BRPI1005516B1

BRPI1005516B1 - aparelho de decomposição de biomassa

Info

Publication number: BRPI1005516B1
Authority: BR
Inventors: Genta Minoru; Uehara Ryosuke; Terakura Seiichi; Kobayashi Seiji; Kageyama Yasushi
Original assignee: Mitsubishi Heavy Ind Ltd; Mitsubishi Heavy Ind Mechatronics Systems Ltd; Mitsubishi Hitachi Power Systems Enviromental Solutions Ltd
Priority date: 2010-09-03
Filing date: 2010-09-03
Publication date: 2019-12-03
Also published as: US20120058544A1; BRPI1005516A2; BRPI1005516A8; JP4691214B1; WO2012029182A1; CA2744522A1; CA2744522C; US9404135B2; JPWO2012029182A1

Abstract

aparelho de decomposição de biomassa incluem uma unidade de decomposição hidrotérmica 17 que transporta um material de biomassa alimentado 11 de um lado (um lado inferior) para o outro lado (um lado superior) por meio de uma rosca transportadora 14 em um corpo do aparelho 13, alimenta a água quente pressurizada 15, a qual é água de tratamento, pelo outro lado (o lado superior) que é diferente de uma posição de fornecimento do material de biomassa 11 para dentro do corpo do aparelho 13, decompõe hidrotermicamente o material de biomassa 11 enquanto coloca o material de biomassa 11 em contato na direção oposta com a água quente pressurizada 15, transfere frações solúveis em água quente para um efluente de água quente 16, o qual é água quente pressurizada a ser descarregada, e separa um componente de lignina e um componente de hemicelulose do material de biomassa 11, e também incluem uma unidade de descarga de biomassa 19 que descarrega uma biomassa sólida 18 pelo outro lado (um lado superior) do corpo do aparelho 13 sob uma pressão aumentada para colocá-lo sob uma pressão normal e um separador sólido-líquido 20 que descarrega o efluente 16 por um lado do corpo do aparelho 13. adicionalmente, uma unidade de raspagem 21 é fornecida em uma extremidade de um lance da rosca transportadora 14 posicionada dentro de uma área de instalação do separador sólido-líquido 20.

Description

“APARELHO DE DECOMPOSIÇÃO DE BIOMASSA” CAMPO A presente invenção diz respeito a um aparelho de decomposição de biomassa que pode decompor um material de biomassa e executar de forma eficiente separação sólido-líquido em uma biomassa sólida e um solúvel em água, um método do mesmo, e um sistema de produção de solução de açúcar que usa um material de biomassa e pode produzir de forma eficiente uma matéria-prima orgânica tal como álcool, substitutos para petróleo, ou aminoácido, o sistema de produção de solução de açúcar usando o aparelho de decomposição de biomassa e o método do mesmo.

ANTECEDENTES

Convencionalmente, uma técnica para produzir etanol ou coisa parecida, na qual separação sólido-líquido é executada após sacarificação de biomassa tal como madeira ao usar ácido sulfúrico diluído ou ácido sulfúrico concentrado, e uma fase líquida é neutralizada e usada como uma matéria-prima para fermentação de etanol, tem sido prática utilizada (Literatura de Patente 1, Literatura de Patente 2).

Adicionalmente, produção de matérias-primas industriais químicas (por exemplo, fermentação de ácido láctico) usando açúcar como um material de partida também pode ser considerada.

Neste relatório descritivo, “biomassa” representa organismos incorporados em um sistema circulatório de substância da biosfera global ou acúmulo de matérias orgânicas derivadas dos organismos (ver a JIS K 3600 1258).

Cana-de-açúcar, milho e outros mais, os quais são usados atualmente como matérias-primas de álcool, são usados originalmente como alimento e usar estes recursos comestíveis como recursos industriais em um longo prazo e em um modo estável não é preferível em virtude de um ciclo de vida de alimento efetivo.

Portanto, é uma questão importante usar efetivamente recursos de celulose tais como biomassa herbácea e biomassa baseada em madeira, as quais se acredita que serão recursos industriais úteis no futuro.

Adicionalmente, nos recursos de celulose, a relação de componente de recurso é variada de tal maneira que a razão de celulose é de 38% a 50%, aquela de componente de hemicelulose é de 23% a 32%, e aquela de componente de lignina, o qual não é usado como uma matéria-prima de fermentação, é de 15% a 22%. Por causa de pesquisas industriais serem conduzidas com muitos problemas não solucionados, matérias-primas nas pesquisas são assumidas em um modo fixado, e atualmente não existe revelação de uma técnica de um sistema de produção levando em consideração a versatilidade de material.

Originalmente, por causa de questões de resíduos e prevenção do aquecimento global serem consideradas de acordo com um método desfavorável para matéria-prima de fermentação quando comparada com matéria-prima de amido, existem menos pontos no sistema de produção nos quais matérias-primas são consideradas em um modo fixado. Este sistema de produção deve ser amplamente aplicável a materiais de resíduos gerais. Sacari-ficação enzímica propriamente dita não é eficiente de qualquer modo, e é pensada como sendo uma questão que deve ser resolvida no futuro. Uma taxa de sacarificação por meio de tratamento ácido tem um valor consideravelmente pequeno de cerca de 75% (em uma base de componente capaz de ser sacarificado) por causa de excessiva decomposição de açúcar causada por excesso de reação. Portanto, o rendimento de produção de etanol é cerca de 25% com relação aos recursos de celulose (Literatura de Patente 1, Literatura de Patente 3).

Nas técnicas convencionais reveladas nas Literaturas de Patente 1 a 3, tem existido um fenômeno no qual um subproduto de reação faz com que inibição de sacarificação enzímica diminua a produção de açúcar. Portanto, um aparelho de decomposição hidrotérmica que remove uma substância inibindo sacarificação enzímica para aumentar atividade de enzima baseada em celulose tem sido proposto (Literaturas de Patente 4 e 5).

LISTA DE REFERÊNCIAS

Literaturas de Patente Literatura de Patente 1: Publicação Nacional de Pedido de Patente Japonês No. H9-507386;

Literatura de Patente 2: Publicação Nacional de Pedido de Patente Japonês No. H11-506934;

Literatura de Patente 3: Pedido de Patente Japonesa Aberta No. 2005-168335;

Literatura de Patente 4: Pedido de Patente Japonesa Aberta No. 2009-183805;

Literatura de Patente 5: Pedido de Patente Japonesa Aberta No. 2009-183154.

Literatura Não de Patente Literatura Não de Patente 1: Nikkei Bio Business, p. 52, setembro de 2002.

