MX2008012130A - Metodos de sintesis de combustible por biomasa para eficiencia de energia incrementada. - Google Patents

Abstract

Se proporciona un método de eficiencia elevada para sintetizar combustibles por biomasa aprovechando el impacto sinergístico de líquidos iónicos en las ganancias significantes en el pretratamiento de biomasa y la utilización de la combinación de líquidos iónicos y dióxido de carbono bajo condiciones supercríticas para la generación de energía. El uso estratégico de intercambiadores de calor, de manera preferible intercambiadores de calor de microcanal y reactores de microcanal además incrementan la eficiencia y realización del sistema mediante la recuperación de calor extensiva y la utilización directa de la solución por biomasa como el fluido de trabajo de un ciclo termodinámico.

Description

MÉTODOS DE SÍNTESIS DE COMBUSTIBLE POR BIOMASA PARA EFICIENCIA DE ENERGÍA INCREMENTADA CAMPO DE LA INVENCIÓN La invención se dirige a la síntesis de combustibles por biomasa utilizando fluidos supercríticos y líquidos iónicos y un intervalo de métodos de proceso supercrítico que permiten una conversión de eficiencia de alta energía y la transformación de combustibles alternativos incluyendo biocombustible .

ANTECEDENTES El etanol de celulosa requiere métodos de pretratamiento más avanzados debido a que los componentes de carbono de azúcar - celulosa y hemicelulosa - son mucho más difíciles de hidrolizar económicamente en azúcares fermentables . Después que la celulosa y la hemicelulosa se han sacarificado, el resto del proceso de producción de etanol es similar al etanol de grano. La hidrólisis (sacarificación) desintegra las uniones de hidrógeno en las fracciones de hemicelulosa y celulosa en sus componentes de azúcar: pentosas y hexosas . Estos azúcares pueden entonces fermentarse en etanol . Los líquidos iónicos "IL" pueden afectar la disolución de celulosas a partir de una variedad de fuentes incluyendo plantas, fibroína de seda, y lana sin degradación de los solutos. En el caso de la celulosa, el mecanismo de solvatación se sugiere para implicar la interacción de los iones de cloruro de IL, los cuales no están hidratados en una concentración de aproximadamente 20% en peso. Estudios de 13C NMR de alta definición de celulosa y oligómeros de celulosa disueltos en el cloruro de 1-butil-3-metilimidazolio ([C4-mim]Cl) de líquido iónico (IL) muestra que los oligómeros de glucosa enlazados a b-(lA4) se alteran en este medio y tienen un comportamiento adaptativo que es paralelo a aquel observado en el agua, y de este modo, revela que el polímero se altera en soluciones de IL también. Los iones de cloruro presentes en soluciones de [C4mim]Cl, las cuales no se hidratan y en una concentración de aproximadamente 20% en peso, efectivamente desintegran la red de unión extensiva del hidrógeno del polisacárido interactuando con sus grupos hidroxilo, por lo que se promueve la disolución de la celulosa sin degradación aparente de las uniones glicosídicas . Con el fin de mejorar cómo [C4mim] Cl efectúa la disolución de la celulosa, el comportamiento adaptativo del polisacárido en la solvatación por este IL necesita ser investigado. Los IL son capaces de disolver carbohidratos que varían de simples azúcares a polisacáridos . Se han obtenido algunos de los mejores resultados en este sentido con [C4mim]Cl. Como se muestra recientemente, los iones de cloruro no hidratados presentes en soluciones de estos solvatos-carbohidratos IL formando uniones de hidrógeno con sus grupos hidroxilo. Por ejemplo, las soluciones de celulosa en concentraciones de hasta 25% en peso, pueden obtenerse con [C4mim] Cl . Los líquidos iónicos que incluyen cloruro de 1-butil-3 -metilimidazolio ("Ionics as green solvents verdes: Engineering new bio-based materials" por Richard P. Swatloski, John D. Holbrey, Scott K. Spear, y Robin D. Rogers, Department of Chemistry and Center for Green Manufacturing, The University of Alabama, Tuscaloosa, AL 35487) ; "Use of ionic liquids in the study of fruit ripening by high-resolution CNMR spectroscopy : v green' solvents meet green bananas" por Diego A. Fort et al. recibido (en Columbia, MO, USA) 23 de octubre de 2005, publicado primero como un Artículo de Avance en la Internet el 19 de enero de 2006 en donde las pulpas de plátano en cualquier etapa de maduración pueden disolverse completamente en sistemas de disolventes basados en el cloruro de l-n-butil-3-metilimidazolio ([C4mim]Cl) líquido iónico (IL) . José Iborra de la Universidad de Murcia en España y co-colaboradores además utilizan una combinación de dióxido de carbono supercrítico y líquidos iónicos para ayudar a una enzima a transformar algunas moléculas orgánicas.

Desafortunadamente, las enzimas típicamente no trabajan bien en el dióxido de carbono. Entonces el grupo de Iborra ideó un reactor de dos fases en el cual los materiales de partida orgánicos se disuelven en dióxido de carbono supercrítico y pasan a través de una cámara que contiene una enzima de levadura disuelta en un líquido iónico. Existe un amplio intervalo de procesos de pretratamiento incluyendo lo siguiente: La Patente Norteamericana No. 6,267,309 para "Municipal solid waste processing facility and commercial ethanol production process" para Chieffalo, et al., utiliza ácido sulfúrico concentrado como un medio para solubilizar la celulosa dentro de una etapa de pretratamiento. La Patente Norteamericana No. 5,135,861 para "Method for producing ethanol from biomass" para Pavilon utiliza una mezcla de biomasa y de agua que produce subsiguientemente dióxido de carbono "C02" como un subproducto. El subproducto de dióxido de carbono a partir del producto de fermentación inicial ayuda subsiguientemente a la conversión de hidrólisis catalítica de la biomasa. La patente 861 además limita la presión de trabajo apropiadamente debajo de la presión supercrítica de C02. La Solicitud de Patente Norteamericana No. 20020164731 para "Process for the simultaneous production of xylitol and ethanol" para Eroma, Olli-Pekka et al., utiliza procesos de pretratamiento tradicionales para hidrolisatos por biomasa seleccionados del grupo que consiste de hidrólisis acida directa de tal biomasa, pre-hidrolisato enzimático obtenido por pre-hidrólisis de tal biomasa con vapor o ácido acético, hidrólisis acida del pre-hidrolisato obtenida por pre-hidrólisis de la biomasa con vapor o ácido acético, auto-hidrólisis utilizando agua o vapor y un proceso de pulpado al sulfito. La Patente Norteamericana No. 5,711,817 para "Method for the continuous conversión of cellulosic material to sugar" para Titmas utiliza la gravedad como un medio para incrementar la presión del vapor líquido de material celulósico (también conocido como suspensión por biomasa) con el fin de incrementar la eficiencia termodinámica. La Solicitud de Patente Norteamericana No. 20050069998 para "Procedure for the production of ethanol from lignocellulosic biomass using a new heat-tolerant yeast" para Ballesteros Perdices, Ignacio et al., utiliza un pretratamiento de explosión de vapor tradicional con la combinación de celulasa (CELLUCLAST 1.5L, de NOVO-NORDISK) y beta-glucosidasa (NOVOZYME 188 de NOVO-NORDISK) y el cultivo de la levadura tolerante a calor Kluyveromyces marxianus CECT 10875. La Patente Norteamericana No. 6,090,595 para "Pretreatment process for conversión of cellulose to fuel ethanol" para Foody, et al., utiliza un pretratamiento mejorado variando la materia prima con una relación de arabinoxilan a polisacáridos sin almidón totales (AX/NSP) de más de aproximadamente 0.39, o una materia prima selectivamente cultivada en la base de una relación incrementada de AX/NSP sobre una materia prima de partida, y reaccionando en condiciones que interrumpen la estructura de la fibra e hidroliza una porción de la celulosa y la hemicelulosa . El pretratamiento en cualquier otra forma permanece tradicional en donde el pretratamiento se lleva a cabo con un dispositivo de explosión o extrusión de vapor durante la etapa de reacción. La Solicitud de Patente Norteamericana No. 20040231661 para "Method of processing lignocellulosic feedstock for enhanced xylose and ethanol production" para Robert Griffin et al., utiliza múltiples etapas comenzando con lixiviación de una materia prima lignocelulósica mecánicamente interrumpida antes de cualquier pretratamiento de la materia prima y finalizando al hacer reaccionar la materia prima acidificada bajo condiciones las cuales interrumpen la estructura de la fibra e hidroliza una porción de la hemicelulosa y la celulosa de tal materia prima acidificada, para producir una composición que comprende xilosa y una materia prima pre-tratada. Al hacer reaccionar una materia prima acidificada bajo condiciones que interrumpen la estructura de la fibra se contemplan en el método de la solicitud 661 y puede realizarse de acuerdo con cualquier método conocido en la técnica, por ejemplo, pero sin