BRPI0715442A2 - Sistemas de conversão para biomassa - Google Patents

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BRPI0715442A2
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ethanol
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Description

Relatório Descritivo da Patente da Invenção para "SISTEMAS DE CONVERSÃO PARA BIOMASSA".
REFERÊNCIA CRUZADA AOS PEDIDOS RELACIONADOS
Este pedido reivindica prioridade do Pedido de Patente Provisó- rio U.S. No. 60/832.735, depositado em 21 de julho de 2006, os conteúdos do qual está incorporado aqui a seguir por referência em sua totalidade. CAMPO TÉCNICO
A presente invenção refere-se a um sistema para produzir ener- gia (por exemplo, etanol, hidrocarbonetos, gasolina, metano, gás natural, e 10 biodiesel), eletricidade, nutrientes (ser humano e animal), farmacêuticos (ser humano e veterinário) (por exemplo, remédios, e fármacos), fertilizante, e outros coprodutos de biomassa. Em particular, a invenção refere-se à insta- lações moveis, portáteis e modulares para produzir energia (por exemplo, etanol, hidrocarbonetos, gasolina, metano, gás natural, e biodiesel), eletrici- 15 dade, nutrientes (ser humano e animal), farmacêuticos (ser humano e veteri- nário) (por exemplo, remédios, fármacos), fertilizantes, ou outros coprodutos, por fermentação ou outros processos de biomassa (por exemplo, culturas, resíduos agrícolas e resíduo sólido municipal).
ANTECEDENTES
O etanol tem uma variedade de usos, inclusive como um quími-
co e solvente industrial, aditivo de combustível, e combustível líquido linear. O etanol é um combustível de combustão pura que pode ser produzido de fontes renováveis tais como culturas (por exemplo, milho, e cana de açúcar), resíduo de madeira, resíduo agrícola, ou outra biomassa. O etanol não só 25 reduz as emissões de ar, mas ele também melhora o desempenho da má- quina. Além disso, como um combustível renovável, o etanol reduz a depen- dência dos Estados Unidos de combustíveis fósseis estrangeiros. Recente- mente, a produção de etanol nos Estados Unidos cresceu de 175 milhões de galões em 1980 para 3,4 bilhões de galões em 2004. Existem atualmente 30 101 instalações de produção de etanol em-linha nos Estados Unidos, e mais 30 estão em construção. Dessa maneira, espera-se que a produção de eta- nol nos próximos anos aumente. A maior parte do etanol feito nos Estados Unidos é derivada de milho; entretanto, o etanol pode também ser produzido a partir de outras cul- turas altas em amidos e açúcares, tais como grão de sorgo, trigo, cevada, batatas, cana de açúcar, ou beterrabas. A produção de etanol começa com a 5 mudança de açúcares complexos (por exemplo, amilose, celulose) encon- trados nessas plantas para açúcares fermentáveis mais simples (por exem- plo, dextrose). Essa primeira etapa pode ser realizada usando enzimas, áci- do, água, e/ou calor. Uma vez obtidos os açúcares mais simples, Ievedo ou outros microorganismos de fermentação são adicionados para converter o 10 açúcar para etanol. O etanol é depois removido da fermentação por destila- ção. A água pode ser removida do etanol por desidratação, e o etanol pode ser desnaturado para tornar ele impróprio para consumo humano, adicio- nando uma pequena quantidade de gasolina ou outro álcool (por exemplo, metanol).
A produção de etanol como um suplemento de combustível tem
muitos benefícios incluindo reforçando a economia, criando empregos, bene- ficiando a agricultura, ajudando o desenvolvimento econômico rural, forne- cendo segurança e independência de energia, reduzindo as emissões de gás estufa, e reduzindo emissões de outros poluentes incluindo o monóxido 20 de carbono, matéria particulada, óxidos de nitrogênio, e outros poluentes formadores de ozônio.
Joseph DePardo em um artigo entitulado "Perspectiva para Pro- dução e Demanda de Etanol de Biomassa" (www.eai.doe.gov/oiaf/ analvsis- paper/biomass.html) disse que a produção de etanol de milho é uma tecno- 25 Iogia madura que não é provável que veja reduções significativas nos custos de produção. Ele coloca a hipótese de que a capacidade para produzir eta- nol de outra biomassa de custo baixo será importante para tornar o etanol competitivo como um combustível aditivo. Dessa maneira, permanece uma necessidade de melhorar a produção de etanol a partir de culturas como 30 também outras biomassas incluindo biomassa "não-virgem" tais como resí- duo de sólido municipal.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO A presente invenção provê a produção de energia (por exemplo, etanol, hidrocarbonetos, gasolina, gás natural, metano, biodiesel, e gás de hidrogênio), eletricidade, plásticos, polímeros, nutrientes (ser humano e ani- mal), proteínas, biomolêculas, farmacêuticos (ser humano e veterinário), fer- tilizante, ou outros produtos de biomassa usando uma instalação de produ- ção móvel e portátil ou instalação de pequena escala. A invenção provém, pelo menos em parte, do reconhecimento de que ela pode ser mais eficiente, econômica, e/ou conveniente para mudar a instalação de produção ou para ter uma instalação de pequena escala por perto em vez de mover a biomas- sa usada como o material de partida no processo ou produto tal como o eta- nol produzido pela instalação. Em certas modalidades, as instalações inven- tivas permitem o uso de suprimentos locais de biomassa e outros materiais necessários no processo tais como água, eletricidade, gás natural, gasolina, e esgoto. No caso de instalações móveis, o sítio pode incluir certa infraestru- tura (por exemplo, uma fundação (por exemplo, placa de concreto)) para a instalação, paredes, telhado, edifício, tubulação, rede elétrica, linhas de es- goto, linhas de gás, e iluminação). As instalações inventivas também permi- tem o uso de biomassa tradicionalmente não pensada como útil para produ- zir energia (por exemplo, etanol, hidrocarbonetos, gasolina, gás natural, me- tano, biodiesel, e gás de hidrogênio), eletricidade, plásticos, polímeros, nutri- entes (ser humano e animal), proteínas, biomolêculas, farmacêuticos (ser humano e veterinário), fertilizante, ou outros produtos, tais como algas, plan- tas aquáticas, resíduo agrícola, e resíduo humano. Os sistemas inventivos têm aplicações pessoais, comerciais, governamentais, agrícolas e militares. Em um aspecto, a invenção provê instalações de produção mó-
vel para processar biomassa para produzir qualquer um dos produtos dese- jados descritos aqui a seguir. As instalações móveis da invenção são facil- mente transportadas, ou os componentes da instalação são facilmente transportáveis. Transportar a instalação ou os componentes da produção em 30 vez do material de partida da biomassa é particularmente útil e econômico dado que muitas das culturas usadas para produzir energia (por exemplo, bioetanol, gasolina, hidrogênio, gás natural) ou outros produtos desejados são sazonais. Dessa maneira, a instalação da produção só necessita ser operacional na área quando as culturas ou outra biomassa estiverem dispo- níveis para processamento. Depois de feito o processamento a instalação ou certos componentes da instalação podem viajar para outra área com bio- 5 massa disponível para conversão para um produto desejado. As instalações inventivas ou componentes das mesmas podem ser transportadas por água, ar, terra, ou qualquer combinação dos mesmos. As instalações inventivas podem incluir partes da instalação ou da infraestrutura que não é transportá- vel ou móvel. Por exemplo, a instalação ou os componentes de produção 10 inventiva da mesma podem ser transportáveis em um barco, barcaça, navio ou outros vasos náuticos. Tais instalações são particularmente úteis para produzir etanol ou outros produtos de biomassa aquática tais como algas (por exemplo, Sargassum) ou plantas aquáticas. Essas instalações são tam- bém úteis para viajar em uma massa de água para áreas diferentes com bi- 15 omassa apropriada para a produção do produto desejado (por exemplo., via- jar em um rio ou no oceano e desembarcar em uma área com biomassa a- propriada para processamento). As instalações ou os componentes das mesmas podem também ser transportados por terra. Por exemplo, a instala- ção pode ser transportada por um carro, ou caminhão, trailer, e carro(s) de 20 ferrovia. Novamente, o veículo por terra com a instalação portátil pode viajar para áreas com biomassa apropriada para a produção do produto desejado. Finalmente, as instalações podem ser transportadas pelo ar. A instalação pode ser transportada por avião, helicóptero, e um pequeno dirigível. O transporte por ar da instalação permite o uso de biomassa tipicamente muito 25 distante das instalações de produção a serem usadas. A instalação pode estar no avião, ou a instalação e os componentes podem ser retirados do avião ou distribuídos por avião. A instalação móvel é tipicamente convenien- te sob medida e organizada para facilitar o transporte da instalação e/ou seus componentes individuais. No caso de transporte por terra, os veículos 30 de transporte são tipicamente para viajar por rodovias e estradas de roda- gem usadas por carros, caminhões e trailers. No caso de transporte pelo mar, a instalação ou os componentes são tipicamente carregados por barco ou barcaça que é movida por barco. No caso de transporte pelo ar, a instala- ção ou os componentes é feito sob medida para caber em um avião (por e- xemplo, avião de carga) ou helicóptero.
As instalações inventivas ou instalações construídas de compo- nentes móveis podem incluir qualquer um ou todos os aparelhos a seguir, úteis na produção do produto desejado (por exemplo, etanol): pré- processamento significa biomassa, trituradores, fogões, recipientes de refri- geração, recipientes de manutenção, fermentadores, aparelhos de destila- ção, colunas, recipientes de transferência de tubulação, e recipientes de mis- tura. Em certas modalidades, os diferentes estágios das instalações de pro- dução são ligados eficientemente em conjunto, de tal modo que um usuário pode facilmente transferir materiais de um estágio do processo de produção para outro. As instalações podem também incluir quaisquer reagentes ne- cessários no processo de produção incluindo Ievedo ou outros microorga- nismos (incluindo microorganismos geneticamente projetados), enzimas (por exemplo, amilase, e celulase), ácidos (por exemplo, ácido sulfúrico, ácido clorídrico), bases (por exemplo, hidróxido de sódio), reagentes químicos, água, sais, peneiras moleculares e colunas. Em certas modalidades, quando o etanol está sendo produzido, a instalação inclui desnaturadores tais como gasolina ou outros alcoóis para desnaturar o etanol. As instalações inventi- vas podem incluir todos os equipamentos e reagentes necessários conveni- entemente armazenados na instalação tornando a instalação de uso fácil. Em certas modalidades, a instalação produz etanol suficiente ou outra fonte de energia para fornecer a energia necessária de uma fábrica, cidade, vila e ilha. Em certas modalidades, a instalação de produção de etanol produz me- nos de 5 milhões de galões de etanol por ano. A instalação pode também opcionalmente incluir qualquer equipamento administrado por mandado in- ternacional, federal, estadual ou Iei local incluindo, por exemplo, equipamen- to de segurança necessário para prevenir ou manipular extravasamentos, fogo ou outras emergências.
