torta de filtro de PHA pode representar um volume relativamente muito pequeno que pode ser imediatamente purificado novamente (por exemplo, usando filtração, carbono ativado, queima (flashing) a partir de impurezas não-voláteis ou destilação) e reutilizado.

Tipicamente, o PHA precipitado, lavado, é seco (por exemplo, a uma temperatura de a partir de cerca de 40°C a cerca de 100°C). A secagem pode ser realizada sob vácuo (por exemplo, para auxiliar na facilitação da recuperação do solvente residual). Em certas modalidades, pode ser desejável extrudar diretamente o PHA precipitado ainda contendo solvente em, por exemplo, um extrusor de desvolatização. Tal extrusão pode ser realizada, por exemplo, a uma temperatura próxima do ponto de fusão do polímero, e o solvente pode ser recuperado diretamente do extrusor. Água pode ser opcionalmente injetada sob pressão no extmsor de desvolatízação (por e-xemplo, para gerar vapor in situ para facilitar esvaziamento e remoção eficientes de traços de solvente residual). Uma corrente de gás (por exemplo, ar, C02 ou vapor) pode ser opcionalmente injetada no extrusor (por exemplo, para facilitar remoção do solvente). Extrusão pode consolidar operações de secagem e formação de produto (por exemplo, pelotização) em uma única unidade com, por exemplo, economias de capital e custo de operação de processo. O destilado azeotrópico pode ser processado ainda de modo que 0 solvente de extração de PHA e 0 solvente de recepção de PHA podem ser reutilizados. Por exemplo, em modalidades onde 0 solvente de recepção de PHA é água e 0 solvente de extração de PHA é um solvente não-miscível em água (por exemplo, MIBK), os dois componentes podem ser separados através de decantação, por exemplo, a camada de solvente de extração de PHA superior da camada de água inferior.

Em algumas modalidades, a biomassa pode ser suprida na forma de polpa. Tipicamente, a polpa é provida através de formação de um caldo de fermentação contendo água e a biomassa e remoção de uma porção de água do caldo de fermentação. A água pode ser removida, por e-xemplo, através de filtração (por exemplo, microfiltração, filtração em membrana) e/ou através de decantação e/ou usando força centrífuga. Em certas modalidades, as impurezas da biomassa, tal como impurezas da parede celular e da membrana celular, podem ser removidas durante 0 processo de suprimindo da polpa. Tais impurezas podem incluir proteínas, lipídeos (por exemplo, triglicerídeos, fosfolipídeos e lipoproteinas) e lipopolissacarídeos. Em outras modalidades, biomassa seca pode ser usada. Em certas modalidades, a biomassa seca pode ser combinada com água para suprir uma polpa.

Em algumas modalidades, adição de um agente precipitante à polpa antes da adição do sistema de solvente pode resultar na formação de um PHA extraído, isolado relativamente puro (por exemplo, tendo uma pureza de pelo menos cerca de 99%, uma pureza de pelo menos cerca de 99,5% ou uma pureza de pelo menos cerca de 99,9%). Agente precipitantes adequados incluem álcoois e/ou alcanos de cadeia linha ou ramificados, substituídos ou não-substituído. Os alcanos podem ser ou cíclicos ou acíclicos. Exemplos de álcoois adequados que podem ser usados como um agente precipitante incluem metanol, etanol, propanol e isopropanol. Exemplos de alcanos adequados que podem ser usados como agente precipitantes incluem hexano, cicloexano, heptano, metil heptano, dimetíl heptano, octano, me-til octano e nonano. Os agente precipitantes mencionados aqui podem ser comprados de fontes comerciais. Por exemplo, SOLTROL 100 (uma mistura de C9-C11 isoalcanos) está disponível da Chevron Phillips Chemical Com-pany (Houston, IX). A pureza do PHA então obtido pode ser determinada através de análise de cromatografia de gás (GC) (por exemplo, com uma GC Hewlett Packard 5890 Série II equipada com coluna Sulpeco 24044 SBP-1 de 30 m x 0,32 mm Dl com película de 0,25 pm) seguindo butanólise de uma amostra de PHA sob uma condição ácida para formar ésteres de butila das unidades monoméricas de PHA bem como os ésteres de butila dos resíduos de ácido graxo de lipídeos e fosfolipídeos. Padrões adequados dos ácidos graxos e hidróxi ácidos (por exemplo, ácido palmítico, ácido esteárico, ácido oléico, ácido linoléico ou ácido 3-hidróxi butírico) podem ser usados para calibrar, padronizar e quantificar a resposta cromatográfica. Este método pode ser usado para quantificar ambos o teor de polímero bem como o teor de impureza. Impurezas inorgânicas podem ser quantificadas através de análise das cinzas por calcinação.