SUMÁRIO

Problema Técnico No aparelho de decomposição hidrotérmica nas Literaturas de Patente 4 e 5 mencionadas anteriormente, uma biomassa sólida e água quente pressurizada são fornecidas para contato em direção oposta uma com a outra para causar reação hidrotérmica por meio de troca de calor interna. Entretanto, quando água quente pressurizada é descarregada, existe um problema em que a biomassa sólida se torna obstrução no momento de descarregar a água quente, e separação sólido-líquido eficiente não pode ser executada.

Portanto, pode ser considerado que um efluente após um processo de decomposição é descarregado para o lado de fora em um estado de fase de sólido e líquido misturados juntamente com a biomassa sólida, e um dispositivo de separação sólido-líquido tal como um filtro de correia é fornecido fora do aparelho para executar separação sólido-líquido, de maneira que um conteúdo sólido é transportado para o aparelho de decomposição de novo e um conteúdo líquido é transportado para um sistema de processamento posterior. Entretanto, por causa de o dispositivo de separação sólido-líquido ser fornecido separadamente no lado de fora, o custo do aparelho aumenta e um espaço de instalação é exigido. Adicionalmente, quando separação sólido-líquido é executada no lado de fora, um componente de hemicelulose dissolvido precipita em um lado de água quente, e como resultado a eficiência de recuperação de solúvel em água quente é reduzida. A presente invenção tem conseguido resolver os problemas citados anteriormente, e um objetivo da presente invenção é fornecer um aparelho de decomposição de biomassa que possa executar de forma eficiente separação sólido-líquido em uma biomassa sólida e um solúvel em água e um método do mesmo, e um sistema de produção de solução de açúcar usando um material de biomassa.

Solução Para o Problema De acordo com um aspecto da presente invenção, um aparelho de decomposição de biomassa que decompõe um material de biomassa contendo celulose, hemicelulose e lignina inclui: uma unidade de alimentação de biomassa que alimenta um material de biomassa; uma unidade de decomposição que transporta um material de biomassa alimentado de um lado para o outro lado por meio de uma rosca transportadora dentro de um corpo do aparelho, fornece água de tratamento pelo outro lado, o qual é diferente de uma posição de fornecimento do material de biomassa, para dentro do corpo do aparelho, decompõe o material de biomassa enquanto levando o material de biomassa para contato em direção oposta com água de tratamento, transfere frações solúveis para um efluente, o qual é água de tratamento a ser descarregada, e que separa um componente de lignina e um componente de hemicelulose do material de biomassa; uma unidade de descarga de biomassa que descarrega uma biomassa sólida pelo outro lado do corpo do aparelho; e um separador sólido-líquido que descarrega um efluente por um lado do corpo do aparelho. Uma unidade de ras-pagem é fornecida em uma extremidade de um lance da rosca transportadora posicionada dentro de uma área de instalação do separador sólido-líquido.

Vantajosamente, no aparelho de decomposição de biomassa, a unidade de raspa-gem fica em contato com uma superfície do separador sólido-líquido.

Vantajosamente, no aparelho de decomposição de biomassa, a unidade de raspa-gem é fornecida em uma pluralidade de posições sobre uma circunferência total de um lance.

Vantajosamente, no aparelho de decomposição de biomassa, a unidade de raspa-gem tem um formato de escova formada por enfeixamento de fios.

Vantajosamente, no aparelho de decomposição de biomassa, o separador sólido- líquido é um filtro.

Vantajosamente, no aparelho de decomposição de biomassa, cada um dos fios tem um diâmetro de fio inserível em uma folga entre filtros no separador sólido-líquido.

Vantajosamente, no aparelho de decomposição de biomassa, cada um dos fios é constituído de um fio trançado formado ao trançar fios finos.

Vantajosamente, no aparelho de decomposição de biomassa, o separador sólido-líquido é formado sobre uma circunferência total de um corpo do aparelho.

Vantajosamente, no aparelho de decomposição de biomassa, uma forma de abertura de um filtro no separador sólido-líquido expande de um lado de entrada na direção de um lado de saída.

Vantajosamente, no aparelho de decomposição de biomassa, um trocador de calor é fornecido em uma linha de descarga do efluente.

Vantajosamente, no aparelho de decomposição de biomassa, água que tenha sido utilizada para troca de calor pelo trocador de calor é pressurizada e aquecida para obter água quente pressurizada por uma unidade de pressurização e aquecimento, e uma linha de água quente pressurizada para fornecer água quente pressurizada para o aparelho de decomposição é fornecida.

Vantajosamente, no aparelho de decomposição de biomassa, um fluxômetro é fornecido em uma linha de descarga do efluente, e um controlador controla uma taxa de fluxo de maneira que uma taxa de fluxo de descarga se torna constante.

De acordo com um outro aspecto da presente invenção, um método de decomposição de biomassa inclui: alimentar um material de biomassa contendo celulose, hemicelulose e lignina; decompor o material de biomassa com água de tratamento em uma unidade de decomposição; dissolver um componente de lignina e um componente de hemicelulose na água de tratamento; e em seguida separar um conteúdo sólido acumulado em um separador sólido-líquido em sólido e líquido ao raspar um conteúdo sólido por meio de uma unidade de raspagem fornecida em uma extremidade de um lance de uma rosca transportadora, quando um efluente é descarregado da unidade de decomposição.

De acordo ainda com um outro aspecto da presente invenção, um sistema de produção de solução de açúcar usando um material de biomassa inclui: qualquer um de o aparelho de decomposição de biomassa descrito anteriormente; e um dispositivo de decomposição enzimática que processa pelo menos um de celulose em uma biomassa sólida descarregada pelo aparelho de decomposição de biomassa e um componente de hemicelulose em um efluente com enzima em uma solução de açúcar contendo pelo menos um de hexose e pentose.

Vantajosamente, o sistema de produção de solução de açúcar usando um material de biomassa inclui um dispositivo de decomposição por ácido sulfúrico que decompõe o componente de hemicelulose no efluente descarregado pelo aparelho de decomposição de biomassa com ácido sulfúrico em uma solução de açúcar contendo pentose.

