KR101367942B1 - 바이오매스의 변환 시스템 - Google Patents

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Abstract

저비용의 바이오매스(예컨대, 옥수수, 사탕무, 사탕수수, 지팽이풀 및/또는 종이)로부터의 에탄올의 효과적인 생산은 가솔린과 경쟁적인 에탄올을 제조하는 데 있어서 그리고 외국계 정유에 대한 미합중국 의존성을 감소시키는 데 있어서 점점 중요해지고 있다. 예를 들어, 에탄올 생산 설비에 바이오매스를 이송시키는 비용을 저감시키기 위해서, 바이오매스로부터 에탄올을 생산하는 이동식 시스템이 제공된다. 또, 소규모 에탄올 생산 설비도 제공된다. 예를 들어, 상기 생산 설비에 바이오매스를 이송하는 대신에, 해당 설비가 바이오매스로 이송되거나, 또는 바이오매스의 공급원 근방에 위치된다. 상기 에탄올 생산 설비 또는 그의 구성요소는 육로, 수상 혹은 공중을 통해 이송될 수 있다. 탄화수소류, 천연 가스, 수소 가스, 플라스틱, 중합체 및 단백질 등의 기타 산물의 생산도 이 방법 및 설비에 의해 이루어질 수 있다. 여기에 기재된 산물의 어느 것이라도 완성된 형태 혹은 미완성 형태로 만들어질 수 있고, 또한, 예를 들어 고정된 설비, 예컨대 고정된 생산 설비로 이동될 수 있다.

Description

바이오매스의 변환 시스템{CONVERSION SYSTEMS FOR BIOMASS}
관련 출원에 대한 교차 참조
본 출원은 미국 가특허 출원 제60/832,735호(출원일: 2006년 7월 21일)의 우선권을 주장하며, 이 기초 출원의 내용은 그의 전문이 참조로 본 명세서에 원용되어 있다.
기술 분야
본 발명은 바이오매스로부터 에너지(예컨대, 에탄올, 탄화수소류, 가솔린, 메테인, 천연 가스 및 바이오디젤), 전기, 영양분(인간 및 동물), 약제(인간 및 가축)(예컨대, 약물 및 약품), 비료 또는 기타 공동 산물(co-products)을 생산하는 시스템에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 바이오매스(예컨대, 작물, 농업 폐기물 및 도시 고형 폐기물)로부터 발효 혹은 기타 처리에 의해 에너지(예컨대, 에탄올, 탄화수소류, 가솔린, 메테인, 천연 가스 및 바이오디젤), 전기, 영양분(인간 및 동물), 약제(인간 및 가축)(예컨대, 약물, 약품), 비료 또는 기타 공동 산물을 생산하는, 이동식, 휴대용 및 모듈 방식의 설비에 관한 것이다.
에탄올은 공업적 화학 약품 및 용매로서 연료 첨가제 및 순수한 액체 연료를 비롯한 각종 용도를 지닌다. 에탄올은 작물(예컨대, 옥수수 및 사탕수수), 목재 폐기물, 농업 폐기물, 또는 기타 바이오매스 등의 재생가능한 공급원으로부터 생산될 수 있는 청정 연소 연료이다. 에탄올은 공중 방출을 저감할 뿐만 아니라, 엔진 성능도 향상시킨다. 또한, 재생가능한 연료로서, 에탄올은 외국계 화석 연료에 대한 미합중국의 의존성을 저감시킨다. 최근, 미합중국에서의 에탄올 생산은 1980년에 175백만 갤런에서 2004년에 34억 갤런으로 성장되었다. 현재 미합중국에서 가동중인 에탄올 생산 설비는 101개이고, 30개 이상이 현재 건설 중에 있다. 따라서, 해마다 에탄올의 생산이 증가할 것으로 기대되고 있다.
미합중국에서 제조된 대다수의 에탄올은 옥수수로부터 유래되고 있지만; 에탄올은 또한 수수, 밀, 보리, 감자, 사탕수수 또는 사탕무 등의 전분이나 당을 고농도로 지닌 다른 작물로부터 생산될 수도 있다. 에탄올의 생산은 이들 식물에서 발견되는 복합당(예를 들어, 아밀로스, 셀룰로스)을 더욱 간단한 발효가능한 당(예컨대, 덱스트로스)으로 분해시킬 때 시작된다. 이 제1단계는 효소, 산, 물 및/또는 열을 이용해서 달성될 수 있다. 일단 보다 간단한 당이 얻어지면, 효모 또는 기타 발효 미생물을 첨가하여 당을 에탄올을 변환시킨다. 이어서, 에탄올을 상기 발효물로부터 증류에 의해 제거한다. 물은 탈수에 의해 에탄올로부터 제거될 수도 있고, 또, 에탄올은 소량의 가솔린 또는 기타 알코올(예컨대, 메탄올)을 첨가함으로써 인간이 소비하기에는 부적당하게 되도록 변성될 수도 있다.
연료 보충물로서의 에탄올의 생산은, 경제 부흥, 일자리 생성, 농업에의 이로움, 지방 경제 발전의 원조, 에너지 안전 및 독립 제공, 온실가스방출의 감소, 및 일산화탄소, 이물질, 질소 산화물 및 기타 오존형성 오염물 등을 비롯한 기타 오염물의 방출 감소를 포함하는 많은 혜택을 가진다.
"Outlook for Biomass Ethanol Production and Demand"(www.eai.doe.gov/oiaf/analysispaper/biomass.html)라는 제목의 논문에서 Joseph DePardo는, 옥수수로부터의 에탄올의 생산은 생산비의 상당한 저감을 보이기에 적합하지 않은 이미 포화상태의 기술이라고 말하고 있다. 또, 그는, 기타 저비용의 바이오매스로부터 에탄올을 생산하는 능력이 에탄올을 연료 첨가제로서 경쟁성을 갖도록 하는 데 중요하다고 가정하고 있다. 따라서, 도시 고형 폐기물 등의 "이미 사용된 적이 있는"(non-virgin) 바이오매스를 비롯한 기타 바이오매스뿐만 아니라 작물로부터 에탄올의 생산을 개선시킬 필요성이 남아 있다.
본 발명은 이동식 혹은 휴대용 생산설비 혹은 소규모 설비를 이용해서 바이오매스로부터 에너지(예컨대, 에탄올, 탄화수소류, 가솔린, 천연 가스, 메테인, 바이오디젤 및 수소 가스), 전기, 플라스틱, 중합체, 영양분(인간 및 동물), 단백질, 생체분자, 약제(인간 및 가축), 비료, 또는 기타 산물(product)을 생산하는 것을 제공한다. 본 발명은, 적어도 부분적으로, 설비에 의해 생산된 에탄올 등의 산물 혹은 상기 방법에서 출발 물질로서 이용되는 바이오매스를 이동시키기보다는 오히려 근방에 소규모 설비를 지니도록 하거나 혹은 생산 설비를 이동시키는 데 더욱 효과적으로, 경제적으로 및/또는 편리하게 할 수 있다는 인식으로부터 유래된다.
본 발명은 바이오매스로부터 에탄올을 생산하는 설비를 특징으로 한다. 이러한 설비는 휴대용인 적어도 하나의 구성요소를 포함한다.
본 발명의 설비는 바이오매스의 국소 공급품, 및 예컨대, 물, 전기, 천연 가스, 가솔린, 및 하수의 처리에 필요한 기타 재료의 사용을 가능하게 한다. 이동식 설비의 경우, 장소(site)는 상기 설비용의 소정의 기반 시설(예컨대, 기초부(예컨대, 콘크리트 슬래브)), 벽, 지붕, 건물, 배관, 배선, 하수 배관, 가스 배관 및 조명을 포함할 수 있다. 본 발명의 설비는 또한 전통적으로 에너지(예컨대, 에탄올, 탄화수소류, 가솔린, 천연 가스, 메테인, 바이오디젤 및 수소 가스), 전기, 플라스틱, 중합체, 영양분(인간 및 동물), 단백질, 생체분자, 약제(인간 및 가축), 비료, 또는 기타 산물을 생산하는 데 유용한 것으로 여겨지지 않았던 바이오매스, 예컨대, 조류(algae), 수생 식물, 농업 폐기물 및 분뇨(human waste) 등의 이용을 가능하게 한다. 본 발명의 시스템은 개인, 상업, 정부, 농업 및 군사적 용도를 가진다.
도 1은 에탄올이나 n-뷰탄올 등의 각종 산물을 생산하는 방법을 개략적으로 예시한 블록도;
도 2는 회전 나이프 커터의 단면도.
소정의 실시형태에 있어서, 본 발명의 설비는 바이오매스의 국소 공급품, 및 예컨대, 물, 전기, 천연 가스, 가솔린, 및 하수의 처리에 필요한 기타 재료의 사용을 가능하게 한다. 이동식 설비의 경우, 장소(site)는 상기 설비용의 소정의 기반 시설(예컨대, 기초부(예컨대, 콘크리트 슬래브)), 벽, 지붕, 건물, 배관, 배선, 하수 배관, 가스 배관 및 조명을 포함할 수 있다. 본 발명의 설비는 또한 전통적으로 에너지(예컨대, 에탄올, 탄화수소류, 가솔린, 천연 가스, 메테인, 바이오디젤 및 수소 가스), 전기, 플라스틱, 중합체, 영양분(인간 및 동물), 단백질, 생체분자, 약제(인간 및 가축), 비료, 또는 기타 산물을 생산하는 데 유용한 것으로 여겨지지 않았던 바이오매스, 예컨대, 조류(algae), 수생 식물, 농업 폐기물 및 분뇨(human waste) 등의 이용을 가능하게 한다. 본 발명의 시스템은 개인, 상업, 정부, 농업 및 군사적 용도를 가진다.
일 측면에 있어서, 본 발명은 본 명세서에 기재된 소정의 바람직한 산물(즉, 원하는 산물)을 생산하기 위해 바이오매스를 처리(혹은 가공)하는 이동식 생산 설비를 제공한다. 본 발명의 이동식 설비는 용이하게 이송되거나, 또는, 설비의 구성요소(component)가 용이하게 이송가능하다. 바이오매스 출발 물질보다 오히려 생산 설비 또는 해당 설비의 구성요소의 이송은, 에너지(예컨대, 바이오에탄올, 가솔린, 수소, 천연 가스)를 생산하는 데 이용되는 많은 작물 혹은 기타 원하는 산물이 계절산물인 점에서 특히 유용하고 경제적이다. 따라서, 생산 설비는 단지 작물이나 기타 바이오매스가 처리에 유용한 경우의 영역에서 작동적으로 될 필요가 있다. 처리가 행해진 후, 상기 설비 혹은 해당 설비의 소정의 구성요소는 원하는 산물로의 변환을 위해 이용가능한 바이오매스를 지닌 다른 영역으로 이동될 수 있다. 본 발명의 설비 혹은 그의 구성요소는 물(이하 "수상" 혹은 "수로"라 칭할 경우도 있음), 공중, 육지(land: 이하 "육로"라 칭할 경우도 있음) 또는 이들의 소정의 조합에 의해 이송될 수도 있다. 본 발명의 설비는 이송가능 혹은 이동식이 아닌 설비 혹은 기반시설의 일부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 생산 설비 혹은 그의 구성요소는 보트, 바지선, 배, 혹은 기타 항해 선박 상에서 이송가능할 수 있다. 이러한 설비는 예를 들어 조류(예컨대, 모자반속(Sargassum)) 혹은 수생 식물 등의 수생 바이오매스로부터 에탄올 또는 기타 산물을 생산하는 데 특히 유용하다. 이들 설비는 또한 바람직한 산물의 생산에 적합한 바이오매스를 지닌 다른 영역들로 수역(body of water) 상에서 이동(예컨대, 강이나 해양에서 이동, 또는 처리용의 적절한 바이오매스를 구비한 영역에서 도킹(docking) 등)하는 데 유용하다. 휴대용 설비 혹은 그의 구성 요소는 또한 육로로 이송될 수도 있다. 예를 들어, 상기 설비는 승용차, 트럭, 견인 트레일러 및 궤도차(railroad car)(들)에 의해 이송될 수도 있다. 재차, 휴대용 설비를 구비한 차량(land vehicle)은 바람직한 산물의 생산에 적합한 바이오매스를 지닌 영역들로 이동될 수 있다. 마지막으로, 상기 설비는 공중으로 이송될 수도 있다. 상기 설비는 비행기, 헬리콥터 및 비행선에 의해 이송될 수 있다. 상기 시설의 공중 이송은 전형적으로 이용될 생산 설비로부터 훨씬 멀리 떨어져 있는 바이오매스의 사용을 가능하게 한다. 상기 설비는 비행기에 있을 수도 있고, 또는 상기 설비 혹은 구성요소는 비행기에서 낙하되거나 혹은 비행기에 의해 배달될 수도 있다. 상기 이동식 설비는 해당 설비 및/또는 그의 개별적인 구성요소의 용이한 이송을 위해 제공되도록 전형적으로 편리한 크기로 되는 동시에 편성되어 있다. 육로 이송의 경우, 이송 차량은 전형적으로는 승용차, 트럭 및 견인 트레일러에 의해 사용되는 도로 및 고속도로를 주행하는 것이 가능하다. 해양 수송의 경우, 상기 설비 혹은 구성요소는 전형적으로 보트, 또는 보트에 의해 이동되는 바지선에 의해 운송된다. 공중 이송의 경우, 상기 설비 혹은 그의 구성요소는 비행기(예컨대, 화물 수송기) 혹은 헬리콥터에 맞는 크기로 되어 있다.
