KR20080033977A - 바이오매스 변환을 위한 제조 플랜트 및 방법 - Google Patents

바이오매스 변환을 위한 제조 플랜트 및 방법

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KR20080033977A
KR20080033977A KR1020087003325A KR20087003325A KR20080033977A KR 20080033977 A KR20080033977 A KR 20080033977A KR 1020087003325 A KR1020087003325 A KR 1020087003325A KR 20087003325 A KR20087003325 A KR 20087003325A KR 20080033977 A KR20080033977 A KR 20080033977A
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carboxylate salt
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ammonium
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마크 티. 홀츠애플
리차드 알. 데이비슨
세사르 비. 그란다
프랭크 케이. 아그보그보
지홍 푸
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더 텍사스 에이 & 엠 유니버시티 시스템
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Abstract

본 발명의 교시에 따르면, 바이오매스를 유용한 화학물질로 변환하는 제조 플랜트 및 방법이 제공된다. 특정 실시태양에서, 본 방법은 하나 이상의 발효기들에서 바이오매스를 발효시켜 암모늄 카르복실레이트 염을 포함하는 발효 브로쓰를 생산하는 것을 포함하며, 상기 발효기들은 암모늄 카르보네이트 또는 암모늄 비카르보네이트 완충제를 함유한다. 본 방법은 발효기들로부터의 암모늄 카르복실레이트 염을 고분자량 아민과 반응시켜 아민 카르복실레이트 염을 제조하고, 아민 카르복실레이트 염을 열 크래킹시켜 카르복실산을 제조하는 것을 추가로 포함한다. 또다른 실시태양에서는, 발효기들로부터의 암모늄 카르복실레이트 염은 고분자량 알코올과 반응되어 고분자량 에스테르를 제공하고, 상기 고분자량 에스테르는 수소화되어 알코올을 제공할 수 있다.

Description

바이오매스 변환을 위한 제조 플랜트 및 방법 {PRODUCTION PLANT AND METHOD FOR CONVERTING BIOMASS}
본 발명은 일반적으로 바이오매스 가공, 보다 구체적으로는 바이오매스를 카르복실산 및 알코올로 변환시키기 위한 시스템 및 방법에 대한 것이다.
많은 바이오매스, 특히 리그노셀룰로스 바이오매스는 농업 및 공업 가공 과정에서 사용되지 않거나 또는 비효율적으로 사용된다. 이러한 생체물질의 처분은 종종 어렵거나 또는 비용이 많이 든다. 그러므로, 이러한 바이오매스를 사용하여 유용한 화학물질을 생산하는 방법은 매우 가치있는 일이다. 유기산은 그러한 유용한 화학물질들 중 한 예이다. 역사적으로, 유기산은 실질적으로 비수성 시스템에서 동물성 지방 또는 식물성유 공급원으로부터 또는 석유 공급원으로부터 생산되었다. 보다 최근에, 유기산은 바이오매스로부터 발효에 의해 제조하기에 가장 관심을 끄는 제품으로 확인되었다. 알코올 또한 바이오매스의 발효에 의해 생산될 수 있는 중요한 산업용 화학물질이다. 그러나, 전체 발효 생성물로부터 유기산 및 알코올의 추출은 쉽지 않고, 종종 에너지, 물 및 반응 화학물질의 이용에 있어 비효율적이다.
본 발명 및 그의 특징 및 이점들의 보다 완전한 이해를 위해, 수반하는 도면과 함께, 하기 설명을 참고할 것이다. 상기 도면 중,
도 1은 본 발명의 특정 실시태양에 따라 바이오매스를 카르복실산으로 변환하는 시스템을 도시하고;
도 2는 도 1에 나타난 시스템을 사용하여 바이오매스를 카르복실산으로 변환하는 방법의 흐름도를 도시하고;
도 3은 본 발명의 특정 실시태양에 따라 바이오매스를 카르복실산으로 변환하는 시스템을 도시하고;
도 4는 도 3에 나타난 시스템을 사용하여 바이오매스를 카르복실산으로 변환하는 방법의 흐름도를 도시하고;
도 5는 본 발명의 특정 실시태양에 따라 바이오매스를 알코올로 변환하는 시스템을 도시하며;
도 6은 도 5에 나타난 시스템을 사용하여 바이오매스를 알코올로 변환하는 방법의 흐름도를 도시한다.
<발명의 요약>
본 발명의 교시에 따르면, 바이오매스를 유용한 화학물질로 변환하는 시스템 및 방법이 제공된다. 특정 실시태양에서, 본 방법은 하나 이상의 발효기에서 바이오매스를 발효시켜 암모늄 카르복실레이트 염을 포함하는 발효 브로쓰를 생산하는 것을 포함하며, 상기 발효기는 암모늄 카르보네이트 및 암모늄 비카르보네이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 완충제를 함유한다. 본 방법은 암모늄 카르복실레이트 염을 고분자량 아민과 반응시켜 아민 카르복실레이트 염을 제조하고, 아민 카르복실레이트 염을 열 크래킹시켜 카르복실산을 제조하는 것을 추가로 포함한다. 다른 실시태양에서, 본 방법은 발효기로부터의 암모늄 카르복실레이트 염을 저분자량 아민과 반응시켜 저분자량 아민 카르복실레이트 염을 제조하고, 저분자량 아민 카르복실레이트 염 중 저분자량 아민을 고분자량 아민으로 교체시켜 고분자량 아민 카르복실레이트 염을 형성하며, 고분자량 아민 카르복실레이트 염을 열 크래킹시켜 카르복실산을 제조하는 것을 포함한다. 또다른 실시태양에서, 본 방법은 발효기로부터의 암모늄 카르복실레이트 염을 고분자량 알코올과 반응시켜 고분자량 에스테르를 제조하고, 고분자량 에스테르를 수소화시켜 알코올을 제조하는 것을 포함한다.
본 발명의 특정 실시태양들의 기술적인 이점에는 암모늄 카르보네이트 또는 암모늄 비카르보네이트를 이용하여 발효 반응을 완충시킬 수 있다는 점이 포함될 수 있다. 암모니아가 반응에 직접 첨가된다면, pH가 너무 높아져서 바이오매스의 발효에 사용되는 미생물에 손상을 줄 수 있다. 암모늄 카르보네이트 또는 암모늄 비카르보네이트의 사용은 이러한 문제점을 줄이거나 제거한다. 뿐만 아니라, 암모늄 카르보네이트 또는 암모늄 비카르보네이트 완충제를 사용하면 칼슘 기반의 완충 시스템에 비해 발효 브로쓰의 하류 처리가 단순해진다. 그러한 칼슘 기반의 완충 시스템은 열 교환기 및 다른 장비의 표면 상에 침전되는 칼슘 염의 형성을 야기할 수 있다. 이와는 대조적으로, 본 발명의 암모늄 염은 장비 표면 상에 침전되는 경향이 없다.