Como será percebido pela pessoa versada nessa técnica, a ins- talação de produção pode ser montada de vários componentes transporta- veis. Esses componentes podem incluir meios de pré-processar a biomassa, trituradores, fogões, recipientes de refrigeração, recipientes de manutenção, fermentadores, aparelhos de destilação, colunas, recipientes de transferên- cia de tubulação e recipientes de mixagem. Em certas modalidades, o com- ponente compreende uma combinação de dois ou mais de qualquer um dos acima. A instalação pode incluir componentes não-transportáveis. Esses componentes de uma instalação de produção de etanol são projetados para fácil montagem do trabalho de instalação no sítio. Os componentes podem ser pré-fabricados. Os componentes podem ser intercambiáveis ou podem prover a escalabilidade da instalação. Em certos casos, o sistema de com- ponentes permite que a instalação seja facilmente montada e desmontada separadamente para facilitar a portabilidade. Os vários componentes da ins- talação podem ser trazidos para o sítio usando qualquer combinação de meios de transporte (por exemplo, ar, água, e terra). Em certas modalidades, os componentes são trazidos para um sítio com certa infraestrutura que po- de incluir eletricidade, cobertura, fundação, esgoto, água, e linhas de gás natural. Todos ou alguns dos componentes podem ser posteriormente des- montados e mudados para um novo sítio. Em certas modalidades, compo- nentes em particular e/ou a infraestrutura podem permanecer no sítio para serem opcionalmente usados novamente.
Em alguns casos, a instalação da produção móvel ou os compo- nentes da mesma são dispostos de tal modo que depois dele ter servido seu propósito uma porção ou toda a instalação é abandonada temporariamente ou permanentemente. Em outras modalidades, a instalação ou os compo- 25 nentes da mesma são destinados para serem reusados e são dessa maneira transportados de lugar para lugar com a biomassa apropriada. A instalação pode ser completamente autossuficiente requerendo somente a adição de biomassa, ou a instalação pode requerer outros materiais ou utilidades tais como água, eletricidade, gás natural, gasolina, e esgoto. Por exemplo, o e- 30 tanol ou outra energia produzida pela instalação móvel pode ser usada para potencializar um gerador para fornecer eletricidade para a instalação, ou o etanol ou outra fonte de energia pode ser queimada para prover o calor para decompor a biomassa em um fogão ou para executar a destilação. O etanol ou outra energia pode também ser usado para prover energia para o veículo usado para transportar a instalação ou os componentes da mesma.
Em outro aspecto, a invenção também provê instalações de pro- dução de etanol em pequena escala (por exemplo, produzir menos de 18,9 milhões de litros (5 milhões de litros) de etanol). Em certas modalidades, as instalações inventivas de pequena escala produzem menos de 3,8 milhões de litros (1 milhão de galões) de etanol. Essas instalações de pequena esca- la podem ser portáteis, ou os componentes do sistema podem ser portáteis como descrito acima. Essas instalações podem incluir todo e qualquer dos seguintes aparelhos úteis na produção de bioetanol: pré-processamento destinado para a biomassa, trituradores, fogões, recipientes de refrigeração, recipientes de manutenção, fermentadores, aparelhos de destilação, colu- nas, recipientes de transferência de tubulação, e recipientes de mixagem. Em certas modalidades, os diferentes estágios das instalações de produção são ligados eficientemente em conjunto de modo que o usuário pode facil- mente transferir materiais de um estágio do processo de produção de etanol para outro. As instalações podem também incluir quaisquer reagentes ne- cessários no processo de produção de etanol incluindo Ievedo ou outros mi- croorganismos (incluindo microorganismos projetados geneticamente), en- zimas (por exemplo, amilase, e celulase), ácidos (por exemplo, ácido sulfúri- co, e ácido clorídrico), bases (por exemplo, hidróxido de sódio), água, sais, peneiras moleculares, gasolina ou outros alcoóis para desnaturar o etanol, e quaisquer outros reagentes. As instalações inventivas podem, por exemplo, incluir todos os equipamentos e reagentes necessários convenientemente armazenados na instalação móvel tornando fácil o uso da instalação. Em certas modalidades, a instalação produz etanol suficiente para suprir as ne- cessidades de etanol de uma fábrica, cidade, vila e ilha. Em certas modali- dades, a instalação produz menos de 18,9 milhões de litros (5 milhões de galões) de etanol por ano. A instalação pode também opcionalmente incluir qualquer equipamento sob o mandato de Iei internacional, federal, estadual ou local incluindo, por exemplo, a segurança do equipamento necessária para prevenir ou manipular extravasamentos, fogo ou outras emergências. Outros produtos como descrito aqui a seguir podem também ser produzidos pelas instalações de produção em pequena escala.
A presente invenção também provê processos para produzir um produto desejado usando uma instalação inventiva. O processo usa biomas- sa de uma área local em uma instalação de produção inventiva para produzir o produto desejado localmente. O produto produzido localmente (por exem- plo, etanol, gasolina, gás natural, gás de hidrogênio e hidrocarbonetos) é depois preferivelmente usado localmente para evitar o custo de transportar ambos, a biomassa e o produto final. Preferivelmente, uma fonte de água local é usada no processo de produção. Outros reagentes necessários para o processo podem ser providos pela instalação ou providos localmente. O resíduo ou coprodutos do processo de produção, por exemplo, os grãos des- tiladores, podem ser usados localmente como uma alimentação de criação altamente nutritiva ou como um fertilizante. Outros produtos ou coprodutos de resíduos do processo tais como biomoléculas, carboidratos, proteína, e polímeros podem também ser embalados, usados e/ou vendidos.
As instalações de produção de etanol baseadas em componente móvel e as instalações de produção de etanol em pequena escala comple- mentam as instalações de produção de etanol em maior escala (isto é, insta- lações que produzem mais de 38-76 milhões de litros (10-20 milhões de ga- lões) de etanol por ano). Em alguns casos, as instalações inventivas podem eliminar a necessidade de instalações de produção de etanol em maior es- cala em algumas áreas. A natureza portátil de certos sistemas funciona es- pecialmente bem dado a natureza cíclica das culturas e outras biomassas em diversas áreas geográficas. Essas instalações inventivas também permi- tem a produção econômica de etanol de biomassa de custo baixo, que aju- darão a tornar o etanol um aditivo de combustível competitivo. Em certas modalidades, o sistema inventivo usa biomassa que não é milho, cana de açúcar, ou beterraba, ou inclui uma pequena porção dessas culturas.
Em um aspecto, a invenção apresenta uma instalação por pro- duzir etanol de biomassa. Tal instalação inclui pelo menos um componente que é portátil.
Em algumas modalidades, o componente executa pelo menos uma etapa no processo de converter biomassa para etanol. Por exemplo, o componente pode pré-processar a biomassa, fermentar a biomassa, ou puri- ficar o etanol produzido a partir da biomassa.
Em algumas modalidades, a instalação só é capaz de produzir menos de cerca de 3,8 milhões de litros (1 milhão de galões) de etanol por ano, ou menos de cerca de 18,9 milhões de litros (5 milhões de galões) de etanol por ano.
Em alguns casos, a instalação inclui pelo menos dois componen-
tes portáteis.
Em outro aspecto, a invenção apresenta uma instalação portátil para produzir etanol de biomassa.
Em outro aspecto, a invenção apresenta uma instalação portátil para produzir etanol de biomassa. Tal instalação inclui um meio de transpor- tar a instalação e um fermentador para converter açúcares derivados de bi- omassa em etanol.
Por exemplo, a instalação pode ser transportada por terra. Por exemplo, a instalação pode ser transportada por estrada de ferro.
Por exemplo, a instalação pode ser transportada por água, tal
como usando um barco, uma barcaça ou outros vasos náuticos.
Por exemplo, a instalação pode ser transportada pelo ar, tal co- mo usando um avião ou helicóptero.
Por exemplo, mais de um meio de transporte pode ser usado. Por exemplo, qualquer um ou mais meios aéreo, terrestre ou náutico pode ser utilizado. Por exemplo, trem em combinação com barcaça ou barco, ou pequeno dirigível em combinação com trem.
Por exemplo, a instalação pode ainda incluir meios de converter açúcares complexos de biomassa em açúcares mais simples, mais fermen- táveis.
Por exemplo, a instalação pode também incluir um meio de puri- ficar o etanol produzido no fermentador, tal como uma ou mais colunas de destilação.
Em outro aspecto, a invenção apresenta uma instalação portátil para produzir etanol de biomassa que inclui um meio de transportar a insta- lação, um triturador para triturar a biomassa, um fogão para liquefazer a bi- omassa, um fermentador para converter açúcares derivados de biomassa em etanol e um aparelho de destilação.
Em outro aspecto, a invenção apresenta um método de produzir etanol de biomassa que inclui prover biomassa; provendo uma instalação de produção de etanol portátil; e produzir etanol da biomassa usando a instala- ção de produção de etanol portátil.
Em outro aspecto, a invenção apresenta os métodos de produzir etanol de biomassa, por exemplo, um ou mais materiais celulósicos e/ou Iig- nocelulósicos (por exemplo, switchgrass e/ou papel), que incluem produzir etanol de biomassa em um primeiro sítio com um reator ou um conversor, 15 por exemplo, um fermentador; transportar o reator ou conversor para um segundo sítio; e produzir etanol de biomassa em um segundo sítio com o reator ou conversor.
Por exemplo, a biomassa pode ser ou pode incluir qualquer ma- terial celulósico ou lignocelulósico, tal como milho, cana de açúcar, beterra- 20 bas, árvores, arbustos, gramas, fitoplancton, zooplancton, algas, macroal- gas, alga marinha, palha de milho, touceiras, tábuas, resíduo de madeira, polpa, algodão, lã, linho, papel, jornais, recipientes corrugados, papel mixa- do, impressões de computador, papel ofício branco, pedaços de planta de impressão, folhas, galhos, grama, cortes de planta, ramos, árvores, videiras, 25 esgoto, resíduo agrícola. Misturas de quaisquer desses podem também ser utilizadas.
Por exemplo, o transporte pode ser realizado com um vaso náu- tico, por exemplo, um barco, uma barcaça, um navio, deque ou plataforma flutuante. Por exemplo, o transporte pode ser realizado com um veículo ter- 30 restre, tal como um carro, caminhão, trator, trailer ou trem. Por exemplo, o transporte pode ser realizado com um veículo aéreo, tal como um avião, he- licóptero ou dirigível pequeno. Em algumas modalidades, o transporte é realizado por mais de um único modo, tal como por um veículo terrestre e um veículo marítimo.
Em algumas modalidades, a produção é realizada enquanto
transporta.
Em algumas modalidades, o sistema usa recursos fixos, tais
como tubulação e/ou eletricidade em um dado sítio.
Em algumas modalidades, o reator ou conversor faz parte de um sistema e o sistema também inclui um componente tal como cortes, disposi- tivos de dispositivos de cisalhamento, dispositivos de mensuração, dispositi- 10 vos de fluxo, trituradores, misturadores, bombas, rede elétrica, fogões, a- quecedores, refrigeradores, ventiladores, recipientes, recipientes de manu- tenção, colunas de destilação, tubulação, ou misturas desses.