본 발명의 이동식 설비 혹은 이동식 구성요소로 구축된 설비는 바람직한 산물(예컨대, 에탄올)을 생산하는 데 유용한 이하의 장치의 어느 것 혹은 모두를 포함할 수 있다: 바이오매스용의 전처리수단, 분쇄기, 쿠커(cooker), 냉각 컨테이너, 유지 컨테이너, 발효조, 증류 장치, 컬럼, 배관 이송 컨테이너 및 혼합 컨테이너. 소정의 실시형태에 있어서, 상기 생산 설비의 상이한 스테이지들은, 사용자가 생산 공정의 하나의 스테이지로부터 다른 스테이지로 재료를 용이하게 이송할 수 있도록 효과적으로 함께 연결되어 있다. 상기 설비는 또한 효모나 기타 미생물(유전공학기술로 조작된(genetically engineered) 미생물을 포함함), 효소(예컨대, 아밀라제 및 셀룰라제), 산(예컨대, 황산, 염화수소산), 염기(예컨대, 수산화나트륨), 화학적 시약, 물, 염, 분자체 및 칼럼을 비롯한, 생산 공정에 필요한 임의의 시약을 포함할 수도 있다. 소정의 실시형태에 있어서, 에탄올이 생산되고 있을 경우, 상기 설비는 에탄올을 변성시키기 위한 가솔린 혹은 기타 알코올 등의 변성제를 포함한다. 본 발명의 설비는 해당 설비의 이용을 용이하게 하기 위해 설비에 편의적으로 보관된 모든 필요한 장비와 시약을 포함할 수 있다. 소정의 실시형태에 있어서, 상기 설비는 공장, 지자체(즉, 읍), 마을 및 섬의 에너지 필요량을 공급하는 데 충분한 에탄올 혹은 기타 에너지원을 생산한다. 소정의 실시형태에 있어서, 에탄올 생산 설비는 1년당 5백만 갤런 이하의 에탄올을 생산한다. 상기 설비는 또한 예를 들어 유출(spills), 화재 혹은 기타 응급사태를 예방하거나 다루는 데 필요한 안전 장비를 비롯한, 국제법, 연방법, 주법 혹은 지방법에 의해 관리되는 어떠한 장비라도 임의선택적으로 포함할 수 있다.
당업자가 이해할 수 있는 바와 같이, 상기 생산 설비는 각종 이송가능한 구성요소로부터 조립되어 있을 수 있다. 이들 구성요소로는 바이오매스용의 전처리수단, 분쇄기, 쿠커, 냉각 컨테이너, 유지 컨테이너, 발효조, 증류 장치, 칼럼, 배관 이송 컨테이너 및 혼합 컨테이너를 들 수 있다. 소정의 실시형태에 있어서, 상기 구성요소는 전술한 어느 것의 2개 이상의 조합을 포함한다. 상기 설비는 이송될 수 없는(non-transportable) 구성요소를 포함할 수도 있다. 에탄올 생산 설비의 이들 구성요소는 그 장소에서 작업 설비의 용이한 조립을 위해 설계되어 있다. 상기 구성요소는 사전 제작되어 있어도 된다. 상기 구성요소는 교체가능할 수 있고, 또한 상기 설비의 확장성(scalability)을 위해 제공될 수 있다. 어떤 경우에는, 상기 구성요소 시스템은 설비가 용이하게 조립되어 휴대성의 용이를 위해 분리될 수 있게 한다. 상기 설비의 각종 구성요소는 이송 수단의 소정의 조합을 이용하는 장소(예를 들어, 공중, 수상 및 육지)로 가져갈 수 있다. 소정의 실시형태에 있어서, 구성요소는 예컨대 전기 배선, 수용소 배선, 기초 배선, 하수 배관로, 상수 배관로 및 천연 가스 배선을 포함할 수 있는 소정의 기반시설을 구비한 장소로 가져간다. 구성요소의 전부 혹은 일부는 나중에 분해되어 새로운 장소로 이동될 수도 있다. 소정의 실시형태에 있어서, 특정 구성요소 및/또는 기반시설은 재차 임의선택적으로 사용될 장소에 유지될 수 있다.
몇몇 경우에 있어서, 이동식 생산설비 혹은 그의 구성요소들은, 그 목적을 다한 후, 해당 설비의 일부 혹은 전부가 일시적으로 혹은 영구적으로 유기되도록 1회용일 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 상기 설비 혹은 그의 구성요소는 재사용되는 것을 의미하고, 따라서 적절한 바이오매스와 함께 이곳저곳으로 이송된다. 상기 설비는 바이오매스의 첨가만을 필요로 하는 완전히 자급자족될 수 있거나, 또는 상기 설비는 물, 전기, 천연 가스, 가솔린, 및 하수 등의 기타 재료 혹은 유용한 것들을 필요로 할 수도 있다. 예를 들어, 상기 이동식 설비에 의해 생산된 에탄올 또는 기타 에너지는 상기 설비에 전기를 공급하기 위한 발전기에 통전시키는 데 이용될 수 있거나, 또는 에탄올 또는 기타 에너지원은 연소되어 쿠커 내에 열을 제공하여 바이오매스를 분해시키거나 증류가 흐르도록 할 수 있다. 에탄올 또는 기타 에너지는 또한 설비 또는 그의 구성요소를 이송하는 데 이용되는 운송 수단을 통전(즉, 동력 전달)시키는 데 이용될 수도 있다.
다른 측면에 있어서, 본 발명은 또한 소규모 에탄올 생산 설비(예컨대, 5백만 갤런 이하의 에탄올 생산용)를 제공한다. 소정의 실시형태에 있어서, 본 발명의 소규모 설비는 1백만 갤런 이하의 에탄올을 생산한다. 이들 소규모 설비는 휴대용일 수 있거나, 혹은 상기 시스템의 구성요소는 전술한 바와 같이 휴대용일 수 있다. 이들 설비는 바이오에탄올을 생산하는 데 유용한 이하의 장치의 어느 것 혹은 모두를 포함할 수 있다: 바이오매스용의 전처리수단, 분쇄기, 쿠커, 냉각 컨테이너, 유지 컨테이너, 발효조, 증류 장치, 칼럼, 배관 이송 컨테이너 및 혼합 컨테이너. 소정의 실시형태에 있어서, 상기 생산 설비의 상이한 스테이지들은, 사용자가 에탄올 생산 공정의 하나의 스테이지로부터 다른 스테이지로 재료를 용이하게 이송할 수 있도록 효과적으로 함께 연결되어 있다. 상기 설비는 또한 효모 또는 기타 미생물(유전공학기술로 조작된 미생물을 포함함), 효소(예컨대, 아밀라제 및 셀룰라제), 산(예컨대, 황산 및 염화수소산), 염기(예컨대, 수산화나트륨), 물, 염, 분자체, 가솔린 또는 에탄올을 변성시키는 기타 알코올, 및 기타 임의의 시약을 비롯한, 에탄올 생산 공정에 필요한 임의의 시약도 포함할 수 있다. 본 발명의 설비는 예를 들어 상기 설비의 이용을 용이하게 하기 위하여 해당 이동식 설비에 편의적으로 보관된 모든 필요한 장비와 시약을 포함할 수 있다. 소정의 실시형태에 있어서, 상기 설비는 공장, 지자체, 마을 및 섬의 에탄올 필요량을 공급하는 데 충분한 에탄올을 생산한다. 소정의 실시형태에 있어서, 상기 설비는 1년당 에탄올을 5백만 갤런 이하 생산한다. 상기 설비는, 예를 들어, 유출, 화재 혹은 기타 응급 사태를 예방하거나 다루는 데 필요한 안전 장비를 비롯한, 국제법, 연방법, 주법 혹은 지방법에 의해 관리되는 어떠한 장비라도 임의선택적으로 포함할 수 있다. 본 명세서에 기재된 바와 같은 기타 산물은 또한 소규모 생산 설비에 의해 생산될 수도 있다.
본 발명은 또한 본 발명의 설비를 이용해서 바람직한 산물을 생산하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 본 발명의 생산 설비 내의 국소 영역으로부터 바이오매스를 이용해서 바람직한 산물을 국소적으로 생산한다. 국소적으로 생산된 산물(예컨대, 에탄올, 가솔린, 천연 가스, 수소 가스 및 탄화수소류)은 이어서 바람직하게는 바이오매스와 최종 산물의 양쪽 모두를 이송하는 비용을 피하기 위해 국소적으로 이용된다. 바람직하게는, 국소 수원(local water source)이 상기 생산 방법에 이용된다. 상기 방법에 필요한 기타 시약은 상기 설비에 의해 제공되거나 혹은 국소적으로 제공될 수 있다. 상기 생산 방법으로부터의 물 혹은 공동-산물, 예를 들어 증류기 찌꺼기는 고도로 영양분이 풍부한 가축 먹이로서 혹은 비료로서 국소적으로 이용될 수 있다. 생체분자, 탄수화물, 단백질 및 중합체 등의, 상기 방법으로부터의 기타 폐기 산물 혹은 공동 산물도 패키징, 이용 및/또는 고형화될 수 있다.
이동식 구성요소를 기초로 한 에탄올 생산 설비 및 소규모 생산 설비는 대규모 에탄올 생산 설비(즉, 1년당 에탄올을 1천만 내지 2천만 갤런 이상 생산하는 설비)를 보완한다. 몇몇 경우에, 본 발명의 설비는 소정 영역에서 대규모 에탄올 생산 설비를 위한 필요성을 제거할 수 있다. 소정의 시스템의 휴대성은 각종 지리학적 영역에서 작물 혹은 기타 바이오매스의 부여된 순환성을 특별히 잘 작용시킨다. 이들 본 발명의 설비는 또한 저비용의 바이오매스로부터 에탄올의 경제적인 생산을 가능하게 하고, 이것은 에탄올을 경쟁적인 연료 첨가제로 만드는 데 도움을 줄 수 있다. 소정의 실시형태에 있어서, 본 발명의 시스템은 옥수수, 사탕수수 혹은 사탕무가 아닌 바이오매스를 이용하거나, 또는 이들 작물의 작은 부분을 포함한다.
일 측면에 있어서, 본 발명은 바이오매스로부터 에탄올을 생산하는 설비를 특징으로 한다. 이러한 설비는 휴대용인 적어도 하나의 구성요소를 포함한다.
몇몇 실시형태에 있어서, 상기 구성요소는 바이오매스를 에탄올로 변환시키는 공정에 있어서 적어도 하나의 단계를 수행한다. 예를 들어, 상기 구성요소는 바이오매스를 전처리하거나, 바이오매스를 발효시키거나, 또는 바이오매스로부터 생산된 에탄올을 정제시킬 수 있다.
몇몇 실시형태에 있어서, 상기 설비는 오로지 1년당 에탄올을 약 1백만 갤런 이하 또는 1년당 에탄올을 약 5백만 갤런 이하 생산할 수 있는 능력을 가진다.
몇몇 경우에 있어서, 상기 설비는 적어도 2개의 휴대용 구성요소를 포함한다.