EFEITOS VANTAJOSOS DA INVENÇÃO

De acordo com a presente invenção, um conteúdo sólido acumulado em um separador sólido-líquido é raspado por uma unidade de raspagem fornecida em uma extremidade de um lance de uma rosca transportadora para impedir obstrução. Adicionalmente, o conteúdo sólido removido é elevado por causa de uma função de transporte do lance, e como resultado o conteúdo sólido é usado como um material para contato em direção oposta, promovendo assim decomposição eficiente.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS A figura 1 é um diagrama esquemático de um aparelho de decomposição hidrotér-mica de biomassa de acordo com uma primeira modalidade da presente invenção. A figura 2A é um diagrama esquemático de partes relevantes de um separador sóli-do-líquido. A figura 2B é uma vista seccional do separador sólido-líquido. A figura 3 é um diagrama esquemático de um separador sólido-líquido e de uma unidade de raspagem. A figura 4A é um diagrama esquemático de um separador sólido-líquido e de uma unidade de raspagem de acordo com um exemplo comparativo. A figura 4B é um diagrama esquemático do separador sólido-líquido e da unidade de raspagem de acordo com o exemplo comparativo. A figura 4C é um diagrama esquemático do separador sólido-líquido e da unidade de raspagem de acordo com o exemplo comparativo. A figura 4D é um diagrama esquemático do separador sólido-líquido e da unidade de raspagem de acordo com o exemplo comparativo. A figura 5 é um diagrama esquemático de um filtro em um separador sólido-líquido. A figura 6 é um diagrama padrão de um aparelho de decomposição hidrotérmica vertical que decompõe hidrotermicamente biomassa por meio de água quente e um diagrama de distribuição de temperatura do mesmo. A figura 7 é um diagrama esquemático de um aparelho de decomposição hidrotér-mica de biomassa de acordo com uma segunda modalidade da presente invenção. A figura 8 é um diagrama esquemático de um aparelho de decomposição hidrotér-mica de biomassa de acordo com uma terceira modalidade da presente invenção. A figura 9 é um diagrama conceitual de um sistema de produção de um material orgânico usando um material de biomassa de acordo com uma quarta modalidade da presente invenção. A figura 10 é um diagrama conceitual de um sistema de produção de álcool de um material orgânico usando um material de biomassa de acordo com uma quinta modalidade da presente invenção. A figura 11 é um diagrama conceitual de um sistema de produção de álcool de um material orgânico usando um material de biomassa de acordo com uma modificação da quinta modalidade.

DESCRIÇÃO DE MODALIDADES

Modalidades exemplares da presente invenção serão explicadas a seguir detalhadamente com referência aos desenhos anexos. A presente invenção não está limitada às modalidades. Além do mais, elementos constituintes nas modalidades seguintes incluem aqueles que podem ser facilmente assumidos pelos versados na técnica ou que sejam substancialmente equivalentes. Em uma modalidade da presente invenção, um aparelho de decomposição de biomassa que processa um material de biomassa é explicado ao usar um aparelho de decomposição hidrotérmica; entretanto, a presente invenção não está limitada a isto, e as mesmas operações podem ser aplicadas a um aparelho que decomponha um material de biomassa ao adicionar ácido ou álcali.

Primeira Modalidade O aparelho de decomposição de biomassa de acordo com a presente invenção será explicado com referência aos desenhos. A figura 1 é um diagrama esquemático de um aparelho de decomposição hidrotérmica de biomassa de acordo com uma primeira modalidade. Tal como mostrado na figura 1, um aparelho de decomposição hidrotérmica de biomassa 10A de acordo com a primeira modalidade é um aparelho de decomposição de biomassa que decompõe um material de biomassa 11 contendo celulose, hemicelulose e lignina. O aparelho de decomposição de biomassa inclui uma unidade de decomposição hidrotérmica 17 que transporta o material de biomassa alimentado 11 de um lado (um lado inferior na presente modalidade) para o outro lado (um lado superior na presente modalidade) por meio de uma rosca transportadora 14 em um corpo do aparelho 13, alimenta a água quente pressurizada 15, a qual é água de tratamento, pelo outro lado (o lado superior na presente modalidade) diferente de uma posição de fornecimento do material de biomassa 11 para dentro do corpo do aparelho 13, decompõe hidrotermicamente o material de biomassa 11 enquanto levando o material de bio-massa 11 para contato em direção oposta com a água quente pressurizada 15, transfere frações solúveis em água quente para um efluente de água quente 16, o qual é água quente pressurizada a ser descarregada, e separa um componente de lignina e um componente de hemicelulose do material de biomassa 11. O aparelho de decomposição de biomassa também inclui uma unidade de descarga de biomassa 19 que descarrega uma biomassa sólida 18 pelo outro lado (o lado superior na presente modalidade) do corpo do aparelho 13, e um separador sólido-líquido 20 que descarrega o efluente de água quente 16 por um lado (o lado inferior na presente modalidade) do corpo do aparelho 13. Adicionalmente, uma unidade de raspagem 21 é fornecida em uma extremidade de um lance da rosca transportadora 14 posicionada dentro de uma área de instalação do separador sólido-líquido 20.

Na figura 1, o número de referência 12 indica uma unidade de alimentação de biomassa, a letra de referência M indica um motor que aciona a rosca transportadora 14, e o número de referência 23 indica nitrogênio pressurizado para manter uma pressão no lado de dentro do corpo do aparelho 13. A figura 2A é um diagrama esquemático de partes relevantes do separador sólido-líquido, e a figura 2B é uma vista seccional do mesmo.

Tal como mostrado nas figuras 2A e 2B, a rosca transportadora 14 inclui um eixo de rotação 14a e um lance em espiral 14b fornecido ao longo do eixo de rotação 14a, e a unidade de raspagem 21 é fornecida na extremidade do lance 14b. Na presente modalidade, a unidade de raspagem 21 é fornecida continuamente na extremidade do lance 14b.

Desta maneira, um conteúdo sólido 24 presente no aparelho e acumulado no separador sólido-líquido 20 é raspado pela unidade de raspagem 21 e transferido para cima por causa de uma função de transporte do lance 14b, e é usado como um material usado para contato em direção oposta juntamente com o material de biomassa alimentado 11, capacitando assim para promover decomposição hidrotérmica de forma eficiente.

Como o conteúdo sólido 24 presente no aparelho para ser raspado pelo separador sólido-líquido 20, um no qual o material de biomassa 11 ou uma parte do material de biomassa 11 é decomposto hidrotermicamente, a biomassa sólida 18 e outros mais podem ser mencionados. A figura 3 é uma vista ampliada do separador sólido-líquido 20 e da unidade de raspagem 21, e as figuras 4A a 4D são diagramas esquemáticos da unidade de raspagem em um exemplo indesejável. Nas figuras 4A a 4D, por causa de os lados direito e esquerdo serem simétricos ao eixo, somente o lado direito está mostrado.

Tal como mostrado na figura 4A, por exemplo, quando a unidade de raspagem 21 tal como um raspador (uma escova) é instalado por meio de um eixo de palheta 50 ortogonal ao eixo de rotação 14a, o eixo de palheta 50 gira no mesmo plano. Portanto, quando o conteúdo sólido 24 presente no aparelho e acumulado em um filtro 20a no separador sólido-líquido 20 é raspado pela unidade de raspagem 21, somente o mesmo plano do separador sólido-líquido 20 é raspado e uma substância raspada não pode ser transportada no mesmo modo tal como pela rosca transportadora.