본 발명의 특정 실시태양들의 다른 기술적인 이점에는 하류 처리 동안 고형물 조작을 감소시키거나 제거할 수 있다는 점이 포함될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시태양들이 열거된 기술적 이점들의 일부, 전부를 포함하거나 이들을 포함하지 않을 수 있다고 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 다른 기술적 이점들은 본원에 포함되는 도면, 상세한 설명 및 청구범위로부터 당업자에게 쉽게 명백할 수 있다.
<발명의 상세한 설명>
본 발명의 교시에 따르면, 바이오매스를 유용한 화학물질로 변환하는 시스템 및 방법이 제공된다. 특정 실시태양에서, 본 방법은 하나 이상의 발효기에서 바이오매스를 발효시켜 암모늄 카르복실레이트 염을 포함하는 발효 브로쓰를 생산하는 것을 포함하며, 상기 발효기는 암모늄 카르보네이트 및 암모늄 비카르보네이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 완충제를 함유한다. 본 방법은 암모늄 카르복실레이트 염을 고분자량 아민과 반응시켜 아민 카르복실레이트 염을 제조하고, 아민 카르복실레이트 염을 열 크래킹시켜 카르복실산을 제조하는 것을 추가로 포함한다. 다른 실시태양에서, 발효기로부터의 암모늄 카르복실레이트 염은 저분자량 아민과 반응되어 저분자량 아민 카르복실레이트 염을 제공한다. 저분자량 아민 카르복실레이트 염 중 저분자량 아민은 그 후, 고분자량 아민으로 교체되어 고분자량 아민 카르복실레이트 염을 형성하며, 상기 고분자량 아민 카르복실레이트 염은 열 크래킹되어 카르복실산을 제공한다. 또다른 실시태양에서는, 발효기로부터의 암모늄 카르복실레이트 염이 고분자량 알코올과 반응하여 고분자량 에스테르를 제공하고, 상기 고분자량 에스테르는 수소화되어 알코올을 제공한다. 특정 실시태양들에서, 암모늄 카르보네이트 또는 암모늄 비카르보네이트를 발효기 중에서 완충제로 사용하는 것은 카르복실산, 에스테르, 및 알코올의 제조에 대한 선택적인 하류 처리 방법을 가능케 한다. 또한, 본 발명의 특정 실시태양들은 발효 브로쓰로부터의 카르복실산 및/또는 알코올의 단순화된 회수를 가능케 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 특정 실시태양에 따른 발효 시스템 (100)을 도시한다. 발효 시스템 (100)은 바이오매스로부터 카르복실산을 제조하는데 사용될 수 있는 발효 시스템이다. 일반적으로, 발효 시스템 (100)은 하나 이상의 발효기 (102), 탈수 시스템 (106), 반응기 (108), 증류탑 (110), 및 패킹 컬럼 (112)를 포함한다. 도 1에 나타난 바와 같이, 발효 시스템 (100)은 4개의 향류식 발효기들 (102a-d)를 포함하지만, 임의 개수의 적합한 발효기의 구조 및 배열이 본 발명의 교시에 따라 사용될 수 있다. 이들 4개의 발효기들 (102a-d)는 새로운 바이오매스가 발효기 (102a) 정상부에 첨가되고, 담수가 발효기 (102d)의 바닥부에 첨가되고, 바이오매스와 물이 반대 방향으로 발효기 (102)를 통해 이동하는 향류식 발효기 시스템을 포함한다. 예를 들어, 발효기 (102a)의 바닥부로부터 제거된 비분해된 잔류물들은 발효기 (102b)로 보내지고, 발효기 (102b)의 바닥부로부터 제거된 비분해된 잔류물은 발효기 (102c)로 보내지고, 발효기 (102c)의 바닥부로부터의 비분해된 잔류물은 발효기 (102d)로 보내지며, 발효기 (102d)의 바닥부로부터의 비분해된 잔류물은 발효 시스템으로부터 제거되고 폐기된다. 한편, 발효기 (102d)로부터의 액체는 발효기 (102c)로 보내지고, 발효기 (102c)로부터의 액체는 발효기 (102b)로 보내지고, (102b)로부터의 액체는 발효기 (102a)로 보내지고, 발효 브로쓰는 결국 발효기 (102a)로부터 수거된다.
특정 실시태양들에서, 스크류 프레스(도시되지 않음) 또는 다른 적합한 탈수 장치가 여러 발효기들 (102) 사이에서 이동되는 고형물들 중 액체 함량을 감소시키는데 사용될 수 있다. 나아가, 각각의 발효기 (102)에는 순환 루프가 장착되어 메탄 억제제, 예를 들어 요오도포름, 브로모포름, 및 브로모에탄 술폰산, 및/또는 완충제, 예를 들어 암모늄 비카르보네이트 또는 암모늄 카르보네이트의 고형물 덩어리를 통한 분배를 촉진시킬 수 있다. 특정 실시태양들에서, 메탄 억제제의 첨가는 임의적일 수 있다. 이는 암모늄 이온이 이미 매우 효과적인 메탄생성균 억제제이기 때문이다.
발효기들 (102) 내부에서, 산 형성 미생물들의 혼합 배양은 바이오매스의 발효를 촉진시킨다. 다양한 적합한 미생물들이 본 발명의 교시에 따라 사용될 수 있지만, 특정 실시태양에서는 고염 환경에 적응된 미생물, 예를 들어 해양 환경 또는 염호로부터의 접종원을 이용한다. 다른 실시태양들에서는 토양 또는 소의 반추위에 자연 발생하는 미생물들을 이용할 수 있다. 이들 미생물들은 매우 넓은 pH 범위(예를 들어, 5.0 내지 8.0)에 걸쳐 생존할 수 있지만; 특정 실시태양들에서, 발효는 pH가 거의 중성일 때(즉, 6.5 내지 7.5) 가장 효과적이다. 따라서, 발효기들 (102) 내부의 온도 및 pH는 임의의 적합한 방식으로 조절될 수 있다. 예를 들어, 특정 실시태양들에서, 발효기들 (102) 내부의 온도는 순환액의 온도를 제어함으로써 조절될 수 있다. 발효기들 (102) 내부의 pH는 완충제의 첨가 속도에 의해 조절될 수 있다. 본 발명의 특정 실시태양들에서, 이러한 완충제는 암모늄 카르보네이트 또는 암모니아 비카르보네이트를 포함할 수 있다.