다른 측면에 있어서, 본 발명은 바이오매스로부터 에탄올을 생산하는 휴대용 설비를 특징으로 한다.
다른 측면에 있어서, 본 발명은 바이오매스로부터 에탄올을 생산하는 휴대용 설비를 특징으로 한다. 이러한 설비는 해당 설비를 이송시키는 수단 및 바이오매스로부터 유래된 당을 에탄올로 변환시키기 위한 발효조를 포함한다.
예를 들어, 상기 설비는 육로로 이송될 수 있다. 예를 들어, 상기 설비는 철로(혹은 궤도)에 의해 이송될 수 있다.
예를 들어, 상기 설비는 수로로, 예컨대, 보트, 바지선 또는 기타 항해 선박을 이용하는 등에 의해 이송될 수 있다.
예를 들어, 상기 설비는 공중에서, 예컨대 비행기 혹은 헬리콥터를 이용하는 등에 의해 이송될 수 있다.
예를 들어, 하나 이상의 이송모드가 이용될 수 있다. 예를 들어, 공중, 육로 혹은 해양 모드 중의 임의의 하나 이상이 이용될 수 있다. 예를 들어, 바지선이나 보트와 열차의 조합 혹은 열차와 비행선의 조합 등을 이용할 수 있다.
예를 들어, 상기 설비는 바이오매스의 복합당을 보다 간단하고 더욱 발효가능한 당으로 변환시키기 위한 수단을 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 설비는 발효조에서 생산된 에탄올을 정제시키는 수단, 예컨대, 1개 이상의 증류탑(distillation columns)도 포함할 수 있다.
다른 측면에 있어서, 본 발명은, 설비를 이송하는 수단, 바이오매스를 분쇄하는 분쇄기, 바이오매스를 액화시키는 쿠커, 바이오매스로부터 유래된 당을 에탄올로 변환시키는 발효조 및 증류 장치를 포함하는, 바이오매스로부터 에탄올을 생산하는 휴대용 설비를 특징으로 한다.
다른 측면에 있어서, 본 발명은, 바이오매스를 제공하는 단계; 휴대용 에탄올 생산 설비를 제공하는 단계; 및 상기 휴대용 에탄올 생산 설비를 이용해서 상기 바이오매스로부터 에탄올을 생산하는 단계를 포함하는, 바이오매스로부터 에탄올을 생산하는 방법을 특징으로 한다.
다른 측면에 있어서, 본 발명은, 반응기 또는 변환기,예컨대, 발효조를 구비한 제1장소(first site)에서 바이오매스로부터 에탄올을 생산하는 단계; 상기 반응기 또는 변환기를 제2장소로 이송하는 단계; 및 상기 반응기 또는 변환기를 구비한 상기 제2장소에서 바이오매스로부터 에탄올을 생산하는 단계를 포함하는, 바이오매스, 예를 들어, 1종 이상의 셀룰로스 및/또는 해양 리그노셀룰로스 재료(예컨대, 지팽이풀(switchgrass) 및/또는 종이)로부터 에탄올을 생산하는 방법을 특징으로 한다.
예를 들어, 바이오매스는 임의의 셀룰로스 또는 리그노셀룰로스 재료, 예컨대, 옥수수, 사탕수수, 사탕무, 나무, 관목, 잔디, 식물성 플랑크톤, 동물 플랑크톤, 조류, 대형 조류, 해초, 옥수수 껍질, 덤불, 재목(lumber), 목재 폐기물, 펄프, 면, 울, 리넨, 종이, 신문지, 골진 컨테이너(corrugated container), 혼합 종이, 컴퓨터 프린트지, 백색 사무용지, 인쇄 공장 파쇄물, 잎, 작은 가지, 풀, 식물의 잘라낸 가지, 가지, 나무, 덩굴, 오수, 농업 폐기물일 수 있거나, 이들을 포함할 수 있다. 또, 이들의 어느 것의 혼합물도 이용될 수 있다.
예를 들어, 이송은 항해 선박, 예를 들어, 보트, 바지선, 배, 독(dock) 또는 부유 플랫폼에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 이송은 승용차, 트럭, 견인 트레일러 또는 열차 등의 차량에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 이송은 비행기, 헬리콥터 혹은 비행선 등의 공수 운송수단(airborne vehicle)에 의해 수행될 수 있다.
몇몇 실시형태에 있어서, 이송은 예컨대 차량과 수상 운송수단과 같이 하나 이상의 모드로 수행될 수 있다.
몇몇 실시형태에 있어서, 생산은 이송하면서 수행된다.
몇몇 실시형태에 있어서, 상기 시스템은 예컨대 주어진 장소에서 배관 및/또는 전기 등의 고정된 자원을 이용한다.
몇몇 실시형태에 있어서, 상기 반응기 또는 변환기는 시스템의 일부를 형성하고, 상기 시스템은 또한 커터, 전단 장치, 계측 장치, 흐름 장치(flow devices), 분쇄기, 믹서, 펌프, 배선, 쿠커, 히터, 냉각기, 통풍기, 컨테이너, 유지 컨테이너, 증류탑, 배관, 또는 이들의 혼합품 등의 구성요소를 포함한다.
제1장소와 제2장소 간의 간격은 상대적으로 작거나 클 수 있다. 예를 들어, 상기 장소들은 서로 물리적으로 떨어져 있을 수 있다. 예를 들어, 에탄올은, 상기 시스템이 이동 중인 열차에 의해 운반되는 동안 생산될 수 있다.
다른 실시형태에 있어서, 상기 제1장소와 제2장소는 약 25 마일 이상, 예컨대, 약 50 마일 이상, 약 75 마일 이상, 약 100 마일 이상, 약 150 마일 이상, 약 250 이상, 또는 심지어 약 500 마일 이상의 거리만큼 떨어져 있다.
몇몇 실시형태에 있어서, 상기 제1 및/또는 제2장소에서 바이오매스로부터 에탄올을 생산하는 단계는 바이오매스를 가수분해시키는 단계 및 이어서 해당 바이오매스를 발효시키는 단계를 포함한다.
상기 방법은 예를 들어 상기 시스템을 제3장소로 이송하는 단계 및 이어서 해당 제3장소에서 에탄올을 생산하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 상기 방법은 제4, 제5, 제6, 제7, 제8 또는 그 이상의 장소도 포함할 수 있다. 생산은 어떠한 번호의 이들 장소에서도 일어날 수 있다.
몇몇 실시형태에 있어서, 상기 시스템을 구비한 상기 제1 및/또는 제2장소에서 바이오매스로부터 에탄올을 생산하기 전에, 상기 시스템은 조립된다.
예를 들어, 상기 바이오매스로부터 에탄올을 생산하는 단계는 발효조 내에 배치된 1종 이상의 미생물, 예컨대, 1종 이상의 효모 및/또는 박테리아와 상기 바이오매스를 접촉시키는 단계를 포함할 수 있다. 상이한 유기체의 조합, 예컨대, 효모와 박테리아의 조합 또는 상이한 종의 효모 혹은 박테리아도 이용될 수 있다.
예를 들어, 상기 1종 이상의 미생물은 1종 이상의 유전공학기술로 조작된 박테리아를 포함할 수 있다.
다른 측면에 있어서, 본 발명은, 반응기 또는 변환기를 구비한 제1장소에서 바이오매스로부터 제1에너지원을 생산하는 단계; 상기 반응기 또는 변환기를 제2장소로 이송하는 단계; 및 상기 반응기 또는 변환기를 구비한 제2장소에서 바이오매스로부터 제2에너지원을 생산하는 단계를 포함하는, 바이오매스로부터 에너지를 생산하는 방법을 특징으로 한다.
몇몇 실시형태에 있어서, 상기 제1 및 제2에너지원은 동일하다.
예를 들어, 상기 에너지원은 에탄올이나 n-뷰탄올과 같은 알코올, 가솔린, 탄화수소류, 수소, 천연 가스, 바이오디젤, 전기 혹은 이들의 임의의 혼합물일 수 있다.
구체적인 실시형태에 있어서, 상기 에너지원은 에탄올과 같은 알코올이거나 해당 알코올을 포함한다.
다른 측면에 있어서, 본 발명은, 반응기 또는 변환기를 구비한 제1장소에서 바이오매스로부터 제1산물을 생산하는 단계; 상기 시스템을 제2장소로 이송하는 단계; 및 상기 반응기 또는 변환기를 구비한 제2장소에서 바이오매스로부터 제2산물을 생산하는 단계를 포함하는, 바이오매스로부터 산물을 생산하는 방법을 특징으로 한다.
몇몇 실시형태에 있어서, 산물 혹은 산물들은 이동식 설비 내에서 제조되고, 이어서, 고정된 설비, 예를 들어, 고정된 생산 설비 내에서 완성된다. 예를 들어, 미완성 산물 혹은 산물들은 운송수단, 예를 들어, 열차 및/또는 배에 의해, 또는 배관 등의 다른 반송 방법에 의해 이송될 수 있다. 이들 반송 방법의 조합도 이용가능하다.
몇몇 실시형태에 있어서, 상기 제1 및 제2산물은 동일하다.
몇몇 실시형태에 있어서, 상기 제1 또는 제2산물은 에탄올 및/또는 n-뷰탄올을 포함한다.
예를 들어, 산물은 에탄올, n-뷰탄올, 탄화수소류, 가솔린, 천연 가스, 메테인, 바이오디젤, 수소, 전기, 중합체, 영양분, 단백질, 생체분자, 약제, 약학 제품, 비료 혹은 이들 중의 어느 것의 혼합물일 수 있다.
몇몇 실시형태에 있어서, 상기 제1 혹은 제2산물은 1종 이상의 생체분자를 포함한다. 예를 들어, 생체분자는 핵산, 단백질, 지질, 스테로이드, 천연 산물, 대사 산물, 뉴클레오타이드, 지방, 아미노산, 펩타이드 혹은 이들 중의 어느 것의 혼합물일 수 있다.
다른 측면에 있어서, 본 발명은, 반응기를 구비한, 수역 상에 위치된 제1장소에서 바이오매스로부터 제1산물을 생산하는 단계; 상기 반응기를 상기 수역 상에 또 위치되어 있는 제2장소로 이송하는 단계; 및 상기 반응기를 구비한 제2장소에서 바이오매스로부터 제2산물을 생산하는 단계를 포함하는, 바이오매스, 예컨대, 셀룰로스 또는 리그노셀룰로스 재료로부터 산물을 생산하는 방법을 특징으로 한다. 이러한 측면에 있어서, 상기 바아오매스는 상기 수역으로부터 얻어질 수 있다.
예를 들어, 상기 바이오매스는 플랑크톤, 수생 식물, 조류, 해초 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
다른 측면에 있어서, 본 발명은, 반응기 또는 변환기를 구비한 제1장소에서 바이오매스로부터 제1산물을 생산하는 단계; 상기 반응기 또는 변환기를 제1모드에 의해 제2장소로 이송하는 단계; 상기 반응기 또는 변환기를 구비한 제2장소에서 바이오매스로부터 제2산물을 생산하는 단계; 및 상기 반응기 또는 변환기를 상기 제1모드와는 다른 제2모드에 의해 제3장소로 이송하는 단계를 포함하는, 바이오매스로부터 산물을 생산하는 방법을 특징으로 한다.
정의
"바이오에탄올": "바이오에탄올"이란 용어는 바이오매스로부터 부분적으로 혹은 전체적으로 생산된 에탄올을 의미한다. 소정의 실시형태에 있어서, 바이오에탄올은 바이오매스로부터 유래된 당의 발효에 의해 생산된다. 바이오에탄올이란 용어는 여기에서는 에탄올이란 용어와 호환가능하게 이용된다.