limitarse al pretratamiento por explosión de vapor. La Patente Norteamericana No. 6,824,599 para "Dissolution and processing of cellulose using ionic liquids" para Swatloski et al., utiliza un método para disolver celulosa, que comprende mezclar celulosa con un líquido iónico fundido que se funde a una temperatura de aproximadamente -10 a aproximadamente 100 grados Celsius y en la ausencia sustancial de agua o una base que contiene nitrógeno para formar una mezcla. Además, la patente 599 describe un método para disolver celulosa que comprende las etapas de: (a) mezclar celulosa con un líquido iónico comprendido de cationes y aniones en la ausencia sustancial de agua para formar una mezcla, en donde el líquido iónico se funde a una temperatura de aproximadamente -44 grados C, a aproximadamente 120 grados C, en donde los cationes contienen un anillo sencillo de cinco miembros que está libre de la fusión a otras estructuras en el anillo y los aniones son halógeno, pseudo-halógeno, o carboxilato de Ci-C6; (b) irradiar la mezcla con radiación de microondas para ayudar a la disolución. Las frases "ausencia sustancial" y "sustancialmente libre" se utilizan como sinónimos para dar a entender que menos de aproximadamente 5 por ciento en peso de agua se presenta, por ejemplo. Más preferiblemente, menos de aproximadamente uno por ciento de agua se presenta en la composición. El mismo significado se pretende con respecto a la presencia de una base que contiene nitrógeno. La celulosa puede disolverse sin derivación en una concentración elevada en líquidos iónicos calentando aproximadamente a 100 grados C, calentando aproximadamente a 80 grados C, en un baño ultrasónico y más efectivamente utilizando calentamiento por microondas de las muestras utilizando un horno de microondas doméstico. Al utilizar un calentador por microondas, se prefiere calentar la mezcla de líquido iónico hidrofílico y la celulosa a una temperatura de aproximadamente 100 grados a aproximadamente 150 grados C. El calentamiento por microondas mejora notablemente la disolución de la celulosa en líquidos iónicos. La disolución inducida por microondas de la celulosa en líquidos iónicos es un proceso muy rápido de manera que el deterioro del grado de polimerización se reduce. Al ser un proceso relativamente rápido, la disolución es energéticamente eficaz. El calentamiento de las muestras se requiere usualmente para permitir la disolución. El efecto de ese calentamiento puede ser permitir al disolvente líquido iónico penetrar dentro de la pared de la fibra, lo cual permite la desintegración de la fibra y la estructura macrofibrilar y la unión competitiva del hidrógeno con agua encapsulada. Los líquidos iónicos se calientan muy eficientemente bajo condiciones de microondas . De este modo, temperaturas altamente localizadas pueden obtenerse de manera que promuevan la disolución de la celulosa interrumpiendo la unión fuerte de hidrógeno, mediada con agua de las cadenas poliméricas naturales. Se encontró que la celulosa se precipitó a partir de la solución liquida iónica por la adición de agua. Cuando el contenido de agua del líquido iónico fue mayor de aproximadamente 1 por ciento en peso (aproximadamente una fracción de H20 de 0.5 moles), las propiedades de disolventes se deterioraron notablemente y se encontró que la celulosa fibrosa dejó de ser soluble. Se conoce bien la producción de etanol a partir de la fermentación de materiales celulósicos tales como granos. El proceso no es eficiente, pero es capaz de la producción de cantidades muy grandes a un costo bastante razonable. El proceso tiene la ventaja adicional de producir el producto alrededor del mundo y 'de enviarlo a otros mercados cuando sea necesario. Existen dos características notables del proceso: una es la necesidad de calor. El proceso de fermentación requiere temperaturas constantes para la actividad biológica de enzimas y microorganismos para lograr la conversión. La segunda característica es la producción de dióxido de carbono (C02) a partir de la fermentación misma, pero también a partir del uso de combustibles fósiles para calentar el proceso. La captura del C02, también más adelante referido como "C02", es esporádica entre los productores, resultando en una contribución total notable al yacimiento de gases de invernadero a partir de la industria. Los productos de fermentación son etanol y dióxido de carbono, producidos en una relación de 1:1 como se entiende generalmente por aquellos expertos en la técnica. La suspensión de la biomasa se hidroliza en un calentador de hidrólisis alimentado con combustible. Cuando la biomasa es desperdicios de frutos, el ácido orgánico en el desperdicio se utiliza como el catalizador para hidrólisis. Cuando la biomasa no contiene ácido orgánico, el dióxido de carbono generado en un termentador se alimenta al calentador de hidrólisis como ácido carbónico para proporcionar el catalizador . Se conoce también ampliamente en la técnica que los catalizadores aceleran un amplio intervalo de reacciones químicas. Tales catalizadores incluyen diluir catalizadores ácidos como se selecciona a partir del grupo que consiste de H2S0 , HC1, HN03, S02 o cualquier ácido fuerte el cual efectúa valores de pH debajo de aproximadamente 3, y catalizadores de sales metálicas como se selecciona del grupo que consiste de sulfato ferroso, sulfato férrico, cloruro férrico, sulfato de aluminio, cloruro de aluminio y sulfato de magnesio, Ni/Co, Rh/Ce02/M, en donde M representa Si02, A1203 o Zr02, catalizadores Ni soportados en zeolitas (el uso de zeolitas como soportes inhiben la formación de alquitrán, pero promueven la deposición de carbono) . El pretratamiento desde 1919, cuando Beckman patentó un pretratamiento alcalino basado en la impregnación con hidróxido de sodio, el cual mejoró la digestibilidad de paja, muchos pretratamientos se han desarrollado para materiales lignocelulósicos . De los pretratamientos probados, los procesos hidrotérmicos parecen estar entre los más efectivos para mejorar la accesibilidad de estos materiales. Un ejemplo de estos procesos hidrotérmicos se describe en la patente española de Shell International Research ES87/6829, la cual utiliza vapor a una temperatura de 200-250 grados C en un reactor herméticamente sellado para tratar previamente una biomasa molida. El tratamiento de explosión de vapor discontinuo se patentó en 1929 por Masón (Patente Norteamericana No. 1,655,618) para la producción de tablas de madera, y combina un tratamiento térmico con vapor y la desorganización mecánica de la fibra lignocelulósica . En este proceso, se tratan las astillas en la madera con vapor a una presión de 3,5 MPa o más elevada, en un cilindro de acero vertical. Una vez que el tratamiento se completa, el material se descarga violentamente desde la base del cilindro. Este proceso combina los efectos en el material lignocelulósico de presiones y temperaturas elevadas junto con la descompresión final y repentina. En el proceso de explosión de vapor discontinuo desarrollado por IOTECH Corporation, conocido como "hidrólisis instantánea" , la madera se muele en un tamaño de partículas pequeño y se somete a temperaturas y presiones cercanas a los 230 grados C y 351.53 kgf/m2 (500 psi) , y una vez que estas condiciones se alcanzan, se descarga repentinamente desde el reactor. La glucosa puede servir ya sea como una materia prima para conversión bioquímica (es decir, fermentación) a productos de valor más elevado tales como alcohol o ácidos orgánicos, o puede convertirse químicamente (utilizando procesos catalíticos) a productos tales como ácido levulínico, sorbitol y otros polioles o glicoles. Los investigadores han desarrollado ya catalizadores mejorados que permiten la conversión redituable de azúcares que no se recuperan durante la preparación de alimentos en químicos importantes llamados polioles. Alrededor de cuatro millones de toneladas de polioles se venden cada año en los Estados Unidos, últimamente utilizados en productos como anticongelantes, fibras de poliéster, cosméticos y plásticos. Los polioles pueden producirse de azúcares basados en plantas mucho más energéticamente eficaces y rentables que del petróleo, que es como se producen actualmente. Todas las formas de biomasa tienen los mismos componentes de celulosa, hemicelulosa y lignina principales. La celulosa es la fracción más grande (40 a 50%) , después hemicelulosa (20 a 30%) y la lignina es usualmente 15 a 20% de la biomasa. La celulosa se compone de polímeros lineales de la glucosa del azúcar de seis carbonos enlazada por uniones 1, 4-glicosídicas . La hemicelulosa es un complejo de principalmente cinco azúcares de carbono, la mayoría de los cuales son xilosa y arabinosa. La lignina es un material heterogéneo polimérico complejo compuesto de varios anillos de benceno indistintamente sustituidos. La electricidad también es un co-producto de la producción de etanol generada en una tasa de 