Tal como mostrado na figura 4B, mesmo se o lance 14b for instalado entre os eixos de palhetas 50 para transportar a substância raspada, não existe muita diferença porque somente o mesmo plano do separador sólido-líquido 20 pode ser raspado tal como na figura 4A.

Tal como mostrado na figura 4C ou 4D, quando uma unidade de raspagem 21A é instalada transversalmente (paralela ao eixo de rotação 14a), se estendendo sobre as extremidades do eixo de palheta 50 e as extremidades do lance 14b, a superfície total do separador sólido-líquido 20 pode ser raspada. Entretanto, por causa de existir uma diminuição na força de atrito entre o conteúdo sólido e uma parede externa (superfície de tela), a qual se torna uma força de acionamento de transporte pela rosca transportadora 14, o conteúdo sólido raspado 24 e outros mais não são transportados de forma eficiente pelo lance 14b, permanecem entre os lances 14b, e não podem ser transportados, causando assim um problema de obstrução.

Por outro lado, na presente modalidade, tal como mostrado na figura 3, a unidade de raspagem 21 é fornecida na extremidade do lance 14b, e a ponta da mesma entra em contato com a superfície do filtro 20a. Desta maneira, o conteúdo sólido 24 presente no aparelho é raspado com segurança e transportado. A unidade de raspagem 21 é fornecida em uma pluralidade de posições ou com um intervalo predeterminado na circunferência total do lance, de maneira que o conteúdo sólido 24 no aparelho pode ser raspado com segurança para fora do filtro. É preferível fornecer a unidade de raspagem 21 continuamente ao longo do lance e na forma de espiral, e uma faixa de instalação da mesma é de tal maneira que uma faixa levemente mais larga que a do separador sólido-líquido pode ser raspada.

Por causa de a unidade de raspagem 21 ser fornecida continuamente em uma pluralidade de posições ou com um intervalo predeterminado na circunferência total do lance, ou fornecida continuamente, a superfície total do separador sólido-líquido 20 pode ser raspada com segurança.

Instalação da unidade de raspagem 21 pode ser configurada de forma apropriada de acordo com um passo do lance 14b ou com a faixa de instalação do separador sólido-líquido.

Por exemplo, uma escova ou uma paleta que possa raspar o conteúdo sólido 24 presente no aparelho e acumulado no filtro 20a pode ser usado como a unidade de raspa-gem 21. É desejado que a unidade de raspagem 21 tenha um formato de escova formada por enfeixamento de fios. Isto é por causa de o conteúdo sólido acumulado na superfície de malha do filtro 20a que executa separação sólido-líquido poder ser raspado e o conteúdo sólido acumulado na malha poder ser empurrado para fora ou raspado pela unidade de raspagem 21 tendo um formato de escova formada por enfeixamento de fios.

Também é desejado que um fio constituindo a escova tenha um diâmetro de fio in-serível na folga (malha) do filtro 20a no separador sólido-líquido 20. Ao ter um diâmetro de fio como este, o fio pode ser inserido na folga para raspar o conteúdo sólido acumulado na malha do filtro 20a que executa separação sólido-líquido ou empurrar para fora o conteúdo sólido de bloqueio, o qual é difícil de ser raspado.

Também é desejado que um fio seja constituído de um fio trançado formado ao trançar fios finos. Isto é porque empeno ocorre facilmente em um fio independente durante a operação e ação de raspagem deteriora. Entretanto, ao usar o fio trançado, empeno dificilmente ocorre.

Adicionalmente, é desejado que a escova obtida por meio de enfeixamento de fios tenha uma largura de tal maneira que a força de atrito entre uma camada de biomassa e a parede externa (superfície de tela), a qual é a força de acionamento de transporte pela rosca transportadora 14, não seja reduzida.

Desta maneira, a escova da unidade de raspagem 21 pode incluir uma obtida ao simplesmente enfeixar fios ou uma obtida ao enfeixar fios trançados. A presente invenção não está limitada a isto contanto que a escova possa raspar biomassa de forma eficiente. A biomassa sólida 18 tem uma propriedade como esta em que biomassa tendo, por exemplo, uma forma fibrosa se torna entrelaçada e acumula tal como uma forma em camadas. Portanto, quando a biomassa sólida 18 é pressionada e removida, remoção da mesma se torna difícil; entretanto, se a biomassa sólida 18 avançar sobre a superfície de maneira que a bio-massa sólida 18 é raspada em uma direção transversal ortogonal a uma direção de lamina-ção com relação às fácies sedimentárias, o conteúdo sólido 24 presente no aparelho pode ser facilmente raspado.

Tal como mostrado na figura 2A, o separador sólido-líquido inclui o filtro 20a que separa o conteúdo sólido 24 presente no aparelho e um efluente de água quente um do outro e uma fenda 20b para descarregar o efluente de água quente separado 16 para o lado de fora. O separador sólido-líquido 20 é formado sobre a circunferência total do corpo do aparelho 13; entretanto, quando o efluente de água quente 16 pode ser descarregado de forma eficiente, o separador sólido-líquido 20 não necessita ser formado sobre a circunferência total do mesmo.

As fendas 20b para descarregar o efluente de água quente 16 formadas no filtro 20a podem ser faixas horizontais ou faixas verticais. A figura 5 é um diagrama esquemático do filtro no separador sólido-líquido.

Tal como mostrado na figura 5, uma forma de abertura do filtro 20a no separador sólido-líquido 20 expande de uma largura d1 em um lado de entrada na direção de uma largura d2 em um lado de saída.

Como resultado, mesmo se o conteúdo sólido 24 presente no aparelho se tornar um bloqueio nas fendas 20b formadas entre os filtros 20a, o conteúdo sólido 24 presente no aparelho é facilmente retirado para fora por causa de uma ação de empurrar para fora de tal maneira que as pontas da escova, a qual é a unidade de raspagem 21, entram nas fendas 20b.

Por causa de separação sólido-líquido ser executada no corpo do aparelho 13, separação sólido-líquido pode ser executada em um estado com temperatura no corpo do aparelho 13 sendo alta, diferentemente de um caso em que um efluente é descarregado para o lado de fora em um estado de sólido misturado com líquido tal como em propostas convencionais.

Como resultado, a viscosidade de líquido do efluente de água quente 16 se torna baixa, facilitando assim separação sólido-líquido.

Adicionalmente, de forma diferente do caso em que o efluente é descarregado para o lado de fora no estado de sólido misturado com líquido, precipitados não são gerados por causa de queda de temperatura. Portanto, uma perda de pressão no filtro 20a é pequena, e uma carga por causa de precipitados dificilmente é gerada, capacitando assim reduzir o tamanho do filtro 20a.