Sem desejar ser limitado pela teoria, acredita-se que adição de um agente precipitante à polpa contendo o PHA antes da adição do sistema de solvente possa facilitar a remoção de impurezas da biomassa (por exemplo, fosfolipídeos, lipídeos neutros ou lipoproteínas). Isto pode ser particularmente vantajoso se o teor de sólido do PHA na biomassa for relativamente alto (por exemplo, tendo um teor de sólido de PHA de pelo menos cerca de 65% ou pelo menos cerca de 75%). A polpa pode também ser quimicamente pré-tratada para se obter um PHA extraído, isolado, relativamente puro (por exemplo, tendo uma pureza de pelo menos cerca de 99% ou pelo menos cerca de 99,5%). Por exemplo, antes da adição do sistema de solvente, a polpa pode ser tratada com uma substância alcalina (tal como hidróxido de potássio, hidróxido de sódio e/ou hidróxido de amôniò) para formar uma mistura cáustica suave (por exemplo, tendo um pH de cerca de 8,5 a cerca de 10, cerca de 8,5 a cerca de 9, cerca de 9 a cerca de 9,5 ou cerca de 9,5 a cerca de 10) e então seguido por neutralização. Durante o pré-tratamento químico para a polpa, a temperatura pode ser elevada (por exemplo, para uma temperatura entre a temperatura ambiente e cerca de 95°C) e outros agentes químicos adequados, tal como tensoativos, detergentes e/ou enzimas, podem ser adicionados para facilitar mais a formação de um PHA extraído, isolado, reiativamente puro. Tensoativos e detergentes adequados incluem tensoativos aniônicos (por exemplo, dodecil sulfato de sódio) e tensoativos não-iônicos (por exemplo, TWEEN 20 e TWEEN 80 disponíveis da Sigma Aldrich (St. Louis, MO) e HYPERMER CG-6 disponível da Uniquema (New Castle, DE)). Enzimas a-dequadas incluem lipases (por exemplo, LIPOLASE ou LIPEX disponível da Novazymes (Bagsvaerd, Dinamarca), fosfolipases (por exemplo, LECITASE disponível da Novazymes (Bagsvaerd, Dinamarca)), nucleases (por exemplo, BENZONASE disponível da E.M. Industries (Hawthorne, NY)), proteases (por exemplo, PROTEX 6L disponível da Genencor (Paio Alto, CA) e ALCA-LASE disponível da Novazymes (Bagsvaerd, Dinamarca)) e lisozimas (por exemplo, lisozimas da clara de ovo disponíveis da Inovatech Inc. (British Co-lumbia, Canadá)). Em algumas modalidades, agentes de complexação e seqüestrantes, tal como ácido cítrico e EDTA, podem ser também usados para facilitar mais a remoção de impurezas.

Sem desejar ser limitado pela teoria, acredita-se que um tratamento químico (por exemplo, com uma substância alcalina para formar uma mistura cáustica suave) para a polpa antes da adição do sistema de solvente possa facilitar a remoção de impurezas presentes na biomassa (por exemplo, lipídeos, fosfolipídeos ou lipoproteínas). Isto pode ser particularmente vantajoso se o teor de sólido de PHA na biomassa for relativamente alto (por exemplo, tendo um teor de sólido de PHA de pelo menos cerca de 65%, pelo menos cerca de 75%).

Em algumas modalidades, a polpa tem um teor de sólidos (por exemplo, biomassa seca, inclusive de seu teor de PHA, peso relativo ao peso úmido total de polpa) de a partir de cerca de 15 por cento em peso a cerca de 40 por cento em peso (por exemplo, de a partir de cerca de 25 por cento em peso a cerca de 35 por cento em peso). O teor de PHA da biomassa (por exemplo, teor de PHA da biomassa seca, inclusive de seu teor de polímero, em uma base de porcentagem em peso) pode ser variado conforme desejado. Como um exemplo, em modalidades onde a biomassa é de origem microbiana, a biomassa pode ter um teor de PHA de pelo menos cerca de 50 por cento em peso (por exemplo, pelo menos cerca de 60 por cento em peso, pelo menos cerca de 70 por cento em peso, pelo menos cerca de 80 por cento em peso). Como um outro exemplo, em modalidades onde a biomassa é de origem de planta, a biomassa pode ter um teor de PHA de menos do que de cerca de 50 por cento em peso (por exemplo, menos do que de cerca de 40 por cento em peso, menos do que de cerca de 30 por cento em peso, menos do que de cerca de 20 por cento em peso). A biomassa pode ser formada de uma ou mais de uma variedade de entidades. Tais entidades incluem, por exemplo, linhagens microbia-nas para produção de PHAs (por exemplo, Alcaligenes eutrophus (renomeado como Ralstonia eutropha), Alcaligenes latus, Azotobacter, Aeromonas, Comamonas, Pseudomonads), organismos geneticamente construídos para produção de PHAs (por exemplo, Pseudomonas, Ralstonia, Escherichia coli, Klebsiella), leveduras para produção de PHAs e sistemas de planta para produção de PHAs. Tais entidades são descritas, por exemplo, em Lee, Bio-technology & Bioengineeríng 49:1-14 (1996); Braunegg e outros (1998), J. Biotechnology 65:127-161; Madison e Huisman, 1999; e Snell e Peoples 2002, Metabolic Engineering 4:29-40, que são aqui incorporados a título de referência.