발효기 (102)로부터 수거된 발효 브로쓰는 하류에서 추가로 처리된다. 특정 실시태양들에서, 이러한 발효 브로쓰는 하류 처리 단계들에서 바람직하지 않은 찌꺼기를 포함할 수 있다. 그러므로, 특정 실시태양들에서는 이러한 찌꺼기를 제거하기 위한 다양한 방법들을 사용할 수 있다. 예를 들어, 특정 실시태양들에서는, 암모늄 카르복실산 염은 통과시키지만 찌꺼기는 그대로 보유하는 분자량 컷오프를 갖는 초미세필터 (104)를 통해 발효 브로쓰를 펌핑할 수 있다. 다른 실시태양들에서는, 응고제 또는 응집제, 예를 들어 사탕수수로부터 추출된 설탕즙을 청정화하는데 사용되는 것들을 발효 브로쓰에 첨가하여 여과에 의해 제거될 수 있는 형태로 침전시킬 수 있다.
발효 브로쓰로부터 찌꺼기를 제거하는 (존재한다면) 방법에 무관하게, 발효기들 (102)로부터의 발효 브로쓰는 탈수 시스템 (106)으로 이동되고, 상기 탈수 시스템은 브로쓰로부터 물을 제거하여 거의 포화된(즉, 약 50%) 암모늄 카르복실레이트 염 용액을 형성한다. 다양한 탈수 시스템들이 본 발명의 교시에 따라 사용될 수 있지만, 도 1은 탈수 시스템 (106)을 증기-압축 시스템으로서 도시하고 있다. 이러한 시스템 (106)에서, 농축 염 용액으로부터의 증기는 압축되고, 이로 인해 이는 열 교환기 중에서 응축된다. 이어서, 응축기에서의 응축열은 보일러에서의 기화열을 제공한다. 이러한 방식으로, 열은 시스템 중에서 재순환된다. 시스템을 구동하는데 있어서 압축기에 대해 제공되는 축일량(shaft work)은 소량만이 필요하다.
탈수 시스템 (106)으로부터의 농축된 암모늄 카르복실레이트 염은 가열되고 잘 혼합된 반응기 (108)에 보내지고, 그 곳에서는 고분자량("HMW") 아민이 용액에 첨가되어 HMW-아민 카르복실레이트 염을 형성한다. 특정 실시태양들에 있어서는, 첨가된 HMW 아민은 트리-옥틸 아민을 포함한다. 다른 실시태양들에서, 트리에탄올 아민은 HMW 카르복실산과 반응하여 상응하는 에스테르를 제조할 수 있다. 특정 실시태양들에서는, 아민상과 수상 사이의 접촉을 용이하게 하기 위하여 계면활성제가 또한 첨가될 수 있다.
가열 반응기 (108)은 물과 암모니아 모두를 용액 밖으로 빼내며, 물과 암모니아는 HMW 아민으로 대체되어 HMW-아민 카르복실레이트 염을 형성한다. 반응기 (108)로부터의 이러한 암모니아 및 물은 패킹 컬럼 (112)로 보내지고, 그 곳에서 발효기들 (102)로부터의 이산화탄소와 반응하여, 컬럼에 유지된 pH에 따라 암모늄 비카르보네이트 또는 암모늄 카르보네이트를 형성한다. 암모늄 비카르보네이트 또는 암모늄 카르보네이트는 그 후, 발효기들 (102) 중에서 완충제로서 사용될 수 있다. 특정 실시태양들에서, 이러한 암모늄 비카르보네이트 또는 암모늄 카르보네이트는 발효기들 (102)로 보내지기 전에 농축되어, 발효기에 보내지는 물의 하중을 감소시키는 것을 도울 수 있다.
반응기 (108)로부터의 HMW-아민 카르복실레이트 염은 반응성 증류탑 (110)으로 보내지고, 그 곳에서 이들은 열 크래킹되어 카르복실산 및 HMW 아민을 제조하며, 상기 카르복실산은 컬럼 (110)의 탑정으로부터 배출되고, 상기 HMW 아민은 컬럼 (110)의 탑저로부터 배출되며, 반응기 (108) 내로 재순환된다. 1 atm에서, 전형적인 크래킹 온도는 카르복실산의 분자량에 따라, 약 150℃ 내지 약 200℃이다. 산의 분자량이 높을수록, 열 크래킹이 일어나는데 필요한 온도는 높아진다. 그 후, 컬럼 (110)으로부터 배출되는 카르복실산이 수집될 수 있다.
발효 시스템 (100)에 의해 사용되는 방법은 도 2를 참고하여 보다 잘 이해될 수 있다. 도 2는 도 1에 나타난 것과 동일한 장비를 이용하여 바이오매스로부터 카르복실산을 제조하는 방법의 흐름도 (200)을 도시한다. 흐름도 (200)은 단계 (202)에서 시작한다. 단계 (204)에서, 바이오매스는 발효되어 이산화탄소, 및 암모늄 카르복실레이트 염을 포함하는 발효 브로쓰를 생성한다. 일반적으로, 이는 암모늄 카르보네이트 또는 암모니아 비카르보네이트 완충제를 이용하는 복수개의 향류식 발효기들을 이용하여 수행된다. 복수개의 발효기들에 의해 제조된 발효 브로쓰는 그 후, 단계 (206)에서 찌꺼기 제거된다. 본 발명의 특정 실시태양들에서, 이는 찌꺼기를 여과하는 초미세필터 또는, 찌꺼기가 나중에 여과될 수 있는 침전물을 형성할 수 있게 하는 응고제 또는 응집제를 이용하여 수행될 수 있다.
단계 (208)에서, 찌꺼기 제거된 발효 브로쓰는 그 후, 탈수 시스템, 예를 들어 증기-압축 시스템을 사용하여 농축된다. 이러한 탈수 시스템은 발효 브로쓰를 거의 포화된(즉, 약 50%) 암모늄 카르복실레이트 염 용액으로 농축시킨다. 이러한 거의 포화된 암모늄 카르복실레이트 염 용액은 그 후, 가열되고 잘 혼합된 반응기 중에서 HMW 아민과 반응하여 아민 카르복실레이트 염을 제조한다(단계 (210)). 이러한 공정의 일부로서, 물과 암모니아가 또한 제조된다. 단계 (214)에서, 이러한 물 및 암모니아는 복수개의 발효기들에 의해 배출되는 이산화탄소와 반응하여 암모늄 카르보네이트 또는 암모늄 비카르보네이트를 제조하고, 이들은 복수개의 향류식 발효기들 내부에서 발효 반응을 완충시키는데 사용될 수 있다.
단계 (210)에서 제조된 아민 카르복실레이트 염은 그 후, 반응성 증류탑 중에서 열 크래킹되어 카르복실산 및 HMW 아민을 제조한다(단계 (212)). HMW 아민은 탑저로부터 배출되고, 단계 (210)에서 암모늄 카르복실레이트 염과 반응하는데 사용될 수 있다. 반면에, 카르복실산은 탑정으로부터 배출되고, 수집될 수 있다. 단계 (216)에서, 흐름도 (200)은 종결된다.