Adicionalmente, de forma diferente do caso em que esse efluente é descarregado para o lado de fora no estado de sólido misturado com líquido, existe somente uma pequena perda nos precipitados por causa de queda de temperatura. Portanto, reação de decomposição hidrotérmica eficiente pode ser executada, e uma perda de material de um material de sacarificação iniciando do efluente de água quente 16 se torna pequena.

Um esboço de decomposição hidrotérmica do material de biomassa 11 pela unidade de decomposição hidrotérmica 17 é explicado a seguir. A figura 6 é um diagrama padrão de um aparelho de decomposição hidrotérmica vertical que decompõe hidrotermicamente biomassa por meio de água quente e um diagrama de distribuição de temperatura do mesmo. A unidade de decomposição hidrotérmica 17 fornece o material de biomassa 11 e a água quente pressurizada 15 para entrar em contato em direção oposta um com o outro, e causa reação hidrotérmica entre o material de biomassa 11 e a água quente pressurizada 15 por meio de troca de calor interna. Na figura 6, uma zona não de contato em direção oposta (um lado de baixa temperatura) Y1, uma zona de contato em direção oposta X, e uma zona não de contato em direção oposta (um lado de alta temperatura) Y2 estão mostradas, e na zona não de contato em direção oposta (um lado de baixa temperatura) Y1 estes são rapidamente resfriados para 140°C ou menos.

Tal como mostrado na figura 6, o aparelho de decomposição hidrotérmica vertical fornece o material de biomassa (uma forma sólida) 11 pelo lado inferior para dentro do corpo do aparelho 13, transfere o material de biomassa para cima pela rosca transportadora 14 fornecida no mesmo, e descarrega a biomassa sólida (um insolúvel em água quente) 18 pelo lado superior para o lado de fora por meio de uma unidade de descarga de conteúdo sólido (não mostrada).

Por outro lado, por causa de o separador sólido-líquido 20, o qual é uma unidade de descarga de água quente, estar no lado mais baixo do que uma posição de fornecimento do material de biomassa 11, o separador sólido-líquido 20 não perturba contato em direção oposta entre a água quente pressurizada 15 e o material de biomassa 11. Entretanto, se o conteúdo sólido for acumulado no filtro 20a no separador sólido-líquido 20 por causa do fluxo da água quente pressurizada 15, acúmulo é suprimido ao raspar o conteúdo sólido por meio da unidade de raspagem 21, executando assim separação sólido-líquido com segurança. O conteúdo sólido raspado 24 presente no aparelho é transferido (elevado) por uma função de transporte do lance 14b da rosca transportadora 14. Como resultado, o conteúdo sólido 24 é retornado para a zona de contato em direção oposta X, e o material de biomassa 11 no conteúdo sólido 24 presente no aparelho é usado como um material para decomposição hidrotérmica de novo, promovendo assim decomposição hidrotérmica eficiente. A biomassa a ser fornecida para a unidade de decomposição hidrotérmica 17 não está limitada particularmente, e são organismos incorporados em um sistema circulatório de substância da biosfera global ou acúmulo de matérias orgânicas derivadas dos organismos (ver a JIS K 3600 1258). Na presente invenção, é particularmente preferível usar recursos de celulose tais como plantas e forragens cobertas com folhas amplas, resíduos agrícolas ou resíduos de alimento. O diâmetro de partícula do material de biomassa 11 não está limitado particularmente; entretanto, é desejado moer o material de biomassa 11 para um pequeno tamanho de partícula de 5 milímetros ou menos.

Na presente modalidade, antes de fornecer biomassa, por exemplo, um moinho pode ser usado como uma unidade pré-processamento para executar pré-processamento. Adicionalmente, biomassa pode ser limpa por meio de um dispositivo de limpeza.

Por exemplo, quando resíduo de cereal é usado como o material de biomassa 11, resíduo de cereal pode ser fornecido tal como ele é para a unidade de alimentação de bio-massa 12 sem moagem. É desejado que a temperatura de reação na unidade de decomposição hidrotérmica 17 esteja em uma faixa de 180°C a 240°C, e mais preferivelmente de 200°C a 230°C.

Isto é por causa de taxa de decomposição hidrotérmica ser baixa em uma temperatura de 180°C ou menos, e um longo tempo de decomposição ser exigido. Portanto, isto resulta em um aumento em tamanho do aparelho, e isto não é preferível. Por outro lado, em uma temperatura excedendo 240°C, a taxa de decomposição se torna excessiva, transferência do componente de celulose de uma fase sólida para uma fase líquida aumenta, e decomposição excessiva de açúcar de hemicelulose é promovida, o que não é preferível. O componente de hemicelulose dissolve em cerca de 140°C, celulose dissolve em cerca de 230°C e o componente de lignina dissolve em cerca de 140°C. Entretanto, é desejado que celulose seja deixada no lado de conteúdo sólido, e a temperatura é ajustada para uma faixa de 180°C a 240°C, na qual o componente de hemicelulose e o componente de lignina podem manter uma taxa de decomposição suficiente.

Como uma pressão de reação, é desejado que uma pressão maior por 0,1 a 0,5 megapascal seja aplicada para uma pressão de vapor saturado de água nas respectivas temperaturas da temperatura de reação (180°C a 240°C) do corpo do aparelho 13.

Também é desejado que um tempo de reação seja igual ou menor que 20 minutos, e preferivelmente, de 3 a 10 minutos. Isto é porque se o tempo de reação for muito longo, a taxa de produto de decomposição aumenta excessiva, o que não é preferível.

Como a unidade de alimentação de biomassa 12 que fornece biomassa sob uma pressão normal para sob uma pressão aumentada, por exemplo, dispositivos tais como uma rosca transportadora, bomba de pistão, ou bomba de pasta fluida podem ser mencionados.

Na presente modalidade, o aparelho de decomposição hidrotérmica é um aparelho vertical. Entretanto, a presente invenção não está limitada a isto, e, por exemplo, um aparelho de decomposição hidrotérmica do tipo rampa pode ser usado, contanto que o aparelho leve água quente para contato em direção oposta com o material de biomassa a partir de um lado para decompor o material de biomassa, enquanto transferindo o material de bio-massa a partir do outro lado para o um lado. A razão pela qual o aparelho de decomposição hidrotérmica é do tipo rampa ou tipo vertical é que gás gerado na reação de decomposição hidrotérmica e gás levado para dentro do material podem escapar rapidamente por cima, o que é preferível. Adicionalmente, por causa de o produto de decomposição ser extraído pela água quente pressurizada 15, concentração do produto extraído aumenta a partir do lado superior na direção do lado inferior, o que é preferível em virtude da eficiência de extração.