O espacejamento entre um primeiro sítio e um segundo sítio po- de ser pequeno ou relativamente grande. Por exemplo, os sítios podem estar fisicamente junto um do outro. Por exemplo, o etanol pode ser produzido enquanto o sistema está sendo carregado por um trem em movimento.
Em outras modalidades, o primeiro sítio e o segundo sítio são espaçados separados por uma distância de cerca de 40 quilômetros (cerca de 25 milhas) ou mais, por exemplo, cerca de 80 quilômetros (cerca de 50 20 milhas) ou mais, cerca de 120 quilômetros (cerca de 75 milhas) ou mais, cerca de 160 quilômetros (cerca de 100 milhas) ou mais, cerca de 241 qui- lômetros (cerca de 150 milhas) ou mais, cerca de 402 quilômetros (cerca de 250 milhas) ou mais milhas, ou até mesmo cerca de 804 quilômetros (cerca de 500 milhas) ou mais.
Em algumas modalidades, produzir etanol de biomassa em um
primeiro e/ou segundo sítio incluem hidrolizar a biomassa, e depois fermen- tar a biomassa.
Os métodos podem ainda incluir, por exemplo, transportar o sis- tema para um terceiro sítio, e depois produzir etanol em um terceiro sítio. Os métodos podem incluir também um quarto, quinto, sexto, sétimo, oitavo ou mais sítios. A produção pode ocorrer em qualquer número desses sítios.
Em algumas modalidades, antes de produzir o etanol de bio- massa no primeiro e/ou segundo sítio com o sistema, o sistema é montado.
Por exemplo, a produção de etanol de biomassa pode incluir contatar a biomassa com um ou mais microorganismos, tais como uma ou mais espécies de Ievedo e/ou bactéria, dispostas no fermentador. Combina- ções de organismos diferentes podem ser usadas, por exemplo, combina- ções de Ievedo e bactéria ou espécies diferentes de Ievedo ou bactéria.
Por exemplo, um ou mais microorganismos podem incluir um ou mais bactérias geneticamente construída.
Em outro aspecto, a invenção apresenta métodos de produzir 10 energia de biomassa que incluem produzir uma primeira fonte de energia de biomassa em um primeiro sítio com um reator ou um conversor; transportar o reator ou um conversor para um segundo sítio; e produzir uma segunda fonte de energia de biomassa em um segundo sítio com o reator ou um con- versor.
Em algumas modalidades, a primeira e a segunda fontes de e-
nergia são as mesmas.
Por exemplo, a fonte de energia pode ser um álcool, tal como etanol ou n-butanol, gasolina, hidrocarbonetos, hidrogênio, gás natural, bio- diesel, eletricidade ou misturas de qualquer desses.
Em modalidades específicas, a fonte de energia é ou inclui um
álcool, tal como etanol.
Em outro aspecto, a invenção apresenta métodos de produzir produtos a partir de biomassa que incluem produzir um primeiro produto de biomassa em um primeiro sítio com um reator ou um conversor; transportar o sistema para um segundo sítio; e produzir um segundo produto de bio- massa no segundo sítio com o reator ou um conversor.
Em algumas modalidades, o produto de produtos pode ser feito em uma instalação móvel, e depois acabado em uma instalação fixa, por exemplo, uma instalação de produção fixa. Por exemplo, o produto ou produ- 30 tos não acabados podem ser transportados por um veículo, por exemplo, um trem e/ou um navio, ou outro método de meio de transporte, tal como canos. As combinações desses métodos de meio de transporte podem ser utiliza- das.
Em algumas modalidades, o primeiro e o segundo produtos são
os mesmos.
Em algumas modalidades, o primeiro ou o segundo produto in- cluem etanol e/ou n-butanol.
Por exemplo, o produto pode ser etanol, n-butanol, hidrocarbo- netos, gasolina, gás natural, metano, biodiesel, hidrogênio, eletricidade, po- límeros, nutrientes, proteínas, biomoléculas, farmacêuticos, produtos farma- cêuticos, fertilizantes ou misturas de qualquer um desses.
Em algumas modalidades, o primeiro e o segundo produto inclu-
em um ou mais biomoléculas. Por exemplo, a biomolécula pode ser um áci- do nucleico, uma proteína, um lipídeo, um esteroide, um produto natural, um produto metabólico, um nucleotídeo, uma gordura, um aminoácido, um pep- tídeo ou misturas de quaisquer desses.
Em outro aspecto, a invenção apresenta métodos de produzir
produtos de biomassa, por exemplo, materiais celulósicos ou lignocelulósico, que incluem produzir um primeiro produto de biomassa em um primeiro sítio com um reator, o primeiro sítio estando localizado em uma massa de água; transportar o reator para um segundo sítio também na massa de água; e 20 produzir um segundo produto de biomassa em um segundo sítio com o rea- tor. Em tais aspectos, a biomassa pode ser obtida da massa de água.
Por exemplo, a biomassa pode ser plâncton, plantas aquáticas, algas, algas marinhas ou mistura desses.
Em outro aspecto, a invenção apresenta métodos de produzir 25 produtos de biomassa que incluem produzir um primeiro produto de biomas- sa em um primeiro sítio com um reator ou conversor; transportar o reator ou conversor por um primeiro modo para um segundo sítio; produzir um segun- do produto de biomassa no segundo sítio com o reator ou conversor; e trans- portar o reator ou conversor por um segundo modo diferente do primeiro 30 modo para um terceiro sítio.
DEFINIÇÕES
"Bioetanol": O termo "bioetanol" se refere ao etanol produzido parcialmente ou completamente a partir de biomassa. Em certas modalida- des, bioetanol é produzido por fermentação de açúcares derivados de bio- massa. O termo bioetanol é usado permutavelmente aqui a seguir com o termo etanol.
"Biomassa": O termo "biomassa" se refere a qualquer material
ou combinação de materiais que podem ser usados no sistema de produção para produzir energia (por exemplo, etanol, hidrocarbonetos, gasolina, gás natural, metano, biodiesel, e gás de hidrogênio), eletricidade, plásticos, polí- meros, nutrientes (humano e animal), proteínas, biomoléculas, produtos far- 10 macêuticos (humanos e veterinários; por exemplo, fármacos e remédios), fertilizante, ou outros produtos. Em certas modalidades, açúcares ou outros compostos orgânicos da biomassa são convertidos em etanol (por exemplo, por fermentação). Biomassa exemplar inclui culturas (por exemplo, milho, cana-de-açúcar, beterrabas), árvores, arbustos, gramas, plâncton (por e- 15 xemplo, fitoplâncton, zooplâncton, bacterioplâncton), algas, macroalgas (por exemplo, espécies do gênero Sargassum), alga marinha, resíduo agrícola (por exemplo, galhos, cascas de milho, arbustos, e erva daninha), materiais sintéticos, plásticos sintéticos, resíduo industrial, resíduos reciclados, resí- duo sólido urbano, resíduo sintético, resíduo humano, resíduo animal, produ- 20 tos orgânicos comerciais (por exemplo, resíduos da indústria de bebida, queijo, soro de leite, resíduos lácteos, resíduos de processamento de ali- mentos, tábuas e resíduos de madeira industriais, resíduos de instrumentos de papel e celulose, resíduos de restaurante, tecidos, algodão, lã, e linho), escombros de construção e demolição, papel usado (por exemplo, jornais 25 velhos, recipientes velhos amassados, papel misturado, polpa substituta, impressões de computador, papel branco de escritório e recorte de papel), resíduos do quintal (por exemplo, folhas, galhos, grama, podas de plantas, ramos, árvores, e videiras). Biomassa inclui tanto biomassa virgem e bio- massa não-virgem.
"Biomolécula": O termo "biomolécula" se refere a qualquer com-
posto químico que possa ser produzido por uma célula ou organismo. Em certas modalidades, a célula é tipo selvagem e não foi geneticamente proje- tada pela mão do homem. Em outras modalidades, a célula foi alterada pela mão do homem. Biomoléculas exemplares incluem ácidos nucléicos, proteí- nas, lipídeos, esteróides, produtos naturais, produtos metabólicos, nucleotí- deos, nucleosídeos, gorduras aminoácidos e peptídeos.
5 "Componentes": O termo "componente" se refere a qualquer par-
te de um instrumento de conversão de biomassa. O componente pode ser de qualquer forma ou tamanho. Pode incluir uma ou múltiplas peças de e- quipamento usado na produção de energia ou processo de conversão de biomassa. Em certas modalidades, o componente inclui várias peças do e- quipamento. Pode incluir opcionalmente tubulação ou rede elétrica e pode opcionalmente incluir transmissões simultâneas de modo que possa conec- tar com outros componentes ou infraestrutura no local. Em certas modalida- des, o componente é transportável pelo ar, água ou terra. Componentes e- xemplares compreendem um ou mais dos seguintes: meios de pré-pro- cessamento para biomassa, moinhos, misturadores, bombas, rede elétrica, fogões, meios de aquecimento, meios de resfriamento, meios de ventilação, recipientes de resfriamento, recipientes de armazenagem, fermentadores, equipamentos de destilação, colunas, tubulação, recipientes de transferência e recipientes de mistura. Em certas modalidades, os componentes são para a montagem modular de um instrumento de produção etanol.
"Desidratação": O termo "desidratação" se refere a remover a água de um material. Em certas modalidades, desidratação se refere a re- mover a água de um etanol produzido pelo sistema. O etanol resultante pode ser livre de etanol, ou 1, 2, 3, 4, ou 5% de água podem permanecer no eta- 25 nol. Em certas modalidades, o etanol após desidratação inclui menos de 1% de água. O etanol pode ser desidratado usando quaisquer meios conhecidos na técnica incluindo destilação, azeotropagem, ou usando peneiras molecu- lares.
"Etanol desnaturado": O termo "álcool desnaturado" se refere ao etanol que foi misturado com outro material para fazê-lo impróprio para o consumo humano. Na maioria das jurisdições, a venda do etanol, como uma substância ou na forma de bebidas alcoólicas, e altamente tributada. A fim de ajudar as indústrias de que não são de bebidas desta carga tributária, o governo específica formulações para álcool desnaturado que consiste em etanol misturado com vários aditivos para torná-lo impróprio para o consumo humano. Esses aditivos, também conhecidos como desnaturantes, são tóxi- 5 cos e/ou tem um sabor e odor desagradáveis. Formulações de etanol desna- turado destinadas para um uso específico (por exemplo, uso com um aditivo de combustível) contêm desnaturantes escolhidos de modo a não interferir com aquele uso.
"Destilação": O termo "destilação" se refere ao processo de puri- ficação do etanol da mistura fermentada. O processo de destilação tipica- mente envolve uma mudança no estado de um líquido para um gás e subse- quente condensação como um meio de purificação.