Em modalidades onde a biomassa contém células microbianas, o tamanho das células microbianas contidas na biomassa pode ser variado também conforme desejado. Em geral, as células microbianas (por exemplo, células bacterianas) têm pelo menos uma dimensão com um tamanho de pelo menos cerca de 0,2 mícron (por exemplo, pelo menos cerca de 0,5 mi-cron, pelo menos cerca de um mícron, pelo menos cerca de dois mícrons, pelo menos cerca de três mícrons, pelo menos cerca de quatro mícrons, pelo menos cerca de cinco mícrons). Em certas modalidades, uso de células microbianas relativamente grandes (por exemplo, células bacterianas relativamente grandes) na biomassa pode ser vantajoso porque pode facilitar a separação da biomassa para formara polpa de biomassa.

Em geral, o PHA é formado através de polimerização (por e-xemplo, polimerização enzimática) de uma ou mais unidades de monômero. Exemplos de tais unidades de monômero incluem, por exemplo, 3-hidroxibutirato, ácido glicólico, 3-hidroxipropionato, 3-hidroxivalerato, 3-hidroxiexanoato, 3-hidroxieptanoato, 3-hidroxíoctanoato, 3-hidroxinonanoato, 3-hidroxidecanoato, 3-hidroxidodecanoato, 3-hidroxidodecenoato, 3-hidroxitetradecanoato, 3-hidroxiexadecanoato, 3-hidroxioctadecanoato, 4-hidroxibutirato, 4-hidroxivalerato, 5-hidroxivalerato e 6-hidroxiexanoato.

Em algumas modalidades, o PHA tem pelo menos uma unidade de monômero com a fórmula química -OCRiR2(CR3R4)nCO- onde n é zero ou um inteiro (por exemplo, um, dois, três, quatro, cinco, seis, sete, oito, nove, 10,11,12, 13,14,15, etc). Cada um de Ri, R2, R3 e R4é um átomo de hidrogênio, um radical hidrocarboneto saturado, um radical hidrocarboneto insaturado, um radical substituído (por exemplo, um radical hidrocarboneto substituído) ou um radical não-substituído (por exemplo, um radical hidrocarboneto não-substituído). Exemplos de radicais substituídos incluem radicais halo-substituídos (por exemplo, radicais hidrocarboneto halo-substituídos), radicais hidróxi-substituídos (por exemplo, radicais de hidrocarboneto hidróxi-substituídos), radicais de halogênio, radicais nitrogênio-substituídos (por exemplo, radicais de hidrocarboneto nitrogênio-substituídos) e radicais oxigênio-substituídos (por exempio, radicais de hidrocarboneto oxigênio-substituídos). Radicais substituídos incluem, por e-xemplo, radicais de hidrocarboneto saturados, substituídos, e radicais hidro- carboneto insaturados, substituídos. Ri é igual ou diferente de cada um de R2, R3 e R4. R2 é igual ou diferente de cada um de R-ι, R3 e R4. R3 é igual ou diferente de cada um de R2) R1 e R4 e R4 é igual ou diferente de cada um de R2, R3 e R1.