Tal como descrito anteriormente, de acordo com a presente modalidade, o conteúdo sólido 24 presente no aparelho e acumulado no separador sólido-líquido 20 é raspado e removido pela unidade de raspagem 21 fornecida na extremidade do lance 14b da rosca transportadora 14 para impedir obstrução. O conteúdo sólido removido 24 é elevado por causa de uma função de transporte do lance 14b. Como resultado, o material de biomassa 11 no conteúdo sólido 24 e o material de biomassa 11 sendo decomposto são usados como um material para contato em direção oposta no corpo do aparelho 13, promovendo assim decomposição hidrotérmica eficiente.

Na presente modalidade, o aparelho de decomposição hidrotérmica é explicado como o aparelho de decomposição de biomassa que decompõe biomassa. Entretanto, a presente invenção não está limitada a isto, e obstrução no separador sólido-líquido pode ser suprimida de forma eficiente mesmo, por exemplo, por um dispositivo de processamento de decomposição alcalina (por exemplo, decomposição ao usar hidróxido de sódio, cal hidrato, ou amônia) ou um dispositivo de processamento de decomposição ácida (decomposição ao usar ácido sulfúrico diluído), contanto que ele leve água de tratamento para contato em direção oposta com o material de biomassa a partir de um lado para decompor o material de biomassa, enquanto transferindo o material de biomassa a partir do outro lado para o um lado.

Segunda Modalidade Um aparelho de decomposição hidrotérmica de biomassa de acordo com uma outra modalidade da presente invenção é explicado a seguir com referência à figura 7. Elementos idênticos àqueles no aparelho de decomposição hidrotérmica de biomassa de acordo com a primeira modalidade estão indicados por letras ou números de referência iguais e explicações dos mesmos serão omitidas. A figura 7 é um diagrama esquemático de um aparelho de decomposição hidrotér-mica de biomassa de acordo com uma segunda modalidade.

Tal como mostrado na figura 7, um aparelho de decomposição hidrotérmica de biomassa 10B inclui um trocador de calor 31 fornecido em uma linha de descarga L1 do efluente de água quente 16 descarregado pelo separador sólido-líquido 20, no aparelho de decomposição hidrotérmica de biomassa 10A de acordo com a primeira modalidade, para res-friar o efluente de água quente 16 por meio da água 32. Um aquecedor 34 é fornecido em uma linha de fornecimento L2 para aquecer água quente utilizada para troca de calor 33 sob uma pressão aumentada, a qual é então fornecida para a unidade de decomposição hidro-térmica 17 como a água quente pressurizada 15 e reutilizada.

Terceira Modalidade Um aparelho de decomposição hidrotérmica de biomassa de acordo com uma outra modalidade da presente invenção é explicado a seguir com referência à figura 8. Elementos idênticos àqueles no aparelho de decomposição hidrotérmica de biomassa de acordo com a primeira modalidade estão indicados por letras ou números de referência iguais e explicações dos mesmos serão omitidas. A figura 8 é um diagrama esquemático de um aparelho de decomposição hidrotér-mica de biomassa de acordo com uma terceira modalidade.

Tal como mostrado na figura 8, um aparelho de decomposição hidrotérmica de biomassa 10C inclui um fluxômetro 41 fornecido na linha de descarga L1 do efluente de água quente 16, no aparelho de decomposição hidrotérmica de biomassa 10A na primeira modalidade, para controlar uma abertura de uma válvula 43 por meio de um controlador 42, de maneira que uma taxa de fluxo de descarga se torna constante.

Como resultado, a taxa de fluxo de descarga é mantida sempre constante, e o con- teúdo sólido 24 presente no aparelho e acumulado no filtro 20a e a quantidade raspada pela unidade de raspagem 21 são sempre estabilizados (uma pressão diferencial do filtro é mantida constante), capacitando assim estabilizar a operação de um aparelho de reação.

Por outro lado, controle de nível de líquido da unidade de decomposição hidrotérmica 17 também pode ser executado; entretanto, é desejado executar controle de taxa de fluxo do efluente, em virtude de estabilidade.

Quarta Modalidade Um sistema de produção de álcool, o qual é um material orgânico, usando um material de biomassa de acordo com uma quarta modalidade da presente invenção é explicado com referência à figura 9. A figura 9 é um diagrama conceitual de um sistema de produção de um material orgânico usando o material de biomassa de acordo com a quarta modalidade.

Tal como mostrado na figura 9, um sistema de produção de álcool 100A usando o material de biomassa de acordo com a presente modalidade inclui um dispositivo de pré-processamento 102 que executa, por exemplo, moagem do material de biomassa 11, o aparelho de decomposição hidrotérmica 10A mostrado na figura 1 que executa decomposição hidrotérmica do material de biomassa, enquanto levando um produto moído de biomassa pré-processado 103 para contato em direção oposta com a água quente pressurizada 15, para transferir o componente de lignina e o componente de hemicelulose para a água quente pressurizada 15, separando assim o componente de lignina e o componente de hemicelu-lose de uma biomassa sólida, um primeiro dispositivo de decomposição enzimática 109-1 que processa celulose na biomassa sólida 18 descarregada pelo aparelho de decomposição hidrotérmica 10A com enzima para decompor celulose em uma solução de açúcar contendo hexose por meio de uma primeira enzima (celulase) 108-1, um primeiro fermentador de álcool 111-1 que produz álcool (etanol na presente modalidade) por meio de tratamento fer-mentativo ao usar uma primeira solução de açúcar (hexose) 110-1 obtida pelo primeiro dispositivo de decomposição enzimática 109-1, e uma primeira refinaria 115-1 que refina um primeiro licor de fermentação de álcool 112-1 para separar o primeiro licor de fermentação de álcool 112-1 no etanol 113, o qual é um produto desejado, e um resíduo 114-1.

De acordo com a presente invenção, no aparelho de decomposição hidrotérmica de biomassa 10A tal como mostrado na figura 1, o componente de lignina e o componente de hemicelulose são transferidos para a água quente pressurizada 15 no lado líquido ao adotar contato em direção oposta, de maneira que celulose permanece na biomassa sólida 18 no lado sólido, obtendo assim a primeira solução de açúcar (hexose) 110-1 pelo primeiro dispositivo de decomposição enzimática 109-1 para sacarificação enzímica.

Desta maneira, um processo de fermentação de acordo com hexose (fermentação de acordo com um produto final: na presente modalidade, o etanol 113 é obtido por causa da fermentação ao usar o primeiro fermentador de álcool 111-1) pode ser estabelecido.

Na presente modalidade, etanol de álcool é exemplificado como o produto a ser obtido pelo tratamento fermentativo. Entretanto, a presente invenção não está limitada a isto, e substitutos de petróleo, os quais se tornam matérias-primas de produto químico, ou de aminoácido, o qual se torna um alimento/material de alimentação a não ser álcool, podem ser obtidos pelo fermentador.