도 3은 본 발명의 다른 실시태양에 따른 발효 시스템 (300)을 도시한다. 발효 시스템 (100)(도 1)과 유사하게, 발효 시스템 (300)은 바이오매스로부터 카르복실산을 생산하는데 사용될 수 있다. 하지만, HMW 아민만을 이용하는 발효 시스템 (100)과 다르게, 발효 시스템 (300)은 카르복실산을 생산하는데, 저분자량("LMW") 아민, 예를 들어 트리 에틸 아민, 메틸 디에틸 아민, 디메틸 에탄올 아민, 또는 에탄올 아민을 또한 이용한다.
일반적으로, 발효 시스템 (300)은 하나 이상의 발효기들 (302), 탈수 시스템 (306), 증류탑들 (308, 310 및 312), 및 패킹 컬럼 (314)를 포함한다. 임의 개수의 적합한 발효기 구조 및 배열이 본 발명의 교시에 따라 사용될 수 있지만, 도 3은 4개의 향류식 발효기들 (302a-d)을 포함하며, 새로운 바이오매스는 발효기 (302a)의 정상부에 첨가되고, 담수는 발효기 (302d)의 바닥부에 첨가되는 발효 시스템 (300)을 도시하고 있다. 이러한 발효기들 (302)는 도 1에 관하여 상기 설명된 발효기들 (102)와 유사하게 작동가능하다.
발효기 (302a)로부터 수거된 발효 브로쓰는 하류 처리를 위해 보내진다. 특정 실시태양들에서, 이러한 발효 브로쓰는 하류 처리 단계에서 바람직하지 않은 찌꺼기를 또한 포함할 수 있다. 특정 실시태양들에서, 이러한 찌꺼기는 임의의 적합한 방법을 사용하여 제거될 수 있다. 예를 들어, 특정 실시태양들에서는, 암모늄 카르복실산 염은 통과시키지만 찌꺼기는 유지시키는 분자량 컷오프를 갖는 초미세필터 (304)를 통해 발효 브로쓰를 펌핑할 수 있다. 다른 실시태양들에서는, 응고제 또는 응집제, 예를 들어 사탕수수로부터 추출된 설탕즙을 청정화하는데 사용되는 것들을 발효 브로쓰에 첨가하여, 적합한 여과에 의해 제거가능한 형태로 침전시킬 수 있다.
(존재한다면) 찌꺼기 제거 방법에 무관하게, 발효기들 (302)로부터의 발효 브로쓰는 탈수 시스템 (306)으로 이동되고, 상기 탈수 시스템은 브로쓰로부터 물을 제거하여 거의 포화된(즉, 약 50%) 암모늄 카르복실레이트 염 용액을 형성한다. 다양한 탈수 시스템이 본 발명의 교시에 따라 사용될 수 있지만, 도 3은 탈수 시스템 (306)을 증기-압축 시스템으로서 도시하고 있다. 이러한 증기-압축 시스템은 도 1에 관해 상기 논의된 탈수 시스템 (106)과 유사하게 작동한다.
탈수 시스템 (306)으로부터의 농축된 암모늄 카르복실레이트 염은 증류탑 (308)로 보내지고, 그 곳에서 LMW 아민이 첨가되어 LMW-아민 카르복실레이트 염이 제조되며, 공정 중에서 물과 암모니아가 빠져나온다. 특정 실시태양들에서, 첨가된 LMW 아민은 트리에틸 아민, 메틸 디에틸 아민, 디메틸 에탄올 아민, 에탄올 아민, 또는 임의의 다른 적합한 LMW 아민을 포함할 수 있다. 특정 실시태양들에서, LMW 아민은 표준 비점이 약 100℃를 넘는 수용성 아민으로서, 상기 아민은 물보다 덜 휘발성이다. 또한, 특정 실시태양들에서, LMW는 삼차 아민일 수 있음으로써 가능한 아미드 형성을 피하는데 도움이 된다. 선택된 LMW 아민에 무관하게, 컬럼 (308)의 탑정은 환류물(주로 물)을 컬럼 내로 되돌려 LMW 아민 증기의 손실을 방지하는 부분 응축기를 갖는다. 컬럼 (308)로 되돌려지지 않은 암모니아와 물은 패킹 컬럼 (314)로 보내지고, 그 곳에서 이들은 발효기들 (302)로부터의 이산화탄소와 반응하여, 컬럼에 유지된 pH에 따라 암모늄 비카르보네이트 또는 암모늄 카르보네이트를 형성하며, 이들은 발효기들 (302) 중에서 완충제로서 사용될 수 있다. 특정 실시태양들에서, 이러한 암모늄 비카르보네이트 또는 암모늄 카르보네이트는 발효기들 (302)로 보내지기 전에 농축됨으로써, 발효기들로 보내지는 물의 하중을 감소시키는데 도움이 될 수 있다.
증류탑 (308)의 탑저의 물질들은 증류탑 (310)으로 보내지고, 그 곳에서 LMW-아민 카르복실레이트 염 중 LMW 아민은 HMW 아민으로 교체되어 HMW-아민 카르복실레이트 염 및 LMW 아민을 제조한다. LMW 아민은 컬럼 (310)의 탑정으로부터 배출되고, 컬럼 (308)로 재순환된다. 본 발명의 특정 실시태양들에서는, 열 크래킹 또는 아미드 형성을 피하기 위해, 컬럼 (308)이 컬럼 내부의 온도를 낮추도록 진공 하에서 작동될 수 있다. HMW-아민 카르복실레이트 염은 두 번째 컬럼의 탑저로부터 배출되고, 반응성 증류탑 (312)로 들어간다.
반응성 증류탑 (312) 내부에서, HMW-아민 카르복실레이트 염은 열 크래킹되어 카르복실산 및 HMW 아민을 제조하며, 상기 카르복실산은 컬럼의 탑정으로부터 배출되고, 상기 HMW 아민은 컬럼의 탑저로부터 배출되며, 이들은 컬럼 (310) 내로 재순환된다. 1 atm에서, 전형적인 크래킹 온도는 카르복실산의 분자량에 따라 약 150℃ 내지 약 200℃이다. 산의 분자량이 높을수록, 열 크래킹이 일어나는데 필요한 온도는 높아진다.