Em algumas modalidades, 0 PHA é um copolímero que contém duas ou mais unidades de monômero diferentes. Exemplos de tais copolíme-ros incluem poli-3-hid roxibutirato-co-3-hid roxipropionato, poli-3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato, poli-3-hidroxibutirato-co-3- hidroxiexanoato, po I i-3- h id rox ibuti rato-co-4-h id rox i b uti rato, poli-3- h id roxi b ut i rato - co-4-h id roxi valerato, poli-3-hidroxibutirato-co-6- hidroxiexanoato, poli-3-hidroxibutirato-co-3-hidroxieptanoato, poli-3- hidroxibutirato-co-3-hidroxioctanoato, poii-3-hidroxibutirato-co-3- hidroxidecanoato, poli-3-hidroxibutirato-co-3-hidroxidecanoato, poli-3- hidroxibutirato-co-3-hidroxioctanoato-co-3-hidroxidecanoato, poü-3- hidroxidecanoato-co-3-hidroxÍoctanoato e po I i-3-h i d roxibutirato-co-3- hidroxioctadecanoato.

Em certas modalidades, 0 PHA é um homopolímero. Exemplos de tais homopolímeros incluem poli-4-hidroxibutirato, poli-4-hidroxivalerato, poli-3-hidroxipropionato, poli-3-hidroxibutirato, poli-3-hidroxiexanoato, poli-3-hidroxieptanoato, poli-3-hidroxioctadecanoato, poli-3-hidroxidecanoato e poli-3-hidroxidodecanoato. O PHA pode ter um peso de peso molecular médio de equivalente de poliestireno de pelo menos cerca de 500 Dáltons (por exemplo, pelo menos cerca de 10.000 Dáltons, pelo menos cerca de 50.000 Dáltons) e/ou menos do que de cerca de 2.000.000 Dáltons (por exemplo, menos do que de cerca de 1.000.000 Dáltons, menos do que de cerca de 800.000 Dáltons). Conforme aqui usado, peso do peso molecular médio é determinado através de cromatografia de permeação em gel, usando, por exemplo, clorofórmio como ambos 0 eluente e diluente para as amostras de PHA. Curvas de cali-bração para determinação dos pesos moleculares podem ser geradas usando padrões de peso molecular de poliestireno.

Em geral, a quantidade de solvente de extração de PHA adicio- nada à biomassa pode ser variada conforme desejado. Em certas modalidades, uma quantidade de solvente de extração de PHA é adicionada à biomassa de modo que, após centrifugação, a fase de PHA tem um teor de sólidos de PHA de menos do que de cerca de 10 por cento em peso (por e-xemplo, menos do que de cerca de oito por cento em peso, menos do que de cerca de seis por cento em peso, menos do que de cerca de cinco por cento em peso, menos do que de cerca de quatro por cento em peso, menos do que de cerca de três por cento em peso).

Em certas modalidades onde o PHA é um copolímero de poli-3-hidroxibutirato (por exemplo, poli-3-hidroxibutirato-co-3-hidroxipropionato, poli-3-hid roxi buti rato-co-3-h id roxivalerato, po I i-3-h id roxi b uti rato-co-4- hidroxivalerato, poli-3-hidroxibutirato-co-3-hidroxiexanoato e/ou poli-3-h id roxibuti rato-co-4-h idrox i b uti rato, pol i-3-h id roxi buti rato-co-3- hidroxioctanoato-co-3-hidroxidecanoato-co-3-hidroxidodecanoato), onde a maioria das unidades de monômero são 3-hidroxibutirato (por exemplo, pelo menos cerca de 50% das unidades de monômero são 3-hidroxibutirato, pelo menos cerca de 60% das unidades de monômero são 3-hidroxibutirato), solventes de extração de PHA candidatos podem ser selecionados de cetonas, ésteres ou álcoois com pelo menos quatro átomos de carbono; e solventes de recepção de PHA candidatos podem ser selecionados de alcanos, metanol, etanol ou água. Em algumas modalidades, onde o PHA é poli-3-hidroxíbutírato-co-4-hidroxíbutirato, o solvente de extração de PHA pode ser MIBK, acetato de butila e cicloexanona. Em algumas modalidades, quando PHA é PHB, poli-3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato ou poli-3-hidroxibutirato-co-3-hidroxiexanoato o solvente de extração de PHA pode ser cicloexanona, ciclopentanona ou misturas de MIBK e cicloexanona. Em geral, o solvente de recepção de PHA pode ser água quando o solvente de extração de PHA incluir cetonas e ésteres tendo pontos de ebulição que estão acima de cerca de 100° C.

Em algumas modalidades onde o PHA é poli-3-hidroxioctanoato, os solventes de extração de PHA candidatos podem ser selecionados de cetonas, ésteres, álcoois com pelo menos quatro átomos de carbono ou al- canos {por exemplo, hexano); e solventes de recepção de PHA candidatos podem ser selecionados de metanol, etanol ou água.