"바이오매스": "바이오매스"란 용어는 에너지(예컨대, 에탄올, 탄화수소류, 가솔린, 천연 가스, 메테인, 바이오디젤 및 수소 가스), 전기, 플라스틱, 중합체, 영양분(인간 및 동물), 단백질, 생체분자, 약제(인간 및 가축; 예컨대, 약품 및 약물), 비료 혹은 기타 산물을 생산하는 생산 시스템에서 이용될 수 있는 임의의 재료 혹은 이들 재료의 조합을 의미한다. 소정의 실시형태에 있어서, 바이오매스로부터의 당 또는 기타 유기 화합물은 (예컨대, 발효에 의해) 에탄올로 변환된다. 바이오매스의 예로는 작물(예컨대, 옥수수, 사탕수수, 사탕무), 나무, 관목, 잔디, 플랑크톤(예컨대, 식물성 플랑크톤, 동물 플랑크톤, 박테리아플랑크톤), 조류, 대형 조류(예컨대, 모자반속(Sargassum)으로부터의 종), 해초, 농업 폐기물(예컨대, 가지, 옥수수 껍질, 덤불 및 잡초), 합성 재료, 합성 플라스틱, 산업 폐기물, 재활용 폐기물, 도시 고형 폐기물, 합성 폐기물, 분뇨, 축산 폐기물, 상업용 유기물(예컨대, 음료 산업 폐기물, 치즈, 유장(whey), 우유 폐기물, 식품 가공 폐기물, 재목 및 산업용 목재 폐기물, 펄프 및 종이 설비 폐기물, 식당 폐기물, 직물, 면, 울 및 리넨), 건축 및 해체 잔해물, 폐지(예컨대, 오래된 신문지, 오래된 골진 컨테이너, 혼합 종이, 펄프 대체물, 컴퓨터 프린트지, 백색 사무용지 및 인쇄 공장 파쇄물), 마당 폐기물(yard waste)(예컨대, 잎, 작은 가지, 풀, 식물의 잘라낸 가지, 가지, 나무 및 덩굴) 등을 들 수 있다. 바이오매스는 미사용 바이오매스와 이미 사용된 적이 있는 바이오매스의 양쪽 모두를 포함한다.
"생체분자": "생체분자"란 용어는 세포 혹은 유기체에 의해 생산될 수 있는 화학적 화합물이라면 어떠한 것이라도 의미한다. 소정의 실시형태에 있어서, 세포는 야생형이고, 사람 손에 의해 유전공학기술로 조작되어 있지 않다. 다른 실시형태에 있어서, 세포는 사람 손에 의해 변경되어 있다. 생체분자의 예로는 핵산, 단백질, 지질, 스테로이드류, 천연 산물, 대사산물, 뉴클레오타이드류, 뉴클레오사이드류, 지방, 아미노산 및 펩타이드 등을 들 수 있다.
"구성요소": "구성요소"란 용어는 바이오매스 변환 설비의 어느 부분을 의미한다. 구성요소는 소정의 크기 혹은 형상일 수 있다. 구성요소는 에너지 생산 혹은 바이오매스 변환 처리에서 이용되는 장비의 하나 혹은 다수의 부품을 포함할 수 있다. 소정의 실시형태에 있어서, 구성요소는 장비의 수개의 부품을 포함한다. 이것은 임의적으로 배관 혹은 배선을 포함할 수 있고, 또한, 임의적으로 소정의 장소에서 기타 구성요소 혹은 기반 시설과 접속될 수 있도록 배선접속부(hookup)를 포함할 수 있다. 소정의 실시형태에 있어서, 구성요소는 공중, 수상 혹은 육로로 이송가능하다. 구성요소의 예로는 다음과 같은 것들을 1개 이상 포함한다: 바이오매스용의 전처리수단, 분쇄기, 믹서, 펌프, 배선, 쿠커, 가열 수단, 냉각 수단, 통기 수단, 냉각 컨테이너, 유지 컨테이너, 발효조, 증류 장치, 칼럼, 배관, 이송 컨테이너 및 혼합 컨테이너. 소정의 실시형태에 있어서, 구성요소는 에탄올 생산 설비의 모듈식 조립체를 위한 것이다.
"탈수": "탈수"란 용어는 재료로부터 물을 제거하는 것을 의미한다. 소정의 실시형태에 있어서, 탈수란 시스템에 의해 생산된 에탄올로부터 물을 제거하는 것을 의미한다. 얻어지는 에탄올은 물이 없을 수 있거나, 또는 해당 에탄올에 1, 2, 3, 4 또는 5%의 물이 잔존할 수 있다. 소정의 실시형태에 있어서, 탈수 후의 에탄올은 1% 미만의 물을 포함한다. 에탄올은 증류, 공비혼합을 포함하는 당업계에 공지된 수법을 이용하거나 또는 분자체를 이용해서 탈수될 수 있다.
"변성 에탄올": "변성 에탄올"이란 용어는 인간이 소비하기에는 부적당하게 되도록 다른 재료와 혼합되어 있는 에탄올을 의미한다. 대부분의 관할 지역에 있어서, 순수 물질로서 혹은 알코올 음료의 형태로의 에탄올의 판매는 무겁게 과세된다. 비음료 산업의 이 세금 부담을 완화시키기 위해서, 정부는 인간이 소비하기에는 부적당하게 되도록 각종 첨가제와 배합된 에탄올로 이루어진 변성 알코올의 형성을 명확히 하고 있다. 변성제로도 알려진 이들 첨가제는 독성이 있고/있거나 불쾌한 맛이나 냄새를 가진다. 특정 용도(예컨대, 연료 첨가제로서의 용도)를 위해 의도된 변성 에탄올 제제는 그 용도를 저해하지 않도록 선택된 변성제를 함유한다.
"증류": "증류"란 용어는 발효된 매쉬(fermented mash)로부터 에탄올을 정제하는 처리를 의미한다. 증류 처리는 전형적으로 액체로부터 기체로의 상태 변화에 이어서 정제 수법으로서의 응축을 포함한다.
"에너지": "에너지"란 용어는 바이오매스로부터 생산될 수 있는 에너지원이라면 어떠한 것이라도 포함한다. 바이오매스로부터 생산된 에너지는 전형적으로 유기 화합물이다. 에너지는 연소되어, 예를 들어 전기를 생산하거나 운송 수단을 통전시키는 데 사용될 수 있는 열을 생성할 수 있다. 소정의 실시형태에 있어서, 에너지는 에탄올이다. 다른 실시형태에 있어서, 에너지는 알코올이다. 다른 실시형태에 있어서, 에너지는 탄화수소류이다. 소정의 실시형태에 있어서, 에너지는 지방이다. 소정의 실시형태에 있어서, 에너지는 지방산이다. 다른 실시형태에 있어서, 에너지는 아세트산이다. 다른 실시형태에 있어서, 에너지는 가솔린이다. 소정의 실시형태에 있어서, 에너지는 유기 화합물의 혼합물이다. 소정의 실시형태에 있어서, 에너지는 천연 가스이다. 소정의 실시형태에 있어서, 에너지는 수소 가스이다. 소정의 실시형태에 있어서, 에너지는 메테인 가스이다. 소정의 실시형태에 있어서, 에너지는 바이오디젤이다. 소정의 실시형태에 있어서, 에너지는 전기이다.
"에탄올": "에탄올"이란 용어는 화학적 화합물인 CH3CH2OH를 의미한다. 에탄올은 또한 곡류 알코올을 의미한다. 에탄올은 독특한 냄새를 가진 채 가연성, 무미, 무색, 순한 독성의 화학적 화합물이다. 에탄올이란 용어는 소정 순도의 에탄올을 의미할 수도 있다. 소정의 실시형태에 있어서, 에탄올의 순도는 적어도 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95%, 98% 또는 99%이다. 몇몇 경우에 있어서, 에탄올의 순도는 100%이다. 다른 경우에 있어서, 에탄올은 인간이 소비하기에는 부적당하게 되도록 1 내지 10% 내지 2 내지 5%의 기타 용제(예컨대, 메탄올, 아이소프로판올, 가솔린, 헥세인류, 펜테인)에 의해 변성된다. 소정의 실시형태에 있어서, 에탄올은 물과 혼합되어 있다. 다른 실시형태에 있어서, 에탄올은 무수 상태이다(예컨대, 탈수 단계 후).
"발효": "발효"란 용어는 당을 에탄올, 또는 에너지(예컨대, 탄화수소류, 가솔린, 천연 가스, 메테인, 바이오디젤 및 수소 가스), 전기, 플라스틱, 중합체, 영양분(인간 및 동물), 단백질, 생체분자, 약제(인간 및 가축; 예컨대, 약품 및 약물) 및 비료를 비롯한 임의의 기타 바람직한 산물로 변환시키는 처리를 의미한다. 소정의 실시형태에 있어서, 발효란 용어는 바이오매스로부터 에너지원으로서 유용한 유기 분자를 제조하는 처리를 의미한다. 발효는 전형적으로는 박테리아 혹은 효모 등의 미생물에 의해 수행된다. 에탄올을 위한 발효 처리는 전형적으로는 원하는 에탄올의 아세트산으로의 추가의 산화를 방지하기 위해 산소-결핍 분위기 중에서 수행된다.
본 명세서에 규정되어 있는 바와 같이, "발효기, 반응기 또는 변환기"는 셀룰로스 및/또는 리그노셀룰로스 재료, 미생물 및, 예컨대 물과 같은 용제 등의 재료를 적어도 약 1,000 갤런 유지할 수 있는 능력을 가진 장치이다. 몇몇 실시형태에 있어서, 상기 발효조, 반응기 또는 변환기는 상기 재료를 약 2,000 갤런 이상, 약 2,500 갤런 이상, 약 5,000 갤런 이상, 약 10,000 갤런 이상, 약 25,000 갤런 이상, 약 50,000 갤런 이상, 또는 심지어 약 100,000 갤런 이상 유지할 수 있는 능력을 가진다.
본 명세서에서 언급된 모든 간행물, 특허 출원, 특허 공보 및 기타 참고 문헌은 이들이 포함하고 있는 모든 것에 대해서 그들의 전문이 참조로 여기에 병합된다.
본 발명의 기타 특징과 이점은 이하의 상세한 설명 및 청구의 범위로부터 명백해질 것이다.
여기서는, 바람직한 산물을 생산하기 위한 방법, 설비 및 해당 설비의 구성요소를 비롯한, 바이오매스로부터 에너지(예컨대, 에탄올, 탄화수소류, 가솔린, 천연 가스, 메테인, 바이오디젤 및 수소 가스), 전기, 플라스틱, 중합체, 영양분(인간 및 동물), 단백질, 생체분자, 약제(인간 및 가축; 예컨대, 약품 및 약물), 비료, 혹은 기타 산물을 생산하기 위한 이동식 및/또는 소규모(예컨대, 1년당 1 내지 5백만 갤런 이하) 시스템에 대해 설명한다. 이 시스템은 출발 물질인 바이오매스(예를 들어, 이것은 저부피밀도일 수 있음)를 고정된 대규모 생산 설비로 이송할 필요성을 제거하거나 적어도 감소시킨다. 또, 이것은 이동식 설비에 의해 생산된 바람직한 산물을 그의 최종 사용자 혹은 분배 설비까지 긴 거리를 이송할 필요성을 감소시킬 수 있다. 바람직한 산물을 생산하는 시스템은 이송, 처리 혹은 기타 비용으로 인해 통상 에너지(예컨대, 에탄올, 탄화수소류, 가솔린, 천연 가스, 메테인, 바이오디젤 및 수소 가스), 전기, 플라스틱, 중합체, 영양분(인간 및 동물), 단백질, 생체분자, 약제(인간 및 가축; 예컨대, 약품 및 약물), 비료 혹은 기타 산물로 변환하는 데 경제적으로 적합하지 않던 바이오매스의 처리를 가능하게 한다. 상기 시스템은 바람직한 산물을 생산하는 비용, 특히 이송 비용을 저감시킴으로써 에너지(예컨대, 에탄올, 탄화수소류, 가솔린, 천연 가스, 메테인, 바이오디젤 및 수소 가스), 전기, 플라스틱, 중합체, 영양분(인간 및 동물), 단백질, 생체분자, 약제(인간 및 가축; 예컨대, 약품 및 약물), 비료 혹은 기타 산물의 생산을 더욱 경제적으로 하게 한다.
이와 같이 해서 구성된 생산 설비 혹은 그의 각종 구성요소는 육로, 바다, 공중 혹은 이들의 조합에 의해 용이하게 이송될 수 있다. 소정의 실시예에 있어서, 바이오매스로부터 바람직한 산물을 생산하는 데 필요한 상기 재료들 및 장비는 해당 장비 혹은 그의 구성요소가 승용차, 트럭, 견인 트레일러, 철로, 보트, 바지선, 비행기, 헬리콥터, 또는 이들의 조합에 의해 이송될 수 있도록 컴팩트하게 편성되어 있다. 소정의 실시예에 있어서, 상기 설비 또는 그의 구성요소는 해당 설비 또는 그의 구성요소가 이송되는 방법에 따라 크기가 제한될 수 있다. 예를 들어, 견인 트레일러에 의해 이송될 설비 혹은 구성요소는 이송하기 위한 트럭이나 트레일러의 베드상에 맞게 되어 있을 필요가 있다.