"Energia": O termo "energia" inclui qualquer fonte de energia que possa ser produzida a partir da biomassa. A energia produzida da biomassa é tipicamente compostos orgânicos. A energia pode ser queimada para pro- duzir calor o qual pode ser usado para produzir eletricidade ou movimentar um veículo, por exemplo. Em certas modalidades, a energia é etanol. Em outras modalidades, a energia é álcool. Em outras modalidades, a energia são hidrocarbonetos. Em certas modalidades, a energia são gorduras. Em certas modalidades, a energia são ácidos graxos. Em outras modalidades, a energia é ácido acético. Em outras modalidades, a energia é gasolina. Em certas modalidades, a energia é uma mistura de compostos orgânicos. Em certas modalidades, a energia é gás natural. Em certas modalidades, a e- nergia é gás de hidrogênio. Em certas modalidades, a energia é gás metano. Em certas modalidades, a energia é biodiesel. Em certas modalidades, a energia é eletricidade.
"Etanol": O termo "etanol" se refere ao composto químico, CH3CH2OH. Etanol é também referido como álcool de grão. Etanol é um composto químico inflamável, sem sabor, incolor, levemente tóxico com um 30 odor distintivo. O termo etanol pode se referir a qualquer grau de pureza do etanol. Em certas modalidades, o etanol é pelo menos 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95%, 98%, ou 99% puro. Em alguns casos, o etanol é 100% pu- ro. Em outros casos, o etanol é desnaturado com 1 a 10% ou 2 a 5% de ou- tros solventes (por exemplo, metanol, isopropanol, gasolina, hexanos, pen- tano) para torná-lo impróprio para o consumo humano. Em certas modalida- des, o etanol é misturado com água. Em outras modalidades, o etanol é ani- 5 dro (por exemplo, após uma etapa de desidratação).
"Fermentação": O termo "fermentação" se refere ao processo de conversão de açúcares em etanol ou quaisquer outros produtos desejados incluindo energia (por exemplo, hidrocarbonetos, gasolina, gás natural, me- tano, biodiesel, e gás hidrogênio), eletricidade, plásticos, polímeros, nutrien- 10 tes (humanos e animais), proteínas, biomoléculas, produtos farmacêuticos (humanos e veterinários; por exemplo, fármacos e medicamentos), e fertili- zantes. Em certas modalidades, o termo fermentação se refere ao processo de fabricação de moléculas orgânicas úteis como fonte de energia de bio- massa. Fermentação é tipicamente preparada por microorganismos tais co- 15 mo bactérias ou levedura. O processo de fermentação para etanol é tipica- mente preparado em uma atmosfera deficiente em oxigênio para prevenir oxidação adicional do etanol desejado para ácido acético.
Como definido aqui, um "fermentador, reator ou conversor" é um dispositivo que é capaz de guardar pelo menos 4.405 litros (1.000 galões) de 20 material, tal como material celulósico e/ou lignocelulósico, um microorganis- mo e um solvente, tal como água. Em algumas modalidades, o fermentador, reator ou conversor é capaz de guardar mais que cerca de 8.810 litros (2.000 galões) de material , mais que cerca de 11.012 litros (2.500 galões), mais que cerca de 22.024 litros (5.000 galões), mais que cerca de 44.049 25 litros (10.000 galões), mais que cerca de 110.122 litros (25.000 galões), mais que cerca de 220.244 litros (50.000 galões) ou até mesmo mais que cerca de 440.488 litros (100.000 galões).
Todas as publicações, pedidos de patentes, patente e outras referências mencionadas aqui a seguir são incorporadas por referência em sua totalidade por tudo que eles contêm.
Outras características e vantagens da invenção serão aparentes da seguinte descrição detalhada e das reivindicações. DESCRIÇÃO DAS FIGURAS
Figura 1 é um diagrama em bloco que ilustra esquematicamente métodos de produção de vários produtos tal como etanol ou n-butanol.
Figura 2 é uma vista transversal de um cortador giratório em fa-
5 ca.
DESCRIÇÃO DETALHADA
Descritos aqui a seguir são sistemas móveis e/ou de pequena escala (por exemplo, menos que 1 a 5 milhões de galões por ano) para pro- duzir energia (por exemplo, etanol, hidrocarbonetos, gasolina, gás natural, 10 metano, biodiesel, e gás hidrogênio), eletricidade, plásticos, polímeros, nutri- entes (humanos e animais), proteínas, biomoléculas, produtos farmacêuticos (humanos e veterinários; por exemplo, fármacos e medicamentos), fertilizan- tes, ou outros produtos incluindo processos, equipamentos, e componentes do equipamento para produzir o produto desejado, da biomassa. Os siste- 15 mas eliminam ou pelo menos reduzem a necessidade para transportar bio- massa de material de partida, que pode ser, por exemplo, de uma baixa densidade, para um equipamento de produção de ampla escala. Também pode reduzir a necessidade de transportar o produto desejado pelo equipa- mento móvel a uma longa distância para seu usuário final ou uma distribui- 20 ção do equipamento. O sistema para produzir o produto desejado permite o processamento de biomassa que geralmente não seria economicamente adequado para conversão de energia (por exemplo, etanol, hidrocarbonetos, gasolina, gás natural, metano, biodiesel, e gás hidrogênio), eletricidade, plásticos, polímeros, nutrientes (humanos e animais), proteínas, biomolécu- 25 Ias, produtos farmacêuticos (humanos e veterinários; por exemplo, fármacos e medicamentos), fertilizantes, ou outros produtos devido ao transporte, pro- cessamento ou outros custos. O sistema faz a produção de energia (por e- xemplo, etanol, hidrocarbonetos, gasolina, gás natural, metano, biodiesel, e gás hidrogênio), eletricidade, plásticos, polímeros, nutrientes (humanos e 30 animais), proteínas, biomoléculas, produtos farmacêuticos (humanos e vete- rinários; por exemplo, fármacos e medicamentos), fertilizantes, ou outros produtos mais econômicos pela redução de custos, particularmente os cus- tos de transporte, de produção do produto desejado.
Equipamentos de produção que são configurados em tal manei- ra que seu(s) vários componentes podem ser facilmente transportados por terra, mar, ar ou uma combinação dos mesmos. Em certas modalidades, os 5 materiais e equipamentos que necessitam produzir produtos desejados de biomassa são organizados de forma compacta de modo que seu(s) compo- nente^) possam ser transportados por um carro, caminhão, trator reboque, ferrovia, barco, barcaça, avião helicóptero ou uma combinação dos mesmos. Em certas modalidades, o equipamento ou seus componentes podem ser 10 limitados no tamanho dependendo em como o equipamento ou seus compo- nentes são transportados. Por exemplo, um equipamento ou componente sendo transportado por um trator reboque irá precisar encaixar no leito de um caminhão ou reboque para o transporte.
Referindo-se à figura 1, métodos de produção de produtos, tais 15 como etanol ou n-butanol, de biomassa, por exemplo, material celulósico ou lignocelulósico, inclui produzir um primeiro produto em um primeiro local com um sistema que inclua um reator ou conversor, por exemplo, um fermenta- dor. O sistema é transportado para um segundo local, e então o Segundo produto é produzido da biomassa em um segundo local com o sistema.
Qualquer número de locais pode ser utilizado. Por exemplo, o
número de locais pode ser 2, 3, 4, 5, 6, ou mais, por exemplo, 10, 20, 30, 50, 100 ou mais, por exemplo, 1000.
Por exemplo, um local pode formar parte de um complexo ou um campus, e porções do complexo ou campus podem ser unidas por várias infraestruturas de fabricação, tal como ferrovia.
Espaçamento entre o primeiro local e o segundo local pode ser relativamente pequeno ou relativamente grande. Por exemplo, os locais po- dem estar fisicamente ao lado um do outro. Por exemplo, o sistema pode ser realizado por um trem em movimento e produzir etanol enquanto se movi- menta.
Em outras modalidades, o primeiro e o segundo local são sepa- rados por um distância de cerca de 16 km (10 milhas) ou mais, por exemplo, cerca de 40 km (25 milhas) ou mais, cerca de 56 km (35 milhas) ou mais, cerca de 105 km (65 milhas) ou mais, cerca de 137 km (85 milhas) ou mais, cerca de 160 km (100 milhas) ou mais, cerca de 322 km (200 milhas) ou mais, cerca de 483 km (300 milhas) ou mais, ou até mesmo cerca de 805 km (500 milhas) ou mais.
Em algumas modalidades, o fermentador, reator ou conversor pode ser mantido entre cerca de 4.405 litros (1.000 galões) e cerca de 440.488 litros (100.000 galões) de material, por exemplo, entre cerca de 11.012 litros (2.500 galões) e cerca de 440.488 litros (100.000 galões), ou 10 entre cerca de 22.024 litros (5.000 galões) e cerca de 330.366 litros (75.000 galões).
Em certas modalidades, os sistemas móveis ou um ou mais de seus componentes para produção do produto desejado são transportados por terra. Quando o equipamento móvel ou seus componentes é transporta- 15 do por estradas, ele preferencialmente cumpre todas as leis aplicáveis que administram as estradas daquele país, estado, província, município ou cida- de. Nos Estados Unidos, equipamentos transportados por terra usando ro- dovias e estradas podem cumprir com todas as leis e regulamentações fede- rais, do estado ou locais. Em certas modalidades, o equipamento móvel 20 sendo transportado por um trator reboque não é maior que 2,15 m (8 pés e 6 polegadas) de largura e não maior que 17 m (57 pés) de comprimento. Em certas modalidades, o equipamento não é mais que 2,15 m (8 pés e 6 pole- gadas) de largura e não mais do que 16 m (53 pés) de comprimento. Em certas modalidades, o equipamento não é mais que 2,15 m (8 pés e 6 pole- 25 gadas) de largura e não mais que 15 m (48 pés) de comprimento. Em certas modalidades, o equipamento não é mais que 2,15 m (8 pés e 6 polegadas) de largura e não mais que 6 a 7 m (20 a 24 pés) de comprimento. A altura do veículo pode variar dependendo dos obstáculos da estrada através da qual o equipamento está sendo transportado . Entretanto, tipicamente o equipa- 30 mento é menor que 5 m (15 pés) de altura. Em certas modalidades, é menor que 4 m (14 pés) de altura. Em certas modalidades, o equipamento é trans- portado por um trator reboque duplo caso em que o comprimento total para a combinação não é maior que 23 m (75 pés). Em certas modalidades, o com- primento total do duplo não é maior que 20 m (65 pés). Em certas modalida- des, a combinação do peso bruto do veículo com o equipamento móvel ou um ou mais dos seus componentes não é maior que 36 toneladas (80.000 5 libras). Em certas modalidades, o equipamento ou um componente do mes- mo encaixa em um Container padrão usado para transporte através de trator reboque. Como seria avaliado por alguém versado na técnica, os componen- tes do equipamento podem ser transportados por mais de um veículo terres- tre ou podem ser transportados por um veículo terrestre e uma combinação 10 de veículos terrestres, aquáticos e aéreos. Em certas modalidades, compo- nentes que não são adequados para transporte pela água ou ar são trans- portados por terra. Em certas modalidades, componentes para os quais transporte por água e/ou ar não são econômicos são transportados por terra. Entretanto, é avaliado que em certas modalidade, transporte por terra do 15 equipamento ou seus componentes não é praticável ou não é possível (por exemplo, devido à falta de estradas transitáveis).