Em certas modalidades, o contato da biomassa com o solvente de extração de PHA pode ser realizado com uma quantidade relativamente grande do solvente de extração de PHA sendo transferida para a fase de PHA. Por exemplo, em algumas modalidades, uma razão do volume de solvente de extração de PHA recuperado na fase de PHA para o volume de solvente contatado com a biomassa é de pelo menos cerca de 0,8 {por e-xemplo, 0,85, de pelo menos cerca de 0,9, de pelo menos cerca de 0,95, de pelo menos cerca de 0,98, de pelo menos cerca de 0,99). Em algumas modalidades, uma quantidade relativamente grande de solvente de extração de PHA pode ser transferida para a fase de PHA usando, por exemplo, condições de contracorrente durante a separação do polímero (por exemplo, PHA) da biomassa.

Em certas modalidades, contato da biomassa com o solvente de extração de PHA pode ser realizado com uma quantidade relativamente pequena do solvente de extração de PHA sendo transferida para a fase de biomassa residual. Por exemplo, em algumas modalidades uma razão do volume de solvente de extração de PHA recuperado na fase de biomassa residual para o volume do solvente de extração de PHA contatado com a biomassa é de no máximo cerca de 0,2 (por exemplo de, no máximo cerca de 0,15, de no máximo cerca de 0,1, no máximo cerca de 0,05, de no máximo cerca de 0,02, de no máximo cerca de 0,01). Em algumas modalidades, uma quantidade relativamente pequena do solvente de extração de PHA é transferida para a fase de biomassa residual usando, por exemplo, condições de contracorrente durante a separação do polímero (por exemplo, PHA) da biomassa.

Em geral, a mistura contendo o solvente de extração de PHA e a biomassa é aquecida para aumentar a interação do solvente de extração de PHA com o PHA, deste modo permitindo que o PHA seja removido da biomassa.

Em geral, a temperatura do solvente de extração de PHA e da biomassa durante agitação pode ser variada conforme desejado. Em algumas modalidades, a temperatura é menos do que de cerca de 160° C (por exemplo, menos do que de cerca de 125° C, menos do que de cerca de 95° C, menos do que de cerca de 65° C) e/ou pelo menos cerca de 20° C. Em certas modalidades, a temperatura é de a partir da temperatura ambiente a cerca de 95° C (por exemplo, de a partir de cerca de 40° C a cerca de 80° C, de a partir de cerca de 60° C a cerca de 70° C). Em certas modalidades a pressão pode ser regulada para mais do que a pressão atmosférica para facilitar a extração a temperatura elevada (por exemplo, maior do que 1 atmosfera, até 20 atmosferas).

Em geral, a força de cisaihamento usada quando agitando o solvente de extração de PHA e biomassa pode ser variada conforme desejado. Em certas modalidades, o solvente de extração de PHA e a biomassa são agitados mexendo de modo que o tempo de dissolução é reduzido. Em algumas modalidades, para auxiliar na dissolução, um propulsor de alto cisa-Ihamento e agitador (por exemplo, propulsor de lâmina plana tal como a turbina Rushton de 6 lâminas) podem ser usados em velocidades de pá de, por exemplo, cerca de cinco metros por segundo ou mais (por exemplo, para cerca de 10 metros por segundo). Em certas modalidades uma dispersorde alta velocidade tendo uma lâmina de perfil baixo pode ser usado em velocidades de pá de, por exemplo, cerca de 10 metros por segundo ou mais (por exemplo, cerca de 15 metros por segundo ou mais, cerca de 20metros por segundo acerca de 25 metros por segundo). Tipicamente, os dispensores de alta velocidade têm uma lâmina com um perfil laminado baixo ou borda com dentes de serra para gerar alto cisaihamento em velocidades de pá altas. Em certas modalidades, um sistema de rotor/estator é usado, o qual gera cisaihamento relativamente alto (por exemplo, em velocidades de pá de até cerca de 50 metros por segundo) na lacuna entre um rotor de alta velocidade que gira dentro de um estator entalhado. Em geral, a geometria do rotor e do estator pode ser variada para se adequar a aplicações particulares e muitos modelos são comercialmente disponíveis.

Em geral, o solvente de extração de PHA e a biomassa são agi- tados até que uma amostra centrifugada da mistura tenha uma fase de PHA com um teor de sólidos de PHA desejado. Em algumas modalidades, o solvente de extração de PHA e a biomassa são agitados por menos de cerca de três horas (por exemplo, menos do que de cerca de duas horas) e/ou pelo menos cerca de um minuto (por exemplo, pelo menos cerca de 10 minutos, pelo menos cerca de 30 minutos).