2.28 k h por galón de etanol o 68,692 MJ de electricidad por hora. El valor energético para etanol y la electricidad del co-producto es aproximadamente 6 x 1011 MJ/año. El proceso de conversión de sobrantes genera tanto etanol como electricidad y requiere una pequeña cantidad de energía no renovable para producción de materias primas, el transporte, la conversión, la distribución y el suministro del usuario final. Debido a la generación de electricidad, el proceso de conversión actualmente produce un flujo negativo de uso de energía no renovable de -0.109 MJ por milla conducida para E100 cuando se compara con 5.84 MJ de energía no renovable por milla para la gasolina. Se conoce ampliamente en la técnica que los ácidos ayudan a la solubilización de celulosa incluyendo ácido sulfúrico . Se conoce también ampliamente en la técnica que las enzimas deben estabilizarse, especialmente cuando se utilizan en fluidos supercríticos . Enzimas ejemplares incluyen CALB inmovilizado (Novozyme) como se observa en el documento titulado "Single-Enzyme Nanoparticles Armored by a Nanometer-Scale Organic/Inorganic Network" por Jungbae Kim et al. of Pacific Northwest National Laboratory, 902 Battelle Blvd.. P.O. Box 999, Richland, Washington 99352; en donde las enzimas incluyen celulasa (CELLUCLAST 1.5L de NOVONORDISK) , y la enzima beta-glucosidasa es NOVOZIME 188 (NOVONORDISK) . La inmovilización puede además incrementar la estabilidad enzimática incluyendo la utilización de portadores como los seleccionados del grupo que consiste de sílices, zeolitas, alúminas y caolines. Se conoce también ampliamente en la técnica que la utilización de enzimas resistentes a alta temperatura (por ejemplo, la levadura Kluyveromyces , marxianus CECT 10875 tolerante al calor) mejora el rendimiento y la economía de la síntesis del combustible. Se conoce también ampliamente en el arte que las técnicas de separación incluyen la filtración reconocida como microfiltración, ultrafiltración y nanofiltración . Se conoce también ampliamente en la técnica que los combustibles alternativos también incluyen la producción de metiltetrahidrofurano a partir del ácido levulínico, combustible catalítico de celulignina (Patente Norteamericana No. 6,855,180 para "Catalytic cellulignin fuel" para Pinatti, et al.) incluyendo furfural y ácido levulínico a partir de la lignocelulosa . Se conoce también en la técnica que "Development of the Batch-Type and Flow-Type Supercritical Fluid Biomass Conversión Systems" por D. Kusdiana, E. Minami, K. Ehara, y S. Saka of Kyoto University International Symposium On Post-Petrofuels in the 21st Century Prospects in the Future of Biomass Energy, septiembre 3-4, 2002, Montreal, Quebec, Canadá, pp 276-279 ha demostrado que la celulosa se hidrolizó en el agua supercrítica a glucosa en un tiempo extremadamente corto. Se conoce también en la técnica que "Production of Liquid Alkanes by Aqueous-Phase Processing of Biomass-Derived Carbohydrates" por George . Huber, Juben N. Chheda, Christopher, J. Barrett, y James A. Dumesic, del Departamento de Ingeniería de Química y Biológica, Universidad de Wisconsin en Madison, Madison WI 53706, USA ha demostrado que los alcanos líquidos son del peso molecular apropiado para utilizarse como componentes de combustible para transportación, y contienen 90% de la energía del carbohidrato y de los suministros de H2. De este modo, ha habido mucho interés en procesos que convierten eficientemente alcanos a alquenos . Se conoce también en la técnica que la fotoirradiación se ha utilizado para activar varios complejos metálicos. Referencias adicionales incluyen lo siguiente: "High combustión activity of methane induced by reforming gas over NÍ/A1203 catalysts" por Baitao Li, Ritsuko atanabe, Kenji Maruyama, Mohammad Nurunnabi, Kimio Kunimori, y Keiichi Tomishige, publicada en Appl . Catal . A: General, 290, 36-45 (2005) . "Catalytic performance and properties of Ceria based catalysts for cyclic carbonate synthesis from glycol and carbón dioxide" por Keiichi Tomishige, Hiroaki Yasuda, Yichi Yoshida, Mohammad Nurunnabi, Baitao Li, y Kimio Kunimori, publicada en Green Chem. , 6, 206-214 (2004). "Selective formation of ethylene carbonate from ethylene glycol and carbón dioxide over Ce02-Zr02 solid solution catalysts" por Keiichi Tomishige, Hiroaki Yasuda, Mohammad Nurunnabi, Baitao Li y Kimio Kunimori, publicada en Stud. Surf. Sci. Catal., 153, 165-168 (2004). "Modeling of carbon-catalyzed gasification of organic feedstocks in supercritical water for energy conversión" en http : //www . dieter-ulber . de/Bachelor Thesis; Darmouth College (1997) .

Experimentos de gasificación por biomasa en agua supercrítica produjeron un ciclo de energía utilizando una biomasa húmeda como un combustible, en el cual el proceso utiliza una biomasa (22% en peso en agua) bombeado hasta 25 MPa en un extrusor-alimentador y calentado a 600°C en un gasificador. Se gasifica casi completamente en un gas de valor calorífico promedio (15 MJ/kg) después de aproximadamente 30 segundos de residencia. El catalizador aplicado puede ser de diferentes tipos de carbón vegetal o carbón activado. La eficiencia de este gasificador supercrítico integrado a una biomasa/ciclo combinado (BISG/CC) se calcula para ser 42%. "Direct synthesis of organic carbonates from the reaction of C02 with methanol and ethanol over Ce02 catalysts" , por Yuichi Yoshida, Yoko Arai, Shigeru Kado, Kimio Kunimori, y Keiichi Tomishige, publicada en Catal . Today, in press . El uso de dióxido de carbono como un material de partida para la síntesis de los compuestos orgánicos ha sido desde siempre una meta para los químicos. La hidrogenación del dióxido de carbono al ácido fórmico, metanol y otras sustancias orgánicas es particularmente atractiva, pero sigue siendo difícil. Una producción eficiente de ácido fórmico en una mezcla supercrítica de dióxido de carbono e hidrógeno que contiene un complejo de rutenio- fosfina catalítico se conoce en la técnica. Se conoce también en la técnica, como en la Patente Norteamericana No. 6,875,456, proteínas hidrolizadas por hidrólisis enzimática a partir de una variedad de fuentes que se utilizan ampliamente en la industria alimenticia, específicamente como un medio para proporcionar saborizantes . Para liberar tantos amino ácidos como sea posible, la ruta enzimática emplea mezclas complejas de varias endo y exoproteasas . La Patente Norteamericana No. 6,509,180 y la Solicitud de Patente Norteamericana No. 20030077771, para "Process for producing ethanol" para Verser, et al., produce etanol con un acetato, un ácido acético o mezclas de los mismos como un producto de conversión intermediaria seguido por la hidrólisis enzimática de azúcares y aminoácidos antes de la fermentación. La patente 180 describe la conversión de aminoácidos, de nuevo únicamente como un producto de conversión intermedia en una proteína monocelular bacteriana. Se conoce además que la digestión asistida por microondas se realiza como se describe en un documento titulado "Protein Preparation and Enzymatic Digestión in Proteomics" por Wei Sun et al. Otro ejemplo se describe en otro documento titulado "Microwave-Assisted Hydrothermal Degradation of Silk Protein to Amino Acids" por Armando T. Quitain et al. en Research Institute for Solvothermal Technology, 2217-43 Hayashi, Takaraatsu, Kagawa 761-0301, Japón, y Department of Ecological Engineering, Toyohashi University of Technology, Tempaku, Toyohashi 441-8580, Japón . Se conoce también en la técnica en el documento titulado "Effect of carbonate solvente on the conductivity and viscosity behaviour of ionic liquid" , por Boor Singh Lalia et al. Department of Applied Physics, G.N.D. University, Amritsar-143005 , India, y Polymer Electrolyte Fuel Cell Research Department, Korea Institute of Energy Research, 305-343, Daejeon, Corea, que el efecto de la adición de los disolventes de carbonato, tales como carbonato de propileno (PC) y carbonato de dimetilo (DMC) en un líquido iónico resulta en una disminución en la viscosidad del líquido junto con un incremento en la conductividad por más de un orden de magnitud. Se conoce también en la técnica que los líquidos iónicos que tienen la presencia de agua que precipita la celulosa fuera de la solución. La presencia de agua en el líquido iónico reduce notablemente la solubilidad de la celulosa, presumiblemente a través de la unión competitiva del hidrógeno a las microfibrillas de la celulosa las cuales inhiben la solubilización. La celulosa podría precipitarse desde la solución de IL por la adición del agua, u otras soluciones de precipitación incluyendo etanol y acetona. La Patente Norteamericana No. 5,846,393 para "Electrochemically-aided biodigestion of organic materials" para Clarke et al., también describe la presencia de agua en el líquido iónico reduce notablemente la solubilidad de la celulosa. En este punto de vista, un documento titulado "A new category of liquid