Em certas modalidades, o equipamento de produção móvel ou alguns de seus componentes são pequenos o bastante para serem transpor- tados por um carro, veículo utilitário esportivo (SUV), ou caminhão pickup. Em certas modalidades, o equipamento ou seus componentes são transpor- tados em um trailer puxado por um carro, SUV ou caminhão pickup.
O equipamento móvel ou seus vários componentes também po- de ser transportado por ferrovia. Em certas modalidades, o equipamento a ser transportado por trem não tem mais que 4,27 m (14 pés) de largura. Em 25 outras modalidades, o equipamento não tem mais que 4,11 m (13 pés e 6 polegadas) de largura. Ainda em outras modalidades, o equipamento não tem mais que 3,96 m (13 pés) de largura. Em certas modalidades, o equi- pamento não tem mais que 3,81 m (12 pés e 6 polegadas) de largura. A libe- ração da largura do equipamento incluindo seu Container externo irá depen- 30 der das estradas de ferro utilizadas no transporte do equipamento. Em cer- tas modalidades, a largura mínima de 3,81 m (12 pés e 6 polegadas) ou 3,96 m (13 pés) é usada para acomodar todas as estradas de ferro nas quais o equipamento poderia possivelmente viajar. O comprimento do equipamento não é mais que 18,29 m (60 pés) de comprimento. Nas modalidades, o com- primento do equipamento é menor que 18,29 m (60 pés). Em certas modali- dades, o comprimento é aproximadamente 17,68 m (58 pés). Em outras mo- 5 dalidades, o comprimento é aproximadamente 17,98 m (59 pés), aproxima- damente 17,57 m (57 pés) ou aproximadamente 17,07 m (56 pés). A altura do equipamento é tipicamente menor que 7,01 m (23 pés). Em certas moda- lidades, a altura é maior que 6,71 m (22 pés). Em outras modalidades, a al- tura é maior que 6,4 m (21 pés). Em certas modalidades, a altura é maior 10 que 6,1 m (20 pés). Em certas modalidades, o equipamento ou um compo- nente do mesmo ajusta-se no Container padrão usado para transporte por ferrovia. Ainda em outras modalidades, a altura é maior que 5,79 m (19 pés). O peso do equipamento tipicamente não excede a 90,72 toneladas (200.000 libras). Em certas modalidades, quando um equipamento de produção mais 15 ampla móvel é necessário, o equipamento é transportado usando mais de um vagão onde cada vagão inclui um componente. Esses componentes são então montados em um equipamento operacional no local desejado. Em cer- tas modalidades, o equipamento é montado em uma estrada ferroviária, con- junto de trilhos ou ramificações. Em certas modalidades, o equipamento 20 compreende 1 a 10 vagões. Em certas modalidades, o equipamento com- preende 1 a 5 vagões. Em certas modalidades, cada etapa ou uma combi- nação de etapas do processo de produção de etanol é realizada em um va- gão separado. Em certas modalidades, o equipamento para performance de uma ou mias etapas é combinado em um vagão. Vários componentes do 25 equipamento também podem ser trazidos ao local para montagem por outro transporte de terra, transporte por ar ou transporte por água.
Qualquer combinação de modos de transporte pode ser utiliza- da. Por exemplo, os sistemas podem ser transportados por terra e depois por água ou por ar e depois por terra.
Por exemplo, os produtos, tais como etanol, podem ser produzi-
dos durante transporte ou após o transporte.
Quando o equipamento ou seus componentes são transportados pela água, o aparelho está opcionalmente dentro dos limites permitidos do frasco transportando o equipamento ou seus componentes. Esses limites incluem limites de comprimento, largura, altura e peso do frasco transpor- tando o equipamento. Como será avaliado por alguém versado na técnica, o 5 tamanho do equipamento irá depender grandemente do tamanho do frasco transportado o equipamento ou seus componentes. Navios e barcaças maio- res podem transportar equipamentos de produção de etanol muito maiores do que pequenos barcos. Quando o equipamento ou seus componentes são transportados pela água, o equipamento pode ser montado na barcaça, do- 10 ca, cais, plataforma, equipamento, barra de areia, e ilha. Em certas modali- dades, o equipamento ou um componente do mesmo encaixa em um Contai- ner padrão usado para transporte pela água. Em certas modalidades, o e- quipamento é montado em um dispositivo de flutuação. Vários componentes do equipamento podem ser trazidos ao local para o equipamento por terra 15 ou ar, bem como pela água. Equipamentos na água ou perto da água facili- tam o uso de biomassa aquática tal como plâncton, alga e plantas aquáticas na produção do produto desejado.
Similarmente, quando o equipamento é transportado pelo ar, o equipamento ou seus componentes estão opcionalmente dentro dos limites permitidos da aeronave que transporta o equipamento. Esses limites incluem limites de comprimento, largura, altura e peso da aeronave que transporta o equipamento. Em certas modalidades, a aeronave é um avião. O avião pode ser um avião impulsionado por hélice, um jato, um avião de carga, um avião militar, e uma linha aérea comercial. Em certas modalidades, a aeronave é um helicóptero. Em certas modalidades, a aeronave irá transportar o equi- pamento ou os componentes pendurados na aeronave. Em certas modalida- des, o equipamento ou um componente do mesmo encaixa dentro de um Container padrão usado para transporte pelo ar. O equipamento ou compo- nente pode aterrissar com a aeronave e ser descarregado da aeronave para uso, ou o equipamento ou componente pode ser usado enquanto a bordo da aeronave. Em certas modalidades, o equipamento ou componente é liberado no ar no local onde deverá ser usado. Em certas modalidades, o equipamen- to ou componente inclui pára-quedas ou outro dispositivo de aterrissagem para um pouso seguro do equipamento. O equipamento também pode incluir dispositivo de flutuação para uma aterrissagem na água. Em certas modali- dades, o equipamento ou um componente do mesmo inclui um meio de ab- 5 sorver o impacto da aterrissagem. Em certas modalidades, o equipamento ou componentes são mais tarde movidos pela terra, ar, ou água a um novo local. Em outras modalidades, o equipamento ou componentes não são mo- vidos e podem ser abandonados temporariamente ou permanentemente. Vários outros componentes de um equipamento podem ser transportados 10 por terra ou água, bem como pelo ar. Os componentes podem ser montados em um equipamento operacional no aeroporto, pista de aterrissagem, local de liberação ou qualquer outra terra ou local de água.
Em certas modalidades, os equipamentos ou qualquer um dos seus componentes são capazes de ser transportados por qualquer combina- 15 ção de transporte por ar, terra e/ou água. Em certas modalidades, o equipa- mento ou seus componentes são transportados pelos três. Em outras moda- lidades, o equipamento ou seus componentes são transportados por terra ou água. Em certas modalidades, o equipamento ou seus componentes são transportados por terra ou ar. Em outras modalidades, o equipamento ou 20 seus componentes são transportados por ar ou água. Nesses casos, o veí- culo que transporta o equipamento ou qualquer um dos seus componentes preferencialmente satisfaz os requisitos (por exemplo, comprimento, largura, altura, e peso) do modo de transporte que está sendo usado. Dado que o etanol, hidrocarbonetos, gás natural, ou gasolina produzidos são inflamáveis, 25 quaisquer leis de seguranças aplicáveis, regras ou regulamentações são preferencialmente seguidas com relação ao transporte e produção de líqui- dos ou gases inflamáveis. Em certas modalidades, equipamento para extra- vasamento manual, incêndios e explosões é incorporado dentro do equipa- mento.
Em certas modalidades, os equipamentos incluem, pelo menos,
um componente portátil usado na produção de energia (por exemplo, etanol, hidrocarbonetos, gasolina, gás natural, metano, biodiesel, e gás hidrogênio), eletricidade, plásticos, polímeros, nutrientes (humanos e animais), proteínas, biomoléculas, produtos farmacêuticos (humanos e veterinários; por exemplo, fármacos e medicamentos), fertilizantes ou outros produtos de biomassa. O equipamento montado do equipamento é considerado dentro do escopo da descrição. Um equipamento à base de componentes permite para fácil mon- tagem do equipamento, permutabilidade, escalabilidade e pré-fabricação dos componentes. Separar o equipamento em vários componentes também faci- lita o aspecto de mobilidade do equipamento. Em certas modalidades, o e- quipamento é dividido em dois, três, quarto, cinco, seis, sete, oito, nove, dez ou mais componentes. Cada componente pode incluir uma ou mais peças do equipamento com rede elétrica necessária, tubulação, drenos, sistemas de controle, meios de aquecimento e resfriamento, dispositivos de acoplamento e tomadas. Em certas modalidades, o componente inclui paredes, teto, chão ou outras infraestruturais para o próprio componente, outros componentes, ou o equipamento inteiro. Em certas modalidades, o componente inclui um conteúdo para fácil transporte do componente. O Container pode ser usado no processo de produção (por exemplo, como um Container para mistura ou outro barril). As laterais, fundo ou topo do Container podem ser usados como as paredes, chão ou teto da cobertura que aloja o equipamento ou os com- ponentes do mesmo.
Em certas modalidades, cada etapa do processo de produção é desempenhada em um componente separado. Isto é, todo o equipamento para uma etapa do processo de produção é incluído no componente. As vá- rias etapas e equipamento útil na produção de bioetanol a partir de biomassa 25 são descritos aqui a seguir. Em outras modalidades, uma etapa pode reque- rer equipamento de um ou mais componentes. Em outras modalidades, mais de uma etapa do processo de produção é incluída em um componente. Um ou mais componentes do equipamento são montados para produzir um e- quipamento operável. Os componentes são tipicamente montados em um 30 local preparado para a instalação. Entretanto, em certas modalidades, não há preparação ou infraestrutura no local. Em vez disso, o equipamento ou componentes são autossuficientes. Em certas modalidades, os componentes são montados usando um guindaste, empilhadeira, caminhão, ou outros dis- positivos de movimento, que é opcionalmente incluído no sistema. Em outras modalidades, os componentes são montados usando apenas trabalho hu- mano. Ferramentas podem ser usadas na montagem do equipamento. O 5 local pode incluir toda a infraestrutura necessária para fazer o equipamento operacional. Infraestrutura pode incluir paredes, teto, fundação, chão, eletri- cidade, rede elétrica, tubulação, esgoto, água, e gás natural. Em certas mo- dalidades, a infraestrutura não é móvel e é fixa. Quando o equipamento ou qualquer de seus componentes são movidos, a infraestrutura pode deixar 10 para trás para potencialmente ser usada novamente no futuro. Em certas modalidades, a infraestrutura é usada para montar um equipamento de pro- dução cada mês, cada estação, cada ano ou qualquer tempo suficiente que a biomassa está disponível no local para suprir o equipamento.