도 1을 참조하면, 바이오매스, 예컨대, 셀룰로스 혹은 리그노셀룰로스 재료로부터 에탄올이나 n-뷰탄올 등의 산물을 생산하는 방법은 반응기 또는 변환기, 예를 들어, 발효조를 포함하는 시스템을 구비한 제1장소에서 제1산물을 생산하는 단계를 포함한다. 상기 시스템은 제2장소로 이송되고, 이어서, 상기 시스템을 구비한 해당 제2장소에서 바이오매스로부터 제2산물이 생산된다.
장소는 어떠한 개수라도 이용될 수 있다. 예를 들어, 장소의 개수는 2, 3, 4, 5, 6개 혹은 그 이상, 예컨대, 10, 20, 30, 50, 100개 혹은 그 이상, 예컨대, 1000개일 수 있다.
예를 들어, 장소는 복합 단지 혹은 캠퍼스의 일부를 형성할 수 있고, 이들 복합 단지 혹은 캠퍼스의 부분들은 각종 제조 기반시설, 예를 들어 레일에 의해 연결되어 있을 수 있다.
제1장소와 제2장소 사이의 간격은 상대적으로 작거나 상대적으로 클 수 있다. 예를 들어, 상기 장소들은 서로 물리적으로 떨어져 있을 수 있다. 예를 들어, 상기 시스템은 이동 열차에 의해 운반되어, 이동 중에 에탄올을 생산할 수도 있다.
다른 실시예에 있어서, 상기 제1장소와 제2장소는 약 10 마일 이상, 예컨대, 약 25 마일 이상, 약 35 마일 이상, 약 65 마일 이상, 약 85 마일 이상, 약 100 이상, 약 200 마일 이상, 약 300 이상, 또는 심지어 약 500 마일 이상의 거리만큼 떨어져 있다.
몇몇 실시예에 있어서, 상기 발효기, 반응기 또는 변환기는 재료를 약 1,000 갤런 내지 약 100,000 갤런, 예컨대 약 2,500 갤런 내지 약 100,000 갤런, 또는 약 5,000 갤런 내지 약 75,000 갤런 유지할 수 있다.
소정의 실시예에 있어서, 바람직한 산물을 생산하기 위한 이동식 시스템 또는 1개 이상의 그의 구성요소는 육로로 이송된다. 이동식 설비 또는 그의 구성요소가 도로에서 이송될 경우, 국가, 주, 지방, 군 혹은 도시의 도로를 지배하는 모든 적용가능한 법을 준수하는 것이 바람직하다. 미합중국에 있어서, 고속도로 및 도로를 이용해서 육로로 이송된 설비는 모든 연방, 주 및 지방법 및 규정을 준수해야 한다. 소정의 실시예에 있어서, 견인 트레일러에 의해 이송될 이동식 설비는, 폭이 8 피트 6 인치 이하, 길이가 57 피트 이하이어야 한다. 소정의 실시예에 있어서, 상기 설비는 폭이 8 피트 6 인치 이하이고 길이가 53 피트 이하이어야 한다. 소정의 실시예에 있어서, 상기 설비는 폭이 8 피트 6 인치 이하이고 길이가 48 피트 이하이어야 한다. 소정의 실시예에 있어서, 상기 설비는 폭이 8 피트 6 인치 이하이고, 길이가 20 내지 24 피트 이하이어야 한다. 운송 수단의 높이는 설비가 경유해서 이송되는 도로 상에 장애물에 따라 달라질 수 있다. 그러나, 전형적으로, 상기 설비는 높이가 15 피트 이하이다. 소정의 실시예에 있어서, 높이는 14 피트 이하이다. 소정의 실시예에 있어서, 상기 설비는 이중 견인 트레일러에 의해 이송되며, 그 경우, 조합을 위한 총 길이는 75 피트 이하이다. 소정의 실시예에 있어서, 상기 이중 구성의 총 길이는 65 피트 이하이다. 소정의 실시예에 있어서, 이동식 설비 또는 1개 이상의 그의 구성요소(들)과 운송 수단의 총 조합 중량은 80,000 파운드 이하이다. 소정의 실시예에 있어서, 상기 설비 또는 그의 구성요소는 견인 트레일러에 의해 선적하는 데 이용되는 표준 컨테이너에 적합하게 되어 있다. 당업자가 이해하고 있는 바와 같이, 상기 설비의 구성요소는 하나 이상의 차량에 의해 이송될 수 있거나, 또는 차량과 육로, 수상 및 공중 운송 수단의 조합에 의해 이송될 수도 있다. 소정의 실시예에 있어서, 수상 혹은 공중에서 이송에 적합하지 않은 구성요소는 육로로 이송된다. 소정의 실시예에 있어서, 수상 및/또는 공중 이송이 경제적이지 않은 구성요소는 육로로 이송된다. 그러나, 소정의 실시예에 있어서 상기 설비 또는 그의 구성요소의 이송이 (예컨대, 통과할 수 있는 도로의 부족으로 인해) 알맞지 않거나 가능하지 않은 것을 알 수 있다.
소정의 실시예에 있어서, 상기 이동식 생산 설비 또는 그의 구성요소의 일부는 승용차, SUV(sport utility vehicle) 또는 픽업 트럭에 의해 이송되기에 충분히 작다. 소정의 실시예에 있어서, 상기 설비 또는 그의 구성요소는 승용차, SUV 또는 픽업 트럭에 의해 끌려가는 트레일러 상에서 이송된다.
상기 이동식 설비 또는 그의 각종 구성요소는 또한 철로에 의해 이송가능할 수도 있다. 소정의 실시예에 있어서, 레일에 의해 이송될 설비는 폭이 14 피트 이하이다. 다른 실시예에 있어서, 상기 설비의 폭은 13 피트 6 인치이다. 또 다른 실시예에 있어서, 상기 설비의 폭은 13 피트 이하이다. 소정의 실시예에 있어서, 상기 설비의 폭은 12 피트 6 인치 이하이다. 그의 외부 컨테이너를 포함하는 설비의 폭 여유는 설비를 이송하는 데 이용되는 철로에 의존할 것이다. 소정의 실시예에 있어서, 12 피트 6 인치 또는 13 피트의 최소 폭은 모든 철로를 수용하는 데 이용되며, 따라서 이 철로를 따라 설비가 가능하게 이송될 수 있다. 설비의 길이는 60 피트 이하이다. 실시예들에 있어서, 설비의 길이는 60 피트 미만이다. 소정의 실시예에 있어서, 상기 길이는 대략 58 피트이다. 다른 실시예에 있어서, 상기 길이는 대략 59 피트, 대략 57 피트 또는 대략 56 피트이다. 상기 설비의 높이는 전형적으로 23 피트 이하이다. 소정의 실시예에 있어서, 상기 높이는 22 피트 이하이다. 다른 실시예에 있어서, 상기 높이는 21 피트 이하이다. 소정의 실시예에 있어서, 상기 높이는 20 피트 이하이다. 소정의 실시예에 있어서, 상기 설비 또는 그의 구성요소는 철로에 의해 선적되는 데 이용되는 표준 컨테이너에 적합하게 되어 있다. 또 다른 실시예에 있어서, 상기 높이는 19 피트 이하이다. 상기 설비의 중량은 전형적으로 200,000 파운드를 초과하지 않는다. 소정의 실시예에 있어서, 보다 큰 이동식 생산 설비가 필요할 경우, 해당 설비는 각 궤도차가 구성요소를 포함하는 하나 이상의 궤도차를 이용해서 이송된다. 이들 구성요소는 이어서 원하는 장소에서 작업 설비에 조립된다. 소정의 실시예에 있어서, 상기 설비는 하나의 철로 트랙, 트랙 세트 혹은 박차(spur) 상에 조립된다. 소정의 실시예에 있어서, 상기 설비는 1 내지 10대의 궤도차를 포함한다. 소정의 실시예에 있어서, 상기 설비는 1 내지 5대의 궤도차를 포함한다. 소정의 실시예에 있어서, 에탄올을 생산하는 방법의 각 단계 혹은 단계들의 조합은 개별의 차량에서 수행된다. 소정의 실시예에 있어서, 1개 이상의 단계를 수행하는 장비는 하나의 차량 내에 조합되어 있다. 설비의 각종 구성요소는 또한 다른 육로 이송, 공중 이송 혹은 수상 이송에 의해 조립을 위한 장소로 가져갈 수도 있다.
어떠한 조합의 이송 모드도 이용될 수 있다. 예를 들어, 상기 시스템은 육로에 이어서 수로로, 또는 공중에 이어서 육로로 이송될 수 있다.
예를 들어, 에탄올 등의 산물은 이송 동안 혹은 이송 후 생산될 수 있다.
상기 설비 또는 그의 구성요소가 수로로 이송될 경우, 해당 설비는 임의선택적으로 설비 또는 구성요소(들)을 이송하는 용기(즉, 선박)의 허용된 한계 내에 있다. 이들 한계는 설비를 이송하는 용기의 길이, 폭, 높이 및 중량 한계를 포함한다. 당업자가 이해할 수 있는 바와 같이, 설비의 크기는 설비 또는 그의 구성요소(들)을 이송하는 용기의 크기에 크게 의존할 것이다. 보다 큰 배 및 바지선은 보다 작은 보트보다 훨씬 큰 에탄올 생산 설비를 이송할 수 있다. 상기 설비 또는 그의 구성요소(들)이 수로로 이송될 경우, 상기 설비는 바지선, 독, 부두, 플랫폼, 데렉(derek), 리그(rig), 모래톱(sand bar) 및 섬에서 조립될 수도 있다. 소정의 실시예에 있어서, 상기 설비 또는 그의 구성요소는 수상에서 선적되는 데 이용되는 표준 컨테이너에 적합하게 되어 있다. 소정의 실시예에 있어서, 상기 설비는 부양 장치 상에서 조립된다. 상기 설비의 각종 구성요소는 수상에서뿐만 아니라 육지 혹은 공중에서 상기 설비용의 소정 장소에 가져갈 수 있다. 수상 혹은 수상에 근접한 설비는 바람직한 산물의 생산에 있어서 플랑크톤, 조류 및 수생 식물 등의 수생 바이오매스의 이용을 용이하게 한다.
마찬가지로, 상기 설비가 공중에서 이송될 경우, 상기 설비 또는 그의 구성요소(들)은 임의선택적으로 상기 설비를 이용하는 항공기의 허용된 한계 내에 있다. 이들 한계는 설비를 이송하는 항공기의 길이, 폭, 높이 및 중량 한계를 포함한다. 소정의 실시예에 있어서, 항공기는 비행기이다. 상기 비행기는 프로펠러 구동 비행기, 제트기, 화물 수송기, 공군기 및 상용 정기 여객기일 수 있다. 소정의 실시예에 있어서, 항공기는 헬리콥터이다. 소정의 실시예에 있어서, 항공기는 해당 항공기로부터 매달려 있는 설비 또는 구성요소(들)을 이송할 것이다. 소정의 실시예에 있어서, 상기 설비 또는 그의 구성요소는 공중에서 선적하는 데 필요한 표준 컨테이너에 적합하게 되어 있다. 상기 설비 또는 구성요소는 항공기에서 착륙하고 해당 항공기로부터 내려서 이용하거나, 혹은 상기 설비 또는 구성요소는 항공기에 탑승한 채로 이용될 수도 있다. 소정의 실시예에 있어서, 상기 설비 또는 구성요소는 공중에서 사용하고자 하는 장소로 낙하시킨다. 소정의 실시예에 있어서, 상기 설비 또는 구성요소는 해당 설비의 안전한 착륙을 위한 파라슈트 혹은 기타 착륙 장치를 포함한다. 상기 설비는 또한 수상 착륙용의 부양 장치를 포함할 수도 있다. 소정의 실시예에 있어서, 상기 설비 또는 그의 구성요소는 착륙의 충격을 흡수하는 수단을 포함한다. 소정의 실시예에 있어서, 상기 설비 또는 구성요소는 이어서 육로, 공중 혹은 수상에서 새로운 장소로 이동된다. 다른 실시예에 있어서, 상기 설비 또는 구성요소는 이동되지 않고 일시적으로 혹은 영구적으로 유기될 수도 있다. 설비의 각종 기타 구성요소는 공중뿐만 아니라 육로 혹은 수상에서 이송될 수 있다. 상기 구성요소는 공항, 활주로, 낙하 장소 혹은 임의의 기타 육지 혹은 수상 장소에서 작업 설비에 조립될 수도 있다.