발효 시스템 (300)에 의해 사용되는 공정은 도 4를 참조로 하여 보다 잘 이해될 수 있다. 도 4는 도 3에 나타난 장치를 이용하여 바이오매스로부터 카르복실산을 제조하는 방법의 흐름도 (400)을 도시한다. 흐름도 (400)은 단계 (402)에서 시작한다. 단계 (404)에서, 바이오매스는 발효되어 이산화탄소, 및 암모늄 카르복실레이트 염을 포함하는 발효 브로쓰를 생산한다. 일반적으로, 이는 암모늄 카르보네이트 또는 암모니아 비카르보네이트 완충제를 이용하는 복수개의 향류식 발효기들을 이용하여 수행된다. 복수개의 발효기들에 의해 제조되는 발효 브로쓰는 그 후, 단계 (406)에서 찌꺼기 제거된다. 본 발명의 특정 실시태양들에서, 이는 찌꺼기를 여과하는 초미세필터 또는, 찌꺼기가 나중에 여과될 수 있는 침전물을 형성하게 하는 응고제 또는 응집제를 이용하여 수행될 수 있다.
단계 (408)에서, 찌꺼기 제거된 발효 브로쓰는 그 후, 탈수 시스템, 예를 들어 증기-압축 시스템을 사용하여 농축된다. 이러한 탈수 시스템은 발효 브로쓰를 거의 포화된(즉, 약 50%) 암모늄 카르복실레이트 염 용액으로 농축시킨다. 이러한 거의 포화된 암모늄 카르복실레이트 염 용액은 그 후, LMW 아민과 반응하여 LMW-아민 카르복실레이트 염을 제조한다(단계 (410)). 이러한 공정의 일부로서, 물과 암모니아가 또한 제공된다. 단계 (416)에서 이러한 물 및 암모니아는 발효기들로부터의 이산화탄소와 반응하여, 암모늄 카르보네이트 또는 암모늄 비카르보네이트를 제조하고, 이들은 발효기들 내부에서 발효 반응을 완충시키는데 사용될 수 있다.
단계 (410)으로부터의 LMW-아민 카르복실레이트 염 중 LMW 아민은 그 후, 단계 (412)에서 HMW 아민으로 교체되어 HMW-아민 카르복실레이트 염 및 LMW 아민을 제조한다. 이러한 LMW 아민은 그 후, 단계 (410)에서 보다 많은 LMW-아민 카르복실레이트 염을 제조하는데 사용될 수 있다. HMW-아민 카르복실레이트 염은 그 후, 반응성 증류탑 중에서 열 크래킹되어 카르복실산과 HMW 아민을 제공한다. HMW 아민은 컬럼의 탑저로부터 배출되고, 단계 (412)에서 LMW-아민 카르복실레이트 염과 반응하는데 사용될 수 있다. 카르복실산은 증류탑의 탑정으로부터 배출되고, 수집될 수 있다. 단계 (418)에서 흐름도 (400)은 종결된다.
바이오매스를 카르복실산으로 변환하는 시스템 (100) (도 1) 및 (300) (도 3)과 달리, 본 발명의 다른 실시태양들은 바이오매스를 알코올로 변환시키는데 사용될 수 있다. 도 5는 그러한 한 가지 실시태양에 따른 발효 시스템 (500)을 도시한다. 도 5에 나타난 바와 같이, 발효 시스템 (500)은 하나 이상의 발효기들 (502), 탈수 시스템, 증류탑 (508 및 512), 수소화 반응기 (510), 및 패킹 컬럼 (514)를 포함한다.
임의 개수의 적합한 발효기 구조 및 배열이 본 발명의 교시에 따라 사용될 수 있지만, 도 5는 4개의 향류식 발효기들 (502a-d)을 포함하며, 새로운 바이오매스는 발효기 (502a)의 정상부에 첨가되고, 담수는 발효기 (502d)의 바닥부에 첨가되는 발효 시스템 (500)을 도시하고 있다. 발효 브로쓰는 궁극적으로 발효기 (502a)로부터 수거된다. 이러한 발효기들 (502)는 각각 도 1 및 3에 관하여 상기 설명된 발효기들 (102 및 302)와 유사하게 작동가능하다.
발효기 (502a)로부터 수거된 발효 브로쓰는 하류 처리를 위해 보내진다. 특정 실시태양들에서, 이러한 발효 브로쓰는 하류 처리 단계에서 바람직하지 않은 찌꺼기를 또한 포함할 수 있다. 특정 실시태양들에서, 이러한 찌꺼기는 임의의 적합한 방법을 사용하여 제거될 수 있다. 예를 들어, 특정 실시태양들에서는, 암모늄 카르복실산 염은 통과시키지만 찌꺼기는 유지시키는 분자량 컷오프를 갖는 초미세필터 (504)를 통해 발효 브로쓰를 펌핑할 수 있다. 다른 실시태양들에서는, 응고제 또는 응집제, 예를 들어 사탕수수로부터 추출된 설탕즙을 청정화하는데 사용되는 것들을 발효 브로쓰에 첨가하여, 여과에 의해 제거될 수 있는 형태로 침전시킬 수 있다.
발효기들 (502)로부터의 찌꺼기 제거된 발효 브로쓰는 탈수 시스템 (506)으로 이동되고, 상기 탈수 시스템은 브로쓰로부터 물을 제거하여 거의 포화된(즉, 약 50%) 암모늄 카르복실레이트 염 용액을 형성한다. 다양한 탈수 시스템이 본 발명의 교시에 따라 사용될 수 있지만, 도 5는 탈수 시스템 (506)을 도 1 및 3에 관해 상기 논의된 증기-압축 시스템과 유사하게 작동하는 증기-압축 시스템으로서 도시하고 있다.
탈수 시스템 (506)으로부터의 농축된 암모늄 카르복실레이트 염은 증류탑 (508)로 보내지고, 그 곳에서 4개 이상의 탄소를 갖는 HMW 알코올과 혼합된다. 반응성 증류탑 (508)에서, 암모늄 카르복실레이트 염은 알코올과 반응하여 HMW 에스테르를 형성하고, 상기 HMW 에스테르는 탑저에 머무른다. 전형적으로, 이러한 반응은 알칼리성 조건 하에서 수행된다. 환류는 HMW 알코올 및 HMW 에스테르의 탑정으로부터의 손실을 감소시키데 도움이 된다. 컬럼 (508)의 탑정으로부터 배출되는 물과 암모니아는 패킹 컬럼 (514)로 보내지고, 그 곳에서 이들은 발효기들 (502)로부터의 이산화탄소와 반응하여, 컬럼에 유지된 pH에 따라 암모늄 비카르보네이트 또는 암모늄 카르보네이트를 형성하며, 이들은 발효기들 (502) 중에서 완충제로서 사용될 수 있다. HMW 에스테르는 증류탑 (508)의 탑저로부터 배출되고, 수소화 반응기 (510)으로 보내지고, 이 곳에서 이들은 LMW 및 HMW 알코올로 변환된다. 수소화를 촉진시키기 위해, 본 발명의 특정 실시태양들에서는 적합한 촉매, 예를 들어 레이니 니켈, 백금 또는 팔라듐을 사용할 수 있다. 이들 알코올은 증류탑 (412)로 보내지고, 이 곳에서 분리된다. LMW 알코올은 증류탑 (512)의 탑정으로부터 배출되고 이 곳에서 수집될 수 있는 반면, HMW 알코올은 컬럼 (512)의 탑저로부터 배출되고 반응성 증류탑 (508)로 재활용된다.