Adicionalmente, vários materiais orgânicos (por exemplo, álcool, substitutos de petróleo, ou aminoácido) tais como LPG, combustível automotivo, combustível para avião a jato, querosene de petróleo, óleo diesel, vários óleos pesados, gás combustível, nafta, glicol de etileno como produto de decomposição de nafta, ácido láctico, álcool (etanol e outros mais), amina, etoxilato de álcool, polímero de cloreto de vinil, alumínio alquila, PVA, emulsão de acetato de vinil, poliestireno, polietileno, polipropileno, policarbonato, resina MMA, náilon e poliéster podem ser produzidos de forma eficiente a partir de uma solução de açúcar. Portanto, a solução de açúcar derivada de biomassa pode ser usada de forma eficiente como substituta de produtos químicos derivados de óleo não refinado, o qual é um combustível que esgota, e como uma matéria-prima para produzir os substitutos.

Quinta Modalidade Um sistema de produção de álcool, o qual é um material orgânico, usando um material de biomassa de acordo com uma quinta modalidade da presente invenção é explicado com referência à figura 10. A figura 10 é um diagrama conceitual de um sistema de produção de álcool, o qual é um material orgânico, usando o material de biomassa de acordo com a quinta modalidade.

Tal como mostrado na figura 10, um sistema de produção de álcool 100B usando o material de biomassa de acordo com a presente modalidade inclui um segundo dispositivo de decomposição enzimática 109-2 que processa um componente de hemicelulose transferido para o efluente de água quente 16 descarregado pelo aparelho de decomposição hidrotérmica 10A com enzima, para decompor o componente de hemicelulose em uma segunda solução de açúcar 110-2 contendo pentose, no sistema de produção de álcool 100A mostrado na figura 9.

Dois dispositivos de decomposição enzimática, dois fermentadores de álcool e duas refinarias (os primeiro e segundo dispositivos de decomposição enzimática 109-1 e 109-2, o primeiro fermentador de álcool 111-1 e um segundo fermentador de álcool 111-2 e a primeira refinaria 115-1 e uma segunda refinaria 115-2) são fornecidos separadamente. O etanol 113 é obtido ao executar um processo de decomposição enzimática, um processo de fermentação de álcool e um processo de refino de acordo com a primeira solução de açúcar (hexose) 110-1 e a segunda solução de açúcar (pentose) 110-2.

Na presente modalidade, após um segundo licor de fermentação de álcool 112-2 ser obtido pelo processo de fermentação executado pelo segundo fermentador de álcool 111-2 ao usar a segunda solução de açúcar (pentose) 110-2 obtida pelo segundo dispositivo de decomposição enzimática 109-2 usando a segunda enzima 108-2, o etanol 113 pode ser produzido pela segunda refinaria 115-2. O número de referência 114-2 indica um resíduo.

Efluente de água quente nem sempre é processado em sistemas separados, e várias mudanças podem ser feitas de tal maneira que, por exemplo, um processo após o dispositivo de decomposição enzimática ser tornado comunal, um processo após o fermentador de álcool ser tornado comunal, ou um processo após a refinaria é tornado comunal. A figura 11 é um diagrama conceitual de um sistema de produção de álcool, o qual é um material orgânico, usando um material de biomassa de acordo com uma modificação da presente modalidade.

Tal como mostrado na figura 11, no sistema de produção de álcool 100A mostrado na figura 9, um sistema de produção de álcool 100C de acordo com a presente modalidade inclui um dispositivo de decomposição por ácido sulfúrico 120 que descarrega a água quente pressurizada 15, para a qual o componente de lignina e o componente de hemicelulose são transferidos, para o lado de fora como o efluente de água quente 16, fornece o ácido sulfúrico 121 para o efluente de água quente 16, e decompõe o componente de hemicelulo-se no efluente de água quente 16 com ácido sulfúrico para decompor o componente de he-micelulose na segunda solução de açúcar 110-2 contendo pentose, o segundo fermentador de álcool 111-2 que produz álcool (etanol na presente modalidade) pelo tratamento fermen-tativo ao usar a segunda solução de açúcar (pentose) 110-2 obtida, e a segunda refinaria 115-2 que refina o segundo licor de fermentação de álcool 112-2 para separar o segundo licor de fermentação de álcool 112-2 no etanol 113, o qual é um produto desejado, e um segundo resíduo 114-2.

Na presente modalidade, o etanol 113 pode ser produzido pelo tratamento fermen-tativo ao usar a segunda solução de açúcar (pentose) 110-2 obtida pelo dispositivo de decomposição por ácido sulfúrico 120.

Condições de decomposição para o dispositivo de decomposição por ácido sulfúri-co na presente invenção são de tal maneira que concentração de ácido sulfúrico é de 0,1% a 5% em peso, preferivelmente, de 1% a 4% em peso, temperatura de decomposição é de 100°C a 140°C, preferivelmente de cerca de 120°C, e um tempo de decomposição é de 30 minutos a 3 horas, preferivelmente de cerca de 1 hora. Isto é porque se as condições de decomposição estiverem fora destas faixas decomposição de hemicelulose favorável não pode ser realizada.

Convencionalmente, quando o material de biomassa é decomposto diretamente com ácido sulfúrico, o processo de decomposição é executado em uma temperatura tão alta quanto cerca de 180°C por aproximadamente 10 minutos, ao usar 1% em peso de ácido sulfúrico. Entretanto, por causa de ácido sulfúrico agir como um inibidor no momento de sacarificação enzímica de celulose em um lado a jusante, a produção de hexose diminui.

Por outro lado, na presente invenção, no aparelho de decomposição hidrotérmica de biomassa 10A, o componente de celulose é induzido para permanecer na biomassa sólida 18 antecipadamente, para processar o efluente de água quente 16 contendo o componente de hemicelulose transferidopara o lado da água quente pressurizada 15 com ácido sulfúrico sob uma condição de baixa temperatura. Portanto, o processo de instalações de ácido sulfúrico pode ser simplificado, e uso de ácido sulfúrico pode ser suprimido consideravelmente (de 0,6 a 0,9 vezes o uso convencional de ácido sulfúrico). Como resultado, a quantidade de descarte (tratamento com gesso) de ácido sulfúrico é reduzida, capacitando assim reduzir o tamanho de instalação para recuperar e separar ácido sulfúrico e reduzir em tamanho as instalações.

Por causa de decomposição usando ácido sulfúrico poder ser executada em uma temperatura tão baixa quanto 140°C ou menos, quaisquer instalações resistentes à corrosão convencionais para alta temperatura (180°C) não são exigidas, capacitando assim reduzir o custo das instalações.