소정의 실시예에 있어서, 상기 설비 또는 그의 구성요소의 어느 것이라도 공중, 육로 및/또는 수상 이송의 어떠한 조합에 의해서도 이송될 수 있는 능력을 지닌다. 소정의 실시예에 있어서, 상기 설비 또는 그의 구성요소는 3가지 모두에 의해 이송된다. 다른 실시예에 있어서, 상기 설비 또는 그의 구성요소는 육로 및 수상에서 이송된다. 소정의 실시예에 있어서, 상기 설비 또는 그의 구성요소는 육로 및 공중에서 이송된다. 다른 실시예에 있어서, 상기 설비 또는 그의 구성요소는 공중 및 수상에서 이송된다. 이들 경우에 있어서, 상기 설비 또는 그의 구성요소의 어느 것이라도 사용 중인 이송 모드의 요건(예컨대, 길이, 폭, 높이 및 중량)을 충족시키는 것이 바람직하다. 단, 생산 중인 에탄올, 탄화수소류, 천연 가스 또는 가솔린이 가연성인 경우, 가연성 액체 혹은 기체의 이송 및 생산에 관하여 소정의 적용가능한 안전법, 법칙 혹은 규정을 준수하는 것이 바람직하다. 소정의 실시예에 있어서, 유출, 화재 및 폭발을 다루는 장비가 상기 설비 내에 내장되어 있다.
소정의 실시예에 있어서, 상기 설비는 바이오매스로부터 에너지(예컨대, 에탄올, 탄화수소류, 가솔린, 천연 가스, 메테인, 바이오디젤 및 수소 가스), 전기, 플라스틱 산물, 중합체, 영양분(인간 및 동물), 단백질, 생체분자, 약제(인간 및 가축; 예컨대, 약품 및 약물), 비료 또는 기타 산물의 생산에 사용되는 적어도 하나의 휴대용 구성요소를 포함한다. 조립된 설비뿐만 아니라 해당 설비의 어떠한 구성요소도 본 명세서의 개시 내용의 범주 내에 있는 것으로 간주된다. 구성요소에 기초한 설비는 설비의 조립, 호환성, 확장성 및 구성요소의 사전 제작을 용이하게 한다. 설비의 각종 구성요소로의 분해는 또한 설비의 이동성 측면을 용이하게 한다. 소정의 실시예에 있어서, 상기 설비는 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10개 이상의 구성요소로 분해된다. 각 구성요소는 필요한 배선, 배관, 배수구, 제어 시스템, 가열 및 냉각 수단, 스탠드, 결합 장치 및 콘센트를 구비한 하나 이상의 장비 부품을 포함할 수 있다. 소정의 실시예에 있어서, 상기 구성요소는 벽, 지붕, 마루, 혹은 구성요소 자체, 기타 구성요소 혹은 전체 설비용의 기타 기반시설을 포함한다. 소정의 실시예에 있어서, 상기 구성요소는 해당 구성요소의 이송을 용이하게 하는 컨테이너를 포함한다. 상기 컨테이너는 상기 생산방법에 이용될 수 있다(예컨대, 혼합 컨테이너 혹은 기타 큰 통). 상기 컨테이너의 측면, 바닥 혹은 상부는 설비 또는 그의 구성요소를 수용하는 수용소의 벽, 마루 혹은 지붕으로서 사용될 수도 있다.
소정의 실시예에 있어서, 상기 생산 방법의 각 단계는 별개의 구성 요소에서 수행된다. 즉, 상기 방법에서의 하나의 단계를 위한 모든 장비는 구성요소 내에 포함된다. 바이오매스로부터 바이오에탄올의 생산에 유용한 각종 단계 및 장비가 여기에 기재되어 있다. 다른 실시예에 있어서, 하나의 단계는 하나 이상의 구성요소로부터 장비를 필요로 할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 생산 방법의 하나 이상의 단계가 구성요소 내에 포함된다. 상기 설비의 1개 이상의 구성요소는 작동가능한 설비를 생산하도록 조립된다. 상기 구성요소는 전형적으로 설치를 위해 준비된 장소에서 조립된다. 그러나, 소정의 실시예에 있어서, 상기 장소에 준비 혹은 기반시설이 없다. 대신에, 상기 설비 또는 구성요소는 자체 지지되어 있다. 소정의 실시예에 있어서, 상기 구성요소는 크레인, 포크 리프트, 트럭 혹은 기타 이동 장치를 이용해서 조립되며, 이것은 임의선택적으로 상기 시스템 내에 포함된다. 다른 실시예에 있어서, 상기 구성요소는 단지 인간 노동을 이용해서 조립된다. 상기 설비의 조립에는 공구가 이용될 수도 있다. 상기 장소는 설비를 작동시키기 위한 필요한 기반시설을 모두 포함할 수 있다. 기반시설은 벽, 지붕, 기초부, 마루, 전기, 배선, 배관, 하수, 상수 및 천연 가스를 포함할 수 있다. 소정의 실시예에 있어서, 기반시설은 이동식이 아니고 고정적이다. 상기 설비 혹은 그의 구성요소의 어느 것이 이동될 경우, 기반시설은 장래에 재차 잠재적으로 이용되도록 뒤에 남겨둘 수 있다. 소정의 실시예에 있어서, 기반시설은 달마다, 계절마다, 해마다, 혹은 충분한 바이오매스가 설비를 공급하는 장소에서 이용가능한 어느 때든지 생산 설비를 조립하는 데 이용된다.
에탄올 생산 설비는 전통적인 에탄올 생산 설비보다 규모가 작다. 전형적으로, 에탄올 생산 설비는 1년당 에탄올을 1천만 내지 2천만 갤런 생산하고, 어떠한 설비는 1년당 에탄올을 5천만 갤런을 초과하여 생산한다. 상기 설비는 1년당 에탄올 또는 기타 에너지원을 5백만 갤런 이하 생산한다. 소정의 실시예에 있어서, 상기 설비는 1년당 에탄올 또는 기타 에너지원을 1백만 갤런 이하 생산한다. 소정의 실시예에 있어서, 상기 설비는 1년당 에탄올 또는 기타 에너지원을 50만 갤런 이하 생산한다. 소정의 실시예에 있어서, 상기 설비는 1년당 에탄올 또는 기타 에너지원을 10만 갤런 이하 생산한다. 소정의 실시예에 있어서, 상기 설비는 1년당 에탄올 또는 기타 에너지원을 1만 갤런 이하 생산한다. 소정의 실시예에 있어서, 상기 설비는 1년당 에탄올 또는 기타 에너지원을 1천 갤런 이하 생산한다. 이들 설비는 본 명세서에 기재된 바와 같이 이동식일 수 있거나, 혹은 이동식 구성요소를 포함할 수 있다. 소정의 실시예에 있어서, 상기 설비는 고정적이다. 설비에 의해 생산되는 에너지의 양은 공장, 군사 기지, 작은 읍, 시골 마을, 군, 농장 및 섬의 요구를 만족시키는 데 충분하다. 작은 크기의 상기 설비는 많은 설비가 지리학적 영역에 놓일 수 있게 한다. 예를 들어, 설비는 해당 설비에 공급되는 충분한 바이오매스(예컨대, 작물, 폐기물)가 있는 영역이면 어디에나 놓일 수 있다. 시스템에 의해 처리 중인 바이오매스에 가까운 소규모 설비는 이송 비용을 저감시키고, 어떤 경우에는, 대규모 설비에 의해 경제적으로 생산되지 않을 수도 있었던 에탄올을 경제적으로 생산할 수도 있다.
상기 바이오에탄올 생산 설비는 바이오매스로부터 바람직한 산물을 생산하는 데 필요한 장비의 전부 혹은 일부를 지닐 수 있다. 상기 시스템에 의해 사용되는 바이오매스는 어떠한 유형의 바이오매스도 포함한다. 소정의 실시예에 있어서, 옥수수, 사탕무, 곡류, 사탕수수 또는 유장 등의 바이오매스의 더욱 편리한 공급원이 출발 물질로서 이용된다. 다른 실시예에 있어서, 농업 폐기물, 조류, 폐기물 및 분뇨를 비롯한 바이오매스의 덜 통상적인 공급원이 이용된다. 소정의 실시예에 있어서, 상기 시스템은 옥수수, 사탕무 또는 사탕수수를 사용하지 않는다. 소정의 실시예에 있어서, 상기 시스템은 옥수수를 사용한다. 다른 실시예에 있어서, 상기 시스템은 사탕무 또는 사탕수수를 사용한다. 소정의 실시예에 있어서, 상기 시스템은 각종 상이한 유형의 바이오매스를 출발 물질로서 이용하도록 설계되어 있다. 다른 실시예에 있어서, 상기 시스템은 하나의 유형의 바이오매스를 이용하도록 설계되어 있다. 소정의 실시예에 있어서, 각종 구성요소는 상이한 유형의 바이오매스를 출발 물질로서 허용가능하도록 전환되어 교체될 수 있다.
소정의 실시예에 있어서, 상기 시스템은 바이오매스를 전처리하기 위한 방법 및 장치를 포함한다. 소정의 실시예에 있어서, 바이오매스는 선별된다. 다른 실시예에 있어서, 바이오매스는 청정화된다. 다른 실시예에 있어서, 바이오매스는 패키지되어 있다. 소정의 실시예에 있어서, 바이오매스는 압착되거나 압축된다. 다른 실시예에 있어서, 바이오매스는 액화된다. 다른 실시예에 있어서, 바이오매스는 탈수된다. 바이오매스의 전처리는 바이오매스의 수확 장소에서, 바이오매스의 이송 전, 이송 동안, 바이오매스의 보존 동안, 또는 에너지 생산의 위치에서 일어날 수 있다. 에너지 생산용의 바이오매스를 전처리하는 데 이용되는 어떠한 장비나 방법이라도 이용될 수 있다. 소정의 실시예에 있어서, 전처리 수단은 시스템의 일부인 것으로 간주된다.