Equipamentos de produção de etanol são menores em escala do que equipamentos de produção de etanol tradicionais. Tipicamente, equipa- mentos de produção de etanol produzem mais que 38-76 milhões de litros (mais que 10 a 20 milhões de galões) de etanol por ano com alguns equipa- mentos excedendo 189 milhões de litros (50 milhões de galões) de etanol por ano. Os equipamentos produzem menos de 18,9 milhões de litros (me- nos de 5 milhões de galões de etanol) ou outra fonte de energia por ano. Em certas modalidades, o equipamento produz menos de 3785412 litros (1 mi- lhão de galões) de etanol ou outra fonte de energia por ano. Em certas mo- dalidades, o equipamento produz menos de 1892706 litros (0,5 milhão de galões) de etanol ou outra fonte de energia por ano. Em certas modalidades, o equipamento produz menos de 378 mil litros (menos de 0,1 milhão de ga- lões) de etanol ou outra fonte de energia por ano. Em certas modalidades, o equipamento produz menos de 37,8 mil litros (menos de 0,01 milhão de ga- lões) de etanol ou outra fonte de energia por ano. Em certas modalidades, o equipamento produz menos de 3,8 mil litros (menos de 0,001 milhão de ga- lões) de etanol ou outra fonte de energia por ano. Esses equipamentos po- dem ser móveis ou incluem componentes móveis como descritos aqui a se- guir. A quantidade de energia produzida por um equipamento é suficiente τι para atender às demandas de uma fábrica, base militar, cidade pequena, vila rural, município, fazenda e ilha. O pequeno porte do equipamento permite que vários equipamentos sejam colocados em uma região geográfica. Por exemplo, um equipamento pode ser colocado em quaisquer áreas onde bi- 5 omassa seja suficiente (por exemplo, culturas, resíduos) para suprir o equi- pamento. Equipamentos de pequena escala perto da biomassa processado pelo sistema reduz custos de transporte, e em certos casos, pode permitir que o etanol seja produzido economicamente onde ela não pode ser produ- zido economicamente por equipamento de grande escala.
Os equipamentos de produção de bioetanol podem ter todos os
alguns dos equipamentos necessários para produzir o produto desejado a partir de biomassa. A biomassa usada pelos sistemas inclui qualquer tipo de biomassa. Em certas modalidades, fontes mais convencionais de biomassa tais como milho, beterraba, grãos, cana-de-açúcar ou trigo são usadas como 15 material de partida. Em outras modalidades, fontes menos convencionais de biomassa são usadas incluindo resíduos agrícolas, algas, resíduos e resí- duos humanos. Em certas modalidades, os sistemas não usam milho, beter- raba ou cana-de-açúcar. Em certas modalidades, os sistemas usam milho. Em outras modalidades, o sistema usa beterraba ou cana-de-açúcar. Em 20 certas modalidades, o sistema é designado a usar uma variedade de tipos diferentes de biomassa com material de partida. Em outras modalidades, o sistema é designado a usar um tipo de biomassa. Em certas modalidades, vários componentes podem ser trocados alternadamente para permitir tipos diferentes de biomassa como materiais de partida.
Em certas modalidades, os sistemas incluem processos e apare-
lhos para pré-processar a biomassa. Em certas modalidades, a biomassa é classificada. Em outras modalidades, a biomassa é limpa. Em outras moda- lidades, a biomassa é embalada. Em certas modalidades, a biomassa é compactada ou comprimida. Em outras modalidades, a biomassa é Iiquefei- 30 ta. Em outras modalidades, a biomassa é desidratada. O pré-processamento da biomassa pode ocorrer no local de da colheita da biomassa, antes do transporte da biomassa, durante o transporte, durante o armazenamento da biomassa, ou no local da produção de energia. Qualquer equipamento e mé- todos usados para pré-processar a biomassa para produção de energia po- de ser usado. Em certas modalidades, O pré-processamento significa que é considerado como parte do sistema.
5 O processo de produção de energia (por exemplo, etanol, hidro-
carbonetos, gasolina, gás natural, metano, biodiesel, e gás hidrogênio), ele- tricidade, plásticos, polímeros, nutrientes (humanos e animais), proteínas, biomoléculas, produtos farmacêuticos (humanos e veterinários; por exemplo, fármacos e medicamentos), fertilizantes, ou outros produtos a partir de bio- 10 massa podem ser dividido em várias etapas. A primeira envolve triturar a biomassa em um pó fino, cortar a biomassa, aparar a biomassa, ou de outra forma fazer os carboidratos complexos ou outras biomoléculas na biomassa disponíveis para processamento adicional. Em certas modalidades, a bio- massa resultante é então misturada com água e opcionalmente com micro- 15 organismos (por exemplo, bactérias), algas, enzimas, ácido, base, ou agente químico. A mistura é então opcionalmente aquecida em um fogão ou outro aparelho para facilitar a quebra dos açúcares complexos (por exemplo, celu- lose, amido) em açúcares mais simples, fermentáveis (por exemplo, glicose). Esta etapa também pode facilitar a quebra de outras biomoléculas ou estru- 20 turas celulares tais como lipídeos, proteína, ácido nucléicos, esteróides, pro- dutos natural, parede da célula, membrana da célula e membranas intracelu- lares. A mistura resultante, comumente conhecida como massa, é então fermentada com a adição de um microorganismo tal como levedura. Em cer- tas modalidades, outros microorganismos geneticamente projetados são u- 25 sados no processo de fermentação. Os microorganismos podem ser particu- larmente adequados para fermentar ou converter a biomassa usada no pro- cesso dentro de um produto desejado. O processo de fermentação/conver- são é continuado até que a maioria dos açúcares ou outros materiais de par- tida na fermentação tenham sido convertidos para etanol ou outro produto 30 desejado. Em certas modalidades, coprodutos tais como dióxido de carbono, proteínas, polímeros, nutrientes, fertilizantes ou biomoléculas são produzidos durante o processo. Esses podem ser coletados, purificados, embalados e/ou vendidos. O etanol ou outro produto desejado é então opcionalmente separado do líquido, resíduo sólido e produtos secundários. Isso é feito tipi- camente por destilação; entretanto, outros meios de separação e purificação também podem ser usados (por exemplo cromatografia de coluna, extração, 5 cromatografia e cristalização). O etanol destilado ou outra fonte de energia líquida ainda pode conter água, assim o produto desejado é opcionalmente desidratado. Em certas modalidades, o produto desejado (por exemplo, eta- nol) é desidratado passando-o por uma substânica que absorve a água res- tante tal como peneiras moleculares. Uma vez purificado o produto desejado 10 (por exemplo, etanol) ao grau de pureza desejado e a água removida, o pro- duto desejado, particularmente etanol, é opcionalmente desnaturado, tor- nando-o impróprio para o consumo humano. O processo de desnaturação é realizado pela ausênica de etanol purificado com 1 a 5% de gasolina ou ou- tro solvente orgânico (por exemplo, metanol, acetona, isopropanol, e hexa- 15 nos). Qualquer resíduo pode ser descartado. Em certas modalidades, o grão dos destiladores resultantes é usado como alimento para animais ou como fertilizantes. Dióxido de carbono também é produzido como um sub-produto no processo de fermentação. O dióxido de carbono também pode ser cole- tado e vendido. Outros produtos tais como polímeros, proteína, lipídeos, ou 20 outras biomoléculas são produtos secundários e podem ser coletados, em- balados e/ou vendidos.
Em certas modalidades, por exemplo, quando bioetanol está sendo produzido a partir de biomassa, o equipamento ou um componente do mesmo inclui um fermentador e aparelho de destilação. Em outras modali- 25 dades, o equipamento de produção ou componente do mesmo também in- clui um fogão. O equipamento também pode incluir um triturador para triturar a biomassa em partículas menores. O equipamento também pode conter equipamento tais como colunas para purificação adicional e desidratação do etanol após destilação. Em certas modalidades, o equipamento também in- 30 clui containeres e equipamentos de mistura para desnaturar o etanol produ- zido. Em certas modalidades, os vários equipamentos são interconectados usando tubulação para facilmente transferir o produto de uma etapa dentro do equipamento para desempenhar a próxima etapa. Conforme necessário, os vários equipamentos usados no processo são ajustados com meios de aquecimento e resfriamento.
O processo começa com biomassa. A biomassa usada pelo sis- 5 tema pode ser qualquer biomassa adequada para produção de etanol ou qualquer outro produto desejado. Em certas modalidades, a biomassa são culturas agrícolas com alto teor de amido ou alto teor de açúcar tais como milho, cana-de-açúcar açúcar e beterraba. Os equipamentos são particular- mente úteis e econômicos na conversão de culturas em bioetanol porque 10 eles podem chegar ou ser montados no local quando as culturas (ou outra biomassa) estão prontas para processamento e então saem ou são desmon- tados quando as culturas (ou outra biomassa) tiverem sido processadas. Em certas modalidades, a biomassa inclui materiais que contêm celulose, hemi- celulose, lignina, proteína, amido, e/ou açúcar. Em certas modalidades, a 15 biomassa inclui vegetais tais como árvores, arbustos, gramas, erva daninha, culturas agrícolas e resíduos agrícolas. Em certas modalidades, a biomassa inclui biomassa aquática, for exemplo plâncton, plantas aquáticas e algas. Biomassa aquática é particularmente adequada para ser processa pelos e- quipamentos de produção que são transportados na água. Em certas moda- 20 lidades, a biomassa é resíduo urbano, resíduos de papel e resíduos de quin- tal. Um equipamento de produção pode rotineiramente viajar para uma área específica para converter seu resíduo em etanol ou outro produto desejado, ou o equipamento pode ser montado em um local específico. Em outras mo- dalidades, a biomassa é resíduo humano.
As fases iniciais de classificação, trituração, corte, aparo, lava-
gem, liquefação e/ou sacarificação da biomassa são realizadas pelo equi- pamento ou componentes do mesmo em algumas modalidades. Em outras modalidades, essas etapas ou algumas dessas etapas não são realizadas pelo equipamento ou componentes do mesmo.
Em certas modalidades, a biomassa é mecanicamente separa-
da. Por exemplo, em certas modalidades, a classificação, trituração, corte, aparo, lavagem ou outro pré-processamento da biomassa para fermentação ou conversão não é realizada pelo equipamento ou componentes do mesmo, e a biomassa processada resultante (também conhecida como a refeição) é o material de partida usado pelo equipamento ou um componente do mes- mo. Em certas modalidades, o equipamento ou um componente do mesmo 5 processa a biomassa para permitir que os microorganismos ou químicos a- jam nos carboidratos na biomassa. This may include breaking down cell membranes, breaking down cells walls, increasing the surface area, breaking down macrostructures in the biomassa.
Em certas modalidades, a biomassa ou celulose na biomassa é 10 texturizada ou aberta como descrito nas Patentes U.S. 5,952,105; 5,973,035; 6,207,729; 6,258,876; 6,448,307; 7,074,918; cada qual é incorporada aqui a seguir por referência, e pedidos de patente U.S. publicados 20050084671; 20050090577; 20050200050; cada qual é incorporada aqui a seguir por refe- rência. Esse processo abre as fibras na biomassa para processamento adi- 15 cional por produtos químicos e microorganismos adicionados à biomassa processada nas etapas subsequentes. O processo aumenta a área de su- perfície onde os microorganismos ou produtos químicos podem trabalhar.