Em certas modalidades, a fase de PHA contém menos do que de cerca de 0,5 por cento em peso (por exemplo, menos do que de cerca de 0,25 por cento em peso, menos do que de cerca de 0,1 por cento em peso) de biomassa com relação à quantidade de PHA dissolvido na fase de PHA.

Em algumas modalidades, a fase de biomassa contém menos do que de cerca de 25 por cento em peso (por exemplo, menos do que de cerca de 20 por cento em peso, menos do que de cerca de 15 por cento em peso) do solvente de extração de PHA que estava inicialmente presente e/ou pelo menos cerca de um por cento em peso (por exemplo, pelo menos cerca de cinco por cento em peso, pelo menos cerca de 10 por cento em peso) do solvente de extração de PHA que estava inicialmente presente.

Em algumas modalidades, a fase de PHA tem uma viscosidade relativamente baixa. Por exemplo, esta fase pode ter uma viscosidade de menos do que de cerca de 100 mPa.S (100 centipoíse) (por exemplo, menos do que de cerca de 75 mPa.S (75 centipoíse), menos do que de cerca de 50 mP.aS (50 centipoíse), menos do que de cerca 40 mPa.S de (40 centipoíse), menos do que de cerca de 30 centipoíse). Sem desejar ser limitado pela teoria, acredita-se que preparação da fase de PHA de modo que ela tenha uma viscosidade relativamente baixa pode resultar em uma separação relativamente boa da fase de PHA da fase de biomassa residual. Em particular, a-credita-se que a taxa de separação das fases durante centrifugação seja inversamente proporcional à viscosidade da fase de PHA de modo que, para um dado tempo de centrifugação, diminuição da viscosidade da fase de PHA resulta em uma separação aperfeiçoada das fases com relação a certos sis-. temas onde a fase de PHA tem uma viscosidade maior.

Em certas modalidades, a fase de PHA tem uma concentração de polímero relativamente alta. Por exemplo, a fase de PHA pode ter uma concentração de polímero de pelo menos cerca de dois por cento (por e-xemplo, pelo menos cerca de 2,5 por cento, pelo menos cerca de três por cento, pelo menos cerca de 3,5 por cento, pelo menos cerca de quatro por cento, pelo menos cerca de 4,5 por cento, pelo menos cerca de cinco por cento).

Em algumas modalidades, separação do polímero (por exemplo, PHA) da biomassa pode ser realizada usando um processo de um estágio. Em geral, um processo de um estágio é um processo onde apenas uma etapa de centrifugação é usada durante a separação do polímero da biomassa. Em geral, processo de multiestágio refere-se a um processo onde mais de uma etapa de centrifugação é usada durante a separação do polímero (por exemplo, PHA) da biomassa. Por exemplo, a biomassa residual formada no processo na figura 1 pode ser tratada e por último centrifugada, deste modo criando um processo de dois estágios. Vários tipos de dispositivos podem ser usados, os quais exploram a força centrifuga. Como um exemplo, em algumas modalidades centrifugação é realizada usando uma pilha de discos (por exemplo, um modelo SC-6 disponível da Westfalia Separator US, Inc., localizada em Northvale, NJ). Em certas modalidades, centrifugação é realizada usando um decanta-dor (por exemplo, um modelo CA-220 disponível da Westfalia Separator US, Inc., localizada em Northvale, NJ). Em algumas modalidades, um hidrocílone pode ser usado. Em outras modalidades, um separador de CINC (por exemplo, um modelo CINC V-02 disponível da Costner Industries, localizada em Houston, TX) pode ser usado.

Em certas modalidades, um contatador centrífugo de contracor-rente (por exemplo, um contatador centrífugo Podbielniak, um contatador centrífugo Luwesta, um decantador de contracorrente Westfalia, contatador centrífugo Taylos-Couette) pode ser usado. Em geral, um contatador centrífugo de contracorrente é usado tendo duas correntes de fluido (ou possivelmente mais) que contatam uma a outra. Uma corrente (a corrente de solvente) começa como uma corrente de fluido que é relativamente rica em solven- te. Uma outra corrente (a corrente de biomassa) começa como uma corrente de fluxo que é relativamente rica em PHA. As duas correntes contatam uma a outra sob condições de contracorrente de modo que uma porção da corrente de solvente que é mais rica em solvente contata uma porção da corrente de biomassa que é mais pobre em PHA {para aumentar, por exemplo, otimizar, a recuperação de PHA a partir da corrente de biomassa) e/ou de modo que uma porção da corrente de biomassa que é a mais rica em PHA contata uma porção da corrente de solvente que é mais carregada com PHA (para aumentar, por exemplo, otimizar a concentração de PHA na corrente de solvente). Em certas modalidades, isto é fazendo fluir a corrente de solvente reversa à corrente de biomassa (condições de fluxo reverso). Contata-dores centrífugos de contracorrente estão disponíveis de, por exemplo, B&P Process Equipment (Saginaw, Ml) e da Quadronics. Exemplos de contatado-res centrífugos de contracorrente comercialmente disponíveis incluem o con-tatador centrífugo de contracorrente Podbielniak A-1 (B&P Process Equipment) e o contatador centrífugo de contracorrente Podbielniak B-10 (B&P Process Equipment).