발효 시스템 (500)에 의해 사용되는 공정은 도 6을 참조로 하여 보다 잘 이해될 수 있다. 도 6은 도 5에 나타난 장치를 이용하여 바이오매스로부터 카르복실산을 제조하는 방법의 흐름도 (600)을 도시한다. 흐름도 (600)은 단계 (602)에서 시작한다. 단계 (604)에서, 바이오매스는 발효되어 이산화탄소, 및 암모늄 카르복실레이트 염을 포함하는 발효 브로쓰를 생산한다. 일반적으로, 이는 암모늄 카르보네이트 또는 암모니아 비카르보네이트 완충제를 이용하는 복수개의 향류식 발효기들을 이용하여 수행된다. 복수개의 발효기들에 의해 제조되는 발효 브로쓰는 그 후, 단계 (606)에서 찌꺼기 제거된다. 본 발명의 특정 실시태양들에서, 이는 찌꺼기를 여과하는 초미세필터 또는, 찌꺼기가 나중에 여과될 수 있는 침전물을 형성하게 하는 응고제 또는 응집제를 이용하여 수행될 수 있다.
단계 (608)에서, 찌꺼기 제거된 발효 브로쓰는 그 후, 탈수 시스템, 예를 들어 증기-압축 시스템을 사용하여 농축된다. 이러한 탈수 시스템은 발효 브로쓰를 거의 포화된(즉, 약 50%) 암모늄 카르복실레이트 염 용액으로 농축시킨다. 이러한 거의 포화된 암모늄 카르복실레이트 염 용액은 그 후, HMW 알코올과 반응하여 HMW 에스테르를 제조한다(단계 (610)). 이러한 공정의 일부로서, 물과 암모니아가 또한 제공된다. 단계 (616)에서 이러한 물 및 암모니아는 발효기들로부터의 이산화탄소와 반응하여, 암모늄 카르보네이트 또는 암모늄 비카르보네이트를 제공하고, 이들은 발효기들 내부에서 발효 반응을 완충시키는데 사용될 수 있다.
단계 (610)으로부터의 HMW 알코올은 그 후, 단계 (612)에서 수소화되어 HMW 알코올 및 LMW 알코올을 제조한다. 이들 알코올은 그 후, 단계 (614)에서 증류탑에서 분리된다. HMW 알코올은 탑저로부터 배출되고, 암모늄 카르복실레이트 염과 반응하는데 사용될 수 있다 (단계 610). LMW 알코올은 탑정으로부터 배출되고 수집될 수 있다. 단계 (618)에서, 흐름도 (600)은 종결된다.
암모늄 카르보네이트 또는 암모늄 비카르보네이트를 사용하여 발효 반응을 완충시킴으로써, 특정 실시태양들은 다른 시스템들에 비해 상당한 이점들을 제공할 수 있다. 예를 들어, 암모니아가 발효기에 직접 첨가된다면, 발효기 내부의 pH는 너무 높아지고, 바이오매스를 발효시키는데 사용되는 미생물들에 손상을 줄 수 있다. 뿐만 아니라, 암모늄 카르보네이트 또는 암모늄 비카르보네이트 완충제를 사용하면, 열 교환기 및 다른 장비의 표면 상에 칼슘 염이 침전될 수 있는 칼슘 기반의 완충 시스템에 비해 발효 브로쓰의 하류 처리가 단순해진다.
본 발명의 방법 및 장치의 특정 실시태양들이 수반되는 도면들에서 도시되고 상기 상세한 설명을 통해 설명되었지만, 본 발명은 개시된 실시태양들에 한정되지 않으며, 후술하는 청구범위에 의해 설명되고 정의되는 바와 같은 본 발명의 취지를 벗어나지 않으면서 수많은 재배열, 변형 및 치환들이 가능할 것이라고 이해될 것이다.

Claims (92)

  1. 하나 이상의 발효기들에서 바이오매스를 발효시켜 암모늄 카르복실레이트 염을 포함하는 발효 브로쓰를 제조하는 단계;
    암모늄 카르복실레이트 염을 고분자량 아민과 반응시켜 아민 카르복실레이트 염을 제조하는 단계; 및
    아민 카르복실레이트 염을 열 크래킹시켜 카르복실산을 제조하는 단계를 포함하며,
    상기 발효기들은 암모늄 카르보네이트 및 암모늄 비카르보네이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 완충제를 함유하는 것인, 바이오매스를 카르복실산으로 변환시키는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 발효기가 복수개의 향류식 발효기들을 포함하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 암모늄 카르복실레이트 염과 고분자량 아민의 반응 과정에서 방출되는 물 및 암모니아와 이산화탄소를 반응시킴으로써 완충제를 제조하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 암모늄 카르복실레이트 염을 고분자량 아민과 반응시키기 전에 발효 브로쓰를 농축시켜 암모늄 카르복실레이트 염을 농축시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 발효 브로쓰로부터 찌꺼기를 제거하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 발효기들이 산 형성 미생물들의 혼합 배양액을 함유하는 방법.
  7. 제6항에 있어서, 미생물들이 고염 환경에 적응된 것들인 방법.
  8. 제6항에 있어서, 미생물들이 접종원에서 자연 발생하는 것들인 방법.
  9. 제6항에 있어서, 미생물들이 토양 또는 소의 반추위에서 자연 발생하는 것들인 방법.
  10. 제1항에 있어서, 발효기들을 약 6.5와 약 7.5 사이의 pH에서 유지시키는 방법.
  11. 제1항에 있어서, 발효기들이 메탄 억제제를 함유하는 것들인 방법.
  12. 제11항에 있어서, 메탄 억제제가 요오도포름, 브로모포름, 또는 브로모에탄 술폰산인 방법.
  13. 제1항에 있어서, 고분자량 아민이 트리-옥틸 아민 또는 트리에탄올 아민을 포함하는 것인 방법.
  14. 바이오매스로부터 암모늄 카르복실레이트 염을 포함하는 발효 브로쓰를 제조하도록 작동가능한 하나 이상의 발효기들;
    암모늄 카르복실레이트 염과 고분자량 아민을 반응시켜 아민 카르복실레이트 염을 제조하도록 작동가능한 반응기; 및
    아민 카르복실레이트 염을 열 크래킹시켜 카르복실산을 제조하도록 작동가능한 반응성 증류탑을 포함하며,
    상기 발효기들은 암모늄 카르보네이트 및 암모늄 비카르보네이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 완충제를 함유하는 것들인, 바이오매스를 카르복실산으로 변환시키기 위한 시스템.