salt-liquid ionic phosphates (LIPs)" por Robert Engel et al., tiene en cuenta que a diferencia de los líquidos iónicos que soportan tetrafluoroborato de aniones de tetracloroaluminato, los LIP no son reactivos hacia el agua. Además, los LIP que soportan aniones de fosfato simples son solubles en agua, a diferencia de sus sales de hexafluorofosfato correspondientes . Se conoce también en la técnica que un proceso fotocatalítico particularmente en combinación con iones fotosintetizadores incluyendo iones fotosintetizadores seleccionados del grupo obtenido de Ti02, ZnO, zinc o W03 conduce a reacciones oxidativas mejoradas. Se conoce además en la técnica que el óxido de titanio absorbe rayos UV que tienen una longitud de onda de 400 nm o menos, para con ello excitar electrones de los mismos. Cuando los electrones y huecos resultantes alcanzan las superficies de las partículas de óxido de titanio, los electrones y huecos se combinan con oxígeno y agua, por lo que se generan varios radicales. Los radicales resultantes ejercen un efecto de oxidación por lo que las sustancias oxidadas y descompuestas se adsorben en las superficies de las partículas. Además, Ti02 preparado bajo calcinación a 200 °C exhibe una actividad fotocatalítica elevada para degradación de NOx bajo iluminación por luz ultravioleta (UV) y luz visible. Se conoce también en la técnica que el cobre soportado con titanio juega un papel crucial para promover la reducción de C02. Otro ejemplo que reconoce el potencial de oxidación catalítica está en un documento titulado "Aqueous Photocatalytic Oxidation of Lignin and Humic Acids with Supported Ti02" por Elina Portjanskaja et al., en Department of Chemical Engineering, Tallinn University of Technology, Ehitajate tee 5, Tallinn 19086, Estonia y Department of Chemical Technology, Lappeenranta University of Technology, P.O. Box 20, 53851 Lappeenranta, Finland, en donde la adición de iones de Fe2+ , hasta 0.05 mM a una solución de lignina conduce a un incremento dramática, aproximadamente 25% en eficiencia fotocatalítica . Se conoce también como se observa en estudios de bioblanqueamiento que el uso de ácido violúrico es un mediador efectivo para des- lignificación catalizada con lacasa de pulpas de papel kraft. La (2 , 4 , 5 , 6 (1H, 3H) -pirimidin-tetraona 5-oxima del ácido violúrico VOH) se emplea a menudo como un reactivo analítico para separación cromatográfica y para oxidación catiónica. Se utiliza también en técnicas de blanqueamiento de pulpa debido a que el proceso no es muy sensible a variaciones de temperatura y pH. La VOH puede también utilizarse como un mediador de transferencia de electrones eficiente en procesos de oxidación permitiendo el incremento del índice global de transferencia de electrones. En la oxidación electroquímica el ácido violúrico mediador forma un radical con una vida útil del orden de varias decenas de minutos lo cual oxida la lignina. La calidad de la pasta deslignificada es remarcable debido a la selectividad muy elevada del ácido violúrico radical en la oxidación de la lignina sobre la celulosa. Otro método conocido en la técnica es la síntesis del metanol a partir de dióxido de carbono con una eficiencia actual de alrededor de 90 por la electrólisis de la solución de dióxido de carbono-tampón de fosfato saturado en la presencia de formiato deshidrogenasa y metanol deshidrogenasa como electrocatalizadores y pirroloquinolin quinona como un transmisor de electrones . Un enlace a Internet http : //pubs . acs . org/cen/science/83/8340scil . html?print notes Science & Technology, octubre 3 de 2005, Volumen 83, número 40, pp. 36-39, ACS Meeting News titulado "Green Polymer Field Blossoming" , describe un disolvente limpio de dióxido de carbono supercrítico y un catalizador natural, es decir, una enzima, que hace el bloqueo inusual de copolímeros. Los compuestos consisten de poli (ácido láctico), derivado de almidón de maíz, injertado sobre rellenos de nanobigotes celulósicos producidos por hidrólisis acida de la celulosa. "Este procedimiento utiliza grupos reactivos en la superficie de los nanocelulósicos para iniciar la polimerización de reacción del láctido" , dice Dorgan. El grupo de Dorgan ha demostrado que los ecobioanocompuestos preparados de poli (ácido láctico) y rellenos de celulosa microcristalina tienen temperaturas de transición vitrea más elevadas. Un proceso de pretratamiento conocido en la técnica se describe en el documento "Pretreatment for Cellulose Hydrolysis by Carbón Dioxide Explosión" , por Yizhou Zheng et al., en the Laboratory of Renewable Resources Engineering, 1295 Potter Engineering Center, Purdue University, West Lafayette, Indiana 47906, aceptada el 21 de septiembre de 1998. Zheng et al., utiliza una liberación explosiva de la presión de dióxido de carbono para alterar la estructura celulósica como un medio para incrementar el área superficial accesible del sustrato celulósico para hidrólisis enzimática. Los resultados indican que el dióxido de carbono supercrítico es efectivo para el pretratamiento de celulosa. Un incremento en la presión facilita la penetración más rápida de moléculas de dióxido de carbono en las estructuras cristalinas, produciendo así más glucosa a partir de materiales celulósicos después de la explosión cuando se compara con aquellos sin el pretratamiento. Este pretratamiento de explosión mejora el índice de hidrólisis del material celulósico así como incrementa el rendimiento de glucosa tanto como 50%. La Solicitud de Patente Norteamericana No. 20060211096 para "Enzyme catalysis in the presence of ioinic liquids" para Kragl, Udo et al. describe un método para la conversión de sustratos en la presencia de enzimas como un catalizador en un medio de reacción que comprende por lo menos un líquido iónico, en donde la enzima se selecciona del grupo que consiste de oxidoreductasas , lipasas, galactosidasas , glicosidasas , liasas y enzimas en EC clase 6. Se demostró terminantemente que la presencia de líquidos iónicos incrementa el rendimiento arriba de 55% cuando se utiliza lactosa como un donador económico. Todas las referencias citadas, incluyendo la patente y la literatura no dependiente de la patente, se incorporan por consiguiente para referencia en sus totalidades . La técnica carece de una solución de conversión de combustible por biomasa con un rendimiento de energía elevado con las características inherentes adicionales de la secuestración del dióxido de carbono integrando una bomba de calor de absorción híbrida de dióxido de carbono supercrítico con energía integral que genera un ciclo termodinámico.

COMPENDIO DE LA INVENCIÓN Se proporciona una biomasa para combustible como una planta independiente y todavía integrada con una biomasa para un método de procesos de planta de biodiesel que tiene un equilibrio de energía superior y co-productos agregados de valor más elevado. El proceso utiliza de preferencia una bomba de calor de absorción de dióxido de carbono integrado y un ciclo de generación de energía que utiliza un absorbente no tóxico líquido tal como líquidos iónicos, a partir de los cuales el gas dióxido de carbono se absorbe, de manera que mejora además el proceso de hidrólisis por biomasa. La incorporación adicional de hidrólisis de proteínas mejorada con la ventaja adicional de aminoácidos libres de no amargos y péptidos determina co-productos de valor más elevado en lugar del subproducto alimenticio para animales tradicional. En una modalidad, la presente invención es una solución híbrida líquida iónica utilizada dentro de los dispositivos de transformación de energía térmica. Los dispositivos utilizan una solución comprendida de líquidos iónicos que es un medio de transporte térmico efectivo. Combinaciones adicionales de refrigerantes y absorbedores se reconocen en la técnica como teniendo miscibilidad parcial. Un aspecto adicional de la invención es la realización de una separación de fases como una función de por lo menos una función seleccionada del grupo que consiste de la temperatura, la presión y el pH. La solución preferida además incluye la utilización de pequeñas variaciones en el pH para variar la solubilidad del refrigerante dentro del absorbedor. La solución más preferida varía la temperatura y la presión, en combinación con el control de pH, utilizando métodos incluyendo electrodiálisis . Métodos adicionales para permitir la separación de fases incluyen la aplicación de campos electrostáticos, ya que los campos electrostáticos incrementan la solubilidad de fluidos iónico. Un aspecto de la invención es integrar una bomba de calor de absorción con capacidades de extracción de energía integral a un proceso de pretratamiento de biomasa estándar. Las figuras representadas dentro de la especificación proporcionan configuraciones ejemplares de los componentes más importantes del sistema de conversión por biomasa. Una descripción detallada de las Figuras se proporciona en los siguientes párrafos.