Em geral, as condições (por exemplo, força, tempo) usadas para a centrifugação podem ser variadas conforme desejado.

Em algumas modalidades onde uma pilha de discos é usada, centrifugação pode ser realizada usando pelo menos cerca de 5.000 RCF (Força Centrífuga Relativa) (por exemplo, pelo menos cerca de 6.000 RCF, pelo menos cerca de 7.000 RCF, pelo menos cerca de 8,000 RCF) e/ou menos do que de cerca de 15.000 RCF (por exemplo, menos do que de cerca de 12.000 RCF, menos do que de cerca de 10.000 RCF). Em certas modalidades onde um decantador é usado, centrifugação pode ser realizada usando pelo menos cerca de 1.000 RCF (por exemplo, pelo menos cerca de 1,500 RCF, pelo menos cerca de 2.000 RCF, pelo menos cerca de 2.500 RCF) e/ou menos do que de cerca de 5.000 RCF (por exemplo, menos do que de cerca de 4.000 RCF, menos do que de cerca de 3.500 RCF). Em certas modalidades onde um contatador centrífugo de contracorrente é usado, centrifugação pode ser realizada usando pelo menos cerca de 1.000 RCF (por exemplo, pelo menos cerca de 1.500 RCF, pelo menos cerca de 2.000 RCF, pelo menos cerca de 2.500 RCF) e/ou menos do que de cerca de 5.000 RCF (por exemplo, menos do que de cerca de 4.000 RCF, menos do que de cerca de 3.500 RCF).

Em algumas modalidades onde uma pilha de discos é usada, centrifugação pode ser realizada por menos do que de cerca de uma hora (por exemplo, menos do que de cerca de 30 minutos, menos do que de cerca de 10 minutos, menos do que de cerca de 5 minutos, menos do que de cerca de um minuto) e/ou pelo menos cerca de 10 segundos (por exemplo, pelo menos cerca de 20 segundos, pelo menos cerca de 30 segundos). Em certas modalidades onde um decantador é usado, centrifugação pode ser realizada por menos do que de cerca de uma hora (por exemplo, menos do que de cerca de 30 minutos, menos do que de cerca de 10 minutos, menos do que de cerca de cinco minutos, menos do que de cerca de um minuto) e/ou pelo menos cerca de 10 segundos (por exemplo, pelo menos cerca de 20 segundos, pelo menos cerca de 30 segundos). Em certas modalidades onde um contatador centrífugo de contracorrente é usado, centrifugação pode ser realizada por menos do que de cerca de uma hora (por exemplo, menos do que de cerca de 30 minutos, menos do que de cerca de 10 minutos, menos do que de cerca de cinco minutos, menos do que de cerca de um minuto) e/ou pelo menos cerca de 10 segundos (por exemplo, pelo menos cerca de 20 segundo, pelo menos cerca de 30 segundos). Métodos para extração de PHAs de biomassa são descritos no Pedido de Patente U.S. de propriedade comum No. 10/265.861 depositado em 23 de julho de 2003 e intitulado "Polymer Extraction Methods", que é a-qui incorporado a título de referência.

Em certas modalidades, o processo (ou porções do processo) pode ser realizado de uma maneira contínua e/ou em linha. Como um e-xemplo, o processo pode envolver um processo de rotor/estator em linha para dissolução e/ou um processo de rotor/estator em linha para precipitação do PHA e/ou um extrusor de desvolatização em linha (por exemplo, um extrusor Werner e Pfleiderer ZSK fornecido pela Coperion Corporation de Ramsey, NJ) para remoção do solvente e formação de sólidos de PHA (por exemplo, péletes).

Em algumas modalidades, o processo usa o solvente de extração de PHA e/ou o solvente de recepção de PHA de uma maneira relativamente eficiente. Por exemplo, pelo menos cerca de 90 por cento em volume (por exemplo, pelo menos cerca de 95 por cento em volume, pelo menos cerca de 97 por cento em volume, pelo menos cerca de 98 volumes por cento) do solvente inicialmente usado podem ser recuperados para reutilização.