  15. 제14항에 있어서, 상기 하나 이상의 발효기들이 복수개의 향류식 발효기들을 포함하는 시스템.
  16. 제14항에 있어서, 암모늄 카르복실레이트 염을 고분자량 아민과 반응시키기 전에 암모늄 카르복실레이트 염을 농축시키도록 작동가능한 탈수 시스템을 추가로 포함하는 시스템.
  17. 제14항에 있어서, 반응기에서 방출되는 물 및 암모니아와 이산화탄소를 반응시켜 완충제를 제조하도록 작동가능한 패킹 컬럼을 추가로 포함하는 시스템.
  18. 제14항에 있어서, 발효기들이 산 형성 미생물들의 혼합 배양액을 함유하는 시스템.
  19. 제14항에 있어서, 미생물들이 고염 환경에 적응된 것들인 시스템.
  20. 제14항에 있어서, 미생물들이 접종원에서 자연 발생하는 것들인 방법.
  21. 제14항에 있어서, 미생물들이 토양 또는 소의 반추위에서 자연 발생하는 것들인 방법.
  22. 제14항에 있어서, 발효기들에 의해 제조된 발효 브로쓰로부터 찌꺼기를 제거하도록 작동가능한 찌꺼기 제거 시스템을 추가로 포함하는 시스템.
  23. 제14항에 있어서, 발효기들이 약 6.5와 약 7.5 사이의 pH에서 유지되는 시스템.
  24. 제14항에 있어서, 발효기들이 메탄 억제제를 함유하는 시스템.
  25. 제24항에 있어서, 메탄 억제제가 요오도포름, 브로모포름, 또는 브로모에탄 술폰산인 시스템.
  26. 제14항에 있어서, 고분자량 아민이 트리-옥틸 아민 또는 트리에탄올 아민을 포함하는 시스템.
  27. 하나 이상의 발효기들 중에서 바이오매스를 발효시켜 암모늄 카르복실레이트 염을 포함하는 발효 브로쓰를 제조하는 단계;
    암모늄 카르복실레이트 염을 저분자량 아민과 반응시켜 저분자량 아민 카르복실레이트 염을 제조하는 단계;
    저분자량 아민 카르복실레이트 염 중의 저분자량 아민을 고분자량 아민으로 교체하여 고분자량 아민 카르복실레이트 염을 형성하는 단계; 및
    고분자량 아민 카르복실레이트 염을 열 크래킹시켜 카르복실산을 제조하는 단계를 포함하며,
    상기 발효기들은 암모늄 카르보네이트 및 암모늄 비카르보네이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 완충제를 함유하는 것인, 바이오매스를 카르복실산으로 변환시키는 방법.
  28. 제27항에 있어서, 상기 하나 이상의 발효기들이 복수개의 향류식 발효기들을 포함하는 방법.
  29. 제27항에 있어서, 암모늄 카르복실레이트 염과 저분자량 아민의 반응 과정에서 방출되는 물 및 암모니아와 이산화탄소를 반응시킴으로써 완충제를 제조하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  30. 제27항에 있어서, 암모늄 카르복실레이트 염을 저분자량 아민과 반응시키기 전에 발효 브로쓰를 농축시켜 암모늄 카르복실레이트 염을 농축시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  31. 제27항에 있어서, 발효 브로쓰로부터 찌꺼기를 제거하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  32. 제27항에 있어서, 발효기들이 산 형성 미생물들의 혼합 배양액을 함유하는 방법.
  33. 제32항에 있어서, 미생물들이 고염 환경에 적응된 것들인 방법.
  34. 제32항에 있어서, 미생물들이 접종원에서 자연 발생하는 것들인 방법.
  35. 제32항에 있어서, 미생물들이 토양 또는 소의 반추위에서 자연 발생하는 것들인 방법.
  36. 제27항에 있어서, 발효기들을 약 6.5와 약 7.5 사이의 pH에서 유지시키는 것을 추가로 포함하는 방법.
  37. 제27항에 있어서, 발효기들이 메탄 억제제를 함유하는 것들인 방법.
  38. 제37항에 있어서, 메탄 억제제가 요오도포름, 브로모포름, 또는 브로모에탄 술폰산인 방법.
  39. 제27항에 있어서, 고분자량 아민이 트리-옥틸 아민 또는 트리에탄올 아민을 포함하는 것인 방법.
  40. 제27항에 있어서, 저분자량 아민이 삼차 아민인 방법.
  41. 제27항에 있어서, 저분자량 아민이 수용성인 방법.
  42. 제27항에 있어서, 저분자량 아민이 약 100℃보다 높은 표준 비점을 갖는 것인 방법.
  43. 제27항에 있어서, 저분자량 아민이 트리에틸 아민, 메틸 디에틸 아민, 디메틸 에탄올 아민, 또는 에탄올 아민인 방법.
  44. 바이오매스로부터 암모늄 카르복실레이트 염을 포함하는 발효 브로쓰를 제조하도록 작동가능한 하나 이상의 발효기들;
    암모늄 카르복실레이트 염을 저분자량 아민과 반응시켜 저분자량 아민 카르복실레이트 염을 제조하도록 작동가능한 증류탑;
    저분자량 아민 카르복실레이트 염 중의 저분자량 아민을 고분자량 아민으로 교체시켜 고분자량 아민 카르복실레이트 염을 제조하도록 작동가능한 증류탑; 및
    고분자량 아민 카르복실레이트 염을 열 크래킹시켜 카르복실산을 제조하도록 작동가능한 반응성 증류탑을 포함하며,
    상기 발효기들은 암모늄 카르보네이트 및 암모늄 비카르보네이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 완충제를 함유하는 것들인, 바이오매스를 카르복실산으로 변환시키기 위한 시스템.
  45. 제44항에 있어서, 상기 하나 이상의 발효기들이 복수개의 향류식 발효기들을 포함하는 시스템.
  46. 제44항에 있어서, 발효기들에 의해 제조되는 발효 브로쓰로부터 찌꺼기를 제거하도록 작동가능한 찌꺼기 제거 시스템을 추가로 포함하는 시스템.
  47. 제44항에 있어서, 암모늄 카르복실레이트 염을 저분자량 아민과 반응시키기 전에 암모늄 카르복실레이트 염을 농축시키도록 작동가능한 탈수 시스템을 추가로 포함하는 시스템.
  48. 제44항에 있어서, 반응기에서 방출되는 물 및 암모니아와 이산화탄소를 반응시켜 완충제를 제조하도록 작동가능한 패킹 컬럼을 추가로 포함하는 시스템.
  49. 제44항에 있어서, 발효기들이 산 형성 미생물들의 혼합 배양액을 함유하는 시스템.
  50. 제44항에 있어서, 미생물들이 고염 환경에 적응된 것들인 시스템.