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es una vista en diagrama de flujo del proceso que representa una serie ejemplar de etapas a partir del proceso de pretratamiento por biomasa para generación de energía . La Figura 2 es una vista en diagrama de flujo del proceso que representa otra serie ejemplar de etapas a partir del pretrataraiento por biomasa para una inyección de microcanal de agua supercrítica mediante secuestración de dióxido de carbono. La Figura 3 es una vista en diagrama de flujo del proceso que representa una serie ejemplar de etapas que integran medios térmicos y la exposición fotocatalítica aprovechando la energía solar alternativa adicional. La Figura 4 es una vista en diagrama de flujo del proceso A que representa una integración ejemplar del sistema de bomba de calor de absorción de dióxido de carbono supercrítica con pretratamiento de biomasa. La Figura 5 es una vista en diagrama de flujo del proceso A que representa otra integración directa ejemplar de una solución binaria de dióxido de carbono supercrítico y un pretratamiento de biomasa de líquidos iónicos. La Figura 6 es una vista en diagrama de flujo del proceso A que representa una integración directa de una biomasa a un biocombustible con una biomasa a un biodiesel. La Figura 7 es una vista en diagrama de flujo del proceso A que representa la integración directa de la etapa de pretratamiento de biomasa a biocombustible con una bomba de calor de absorción que tiene capacidades de generación de energía La Figura 8 es una visión general de las alimentaciones y producciones del proceso de conversión de biomasa a biocombustible . La Figura 9 es una vista en diagrama de flujo del proceso que representa un proceso por destilación alternativa para la deshidratación de un biocombustible operando el proceso de destilación como un ciclo termodinámico de generación de energía Organic Rankine de solución binaria.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS El término "ciclo termodinámico" se define como un proceso en el cual un fluido operante o de trabajo experimenta una serie de cambios y finalmente regresa a su estado inicial. El término "energía solar" se define como energía derivada del sol, la cual casi siempre se refiere a la conversión directa de fotones radiados en electrones o fonones a través de un amplio intervalo de medios. La energía solar se convierte también directamente en formas adicionales de energía tales como calentamiento de agua subterránea (también conocido como, agua geotérmica). El término "líquidos iónicos" "ILs" se define como líquidos que son un medio no coordinante, altamente solvatado en el cual una variedad de solutos orgánicos e inorgánicos son capaces de disolverse. Éstos son disolventes efectivos para una variedad de compuestos, y su falta de presión de vapor medible los hace un sustituto deseable para Compuestos Orgánicos Volátiles (VOCs) . Los líquidos iónicos son disolventes atractivos ya que no son volátiles, ni inflamables, tienen una estabilidad térmica elevada, y son relativamente económicos de fabricar. El punto clave acerca de los líquidos iónicos es que son sales líquidas, las cuales significan que consisten de una sal que existe en la fase líquida y que tienen que fabricarse; no son simplemente sales disueltas en líquido. Usualmente uno o ambos de los iones es particularmente grande y el catión tiene un grado bajo de simetría. Estos factores resultan en líquidos iónicos que tienen una energía reticular reducida y por lo tanto puntos de fusión más bajos. El término "tolerancia térmica" se refiere a la propiedad de resistencia parcial o inactivación completa por calor y puede también describirse como resistencia térmica o estabilidad térmica. El término "serie de presión" se refiere a las zonas de presión independientes que se producen alternativamente por la utilización de dispositivos de control de flujo. Un dispositivo es una válvula de escape de presión. La utilización de una serie de válvulas de escape de presión, de manera que la presión de apertura de flujo se establezca gradualmente para incrementarse desde la primera válvula de escape de presión a la última con incrementos graduales para cada válvula de escape de presión es una forma efectiva para evitar el reflujo y para controlar inherentemente los medios para incrementar el estado del vapor fluido operante. El agregado de las series de las válvulas de escape de presión dentro de un intercambiador de calor se refiere más adelante como un intercambiador de calor de "serie de presión" . De este modo, la válvula de escape de presión crea efectivamente zonas independientes dentro de la serie de presión. Existen numerosos métodos conocidos en la técnica para lograr el control de presión preciso y/o relativo. El término "bombas de calor" se refiere a un dispositivo para suministrar . calor o enfriamiento a un sistema, mientras que un refrigerador es un dispositivo para remover calor de un sistema. De este modo, un refrigerador puede considerarse un tipo de bomba de calor. En toda la aplicación, se hará referencia a un dispositivo de transformación de energía térmica, más adelante referido como "TED" con el entendimiento de que la designación de refrigerador, acondicionador de aire, compresor, calentador de agua, tri-generación y co-generación podrían sustituirse sin cambiar la operación del dispositivo, específicamente los TED que utilizan fluidos supercríticos y transcríticos. En bombas de calor de absorción, un absorbente, tal como agua, absorbe el refrigerante, típicamente amoniaco, generando así calor. Cuando la solución combinada se presuriza y se calienta además, el refrigerante se expulsa. Cuando el refrigerante se pre-enfría y se expande a una presión baja, proporciona enfriamiento. El refrigerante a baja presión se combina entonces con una solución reducida a baja presión para completar el ciclo. Los líquidos y sólidos iónicos se reconocen en la técnica de disolventes ecológicos. Los líquidos iónicos "IL" tienen muy baja si no insignificante presión de vapor y se seleccionan de preferencia del grupo que consiste de líquidos iónicos compatibles con dióxido de carbono supercrítico "scC02" . La combinación inventiva de scC02 e ILs tienen excelente solubilidad de dióxido de carbono y simple separación de fases debido a su clasificación como combinaciones de fluido parcialmente miscibles. Los fluidos parcialmente miscibles son tanto miscibles como inmiscibles como una función directa de presión y temperatura. Un fluido parcialmente miscible en su estado inmiscible puede decantarse simplemente para separación de fases, lo cual es inherentemente un método de separación de energía baja. El comportamiento de fases de C02 con los líquidos iónicos y cómo la solubilidad del gas en el líquido se influencia por la elección y estructura del catión y el anión. El término "electruro" se define como siendo similares a alcaluros excepto que se presume que el anión es simplemente un electrón el cual se localiza en una región del cristal entre los cationes complejos. El término "supercrítico" se define como el punto en el cual los fluidos han sido aprovechados sobre sus temperaturas y presiones críticas. El término "bomba de calor" se define como el transporte de la energía térmica extraída desde una fuente de calor a un disipador térmico por medios incluyendo una compresión, absorción y adsorción de vapor. El término "aceptor de electrones" es un compuesto que recibe o acepta un electrón durante la respiración celular. El proceso inicia con la transferencia de un electrón a partir de un donador de electrones. Durante este proceso (cadena de transporte de electrones) , el aceptor de electrones se reduce y el donador de electrones se oxida. Ejemplos de aceptores incluyen oxígeno, nitrato, hierro (III) , manganeso (IV) , sulfato, dióxido de carbono o en algunos casos los disolventes clorados tales como tetracloroetileno (PCE) , tficloroeteno (TCE) , dicloroeteno (DCE) y cloruro de vinilo (VC) . El término "mezclador de intensificación del proceso" se define como la utilización de micromezclado, particularmente con fluidos supercríticos , para lograr una transferencia de masa elevada. Los fluidos supercríticos incluyen gases tales como dióxido de carbono, metano, metanol, amoniaco, etanol, butanol e hidrógeno. Los dispositivos incluyen dispositivos de cavitación hidrodinámica, discos giratorios y tubo giratorio en el tubo. El término "absorción" se acepta ampliamente en la aplicación de bombas de calor para enfriamiento. La absorción, en química, es un fenómeno físico o químico o un proceso en el cual los átomos, moléculas o iones introducen algún material de fase a granel, gaseoso, líquido o sólido. Éste es un proceso diferente de la adsorción, ya que las moléculas se absorben por el volumen no por la superficie. Un término más general de la sorción la cual cubre la adsorción, absorción y el intercambio de iones.