De acordo com a presente invenção, no aparelho de decomposição hidrotérmica de biomassa 10A (10B, 10C), ao adotar contato em direção oposta, celulose permanece na biomassa sólida 18 no lado sólido, e o primeiro dispositivo de decomposição enzimática 109-1 para sacarificação enzímica obtém a primeira solução de açúcar (hexose) 110-1, e na água quente pressurizada 15 no lado líquido, o componente de hemicelulose dissolvido na água quente pressurizada 15 é separado como o efluente de água quente 16. O segundo dispositivo de decomposição enzimática 109-2 para sacarificação enzímica ou o dispositivo de decomposição por ácido sulfúrico 120 obtém a segunda solução de açúcar (pentose) separadamente. Portanto, ambas as soluções de açúcar podem ser separadas e sacarifica-das de forma eficiente, respectivamente. O processo de fermentação de acordo com hexose e pentose (fermentação de acordo com o produto final: por exemplo, fermentação de etanol) pode ser estabelecido.

Tal como descrito anteriormente, ao adotar contato em direção oposta no aparelho de decomposição hidrotérmica de biomassa 10A, um produto de reação lateral, o qual se torna um inibidor na reação de sacarificação enzímica para obter hexose, e o componente de lignina solúvel em água quente pressurizada são transferidos para o lado da água quente pressurizada 15. Portanto, a biomassa sólida baseada em celulose 18 pode ser obtida, melhorando assim o rendimento de sacarificação de hexose na reação de sacarificação em seguida.

Por outro lado, o componente de hemicelulose contido no efluente de água quente separado 16 é sacarificado no segundo dispositivo de decomposição enzimática 109-2, ca- pacitando assim obter a solução de açúcar contendo pentose.

Ao usar um fermento adequado ou coisa parecida adequada para hexose e pentose, respectivamente, o etanol 113 pode ser obtido de forma eficiente e individualmente por meio de fermentação.

Tal como descrito anteriormente, de acordo com a presente invenção, um sistema de produção de um material orgânico usando um material de biomassa que separa componente baseado em celulose e componente de hemicelulose transferido para água quente pressurizada, suprime decomposição excessiva de hemicelulose, para capacitar produção eficiente das soluções de açúcar (uma solução de hexose e uma solução de pentose) adequadas para respectivos componentes, e que pode produzir, de forma eficiente, vários materiais orgânicos (por exemplo, álcool, substitutos de petróleo, ou aminoácido) a partir da solução de açúcar, pode ser fornecido.

APLICABILIDADE INDUSTRIAL

Tal como descrito anteriormente, de acordo com a presente invenção, a biomassa sólida acumulada no separador sólido-líquido é raspada pelo aparelho de decomposição hidrotérmica de biomassa e pelo método do mesmo a fim de impedir obstrução, capacitando assim separação sólido-líquido eficiente. Adicionalmente, uma solução de açúcar é produzida ao usar estes produtos de separação sólido-líquido, e vários materiais orgânicos (por exemplo, álcool, substitutos de petróleo, ou aminoácido) podem ser produzidos de forma eficiente a partir da solução de açúcar.

LISTA DE SÍMBOLOS DE REFERÊNCIA 10A a 10caparelho de decomposição hidrotérmica de biomassa 11material de biomassa 12unidade de alimentação de biomassa 13corpo do aparelho 14rosca transportadora 15água quente pressurizada 16efluente de água quente 17unidade de decomposição hidrotérmica 18biomassa sólida 19unidade de descarga de biomassa 20separador sólido-líquido 21unidade de raspagem 24conteúdo sólido presente em aparelho REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Aparelho de decomposição de biomassa que decompõe um material de biomassa contendo celulose, hemicelulose e lignina, CARACTERIZADO por compreender: uma unidade de alimentação de biomassa que alimenta um material de biomassa; uma unidade de decomposição vertical que decompõe o material de biomassa en- quanto coloca o material de biomassa em contato na direção oposta com a água de tratamento, transfere frações solúveis para um efluente, o qual é água de tratamento a ser descarregada, e separa um componente de lignina e um componente de hemicelulose do material de biomassa de modo a produzir biomassa sólida, a unidade de decomposição incluindo: uma entrada para receber material de biomassa alimentado pela unidade de alimentação de biomassa; uma saída fornecida acima da entrada, para descarregar a biomassa sólida; uma rosca transportadora incluindo um eixo de rotação e um lance espiral, para transportar o material de biomassa da entrada para a saída, sendo o eixo de rotação fornecido em uma direção longitudinal da unidade de decomposição vertical; e uma entrada de água de tratamento para fornecer a água de tratamento; uma unidade de descarga de biomassa que descarrega a biomassa sólida pela saí- da; e um separador sólido-líquido que é fornecido abaixo da entrada e descarrega o efluente, em que uma unidade de raspagem para contactar o separador sólido-líquido, de modo a raspar o material de biomassa fornecido em uma extremidade do lance espiral da rosca transportadora fornecida em uma posição associada ao separador sólido-líquido, e o separador sólido-líquido inclui um filtro fornecido com uma pluralidade de fendas que são faixas horizontais verticais ao eixo de rotação e cada uma das fendas possui uma largura de entrada menor que uma largura de saída.

2. Aparelho de decomposição de biomassa de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pela unidade de raspagem ficar em contato com uma superfície do separador sólido-líquido.

3. Aparelho de decomposição de biomassa de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pela unidade de raspagem ser fornecida em uma pluralidade de posições sobre uma circunferência total de um lance.

4. Aparelho de decomposição de biomassa de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pela unidade de raspagem ter um formato de escova formada por enfei-xamento de fios.

5. Aparelho de decomposição de biomassa de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo separador sólido-líquido ser um filtro.

6. Aparelho de decomposição de biomassa de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO por cada um dos fios ter um diâmetro de fio inserível em uma folga entre filtros no separador sólido-líquido.

7. Aparelho de decomposição de biomassa de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO por cada um dos fios ser formado de um fio trançado formado ao trançar fios finos.

8. Aparelho de decomposição de biomassa de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo separador sólido-líquido ser formado sobre uma circunferência total de um corpo do aparelho.

9. Aparelho de decomposição de biomassa de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO por uma forma de abertura de um filtro no separador sólido-líquido expandir de um lado de entrada na direção de um lado de saída.

10. Aparelho de decomposição de biomassa de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO por um trocador de calor ser fornecido em uma linha de descarga do efluente.

11. Aparelho de decomposição de biomassa de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pela água que tenha sido utilizada para troca de calor pelo trocador de calor ser pressurizada e aquecida para obter água quente pressurizada por uma unidade de pressurização e aquecimento, e uma linha de água quente pressurizada para alimentar água quente pressurizada para o aparelho de decomposição é fornecida.

12. Aparelho de decomposição de biomassa de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO por um fluxômetro ser fornecido em uma linha de descarga do efluente, e um controlador controlar uma taxa de fluxo de maneira que uma taxa de fluxo de descarga se torna constante.