  51. 제44항에 있어서, 미생물들이 접종원에서 자연 발생하는 것들인 시스템.
  52. 제44항에 있어서, 미생물들이 토양 또는 소의 반추위에서 자연 발생하는 것들인 시스템.
  53. 제44항에 있어서, 발효기들이 약 6.5와 약 7.5 사이의 pH에서 유지되는 시스템.
  54. 제44항에 있어서, 발효기들이 메탄 억제제를 함유하는 것들인 시스템.
  55. 제54항에 있어서, 메탄 억제제가 요오도포름, 브로모포름, 또는 브로모에탄 술폰산인 시스템.
  56. 제44항에 있어서, 고분자량 아민이 트리-옥틸 아민 또는 트리에탄올 아민을 포함하는 시스템.
  57. 제44항에 있어서, 저분자량 아민이 삼차 아민인 시스템.
  58. 제44항에 있어서, 저분자량 아민이 수용성인 시스템.
  59. 제44항에 있어서, 저분자량 아민이 약 100℃보다 높은 표준 비점을 갖는 것인 시스템.
  60. 제44항에 있어서, 저분자량 아민이 트리에틸 아민, 메틸 디에틸 아민, 디메틸 에탄올 아민, 또는 에탄올 아민인 시스템.
  61. 하나 이상의 발효기들 중에서 바이오매스를 발효시켜 암모늄 카르복실레이트 염을 포함하는 발효 브로쓰를 제조하는 단계;
    암모늄 카르복실레이트 염을 고분자량 알코올과 반응시켜 고분자량 에스테르를 제조하는 단계; 및
    고분자량 에스테르를 수소화시켜 알코올을 제조하는 단계를 포함하며,
    상기 발효기들은 암모늄 카르보네이트 및 암모늄 비카르보네이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 완충제를 함유하는 것인, 바이오매스를 알코올로 변환시키는 방법.
  62. 제61항에 있어서, 상기 하나 이상의 발효기들이 복수개의 향류식 발효기들을 포함하는 방법.
  63. 제61항에 있어서, 알코올을 저분자량 알코올과 고분자량 알코올로 분리하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  64. 제62항에 있어서, 고분자량 알코올이 4개 이상의 탄소를 포함하는 것인 방법.
  65. 제61항에 있어서, 발효기들이 산 형성 미생물들의 혼합 배양액을 함유하는 방법.
  66. 제65항에 있어서, 미생물들이 고염 환경에 적응된 것들인 방법.
  67. 제65항에 있어서, 미생물들이 접종원에서 자연 발생하는 것들인 방법.
  68. 제65항에 있어서, 미생물들이 토양 또는 소의 반추위에서 자연 발생하는 것들인 방법.
  69. 제61항에 있어서, 암모늄 카르복실레이트 염과 고분자량 알코올의 반응 과정에서 방출되는 물 및 암모니아와 이산화탄소를 반응시킴으로써 완충제를 제조하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  70. 제61항에 있어서, 암모늄 카르복실레이트 염을 고분자량 알코올과 반응시키기 전에 발효 브로쓰를 농축시켜 암모늄 카르복실레이트 염을 농축시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  71. 제61항에 있어서, 발효 브로쓰로부터 찌꺼기를 제거하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  72. 제61항에 있어서, 발효기들을 약 6.5와 약 7.5 사이의 pH에서 유지시키는 것을 추가로 포함하는 방법.
  73. 제61항에 있어서, 발효기들이 메탄 억제제를 함유하는 것들인 방법.
  74. 제73항에 있어서, 메탄 억제제가 요오도포름, 브로모포름, 또는 브로모에탄 술폰산인 방법.
  75. 제61항에 있어서, 고분자량 에스테르를 수소화시켜 알코올을 제조하는 단계가 촉매를 사용하는 것을 포함하는 방법.
  76. 제75항에 있어서, 촉매가 레이니 니켈, 백금, 또는 팔라듐인 방법.
  77. 바이오매스로부터 암모늄 카르복실레이트 염을 포함하는 발효 브로쓰를 제조하도록 작동가능한 하나 이상의 발효기들;
    암모늄 카르복실레이트 염을 고분자량 알코올과 반응시켜 고분자량 에스테르를 제조하도록 작동가능한 반응성 증류탑; 및
    고분자량 에스테르를 수소화시켜 알코올을 제조하도록 작동가능한 수소화 반응기를 포함하며,
    상기 발효기들은 암모늄 카르보네이트 및 암모늄 비카르보네이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 완충제를 함유하는 것들인, 바이오매스를 알코올로 변환시키기 위한 시스템.
  78. 제77항에 있어서, 상기 하나 이상의 발효기들이 복수개의 향류식 발효기들을 포함하는 시스템.
  79. 제77항에 있어서, 알코올을 저분자량 알코올과 고분자량 알코올로 분리시키도록 작동가능한 증류탑을 추가로 포함하는 시스템.
  80. 제77항에 있어서, 암모늄 카르복실레이트 염을 고분자량 알코올과 반응시키기 전에 암모늄 카르복실레이트 염을 농축시키도록 작동가능한 탈수 시스템을 추가로 포함하는 시스템.
  81. 제77항에 있어서, 반응성 증류탑에서 방출되는 물 및 암모니아와 이산화탄소를 반응시켜 완충제를 제조하도록 작동가능한 패킹 컬럼을 추가로 포함하는 시스템.
  82. 제77항에 있어서, 발효기들이 산 형성 미생물들의 혼합 배양액을 함유하는 시스템.
  83. 제77항에 있어서, 미생물들이 고염 환경에 적응된 것들인 시스템.
  84. 제77항에 있어서, 미생물들이 접종원에서 자연 발생하는 것들인 시스템.
  85. 제77항에 있어서, 미생물들이 토양 또는 소의 반추위에서 자연 발생하는 것들인 시스템.
  86. 제77항에 있어서, 발효기들에 의해 제조된 발효 브로쓰로부터 찌꺼기를 제거하도록 작동가능한 찌꺼기 제거 시스템을 추가로 포함하는 시스템.
  87. 제77항에 있어서, 발효기들이 약 6.5와 약 7.5 사이의 pH에서 유지되는 시스템.
  88. 제77항에 있어서, 발효기들이 메탄 억제제를 함유하는 것들인 시스템.
  89. 제88항에 있어서, 메탄 억제제가 요오도포름, 브로모포름, 또는 브로모에탄 술폰산인 시스템.
  90. 제77항에 있어서, 고분자량 알코올이 4개 이상의 탄소를 포함하는 것인 시스템.
  91. 제77항에 있어서, 수소화 반응기가 촉매를 사용하는 시스템.
  92. 제91항에 있어서, 촉매가 레이니 니켈, 백금, 또는 팔라듐인 시스템.
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