Mejoramientos de la Eficiencia del Pretratamiento La utilización de una solución por biomasa que comprende la etapa de pretratamiento para solubilizar una solución por biomasa en líquidos iónicos es un medio óptimo para producir combustibles de energía alternativa. Los líquidos iónicos tienen la distinta ventaja de ser fluidos superiores para solubilizar celulosa, hemicelulosa, y lignina a partir de una variedad de fuentes de biomasa. La modalidad preferida utiliza fosfatos iónicos líquidos "LIPs" , sulfonamidas líquidas iónicas de poliamonio "PILS" , poli ( líquidos iónicos), o combinaciones de los mismos, con la distinta ventaja adicional de precipitación de sólidos prematuros reducidos (es decir, celulosa, etc.) cuando la solución por biomasa tiene un contenido de humedad notable (arriba de 2%) . El fluido, el cual en este caso es un líquido iónico que solubiliza la biomasa, se refiere aquí después como el "fluido solubilizante" . Una modalidad específicamente preferida combina el fluido solubilizante con por lo menos un gas seleccionado del grupo que consiste de dióxido de carbono, amoniaco y metano. Los beneficios son particularmente superiores cuando el gas se presuriza por lo menos a la presión supercrítica como un medio para incrementar los índices de transferencia de masa. La integración del fluido solubilizante, también se refiere intercambiablemente como el fluido operante, para el pretratamiento de una biomasa y como un absorbente dentro de una bomba de calor de absorción/generador de energía que tiene el beneficio adicional de incrementar el equilibrio de energía asociado con la producción de biocombustibles tales como etanol o butanol . Con referencia a la Figura 1, el proceso de pretratamiento se representa en el caso en donde la solución 10 de biomasa se extruye 20 de preferencia a una presión equivalente a la presión del dióxido de carbono supercrítico "ScC02" 30 que se absorbe en la fase de fluido solubilizante de la solución 10 de biomasa como un líquido supercrítico. La fuente preferida del ScC02 se adsorbe de una bomba de calor de absorción integrada. La utilización de una bomba de calor de absorción reduce grandemente (en el orden de una reducción del 90%) los requerimientos de energía eléctrica como se compara a la compresión tradicional de C02. La solución por biomasa implantada con ScC02 se calienta además por un generador 40 térmico, el cual puede ser cualquiera a partir del calor residual del proceso de un ciclo que genera energía, calor residual por pirólisis/gasificación, a un hervidor tradicional, a la temperatura de hidrólisis preferida como se conoce en la técnica y es específica a los aditivos enzimáticos y/o catalíticos. La solución por biomasa resultante se procesa además utilizando el mezclador de intensificación de proceso preferido, incluyendo el dispositivo 50 de cavitación hidrodinámica representado que tiene un beneficio adicional para crear presiones instantáneas muy elevadas durante el colapso de burbujas creando así la cavitación. Se conoce un amplio rango de equipo en la técnica para lograr la cavitación hidrodinámica incluyendo un sistema ejemplar como se proporciona por VRTX Technologies LLC de San Antonio, Texas, USA. El equipo de cavitación hidrodinámica reduce el tamaño de partícula de biomasa resultando en un área superficial incrementada de la celulosa, hemicelulosa y lignina dentro de la solución. El último resultado que es una actividad superficial incrementada, si los procesos de post-tratamiento, como se conocen en la técnica, incluyen la desintegración catalítica o enzimática de la celulosa, hemicelulosa y ligninas en los intermediarios del combustible. Una etapa de procesos de filtración y separación utilizando las membranas 60 de micro y/o nano filtración, preferidas se utilizan para aislar componentes solubles a partir de componentes sólidos insolubles, y experimentar subsiguientemente el proceso de explosión tradicional para dividir además la unión del hidrógeno presente en la estructura celulósica. La modalidad preferida remueve la entalpia disponible de una solución por biomasa mediante un dispositivo 70 de extracción de energía, con los dispositivos particularmente preferidos seleccionados del grupo que consiste de generadores-rotores , intercambiador de presión, turbinas, cuasiturbinas , pistones y estator-reactor como un medio para incrementar la eficiencia de energía de procesos de producción de combustible. Los dispositivos de expansión particularmente preferidos son generadores-rotores y estator-reactores, ambos teniendo la ventaja de una eficiencia de expansión elevada y susceptibilidad a daño baja a la celulosa precipitada y sus subproductos. Medios aún adicionales para incrementar la eficiencia total del sistema incluye la selección de componentes de alta eficiencia para la expansión de la etapa de ScC02 incluyendo la utilización de un generador-rotor de alta eficiencia, un dispositivo de extracción de energía mecánica incluyendo un generador-rotor, una turbina de expansión, una bomba de expansión, un motor de ciclo Stirling, un motor de ciclo Ericsson, una turbina de estator-reactor o combinaciones de los mismos. Los dispositivos de extracción de energía particularmente preferidos son dispositivos supersónicos integrales seleccionados del grupo que consiste de un generador-rotor, un compresor y una turbina incluyendo compresores y turbinas que operan en el estator-reactor o un principio de pulso-reactor. También con referencia a la Figura 1, se conocen numerosos medios en la técnica para incrementar la presión de la solución por biomasa, aunque el preferido es un extrusor 20 que tiene los beneficios de alcanzar la presión deseada del fluido no compresible con una eficiencia elevada (comprimir un fluido no comprimible requiere una energía notablemente más baja que un fluido comprimible, es decir, conocido en las ventajas de la técnica de cualquier bomba de calor de absorción contra una bomba de calor de compresión de vapor) . La infusión 30 adicional del dióxido de carbono supercrítico en la presión de absorción (la cual es posterior al dispositivo de expansión/evaporador) en la solución por biomasa permite al ScC02 ser absorbido en el líquido iónico. Un medio mecánico subsiguiente se utiliza para elevar además la presión de la biomasa, el líquido iónico y la solución de dióxido de carbono al generador/presión de desorción (es decir, el lado de alta presión del ciclo termodinámico) . El medio mecánico incluye, aunque no se limita a una bomba de desplazamiento positivo, un extrusor, un compresor/bomba hidráulica térmica o combinaciones de los mismos. La utilización del líquido iónico tiene la ventaja principal de permitir simultáneamente la rápida degradación de los productos de celulosa, hemicelulosa y lignina a subproductos capaces, como se conoce en la técnica, de convertirse catalítica o enzimáticamente a un amplio intervalo de carburantes combustibles, y la funcionalidad integral de la absorción elevada de ScC02 que permite la conversión de energía de eficiencia elevada. El ciclo de generación de energía de absorción puede ser el ciclo de generación de energía primaria, un ciclo inferior a otros ciclos termodinámicos de generación de energía incrementando principalmente la eficiencia de energía del ciclo de generación de energía primaria mediante recuperación de energía, un ciclo de bomba de calor de absorción de efectos múltiples, o se incorpora en virtualmente cualquier ciclo termodinámico conducido por una fuente térmica. La etapa del "generador térmico" 40 de desorción es otro consumidor real de energía. El consumo de energía (es decir, la temperatura de desorción) puede disminuirse por medios incluyendo el reactor de disco giratorio como un medio para incrementar el índice de transferencia de calor dentro/fuera de la solución por biomasa acelerando así el índice de absorción/desorción (índices térmicamente limitados) . Medios adicionales para incrementar la presión lateral superior incluye la utilización de un compresor hidráulico térmico incluyendo un intercambiador de calor de serie de presión, una serie de etapas de presión independientes que tienen un flujo intercalado o pulsado, una bomba hidráulica que tiene un disipador térmico integral, o combinaciones de los mismos. La solución por biomasa se desorbe en eficiencias más elevadas utilizando la combinación de por lo menos un método térmico y por lo menos un método no térmico incluyendo métodos no térmicos seleccionados del grupo que consiste de refrigeración magnética, un condensador de bomba de calor por compresión de vapor, absorción de luz de espectro directo activado solar, electrodiálisis , campos electrostáticos, separación de membranas, electrodesorción, per-vaporación, centrifugadora de gas, absorbedor líquido de C02 de tubo vortical, decantación, o combinaciones de los mismos. La utilización de fluidos en combinación con la solución por biomasa que tienen regiones que varían de miscibilidad, miscibilidad parcial o inmiscibilidad permiten una separación de fase de alta eficiencia que se consigue por los diversos parámetros operativos incluyendo por lo menos una función seleccionada del grupo que consiste de temperatura, presión y pH. El pretratamiento de celulosa como un medio para producir glucosa se establece bien en la técnica, predominantemente utilizando la etapa que consume mucha energía de explosión de vapor. La utilización inventiva para el procesamiento de biomasa en el líquido iónico permite una reducción notable en energía térmica y una disminución de los requerimientos de temperatura de reacción. La elevación subsiguiente de la presión de la biomasa y la suspensión líquida iónica se logra mediante medios mecánicos. La solución por biomasa de presión intermedia resultante está de preferencia en donde la presión intermedia es equivalente a la etapa de baja presión del ciclo de absorción integral (es decir, presión del absorbedor) . Otra modalidad particularmente preferida está comprendida además de irradiación de microondas para incrementar el índice de hidrólisis por un mínimo de 10%. Una modalidad específicamente preferida inmoviliza las enzimas dentro del fluido operante tomando ventaja de la absorción superior y específica del líquido iónico de irradiación de microondas de manera que la hidrólisis enzimática se mejora logrando un centro catalítico activo localizado que resulta en una reducción en la temperatura de hidrólisis de por lo menos -15 grados centígrados (5 grados Fahrenheit) más bajo que el proceso nulo de irradiación de microondas. El resultado real es el daño reducido a proteínas por desnaturalización térmica.