에너지(예컨대, 에탄올, 탄화수소류, 가솔린, 천연 가스, 메테인, 바이오디젤 및 수소 가스), 전기, 플라스틱, 중합체, 영양분(인간 및 동물), 단백질, 생체분자, 약제(인간 및 가축; 예컨대, 약품 및 약물), 비료, 또는 바이오매스로부터의 기타 산물을 생산하는 방법은 여러 단계로 분류될 수 있다. 제1단계는 바이오매스를 미세 분말로 분쇄하는 단계, 바이오매스를 잘게 써는 단계, 바이오매스를 전단하는 단계, 또는 그밖에 추가의 처리를 위해 이용가능한 바이오매스 내의 복합 탄수화물 혹은 기타 생체분자를 만드는 단계를 포함한다. 소정의 실시예에 있어서, 얻어진 바이오매스는 이어서 물 및 임의선택적으로 미생물(예컨대, 박테리아), 조류, 효소, 산, 염기 또는 화학적 시약과 혼합된다. 이 혼합물은 이어서 쿠커 혹은 복합당(예컨대, 셀룰로스, 전분)의 발효가능한 보다 간단한 당(예컨대, 글루코스)으로의 분해를 용이하게 되는 기타 장치에서 임의선택적으로 가열된다. 이 단계는 또한 지질, 단백질, 핵산, 스테로이드류, 천연 산물, 세포벽, 세포막 및 세포내막 등의 기타 생체분자 혹은 세포 구조의 분해를 용이하게 할 수 있다. 통상 매쉬라고도 알려진 얻어지는 혼합물은 이어서 효모 등의 미생물의 첨가에 의해 발효된다. 소정의 실시예에 있어서, 기타 유전공학기술로 조작된 미생물은 발효 처리에서 이용된다. 상기 미생물은 처리에 이용된 바이오매스를 바람직한 산물으로 발효 혹은 변환시키는 데 특히 적합할 수 있다. 상기 발효/변환 처리는, 발효 시의 당 혹은 기타 출발 물질의 대부분이 에탄올 또는 기타 바람직한 산물로 변환될 때까지 계속된다. 소정의 실시예에 있어서, 이산화탄소, 단백질, 중합체, 영양분, 비료 또는 생체분자 등의 공동 산물이 상기 처리 동안 생산된다. 이들은 회수, 정제, 패키지 및/또는 고형화될 수 있다. 에탄올 또는 기타 바람직한 산물은 이어서 액체, 고체 폐기물 및 부산물로부터 임의선택적으로 분리된다. 이것은 전형적으로 증류에 의해 행해지지만, 분리 혹은 정제의 기타 수법(예컨대, 컬럼 크로마토그피, 추출, 크로마토그래피 및 결정화)도 이용될 수 있다. 증류된 에탄올 또는 기타 액체 에너지원은 여전히 물을 함유할 수 있으므로, 바람직한 산물은 임의선택적으로 탈수된다. 소정의 실시예에 있어서, 바람직한 산물(예컨대, 에탄올)은 분자체 등과 같이 잔류하는 물을 흡수하는 물질 위에 이것을 흐르게 함으로써 탈수된다. 일단 바람직한 산물(예컨대, 에탄올)이 원하는 순도로 정제되고 물이 제거되면, 바람직한 산물, 특히 에탄올은 인간이 소비하기에는 부적당하게 되도록 임의선택적으로 변성된다. 변성 처리는 상기 정제된 에탄올을 1 내지 5%의 가솔린 또는 기타 유기 용제(예컨대, 메탄올, 아세톤, 아이소프로판올 및 헥세인류)와 혼합함으로써 수행된다. 모든 물은 따라버릴 수도 있다. 소정의 실시예에 있어서, 얻어진 증류기 찌꺼기는 가축 먹이로서 혹은 비료로서 사용된다. 이산화탄소도 발효 처리에서 부산물로서 생산된다. 이 이산화탄소는 회수되어 판매될 수 있다. 부산물인 중합체, 단백질, 지질 또는 기타 생체분자 등의 기타 산물은 회수, 패키징 및/또는 판매될 수 있다.
소정의 실시예에 있어서, 예를 들어, 바이오에탄올이 바이오매스로부터 생산되고 있는 경우, 상기 설비 또는 그의 구성요소는 발효조 및 증류 장치를 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 상기 생산 설비 또는 그의 구성요소는 또한 쿠커를 포함한다. 상기 설비는 또한 바이오매스를 보다 작은 입자로 분쇄하기 위한 분쇄기를 포함할 수도 있다. 상기 설비는 증류 후 에탄올을 추가로 정제 및 탈수하기 위한 칼럼 등의 장비를 포함할 수도 있다. 소정의 실시예에 있어서, 상기 설비는 또한 생산된 에탄올을 변성시키기 위한 컨테이너 및 혼합 장비를 포함한다. 소정의 실시예에 있어서, 각종 장비는 산물을 하나의 단계로부터 다음 단계를 수행하기 위한 장비로의 이송을 용이하게 하기 위한 배관을 이용해서 접속되어 있다. 필요에 따라, 이 처리에 이용되는 각종 장비는 가열 및 냉각 수단과 끼워맞춤되어 있다.
이 처리는 바이오매스에 의해 시작된다. 시스템에 의해 이용되는 바이오매스는 에탄올 또는 임의의 기타 바람직한 산물을 생산하는 데 적합한 바이오매스이면 어느 것이라도 된다. 소정의 실시예에 있어서, 바이오매스는 옥수수, 사탕수수, 사탕무 등의 고농도 전분 혹은 고농도 당 농작물이다. 상기 설비는 작물을 바이오에탄올로 변환시키는 데 특히 유용하고 경제적인 데, 그 이유는 이들이 작물(또는 기타 바이오매스)이 처리될 준비가 된 경우 상기 장소에 도착하거나 조립될 수 있고, 이어서, 작물(또는 기타 바이오매스)이 처리된 경우 출발하거나 해체될 수 있기 때문이다. 소정의 실시예에 있어서, 바이오매스는 셀룰로스, 헤미셀룰로스, 리그닌, 단백질, 전분, 및/또는 당을 함유하는 재료를 포함한다. 소정의 실시예에 있어서, 상기 바이오매스는 나무, 관목, 잔디, 잡초, 농작물 및 농업 폐기물 등의 식물성 물질을 포함한다. 소정의 실시예에 있어서, 바이오매스는 수생 바이오매스, 예컨대, 플랑크톤, 수생 식물 및 조류 등을 포함한다. 수생 바이오매스는 수상에서 이송되는 생산 설비에 의해 처리되는 데 특히 적합하다. 소정의 실시예에 있어서, 바이오매스는 지자체의 폐기물, 폐종이 및 마당 폐기물이다. 생산 설비는 그의 폐기물을 에탄올 혹은 다른 원하는 산물로 변환시키기 위해 특정 영역으로 루틴하게 운반될 수 있거나, 또는 상기 설비는 특정 장소에서 조립될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 바이오매스는 분뇨이다.
바이오매스의 크기조절, 분쇄, 잘게 자르기, 절단, 전단, 세정, 액화 및/또는 당화의 초기 단계는 몇몇 실시예에서는 상기 설비 또는 그의 구성요소에 의해 수행된다. 다른 실시예에 있어서, 이들 단계 혹은 이들 단계의 일부는 상기 설비 또는 그의 구성요소에 의해 수행되지 않는다.
소정의 실시예에 있어서, 바이오매스는 기계적으로 분해된다. 예를 들어, 소정의 실시예에 있어서, 발효 또는 변환용의 바이오매스의 크기조절, 분쇄, 잘게 자르기, 절단, 전단, 세정 혹은 기타 전처리는 상기 설비 또는 그의 구성요소에 의해 수행되지 않고, 얻어진 처리된 바이오매스(굵은 가루라고도 알려짐)는 상기 설비 또는 그의 구성요소에 의해 사용되는 출발 물질이다. 소정의 실시예에 있어서, 상기 설비 또는 그의 구성요소는 미생물 혹은 화학약품이 바이오매스 내의 탄수화물에 작용할 수 있도록 바이오매스를 처리한다. 이것은 바이오매스 내의 세포막의 파괴, 세포벽의 파괴, 표면적의 증가, 매크로구조의 파괴 등을 포함할 수 있다.
소정의 실시예에 있어서, 바이오매스 또는 해당 바이오매스 내의 셀룰로스는 미국 특허 제5,952,105호; 제5,973,035호; 제6,207,729호; 제6,258,876호; 제6,448,307호; 제7,074,918호 공보 및 미국 특허 출원 제20050084671호; 제20050090577호; 제20050200050호에 기재된 바와 같이 조직화(texturing)되거나 개방(opening up)되며, 이들 각 특허 공보 혹은 특허 출원은 참조로 본 명세서에 병합된다. 이 방법은 후속의 단계에서 처리된 바이오매스에 첨가되는 화학약품 및 미생물에 의해 더욱 처리하기 위해 바이오매스 내의 섬유를 개방시킨다. 상기 방법은 미생물 혹은 화학약품이 작용할 수 있는 표면적을 증가시킨다.
도 2를 참조하면, 회전 나이프 커터(20)는 섬유원(10)을 잘라서 제조된 잘라진 섬유원(10')이 반입될 수 있는 호퍼(22)를 포함한다. 이 잘라진 섬유원(10')은 고정날(24)과 회전날(26) 사이에서 전단되어 제1 섬유 재료(12)를 제공한다. 제1 섬유 재료(12)는 체(16)를 통과하고, 얻어진 제2 섬유 재료(4)는 통(30) 속에 회수된다. 상기 제2 섬유 재료(4)의 회수를 돕기 위해서, 통(30)은 공칭 대기압 이하의 압력, 예를 들어, 공칭 대기압의 적어도 10% 이하, 예컨대, 공칭 대기압의 적어도 25% 이하, 공칭 대기압의 적어도 50%, 또는 공칭 대기압의 적어도 75% 이하를 가질 수 있다. 몇몇 실시예에 있어서는, 진공원(50)을 이용해서 상기 통을 공칭 대기압 이하로 유지한다.
소정의 실시예에 있어서, 바이오매스는 물 및 임의선택적으로 효소, 미생물(예컨대, 박테리아, 균류, 효모), 조류, 기타 유기체, 화학적 시약 또는 이들의 조합물과 혼합된다. 이 단계는 바람직한 산물로의 그의 변환 전에 바이오매스의 세포 구조, 당 및 생체분자를 분해시킨다. 소정의 실시예에 있어서, 바이오매스는 해당 바이오매스의 분해를 돕는 미생물과 혼합된다. 상기 미생물은 유전공학기술로 조작되어 있을 수 있다. 소정의 실시예에 있어서, 바이오매스는 해당 바이오매스의 분해를 돕는 조류와 혼합된다. 얻어진 혼합물은 바이오매스로의 원하는 변화를 얻기 위해 가열, 냉각 및 혼합될 수 있다. 소정의 실시예에 있어서, 바이오매스는 상기 설비 또는 그의 구성요소로의 이송 전에 매쉬 내에서 실질적으로 액화된다. 또 다른 실시예에 있어서, 매쉬 내의 복합당은 보다 간단한 발효가능한 당으로 분해되고, 얻어진 매쉬는 처리용의 설비 또는 그의 구성요소로 이송된다.
바이오매스 또는 바이오매스의 처리된 형태(예컨대, 굵은 가루, 매쉬, 개방된 및 섬유)가 상기 설비 또는 그의 구성요소에 도입되면, 에탄올 또는 임의의 기타 바람직한 산물을 형성하도록 더욱 처리된다. 소정의 실시예에 있어서, 설비 또는 구성요소는 매쉬 내의 복합당을 전처리하고 액화시켜 보다 간단한 당으로 변환시킨다. 다른 실시예에 있어서, 상기 설비 또는 그의 구성요소는 복합당을 액화시켜 증류용의 보다 간단한 당으로 변환시킨다. 또 다른 실시예에 있어서, 매쉬 내의 복합당은 상기 설비 또는 그의 구성요소 내에서 보다 간단한 당으로 변환된다. 이 변환 처리는 아밀라제 또는 셀룰라제 등의 효소, 산(예컨대, 황산), 미생물, 및/또는 열에 의해 수행된다. 이 변환 처리는 셀룰로스 및 전분 등의 복합당을 글루코스 등의 간단한 5탄당 혹은 6탄당으로 분해시킨다.
일단 메쉬가 분해되면, 당은 설비의 내부 혹은 외부에서 처리를 통해 얻어지고, 발효/변환 처리가 시작된다. 소정의 실시예에 있어서, 상기 매쉬는 발효되어 에탄올을 생산한다. 발효 처리는 전형적으로 메쉬를 특정 온도, 예를 들어 30 내지 45℃로 함으로써 시작된다. 소정의 실시예에 있어서, 발효는 대략 30℃에서 일어난다. 소정의 실시예에 있어서, 메쉬의 pH는 대략 pH 6 내지 8, 바람직하게는 대략 pH 7 내지 7.5로 조정된다. 소정의 실시예에 있어서, 발효는 산소-결핍 분위기 중에서 수행된다. 다음에, 발효용 미생물이 상기 매쉬에 첨가된다. 소정의 실시예에 있어서, 발효용 미생물은 효모이다. 다른 실시예에 있어서, 발효용 미생물은 사카로마이세스 세레비시아(Saccharomyces cerevisiae)이다. 소정의 실시예에 있어서, 발효용 미생물은 시조사카로마이세스 폼베(Schizosaccharomyces pombe)이다. 다른 실시예에 있어서, 상기 미생물은 지모모나스 모빌리스(Zymomonas mobilis)이다. 다른 실시예에 있어서, 미생물은 대장균(에스케리키아 콜라이: Escherichia coli)이다. 소정의 실시예에 있어서, 상기 미생물은 유전공학기술로 조작된 유기체이다. 바이오에탄올을 생산하는 데 유용한 유전공학기술로 조작된 유기체의 예는 미국 특허 제6,699,696호; 제6,306,639호; 제5,162,516호; 제5,028,539호; 제5,000,000호; 제4,400,470호 공보에 기재되어 있고, 이들 공보는 각각 참조로 본 명세서에 병합된다. 소정의 실시예에 있어서, 상기 발효 혼합물은 발효 처리 동안 일정한 온도 및 pH에서 유지된다. 발효는 전형적으로 24시간 내지 500시간 지속된다. 소정의 실시예에 있어서, 발효는 50 내지 200시간 지속된다. 당업자가 이해하고 있는 바와 같이, 발효에 이용되는 바이오매스, 미생물, 온도 및 기타 조건은 바이오매스를 에탄올로 변환시키는 데 필요한 시간의 길이를 결정할 것이다.