Os exemplos que seguem são ilustrados e não pretendem ser limitantes.

Exemplo 1 Polpa de célula de E. coli contendo 30% de sólidos secos lavados contendo PHB-co-4HB a 80%-com teor de comonômero de 4HB a 11% foi extraída contatando MIBK a 80° C e separada através de centrifugação para dar uma solução contendo 4% de polímero dissolvido. Um total de 100 mL desta solução foi então lentamente injetado em um frasco de fundo redondo de 2 L com chicam usando uma seringa de vidro com uma agulha de 30 cm (12") com diâmetro de 1,27 mm (18 gauge) em uma taxa de 2 ml/min. O frasco continha 1 L de água Dl fervente a 30° C sob vácuo de 0,8 kpa (80 mbar). O frasco foi adaptado com um agitador equipado com um diâmetro de 50 mm, 45°, propulsor tipo hélice plana de teflon. Um agitador superior Eu-rostar IKA foi usado para agitar os conteúdos a 300 rpm. A solução foi injetada em uma taxa de 2 ml/min para aproximadamente corresponder à taxa na qual o destilado foi coletado. O solvente foi condensado e 75 ml de MIBK foram recuperados. O solvente restante foi dissolvido em água ou perdido através da bomba de vácuo. O resultado foi uma suspensão de grânulos de polímero de aproximadamente 0,5-2,0 mm de diâmetro. Um total de 6,3 g de polímero úmido foi coletado através de filtração e deu 3,7 g de polímero seco (58,7% de sólido) com pouco odor de solvente residual. A densidade aparente seca foi medida ser 0,450 kg/L que é significantemente maior do que o 0,125 kg/L obtido quando o polímero é precipitado em não-solvente de hexano ou heptano.

Exemplo 2 Amostras do polímero precipitado do Exemplo 1 foram lavadas usando metanol morno em um béquer agitado a 40° C por 20 minutos e então secas a vácuo. Películas foram prensadas usando a Amostra seca do Exemplo 1 e a amostra seca após a etapa de lavagem de metal usando uma Carver Press a 185°C e os resultados são apresentados na Tabela 1.

Tabela 1 Outras modalidades estão nas reivindicações.

REIVINDICAÇÕES

Claims (11)

1. Método de isolamento de um PHA a partir de uma biomassa contendo o dito PHA, caracterizado pelo fato de que compreende: contatar a biomassa com um solvente de extração de PHA para formar uma primeira combinação compreendendo uma fase PHA e uma fase de biomassa residual; separar a fase PHA da fase de biomassa residual; introduzir a fase PHA em um solvente de recepção de PHA, desta forma, formando uma segunda combinação, sendo que o solvente de extração de PHA é capaz de formar um azeótropo de ebulição mínima com o solvente de recepção de PHA; manter a segunda combinação a uma temperatura e uma pressão de modo que o solvente de extração de PHA da fase de PHA e uma porção do solvente de recepção de PHA são removidos da segunda combinação no estado gasoso como uma mistura azeotrópica; e precipitar o PHA a partir da segunda combinação quando o solvente de extração de PHA é substancialmente removido da segunda combinação; sendo que: o solvente de extração de PHA é selecionado do grupo consistindo em cetonas, ésteres, álcoois e alcanos; o solvente de recepção de PHA é água; e o solvente de extração de PHA apresenta um ponto de ebulição superior ao do solvente de recepção de PHA.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o azeótropo de ebulição mínima se forma a uma temperatura abaixo do ponto de ebulição do solvente de recepção de PHA.

3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a precipitação compreende a formação de grânulos do PHA.

4. Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que os grânulos do PHA apresentam uma densidade aparente de pelo menos 0,25 kg/m3.

5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a precipitação do PHA compreende: reduzir a temperatura da segunda combinação após remover substancialmente o solvente de extração de PHA e remover pelo menos parte do solvente de recepção de PHA como a mistura azeotrópica de ebulição mínima.

6. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o solvente de extração de PHA é um solvente único e forma um azeótropo binário com um solvente de recepção de PHA único.

7. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o solvente de extração de PHA é MIBK, 2-pentanona, 3-pentanona, ciclopentanona, cicloexanona ou acetato de butila.

8. Método de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o solvente de extração de PHA é MIBK.

9. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o solvente de extração de PHA é um solvente único e forma um azeótropo binário com um solvente de recepção de PHA único.

10. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o solvente de extração de PHA é MIBK, 2-pentanona, 3-pentanona, ciclopentanona, cicloexanona ou acetato de butila.

11. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o solvente de extração de PHA é MIBK.