Referindo-se à figura 2, um cortador giratório na forma de faca inclui um funil 22 que pode ser carregado com uma fonte de fibra fragmenta- da 10 preparada por fonte de fibra fragmentada 10. Fonte de fibra fragmen- tada 10 é cortada entre lâminas fixas 24 e lâminas giratórias 26 para prover um primeiro material fibroso 12. Primeiro material fibroso 12 passa através de uma tela 16, e o segundo material fibroso resultante 4 é capturado na caixa 30. Para auxiliar na coleta do segundo material fibroso 4, caixa 30 po- de ter uma pressão abaixo da pressão atmosférica mínima, por exemplo, pelo menos 10 por cento abaixo da pressão atmosférica mínima, por exem- plo, pelo menos 25 por cento abaixo da pressão atmosférica mínima, pelo menos 50 por cento abaixo da pressão atmosférica mínima, ou pelo menos 75 por cento abaixo da pressão atmosférica mínima. Em algumas modalida- des, uma fonte a vácuo 50 é utilizada para manter a caixa abaixo da pressão atmosférica mínima.
Em certas modalidades, a biomassa é misturada com água e opcionalmente enzimas, microorganismos (por exemplo, bactérias, fungos, leveduras), algas, outros organismos, reagentes químicos ou uma combina- ção dos mesmos. Esta etapa quebra as estruturas celulares, açúcares, e biomoléculas da biomassa antes de sua conversão no produto desejado. Em certas modalidades, a biomassa é misturada com um microorganismo para auxiliar na quebra da biomassa. O microorganismo pode ser geneticamente projetado. Em certas modalidades, a biomassa é misturada com uma alga que auxilia na quebra da biomassa. A mistura resultante pode ser aquecida, resfriada e misturada para efetuar as mudanças desejadas à biomassa. Em certas modalidades, a biomassa é substancialmente liqüefeita, resultando em uma massa antes de ser transferida ao equipamento ou um componente do mesmo. Ainda em outras modalidades, os açúcares complexos na massa são quebrados em açúcares mais simples, fermentáveis, e a massa resul- tante é transferida ao equipamento ou um componente do mesmo para pro- cessamento.
Uma vez que a biomassa ou uma forma processada da biomas- sa (por exemplo, a refeição, a massa, aberta e fibra) entra no equipamento ou componente do mesmo, ela é ainda processada para formar etanol ou qualquer outro produto desejado. Em certas modalidades, o equipamento ou 20 um componente do mesmo pré-processa, liqüefaz e converte os açúcares complexos na massa em açúcares mais simples. Em outras modalidades, o equipamento ou um componente do mesmo, liqüefaz e converte os açúcares complexos para açúcares mais simples para destilação. Ainda em outras modalidades, o açúcar complexo na massa é convertido em açúcares mais 25 simples no equipamento ou um componente do mesmo. Esse processo de conversão é efetuado por enzimas tais como amilase ou celulase, ácido (por exemplo, ácido sulfúrico), microorganismos, e/ou calor. O processo de con- versão quebra os açúcares complexos tais como celulose e amido para açú- cares de 5 ou 6 carbonos mais simples tal como glicose.
Uma vez que a massa com os açúcares quebrados é obtida a-
través de processamento dentro ou fora do equipamento, o processo de fermentação/conversão inicia. Em certas modalidades, a massa é fermenta- da para produzir etanol. O processo de fermentação inicia tipicamente tra- zendo a massa para uma temperatura específica, por exemplo, entre 30 e 45°C. Em certas modalidades, a fermentação ocorre aproximadamente a 30°C. Em certas modalidades, o pH da massa é ajustado para aproximada- 5 mente pH 6-8, preferencialmente pH 7-7,5. Em certas modalidades, a fer- mentação é realizada em uma atmosfera sem oxigênio. Um microorganismo de fermentação é então adicionado à massa. Em certas modalidades, o mi- croorganismo de fermentação é levedura. Em outras modalidades, o micro- organismo de fermentação é Saccharomyces cerevisiae. Em certas modali- 10 dades, o microorganismo de fermentação é Schizosaccharomyces pombe. Em outras modalidades, o microorganismo é Zymomonas mobilis. Em outras modalidades, o microorganismo é Eseheriehia eoli. Em certas modalidades, o microorganismo é um organismo geneticamente projetado. Exemplos de organismo de fermentação geneticamente projetado útil na produção de bio- 15 etanol são descritos nas Patentes U.S. 6,699,696; 6,306,639; 5,162,516; 5,028,539; 5,000,000; 4,400,470; cada qual é incorporada aqui a seguir por referência. Em certas modalidades, a mistura de fermentação é mantida a uma temperatura e pH constantes durante o processo de fermentação. A fermentação tipicamente dura de 24 horas a 500 horas. Em certas modali- 20 dades, a fermentação dura de 50 a 200 horas. Em certas outras modalida- des, a fermentação dura de 100 a 200 horas. Como seria avaliada por al- guém versada na técnica, a biomassa, microorganismo, temperatura, e ou- tras condições usadas na fermentação irá determinar o tempo necessário para converter a biomassa em etanol.
Em outras modalidades, a biomassa processada ou massa é
convertida em outra fonte de energia além do etanol (por exemplo, gasolina, hidrocarbonetos, gás hidrogênio, gás natural, biodiesel, e eletricidade) ou outro produto ou coproduto desejado. Essa conversão é efetuada por micro- organismos. Em certas modalidades, os microorganismos são geneticamen- 30 te projetados. Em certas modalidades específicas, os microorganismos são geneticamente projetados para produzir o produto desejado. Por exemplo, em certas modalidades, os microorganismos são designados para produzir gás natural ou gás hidrogênio a partir de biomassa. Em outras modalidades, os microorganismos são designados para produzir gasolina ou hidrocarbone- tos a partir de biomassa.
Em outras modalidades, a biomassa processada ou massa é 5 convertida em outros produtos desejados tais como plásticos, polímeros, e nutrientes. Essa conversão é efetuada por microorganismos. Em certas mo- dalidades, os microorganismos são geneticamente projetados. Em certas modalidades específicas, os microorganismos são geneticamente projetados para produzir o polímero desejado. Em certas modalidades, os microorga- 10 nismos são designados para produzir nutrientes.
Em certas modalidades, o produto desejado é removido confor- me ele é produzido. Em outras modalidades, o produto desejado é purificado a partir da fermentação/conversão após fermentação/conversão ser inter- rompida. Na produção de bioetanol, após a etapa de fermentação ser finali- zada, a massa fermentada (também conhecida como cerveja) contém qual- quer de 5% a 20% de etanol. Em algumas modalidades, o etanol é removido conforme ele é produzido. O etanol é purificado a partir da água e solidifica- do por destilação. O processo de destilação envolve vaporizar o etanol e então recondensá-lo na forma líquida novamente. A pureza do etanol obtido da destilação pode ser aumentada destilando-se repetidamente o etanol re- sultante até alcançar a pureza desejada. O etanol pode ser purificado remo- vendo-se qualquer água restante usando uma etapa de desidratação. Em certas modalidades, o etanol é passado por um material que absorve a água tal como peneiras moleculares. Em certas modalidades, o etanol é destilado ou azeotropado para remover a maioria da água do etanol. Similarmente, se um produto desejado diferente é produzido além do etanol, ele pode simi- larmente ser purificado da biomassa convertida. Preferencialmente, tanto do produto desejado é produzido antes do processo de conversão ser interrom- pido. Em certas modalidades, o produto desejado é extraído conforme ele é produzido.
Analogamente, os equipamentos podem produzir 100% de eta- nol ou etanol de qualquer estado de pureza desejado. Por exemplo, o equi- pamento com seus equipamentos de destilação pode produzir menos de 100% de etanol puro. Em certas modalidades, o etanol é pelo menos 80%, pelo menos 90%, pelo menos 95%, pelo menos 98%, ou pelo menos 99% puro. O etanol, se desejado, pode depois ser purificado e/ou desidratado do lado de fora do equipamento móvel. Em certas modalidades, o equipamento produz etanol puro que é subsequentemente desnaturado. Um solvente or- gânico tal como metanol, isopropanol, hexanos, e gasolina é adicionado ao etanol purificado para produzir etanol desnaturado, o qual é impróprio para o consumo humano. Desnaturantes exemplares incluem metanol, cânfora, al- deídos, álcool amílico, gasolina, isopropanol, terpíneol, benzeno, óleo de rícino, acetona, nicotina, ácidos, querosene, e ftalato de dietila. Em certas modalidades, 1 a 10% de solvente orgânico são adicionados ao etanol. Em outras modalidades, 1 a 5% de solvente orgânico são adicionados. Em cer- tas modalidades, 2 a 5% de gasolina são adicionados ao etanol para dentu- reit.