Cuando el proceso de conversión de biomasa del pretratamiento es ya sea enzimático o requiere una temperatura incrementada más allá de la temperatura a la cual las proteínas se desnaturalizan o las enzimas pierden su actividad, la inclusión adicional de la trehalosa permite la vida útil de la enzima efectiva y limita la desnaturalización de la proteína. Numerosas ventajas distintas se presentan cuando la conversión de la biomasa al combustible se logra de preferencia utilizando reacciones catalíticas, con los catalizadores preferidos seleccionados del grupo que consiste de catalizadores de sub-micras, electrocatalizadores de sub-micras o fotocatalizadores de sub-micras en donde la sub-micra y la nanoescala se utilizan intercambiablemente. Se conoce en la técnica de reacción catalítica que la nanoescala del área superficial elevada (es decir, el tamaño de partícula de cristalita de sub-micra) y cualquier activación de fotón o electrón acelera la química de reacción conduciendo tanto a una eficiencia de energía más elevada como a costos de amortización de capital disminuidos. Las distintas ventajas combinadas realizadas por el fluido de solubilización preferido, la integración de la bomba de calor de absorción para un requerimiento bajo de energía para lograr presiones supercríticas , la integración de extracción de energía para transformar entalpia en un co-producto útil de electricidad y la transferencia elevada de masa de reacciones supercríticas producen una conversión superior de biomasa a un amplio intervalo de productos resultantes a partir de polímeros nanocompuestos a biocombustibles. Con referencia a la Figura 3, es otra modalidad del proceso de pretratamiento en donde la reacción particularmente preferida incluye una etapa 240 del proceso fotocatalítico para modificar además los subproductos de biomasa a través de la etapa para dividir el hidrógeno a partir de la solución por biomasa, con una etapa subsiguiente para separar el gas 250 hidrógeno por medios conocidos en la técnica. Un método específicamente preferido para procesar la solución 10 por biomasa supercrítica está comprendido además de las etapas de procesos para calentar la solución por biomasa por medios solares. Un método superior es utilizar tanto paneles 220 planos solares supercríticos como receptores 230 del concentrador solar supercrítico, por lo que el rendimiento óptimo se logra configurando los dispositivos solares en un flujo secuencial primero en los paneles planos solares supercríticos y luego en los receptores del concentrador solar supercrítico como un medio para minimizar el costo de capital y operando pérdidas caloríficas . La motivación principal para conversiones de biomasa a biocombustibles, en otras palabras la producción de combustibles de energía alternativa, es la reducción de gases para el calentamiento global. La creación de gases para el calentamiento global se influencia en gran medida y es una función del equilibrio de energía asociado con el proceso de producción. De este modo, la inclusión adicional y la integración directa de una bomba de calor de absorción que tiene por lo menos un componente de fluido operante en comunicación fluida con el proceso de pretratamiento permite una reducción en el consumo de energía en todo el proceso de conversión de biomasa y más notablemente en el proceso de pretratamiento que consume mucha energía. El beneficio adicional de la integración de la bomba de calor de absorción es la producción de energía baja de gases supercríticos , particularmente C02 como se absorbe en un amplio intervalo de absorbentes refrigerantes incluyendo ácido glicólico, alcoholes, acetato de amilo, acetato de isobutilo, ILs, LIPs y PILs. El requerimiento de energía reducida se atribuye al requerimiento eléctrico reducido para "comprimir" un líquido como se compara para comprimir un gas . El proceso de energía baja combinado resulta en un área superficial de biomasa incrementada para acelerar las reacciones de hidrolización, oxidación y/o reducción de la solución por biomasa. El gas supercrítico (es decir, el refrigerante de la bomba de calor de absorción) se integra además opcionalmente en el proceso de conversión de biomasa como un medio para reducir el contenido de humedad que se presenta naturalmente en la biomasa para limitar la precipitación prematura de la celulosa y la hemicelulosa a partir del fluido operante del pretratamiento . El gas supercritico, más notablemente C02, se deshidrata subsiguientemente en glicerina o glicerol (componente de fluido operante Al, el cual es un subproducto de procesos de conversión de biomasa al biodiesel) . Este proceso de deshidratación consume notablemente menos energía que el medio de secado tradicional de la biomasa, con el contenido de humedad/agua preferido de menos de 2% en una base en peso del fluido operante. La glicerina/glicerol saturado húmedo se regenera por lo menos en parte utilizando el calor residual recuperado a partir de por lo menos un componente de fluido operante A2 (el cual en este ejemplo es C02 supercritico) en comunicación fluida con el proceso de conversión de biomasa a biocombustible y los procesos de conversión de- biomasa a biodiesel . Con referencia a la Figura 6, es una modalidad que tiene una integración real de una biomasa a un biocombustible con un proceso de conversión de biomasa a biodiesel. El proceso de biocombustible se caracteriza por estar comprendido de una solución 600 fuerte de C02 supercrítica que se desorbe, de preferencia a partir de una bomba de calor de absorción, y se deshidrata 601 por la infusión del ScC02 hidratado en el subproducto de glicerina/glicerol de procesos de biodiesel. Éste transforma la biomasa 602 de humedad elevada en una solución 603 por biomasa de contenido de humedad reducida que tiene una compatibilidad incrementada con el fluido solubilizante antes mencionado. El scC02, además, contiene lípidos y extractos de la biomasa que se procesan mediante un proceso 619 de aislamiento/extracción como se conoce en la técnica al producir co-productos 618 y lípidos 625 de alto valor agregado utilizados dentro de procesos del biodiesel que se esterifica 626 en el biodiesel 627. La glicerina/glicerol 620 hidratado puede regenerarse ya sea para reutilizarse o se piroliza/gasifica 621 en gas sintético o procesarse 628 catalíticamente, además, a co-productos de un valor adicional agregado. Esta etapa 621 de pirólisis/gasificación crea calor residual significativo que puede recuperarse para propósitos múltiples mediante un sistema 629 de recuperación de calor incluyendo la alimentación de energía térmica al proceso de conversión de biomasa al biocombustible o la producción de electricidad 622, de preferencia mediante la bomba de calor de absorción antes mencionada/ciclo de generación de energía como la alimentación térmica en el generador/desorbedor . La electricidad 622 producida se utiliza óptimamente para varios procesos electroquímicos y/o para crear una irradiación 623 de microondas como un medio para incrementar el índice de hidrólisis dentro del proceso de hidrólisis antes mencionado.

Al promover el proceso de conversión de biocombustible es el aislamiento del fluido de solubilización, comprendido de preferencia de una solución 604 líquida iónica que tiene enzimas 605 inmovilizadas. El proceso de pretratamiento de hidrólisis continúa hasta el momento como una solución 612 acuosa, comprendida de preferencia además de mediadores de transferencia de electrones, etc., se mezcla mediante un mezclador 606 de intensificación del proceso creando una solución 607 líquida iónica hidratada produciendo extractos 613 aislados. El componente de agua del fluido de solubilización hidratado creando un vapor 609 de presión elevada "desorbido" el cual a su vez produce electricidad 610 adicional nuevamente produciendo calor 611 residual que se utiliza dentro del AFEX antes mencionado y/o los ciclos de bomba de calor de absorción. Adicionalmente , como un resultado de la desorción del agua a partir del fluido de solubilización es la desorción de ScC02 que se transforma en co-productos a través de cualquier proceso 614 de reacción catalítica o es una materia prima a un proceso 614 de fermentación/enzimática subsiguiente. El proceso 614 de fermentación/enzimático produce C02 adicional el cual se absorbe en el fluido de solubilización (en el estado de solución débil) 615. La solución fuerte presente se reduce 616 electroquímicamente creando metano/metanol 617, en donde el proceso electroquímico se desplaza fuera de la electricidad 610 generada. Con referencia a la Figura 8, es las alimentaciones de materia prima total y los productos y co-productos resultantes al implementar el biocombustible integrado antes mencionado y los procesos de biodiesel, el cual se refiere como el proceso 710 AlterVia. Una biomasa 700 celulósica o productos 705 agrícolas (más notablemente productos con un contenido de proteínas notables) son alimentaciones de materias primas . La primera producción directa es el biodiesel 720 con su subproducto de glicerina 715 que se utiliza como una alimentación en la línea de proceso de biocombustible como se caracteriza previamente. La segunda producción directa es un biocombustible incluyendo etanol o butanol 725 con su subproducto de C02 730 que se procesa, además, por reducción electroquímica en metanol 735 y se convierte en una alimentación en la línea de proceso de biocombustible como se caracteriza previamente. Co-productos adicionales incluyen extractos aislados tales como vitaminas y extractos 740 de plantas, hidrolisatos de proteínas y aminoácidos/péptidos 745, antioxidantes y polifenoles 750. Los subproductos adicionales del calor residual se transforman en electricidad 755, de preferencia por la bomba de calor de absorción/generador de energía antes mencionados. Y finalmente, las fibras celulósicas procesadas por el proceso de pretratamiento caracterizado previamente y el proceso de precipitación de microcanal resultan en nanobigotes celulósicos que se procesan, además, en nanocompuestos 760.

