JP2015523084A - バイオマスの超臨界加水分解 - Google Patents
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Abstract
Description
本特許出願は、その開示内容全体が参照により本明細書に組み込まれる、2012年7月13日出願の米国仮特許出願第61/671,264号明細書の利益を主張する。
出発リグノセルロース系バイオマスをサイズ低減して、粒径約500μm未満を有するリグノセルロース系バイオマスを形成する工程と、
混合物を形成する工程であって、
水、および
粒径約500μm未満を有する前記リグノセルロース系バイオマス
を含む混合物を形成する工程と、
少なくとも1種類のC5またはC6サッカリドを生成するのに十分な時間、少なくとも約374℃の温度および少なくとも約221バールの圧力で水と前記混合物を接触させる工程と
を含む方法であって、
前記混合物が、外因性の酸を実質的に含有しない、方法に関する。一実施形態において、そのサイズ低減は、任意にアンモニア、二酸化硫黄、およびその混合物からなる群から選択される化学物質の存在下にて、前記出発リグノセルロース系バイオマスを蒸気爆発させることを含む。一実施形態において、サイズ低減は、前記出発リグノセルロース系バイオマスを粉砕することを含む。
組成物の全重量に対して、C5単糖を約0.1重量%〜約4重量%;
組成物の全重量に対して、重合度約15未満を有するC5オリゴ糖を約0.1重量%〜約4重量%;
組成物の全重量に対して、C6単糖を約0.1重量%〜約8重量%;および
組成物の全重量に対して、重合度約15未満を有するC6オリゴ糖を約0.1重量%〜約8重量%;
含む組成物に関する。
組成物の全重量に対して、C5単糖を約0.1重量%〜約4重量%;および
組成物の全重量に対して、C6単糖を約0.1重量%〜約8重量%;
含む組成物に関する。
出発リグノセルロース系バイオマスをサイズ低減して、粒径約500μm未満を有するリグノセルロース系バイオマスを形成する工程と、
混合物を形成する工程であって、
水、および
粒径約500μm未満を有する前記リグノセルロース系バイオマス
を含む混合物を形成する工程と、
少なくとも1種類のC5またはC6サッカリドを生成するのに十分な時間、少なくとも約374℃の温度および少なくとも約221バールの圧力で水と前記混合物を接触させる工程と
を含む方法であって、
前記混合物が、外因性の酸を実質的に含有しない、方法に関する。
組成物の全重量に対して、C5単糖を約0.1重量%〜約4重量%;
組成物の全重量に対して、重合度約15未満を有するC5オリゴ糖を約0.1重量%〜約4重量%;
組成物の全重量に対して、C6単糖を約0.1重量%〜約8重量%;
組成物の全重量に対して、重合度約15未満を有するC6オリゴ糖を約0.1重量%〜約8重量%;
含む、組成物に関する。
組成物の全重量に対して、C5単糖を約0.1重量%〜約4重量%;
組成物の全重量に対して、C6単糖を約0.1重量%〜約8重量%;
含む組成物に関する。
燃料(ガソリン、ジェット燃料、ブタノール等);
化学物質(酢酸、無水酢酸、アセトン、アクリル酸、アジピン酸、ベンゼン、エタノール、エチレン、エチレングリコール、エチレンオキシド、メタノール、ポリプロピレン、テレフタル酸、トルエン、キシレン、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール等);
薬剤および食品(アセトイン、アラニン、アラビトール、アスコルビン酸、アスパラギン酸、クエン酸、クマル酸、フマル酸、グリセロール、グリシン、コウジ酸、乳酸、リジン、マロン酸、プロリン、プロピオン酸、セリン、ソルビトール、コハク酸、トレオニン、キシリトール、糖酸(グルカル酸、グルコン酸、キシロン酸)等);
特殊化学物質(アコニット酸、グルタミン酸、リンゴ酸、シュウ酸等);
繊維分野(ギ酸等);および
工業中間体(アセトアルデヒド、3−ヒドロキシプロピオン酸、2,5−フランジカルボン酸、フルフラール、グルタル酸、イタコン酸、レブリン酸等);
を製造するための供給原料の製造に有用である。
フラッシングによる蒸気爆発のためにセットアップされた図1に示す超臨界加水分解(SH)システムへの供給原料として水スラリー(固形分12%)中の堅木粉バイオマス(140メッシュ)を使用して、トライアルを実施した。このシステムは、2つの減圧弁(LDV)を使用してセットアップされた。第2LDVは、第1LDVの直後に位置付けられた。反応器の長さは12フィートであった。反応器内に、またはシステムの他の場所にも、インラインミキサーは設置されなかった。反応器は、反応器の中央に6インチのスプール部品を有し、ファウリングの厚さを測定し、そのファウリングについての観察を記録した後に、その部品は除去された。
図1に示すシステムと同様な超臨界加水分解(SH)システムへの供給原料として、水スラリー(固形分4%)中の堅木粉バイオマス(140メッシュ)を使用して、トライアルを実施した。滞留時間は約1秒であった。このシステムは、1つの減圧弁(LDV)を使用してセットアップされ、インラインミキサーが反応器内に設置された。堅木粉バイオマスの組成を以下の表1に示す(全重量100kgに基づく)。
Claims (27)
- 出発リグノセルロース系バイオマスをサイズ低減して、粒径約500μm未満を有するリグノセルロース系バイオマスを形成する工程と、