Qualquer conhecimento na técnica de produção de etanol a par-
tir de biomassa pode ser usado no sistema de produção de etanol. Vários aspectos do processo de produção de etanol a partir de biomassa são des- critos nas Patentes 7,070,967; 7,037,704; 7,037,378; 7,033,781; 7,026,152;
7,022,894 6,933,404 6,927,048 6,908,995 6,861,248 6,849,434 6,846,657 6,803,218 6,755,975 6,737,257 6,716,631 6,703,227 6,699,696 6,663,780 6,660,506 6,648,930 6,605,376 6,596,908 6,592,921 6,582,944 6,555,350 6,528,311 6,509,180 6,468,567 6,420,146 6,387,554 6,379,964 6,372,269 6,355,456 6,352,859 6,335,198 6,335,177 6,333,181 6,326,204 6,306,639 6,287,862 6,280,986 6,267,309 6,251,674 6,224,915 6,136,577 6,130,076 6,107,093 6,090,595 6,054,611 6,045,660 6,001,568 5,981,807 5,975,439 5,958,698 5,932,456 5,916,787 5,916,780 5,892,107 5,882,905 5,869,301 5,840,971 5,821,093 5,789,210 5,779,164 5,756,862 5,735,916 5,705,369 5,677,154 5,616,478 5,609,723 5,578,472 5,571,703 5,559,031 5,554,520 5,545,543 5,504,259 5,503,996 5,488,185 5,487,989 5,482,846 5,474,924 5,470,433 5,424,417 5,424,202 5,407,817 5,397,436 5,372,939 ; 5,345,477 5,258,293 5,231,017 5,223,567 5,186,722 5,182,199 5,135,861 5,134,944 5,106,634 5,100,791 5,086,144 5,081,285 5,071,675 5,063,156 5,061,497 5,047,332 5,028,539 5,013,436 5,000,000 4,985,355 4,952,504 4,952,503 4,933,198 4,886,751 4,885,241 4,859,758 4,840,903 4,840,902 4,830,964 4,816,407 4,816,399 4,812,410 4,808,527 4,808,526 4,790,238 4,778,688 4,769,324 4,746,615 4,746,610 4,731,329 4,661,643 4,650,689 4,647,534 4,628,031 4,612,286 4,604,352 4,567,145 4,560,659 4,556,744 4,541,897 4,523,928 4,522,920 4,517,298 4,510,242 4,507,505 4,490,469 4,490,468 4,480,090 4,454,358 4,451,597 4,447,534 4,443,637 4,443,544 4,443,543 4,442,210 4,421,939 4,413,058 4,409,405 4,405,815 4,403,034 4,400,551 4,400,470 4,400,469 4,395,488 4,393,136 4,386,009 4,372,822 4,358,536 4,357,480 4,356,262 4,355,192 4,355,108 4,346,113 4,335,207 4,333,852 4,328,375 4,326,036 4,321,141 4,317,884 4,302,357 4,301,312 4,301,253 4,287,303 4,273,621 4,262,154 4,255,300 4,253,987 4,233,466 4,220,803 4,168,391; 4,164,445 4,139,509 4,134,926 4,094,742 cada qual é incorporada aqui a seguir por referência ; e pedido de patente U.S. publicados, 20060154844; 20060154353; 20060154342; 20060143728; 20060141594 20060141584 20060134747; 20060121589; 20060121581; 20060115779 20060110812 20060110810; 20060105443; 20060105442; 20060105440 20060101540 20060094080; 20060088922; 20060084156; 20060073220 20060064786 20060057692; 20060057691; 20060051847; 20060043020 20060035353 20060035346; 20060026715; 20060019400; 20060019360 20060014841 20060014260; 20060013765; 20060009537; 20060003408 20050289670 20050272134; 20050266543; 20050266540; 20050266105 20050266100 20050260554; 20050250192; 20050244934; 20050244878 20050233031 20050226950; 20050214915; 20050214913; 20050214911 20050214408 20050198704; 20050181492; 20050176974; 20050170483 20050158836 20050142250; 20050136525; 20050136520; 20050124010 20050115904 20050115897; 20050112739; 20050109697; 20050107482 20050106657 20050100996; 20050074865; 20050069998; 20050069598 20050065446 20050064052; 20050061313; 20050056600; 20050055874 20050033045 20050031719; 20050026261; 20050019932; 20050013901 20050003025 20040262161; 20040261145; 20040253713; 20040231661 20040229321 20040225164; 20040204503; 20040197890; 20040194161 20040191375 20040185543; 20040185542; 20040152159; 20040121436 20040116757 20040108085; 20040102619; 20040094144; 20040091983 20040087808 20040082044; 20040081648; 20040081647; 20040077090 20040067550 20040060868; 20040060673; 20040058052; 20040055041 20040047799 20040044087; 20040029238; 20040011258; 20040000521 20030236311 20030235881; 20030222021; 20030219512; 20030211585 20030204988 20030199072; 20030199049; 20030194788; 20030186402 20030180900 20030175903; 20030170861; 20030170330; 20030166179 20030162851 20030162271; 20030157675; 20030153059; 20030148309 20030143704 20030119006; 20030115792; 20030114330; 20030113735 20030113734 20030113732; 20030100807; 20030094416; 20030087381 20030077771 20030072822; 20030068415; 20030054535; 20030054500 20030049867 20030046724; 20030044499; 20030044495; 20030041982 20030019736 20030018063; 20030008363; 20030008362; 20030006191 20021097686 20020197688; 20020193617; 20020192774; 20020188965 20020188459 20020164731; 20020164730; 20020160469; 20020159990 20020155583 20020153317; 20020142410; 20020132350; 20020104518 20020094575 20020091165; 20020081677; 20020069987; 20020062594 20020061561 20020055135; 20020042111; 20020037564; 20020034816 20020026744 20020023278; 20020015871; 20010024796; 20010023034; 20010006795; cada uma das quais é incorpo- 30
rada aqui por meio de referência.
OUTRAS MODALIDADES
Várias modalidades da invenção foram descritas. Não obstante, será entendido que várias modificações podem ser feitas sem se afastar do espírito e escopo da invenção. Consequentemente, outras modalidades es- tão dentro do escopo das seguintes reivindicações.

Claims (32)

1. Método de produzir etanol a partir de biomassa, compreen- dendo: produzir etanol de biomassa em um primeiro sítio com um fer- mentador; transportar o fermentador para um segundo sítio; e produzir etanol de biomassa em um segundo sítio com o fermen- tador.
2. Método de acordo com a reivindicação 1, em que a biomassa é selecionada do grupo que consiste em material celulósico, material Iigno- celulósico, milho, cana de açúcar, beterraba de açúcar, árvores, arbustos, relvas, fitoplancto, zooplancto, algas, macroalgas, alga marinha, palhas de milho, moitas, tábua, refugo da floresta, polpa, algodão, lã, linho, papel, jor- nais, recipientes corrugados, papel misturado, impressos de computador, 15 papel branco de escritório, fragmentos de impressão de plantas, folhas, ga- lhos, grama, cortes de plantas, ramos, árvores, videiras, esgoto, dejetos a- grícolas, e misturas dos mesmos.
3. Método de acordo com a reivindicação 1 ou 2, em que o transporte é realizado com veículo náutico.
4. Método de acordo com a reivindicação 3, em que o vaso náu- tico é um barco, uma barcaça, um navio, um cais, uma plataforma flutuante, uma plataforma do mar ou uma plataforma marítima.
5. Método de acordo com a reivindicação 1 ou 2, em que o transporte é realizado com um veículo terrestre.
6. Método de acordo com a reivindicação 5, em que o veículo terrestre é um carro, caminhão, trator ou trem.
7. Método de acordo com a reivindicação 1 ou 2, em que o transporte é realizado com um veículo transportado pelo ar.
8. Método de acordo com a reivindicação 7, em que o veículo transportado pelo ar é um avião, helicóptero ou pequeno dirigível.
9. Método de acordo com a reivindicação 1 ou 2, em que o transporte é realizado por mais de um único modo.
10. Método de acordo com a reivindicação 9, em que o transpor- te é realizado por um veículo terrestre e um veículo marítimo.
11. Método de qualquer uma das reivindicações acima, em que a produção é realizada enquanto é transportada.
12. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações a- cima, em que, o fermentador faz parte de um sistema, o sistema compreen- dendo um componente selecionado do grupo que consiste em cortadores, dispositivos de cisalhamento, dispositivos de medição, dispositivos de fluxo, trituradores, misturadores, bombas, rede elétrica, fogões, aquecedores, re- frigeradores, ventiladores, recipientes, recipientes de manutenção, colunas de destilação, tubulação, componentes elétricos, fontes de energia, fontes de água de esgoto, fontes de água e misturas dos mesmos.
13. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações a- cima, em que o primeiro sítio e o segundo sítio têm áreas separadas por uma distância de cerca de 40 quilômetros ou mais (cerca de (25 milhas ou mais).
14. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações a- cima, em que o primeiro sítio e o segundo sítio têm espaços separados por uma distância de cerca de 160 quilômetros ou mais (cerca de 100 milhas ou mais).
15. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações a- cima, em que produzir etanol de biomassa no primeiro e/ou no segundo sítio compreende hidrolisar a biomassa, e depois fermentar a biomassa.
16. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações a- cima, compreendendo ainda transportar o sistema para um terceiro sítio, e depois produzir etanol no terceiro sítio.
17. Método de acordo com a reivindicação 16, que compreende ainda transportar o fermentador para um quarto sítio, e depois produzir o etanol no quarto sítio.
18. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-15, em que antes de produzir o etanol de biomassa no primeiro e/ou no se- gundo sítio com o fermentador, o fermentador é montado como parte de um sistema.
19. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações a- cima, em que produzir o etanol de biomassa compreende contatar a biomas- sa com um mais microorganismos arrumados no fermentador.
20. Método de acordo com a reivindicação 19, em que um ou mais microorganismos compreendem um ou mais bactérias geneticamente arrumadas.
21. Método de produzir energia de biomassa, compreendendo: produzir uma primeira fonte de energia de biomassa em um pri- meiro sítio com um fermentador, reator ou um conversor; transportar o fermentador, reator ou um conversor para um se- gundo sítio; e produzir uma segunda fonte de energia de biomassa no segundo sítio com o fermentador, reator ou um conversor.
22. Método de acordo com a reivindicação 21, em que a primeira e a segunda fonte de energia são as mesmas.
23. Método de acordo com a reivindicação 21 ou 22, em que a fonte de energia é selecionada do grupo que consiste em alcoóis, etanol, n- butanol, gasolina, hidrocarbonetos, hidrogênio, gás natural, biodiesel, eletri- cidade e misturas dos mesmos.
24. Método de acordo com a reivindicação 21, em que a fonte de energia compreende etanol.
25. Método de produzir um produto de biomassa, compreenden- do: produzir um primeiro produto de biomassa em um primeiro sítio com um reator ou um conversor; transportar o reator ou um conversor para um segundo sítio; e produzir um segundo produto de biomassa em um segundo sítio com o reator ou um conversor.
26. Método de acordo com a reivindicação 25, em que o primeiro e o segundo produtos são os mesmos.
27. Método de acordo com a reivindicação 25, em que o primeiro e o segundo produtos compreendem etanol.
28. Método de acordo com a reivindicação 25, em que o primeiro e o segundo produtos são selecionados do grupo que consiste em energia, etanol, n-butanol, alcoóis, hidrocarbonetos, gasolina, gás natural, metano, biodiesel, hidrogênio, eletricidade, polímeros, nutrientes, proteínas, biomolé- culas, farmacêuticos, produtos farmacêuticos, fertilizantes, produtos inter- mediários, produtos químicos e misturas dos mesmos.
29. Método de acordo com a reivindicação 25, em que o primeiro ou o segundo produto compreende uma ou mais biomoléculas selecionadas do grupo que consiste em ácidos nucleicos, proteínas, lipídeos, esteróides, produtos naturais, produtos metabólicos, nucleotídeos, nucleosídeos, gordu- ras, aminoácidos, peptídeos, e misturas dos mesmos.
30. Método para produzir um produto de biomassa, compreen- dendo: produzir um primeiro produto de biomassa em um primeiro sítio com um reator, o primeiro sítio estando localizado em uma porção de água; transportar o reator para um segundo sítio também em uma por- ção de água; e produzir um segundo produto de biomassa em um segundo sítio com o reator, em que a biomassa é obtida da porção de água.
31. Método de acordo com a reivindicação 30, em que a bio- massa é selecionada do grupo que consiste em plancto, plantas aquáticas, algas, algas marinhas, e misturas dos mesmos.
32. Método de produzir um produto de biomassa, compreenden- do: produzir um primeiro produto de biomassa em um primeiro sítio com um reator ou conversor; transportar o reator ou conversor através de uma primeira forma para um segundo sítio; produzir um segundo produto de biomassa no segundo sítio com o reator ou conversor; e transportar o reator ou conversor através de uma segunda forma diferente da primeira forma para um terceiro sítio.
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