다른 실시예에 있어서, 상기 처리된 바이오매스 또는 매쉬는 에탄올 이외의 다른 에너지원(예컨대, 가솔린, 탄화수소류, 수소 가스, 천연 가스, 바이오디젤 및 전기) 또는 기타 바람직한 산물 혹은 공동 산물로 변환된다. 이 변환은 미생물에 의해 수행된다. 소정의 실시예에 있어서, 상기 미생물은 유전공학기술로 조작되어 있다. 소정의 특정 실시예에 있어서, 미생물은 바람직한 산물을 생산하도록 유전공학기술로 조작되어 있다. 예를 들어, 소정의 실시예에 있어서, 상기 미생물은 바이오매스로부터 천연 가스 또는 수소 가스를 생산하도록 설계되어 있다. 다른 실시예에 있어서, 상기 미생물은 바이오매스로부터 가솔린 또는 탄화수소류를 생산하도록 설계되어 있다.
다른 실시예에 있어서, 상기 처리된 바이오매스 또는 매쉬는 플라스틱, 중합체, 및 영양분 등의 기타 바람직한 산물으로 변환된다. 이 변환은 미생물에 의해 수행된다. 소정의 실시예에 있어서, 상기 미생물은 유전공학기술로 조작되어 있다. 소정의 특정 실시예에 있어서, 상기 미생물은 소정의 중합체를 생산하도록 유전공학기술로 조작되어 있다. 소정의 실시예에 있어서, 상기 미생물은 영양분을 생산하도록 설계되어 있다.
소정의 실시예에 있어서, 바람직한 산물은 생산된 그대로 옮겨진다. 다른 실시예에 있어서, 바람직한 산물은 발효/변환이 중지된 후 발효/변환으로부터 정제된다. 바이오에탄올의 생산에 있어서, 발효 단계가 완료된 후, 발효된 매쉬(맥주로도 알려짐)는 어느 곳에서든 5 % 내지 20%의 에탄올을 함유한다. 소정의 실시예에 있어서, 에탄올은 생산된 그대로 옮겨진다. 에탄올은 물로부터 정제되고, 증류에 의해 고형화된다. 상기 증류 처리는 에탄올을 기화시키는 단계; 및 이어서 에탄올을 재차 액체 형태로 재응축시키는 단계를 포함한다. 증류로부터 얻어진 에탄올의 순도는, 원하는 순도가 얻어질 때까지 얻어지는 에탄올을 반복적으로 증류시킴으로써 증가될 수 있다. 에탄올은 탈수 단계를 이용해서 임의의 잔존하는 물을 제거함으로써 더욱 정제될 수 있다. 소정의 실시예에 있어서, 에탄올은 분자체 등의 물을 흡수하는 재료 위를 통과시킨다. 소정의 실시예에 있어서, 에탄올은 해당 에탄올로부터 물의 대부분을 제거하기 위해 증류시키거나 공비혼합시킨다. 마찬가지로, 에탄올 이외에 다른 원하는 산물이 생산된 경우, 마찬가지로, 변환된 바이오매스로부터 정제될 수 있다. 바람직하게는, 그만큼의 바람직한 산물은 변환 처리가 중지되기 전에 생산된다. 소정의 실시예에 있어서, 바람직한 산물은 생산한 그대로 배출된다.
유리하게는, 상기 설비는 100% 에탄올 혹은 원하는 임의의 순도 상태의 에탄올을 생산할 수 있다. 예를 들어, 그의 증류 장치를 구비한 설비는 100% 미만의 순도의 에탄올을 생산할 수 있다. 소정의 실시예에 있어서, 에탄올의 순도는 적어도 80%, 적어도 90%, 적어도 95%, 적어도 98% 또는 적어도 99%이다. 에탄올은, 필요에 따라, 이어서 이동식 설비 밖에서 더욱 정제되고/되거나 탈수될 수 있다. 소정의 실시예에 있어서, 상기 설비는 순수한 에탄올을 생산하고, 이 에탄올은 이어서 변성된다. 메탄올, 아이소프로판올, 헥세인류 및 가솔린 등의 유기 용제가 상기 정제된 에탄올에 첨가되어 변성된 에탄올을 생산시키고, 이것은 인간이 소비하기에는 부적당하게 된다. 변성제의 예로는 메탄올, 장뇌, 알데하이드류, 아밀알코올, 가솔린, 아이소프로판올, 테르피네올, 벤젠, 피마자유, 아세톤, 니코틴, 산, 등유 및 다이에틸 프탈레이트 등을 들 수 있다. 소정의 실시예에 있어서, 상기 에탄올에는 1 내지 10%의 유기 용제가 첨가되고, 다른 실시예에 있어서는, 1 내지 5%의 유기 용제가 첨가된다. 소정의 실시예에 있어서, 2 내지 5%의 가솔린이 에탄올에 첨가되어 해당 에탄올을 변성시킨다.
바이오매스로부터 에탄올을 생산하는 당업계에 공지된 어떠한 기술도 상기 에탄올을 생산하는 시스템에 이용될 수 있다. 바이오매스로부터 에탄올을 생산하는 방법의 각종 양상은 이하의 각종 번호의 미국 특허 공보: 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; 및 이하의 각종 번호의 미국 특허 출원: 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; 20010006795를 들 수 있고, 이들 특허 공보 및 특허 출원은 각각 참조로 본 명세서에 원용된다.
기타 실시예
본 발명의 많은 실시예가 기재되어 있지만, 본 발명의 정신과 범위로부터 벗어나는 일없이 각종 수정이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 기타 실시예도 이하의 청구의 범위의 범주 내이다.

Claims (21)

  1. 일련의 컴포넌트로 구성된 제 1시스템을 제 1장소에 제공하는 단계;
    제 1의 셀룰로오스 또는 리그노셀룰로오스 바이오매스 재료를 제공하고, 상기 제 1의 재료를 기계적으로 전처리한 제 1가공바이오매스를 생산하기 위하여 상기 제 1시스템을 이용하는 단계;
    미생물 및/또는 효소를 투입하여 상기 제 1가공바이오매스를 당(sugar)으로 변환시키는 단계;
    상기 제 1시스템의 적어도 하나의 컴포넌트를 제 2장소로 이송시키는 단계;
    상기 제 2장소에서, 이송된 상기 제 1시스템의 적어도 하나의 컴포넌트를 포함하는 제 2시스템에 제 2의 셀룰로오스 또는 리그노셀룰로오스 바이오매스 재료를 제공하는 단계;
    상기 제 2의 재료를 기계적으로 전처리하여 제 2가공바이오매스를 생산하기 위하여 상기 제 2시스템을 이용하는 단계; 및
    미생물 및/또는 효소를 투입하여 상기 제 2가공바이오매스를 당으로 변환시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 바이오매스의 변환 시스템을 사용하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 셀룰로오스 또는 리그노셀룰로오스 바이오매스 재료는 옥수수, 사탕수수, 사탕무, 나무, 관목, 잔디, 식물성 플랑크톤, 동물성 플랑크톤, 조류, 대형 조류, 해초, 옥수수껍질, 덤불, 재목(lumber), 목재 폐기물, 펄프, 면, 울, 리넨, 종이, 신문지, 골진 컨테이너(corrugated container), 혼합 종이, 컴퓨터 프린트지, 백색 사무용지, 인쇄공장 파쇄물, 잎, 작은 가지, 풀, 식물의 잘린 가지, 가지, 덩굴, 오수, 농업 폐기물 및 이들의 혼합으로 구성되는 군으로부터 선택되는 것인, 바이오매스를 변환시키는 시스템을 사용하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 이송시키는 단계는 항해 선박(nautical vessel)에 의해 수행되는 것인, 바이오매스를 변환시키는 시스템을 사용하는 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 선박은, 보트, 바지선, 배, 독(dock), 플랫폼 또는 리그(rig)인 것인, 바이오매스를 변환시키는 시스템을 사용하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 이송시키는 단계는 육상 차량에 의해 수행되는 것인, 바이오매스를 변환시키는 시스템을 사용하는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 육상 차량은 승용차, 트럭, 견인 트레일러 또는 열차인 것인, 바이오매스를 변환시키는 시스템을 사용하는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 이송시키는 단계는 공수 운송수단에 의해 수행되는 것인, 바이오매스를 변환시키는 시스템을 사용하는 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 공수 운송수단은 비행기, 헬리콥터 또는 비행선인 것인, 바이오매스를 변환시키는 시스템을 사용하는 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 이송시키는 단계는 하나 이상의 이송 수단에 의해 수행되는 것인, 바이오매스를 변환시키는 시스템을 사용하는 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 이송시키는 단계는 육상 차량 및 수상 운송수단에 의해 수행되는 것인, 바이오매스를 변환시키는 시스템을 사용하는 방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 기계적 전처리 과정은 이송중에 수행되는 것인, 바이오매스를 변환시키는 시스템을 사용하는 방법.
  12. 제1항에 있어서, 상기 제1시스템 및 상기 제2시스템은 커터, 전단 장치, 계측 장치, 흐름 장치, 분쇄기, 믹서, 펌프, 배선, 쿠커, 히터, 냉각기, 통풍기, 컨테이너, 유지 컨테이너, 증류탑, 배관, 전기 부품, 에너지원(energy source), 오수원, 수원(water source), 또는 이들의 혼합으로 구성되는 컴포넌트를 포함하는 것인, 바이오매스를 변환시키는 시스템을 사용하는 방법.
  13. 제1항에 있어서, 상기 제 2시스템의 컴포넌트를 제 3장소로 이동시키고, 상기 제 3장소에서 바이오메스에 기계적 전처리를 행하는 단계를 추가로 포함하는 것인, 바이오매스를 변환시키는 시스템을 사용하는 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제 3장소에 있는 상기 제 2시스템의 컴포넌트를 제 4장소로 이동시키고, 상기 제 4장소에서 바이오메스에 기계적 전처리를 행하는 단계를 추가로 포함하는 것인, 바이오매스를 변환시키는 시스템을 사용하는 방법.
  15. 제1항에 있어서, 상기 제 1시스템 및/또는 제2시스템을 이용하여 상기 제 1장소 및/또는 제 2장소에서 당(sugar)을 생산하는 단계를 추가로 포함하는 것인, 바이오매스를 변환시키는 시스템을 사용하는 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 제 1장소 및/또는 제 2장소에서 얻어진 상기 당으로부터 새로운 산물을 생산하는 단계를 추가로 포함하는 것인, 바이오매스를 변환시키는 시스템을 사용하는 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 새로운 산물은 알코올, 탄화수소, 수소 또는 바이오연료 또는 이들의 혼합물인 것인, 바이오매스를 변환시키는 시스템을 사용하는 방법.
  18. 제15항에 있어서, 제 1시스템 및/또는 제 2시스템은 발효기를 포함하고, 상기 제 1시스템 및/또는 제 2시스템을 이용하여 제 1장소 및/또는 제 2장소에서 당으로부터 에탄올 또는 n-부탄올을 포함하는 산물을 생산하는 단계를 추가로 포함하는 것인, 바이오매스를 변환시키는 시스템을 사용하는 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 당으로부터 에탄올 또는 n-부탄올을 포함하는 산물을 생산하는 단계는, 상기 발효기 내에서 1개 이상의 미생물과 당을 접촉시키는 단계를 포함하는 것인, 바이오매스를 변환시키는 시스템을 사용하는 방법.
  20. 제19항에 있어서, 상기 1개 이상의 미생물은 1개 이상의 유전자 조작 박테리아를 포함하는 것인, 바이오매스를 변환시키는 시스템을 사용하는 방법.
  21. 삭제
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