混合物を形成する工程であって、
水、および
粒径約500μm未満を有する前記リグノセルロース系バイオマス
を含む混合物を形成する工程と、
少なくとも1種類のC5またはC6サッカリドを生成するのに十分な時間、少なくとも約374℃の温度および少なくとも約221バールの圧力で水と前記混合物を接触させる工程と
を含む方法において、
前記混合物が、外因性の酸を実質的に含有しないことを特徴とする、方法。 - 請求項1に記載の方法において、
前記サイズ低減が、任意にアンモニア、二酸化硫黄、およびその組み合わせからなる群から選択される化学物質の存在下にて、前記出発リグノセルロース系バイオマスを蒸気爆発させることを含むことを特徴とする、方法。 - 請求項1に記載の方法において、
前記サイズ低減が、前記出発リグノセルロース系バイオマスを粉砕することを含むことを特徴とする、方法。 - 請求項1に記載の方法において、
前記混合物が、C1〜C5アルコールを実質的に含有しないことを特徴とする、方法。 - 請求項1に記載の方法において、
前記出発リグノセルロース系バイオマスが、丸太の形をとることを特徴とする、方法。 - 請求項1に記載の方法において、
前記出発リグノセルロース系バイオマスが、酸官能基を実質的に含有しないことを特徴とする、方法。 - 請求項1に記載の方法において、
前記出発リグノセルロース系バイオマスが、自己加水分解に対して実質的に安定であることを特徴とする、方法。 - 請求項1に記載の方法において、
前記リグノセルロース系バイオマスが、堅木、軟木、農業残留物、草、藻類、紙、廃棄物リグノセルロース系バイオマス、熱処理されたセルロース系バイオマス、化学的に処理されたセルロース系バイオマス、またはその組み合わせから誘導されることを特徴とする、方法。 - 請求項1に記載の方法において、
前記リグノセルロース系バイオマスが、粒径約250μm未満を有することを特徴とする、方法。 - 請求項1に記載の方法において、
前記リグノセルロース系バイオマスが、粒径約125μm未満を有することを特徴とする、方法。 - 請求項1に記載の方法において、
前記リグノセルロース系バイオマスが、粒径約25μm未満を有することを特徴とする、方法。 - 請求項1に記載の方法において、
前記C5またはC6サッカリドが、C5単糖、重合度約15未満を有するC5オリゴ糖、C6単糖、重合度約15未満を有するC6オリゴ糖、およびその組み合わせからなる群から選択される少なくとも1種類の糖であることを特徴とする、方法。 - 請求項12に記載の方法において、
前記C5またはC6サッカリドが前記C5単糖であり、かつ前記C5単糖が、キシロース、アラビノース、リキソース、リボース、キシルロース、およびその組み合わせからなる群から選択される少なくとも1種類の糖であることを特徴とする、方法。 - 請求項12に記載の方法において、
前記C5またはC6サッカリドが前記C6単糖であり、かつ前記C6単糖が、グルコース、マンノース、ガラクトース、フルクトース、およびその組み合わせからなる群から選択される少なくとも1種類の糖であることを特徴とする、方法。 - 請求項12に記載の方法において、
前記C5またはC6サッカリドが前記C5オリゴ糖であり、かつ前記C5オリゴ糖が重合度約2〜約12を有することを特徴とする、方法。 - 請求項12に記載の方法において、
前記C5またはC6サッカリドが前記C6オリゴ糖であり、かつ前記C6オリゴ糖が重合度約2〜約14を有することを特徴とする、方法。 - 請求項1に記載の方法において、
前記C5またはC6サッカリドが、グルコースとキシロースの組み合わせであることを特徴とする、方法。 - 請求項1に記載の方法において、
前記接触工程前に、前記混合物を少なくとも約200℃の温度に加熱することをさらに含むことを特徴とする、方法。 - 請求項1に記載の方法において、
前記C5およびC6サッカリドのうちの少なくとも1つを発酵させることをさらに含むことを特徴とする、方法。 - 請求項1に記載の方法において、
気相中に放出された少なくとも1種類の成分を回収することを含むことを特徴とする、方法。 - 請求項20に記載の方法において、
前記成分が、フルフラール、ヒドロキシメチルフルフラール、酢酸、メタノール、またはその組み合わせであることを特徴とする、方法。 - 請求項1に記載の方法において、
前記期間が約0.1秒〜約10秒であることを特徴とする、方法。 - 請求項1に記載の方法において、
前記C5およびC6サッカリドのうちの少なくとも1つを精製することをさらに含むことを特徴とする、方法。 - 請求項23に記載の方法において、
前記精製が、擬似移動層クロマトグラフィーを含むことを特徴とする、方法。 - 請求項1に記載の方法によって生成されることを特徴とする、組成物。
- 組成物の全重量に対して、C5単糖を約0.1重量%〜約4重量%;
組成物の全重量に対して、重合度約15未満を有するC5オリゴ糖を約0.1重量%〜約4重量%;
組成物の全重量に対して、C6単糖を約0.1重量%〜約8重量%;
組成物の全重量に対して、重合度約15未満を有するC6オリゴ糖を約0.1重量%〜約8重量%;
含むことを特徴とする、組成物。 - 組成物の全重量に対して、C5単糖を約0.1重量%〜約4重量%;
組成物の全重量に対して、C6単糖を約0.1重量%〜約8重量%;
含むことを特徴とする、組成物。
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