Incrementos en la Eficiencia Secundaria - La infusión subsiguiente del dióxido de carbono, especialmente dióxido de carbono supercrítico "ScC02", tiene el beneficio secundario de mejorar el proceso de hidrólisis por biomasa. La solución por biomasa preferida se presuriza a una presión en exceso de 421,841 kgf/m2 (600 psia) . Una solución por biomasa particularmente preferida se presuriza en exceso de la presión supercrítica del dióxido de carbono de 754,393 kgf/m2 (1073 psia) , de manera que la solución por biomasa está dentro de la región supercrítica. Los beneficios de operación dentro del intervalo supercrítico tiene muchos beneficios notables como se conoce en la técnica incluyendo una tensión superficial reducida, permitiendo así la utilización adicional de intercambiadores de calor de microcanal, reactores de microcanal, y la reactividad elevada de fluidos supercríticos para ambas transformaciones químicas catalíticas y enzimáticas. Una fuente de dióxido de carbono, como un medio adicional para reducir el efecto invernadero del dióxido de carbono, es la integración del subproducto de fermentación del dióxido de carbono que se absorbe por el líquido iónico. Se anticipa además que se incorpora el sistema de conversión de biomasa de alta eficiencia en una biomasa alternativa a los métodos de conversión de combustible; la generación adicional de energía, los procesos industriales, plantas de tratamiento residual, o instalaciones adicionales que producen calor residual o dióxido de carbono. Por lo tanto las ineficiencias y subproductos de un ciclo se aprovechan así en el ciclo inmediato proporcionando beneficios económicos reales y de invernadero más allá de la operación de cualquier sistema de ciclo sencillo. Una bomba de calor de absorción particularmente preferida está comprendida además de un ciclo de generación de energía para producir electricidad utilizado por al menos una función seleccionada del grupo que consiste de irradiación por microondas, reducción electroquímica y electrólisis. La integración directa del ciclo de generación de energía tiene el medio para reducir el costo de electricidad requerido para implementar una serie de etapas críticas del proceso para mejorar el proceso de conversión de biomasa mientras se produce también calor residual recuperado desde el ciclo inferior, el cual se convierte en comunicación fluida con el proceso de pretratamiento de biomasa. Otro beneficio para integrar el proceso de pretratamiento de expansión rápida que tiene un gas expandido y un ciclo termodinámico que genera energía, en donde el gas expandido a partir del proceso de pretratamiento está en comunicación fluida con el condensador del ciclo termodinámico que genera energía, es incrementando la eficiencia de ciclo termodinámico tanto del proceso de pretratamiento de biomasa como el ciclo termodinámico que genera energía. El gas expandido incrementa la temperatura diferencial dentro del ciclo termodinámico, permitiendo así una eficiencia Carnot más elevada. El proceso de recuperación de energía está comprendido además de un dispositivo de recuperación de calor residual para recuperar energía térmica desde el condensador del ciclo termodinámico que genera energía por lo que la energía térmica se incrementa, además, por el calor de absorción por el mezclado subsiguiente del gas expandido en por lo menos un absorbente antes de recombinarse con la solución por biomasa. La elevación de la temperatura lograda por el calor de absorción incrementa la "calidad" de fluido operante de manera que la energía térmica se utiliza, por lo menos en parte, como una etapa de pre-calentamiento . El calor residual se utiliza por al menos una función seleccionada del grupo que consiste de pre-calentar las alimentaciones del proceso de pretratamiento de expansión rápida, la bomba hidráulica térmica, y las alimentaciones de una bomba de calor de absorción como un medio para incrementar la presión del fluido. Aún otra modalidad es la utilización de un dispositivo de recuperación de calor residual para recuperar energía térmica desde el condensador del ciclo termodinámico que genera energía en comunicación fluida con la solución por biomasa y en donde la energía térmica se utiliza como por lo menos una fuente de energía térmica parcial dentro de una reacción endotérmica. La utilización de un calor residual de "calidad" baja como una primera etapa de pre-calentamiento en una reacción endotérmica (tal como pirólisis de glucosa) incrementa la eficiencia de energía de ciclo combinado. Otra modalidad aprovecha las ventajas de fluidos binarios al mismo tiempo dentro del proceso de pretratamiento de biomasa y el ciclo que genera energía. Los fluidos binarios logran una eficiencia de energía superior dentro de los ciclos Organic Rankine, mientras los mismos fluidos binarios incrementan el índice de hidrólisis dentro del proceso de pretratamiento de biomasa. De este modo, el ciclo termodinámico que genera energía está comprendido de un fluido operante que tiene por lo menos un primer fluido operante Wl y un segundo fluido operante W2. Las combinaciones ejemplares de los fluidos binarios se seleccionan del grupo que consiste de dióxido de carbono, amoniaco, metanol, etanol, butanol y agua. Combinaciones particularmente preferidas son C02 y NH4 , C02 y metanol, C02 y etanol o C02 y butanol. Los ciclos termodinámicos preferidos en los cuales los beneficios se realizarán incluyen ciclos seleccionados del grupo que consiste de ciclos Goswami, Uehara, Kalina, Rankine, Carnot, Joule-Brayton, Ericsson y Stirling. Los ciclos preferidos son ciclos en combinación en los cuales el sistema de conversión de biomasa aprovecha tanto el calor residual como la utilización sinergística de líquidos iónicos a partir de cualquier ciclo termodinámico sencillo en un ciclo termodinámico de eficiencia elevada híbrido. Un modo de operación particularmente preferido para el ciclo termodinámico que genera energía se selecciona del grupo que consiste de ciclos Organic Rankine, Goswami, Kalina y Carnot. El resultado es la generación máxima de energía, la eficiencia total de energía y las emisiones reducidas de C02. Con referencia a la Figura 7, es otra modalidad que describe una reducción notable de requerimientos de energía más allá del proceso de explosión de fibras de amoniaco mejoradas "AFEX". El proceso AFEX mejorado se caracteriza como sigue: La biomasa 300 entra al proceso 310 de pretratamiento después de implantarse con energía térmica desde una fuente externa tanto dentro de la etapa 310 de pretratamiento desde la fuente 555 térmica como con la columna 520 de explosión desde la fuente 560 térmica. La solución por biomasa se separa en dos corrientes de suspensión 525 pre-tratada y el fluido 530 operante de explosión (el cual es predominantemente amoniaco en el proceso AFEX) . El fluido 530 operante de explosión se implanta subsecuente con agua 540 y se mezcla 535, el cual acciona la creación de energía térmica desde el calor de absorción. El proceso AFEX pasa entonces secuencialmente a través de dos condensadores, con la primera torre 545 de enfriamiento tradicional y el segundo que requiere un condensador 575 de enfriamiento activo (de esta manera el evaporador de un enfriador) de manera que el agua combinada y las soluciones de amoniaco regresan a un líquido que requiere menos energía para bombear 550 el líquido, en lugar de comprimir un gas. Una modalidad preferida integra una bomba de calor de absorción/ciclo que genera energía como se caracteriza por la etapa 380 del generador/desorbedor con una recuperación 390 de calor subsiguiente que pre-calienta la solución fuerte que entra al generador, la expansión subsiguiente del fluido operante desorbido (de preferencia ScC02 o amoniaco supercrítico) con un dispositivo 70 de extracción de energía integral que produce un gas expandido a temperatura baja (es decir, produciendo enfriamiento) en el evaporador 510. La modalidad particularmente preferida integra el AFEX y la bomba de calor de absorción que tiene comunicaciones fluidas en varios puntos. La primera mejora es tal que el calor residual se recupera del condensador 545 que se utiliza por lo menos como una parte del pre-calor 565 utilizado antes de la fuente 360 térmica (si fuera necesario incluso dependiente de la temperatura de desorción) . La segunda mejora es tal que el enfriamiento producido por la bomba de calor de absorción puesta a disposición a AFEX mediante el evaporador 510 desplaza otro requerimiento para el equipo de enfriamiento activo mecánico. La tercera mejorada es la integración directa de un dispositivo 330 de extracción de energía capaz de manejar el contenido elevado de sólidos mientras se extrae al mismo tiempo energía durante la rápida etapa de expansión. Otra mejora es la utilización de un intercambiador 515 de presión siguiendo la membrana 60 de filtración/separación en donde los sólidos se procesan además por un proceso 570 posterior al pretratamiento, de manera que la presión se recupera del proceso de pretratamiento con la biomasa 300 no pretratada para completar el ciclo. Otro uso notable de electricidad es la conversión del subproducto del proceso de conversión de biomasa de C02 desde las etapas de fermentación (o incluso gasificación/pirólisis. El subproducto de C02 con H20 se reduce eléctricamente en metanol, el cual se utiliza subsiguientemente como una alimentación en el proceso de esterificación de biodiesel preferiblemente integrado. Esta reacción de reducción se logra mejor dentro de ILs, PILs, y/o LIPs debido a la conductividad eléctrica notable en combinación con la absorción elevada de C02. Un medio adicional para incrementar la conductividad eléctrica y disminuir la viscosidad de fluido operante es agregar disolventes de carbonato incluyendo carbonato de propileno "PC" y carbonato de dimetilo "DMC" . Alternativamente, el C02 absorbido puede procesarse además por medios incluyendo reacciones para polimerizar dióxido de carbono o síntesis de carbonato como un medio efectivo de energía de C02 secuestrante . La conductividad eléctrica elevada (y conductividad térmica la cual mejora la transferencia térmica) hace superior a la solución por biomasa por un amplio intervalo de reacciones químicas particularmente aquellas mejoradas por etapas de proceso electroquímico, de electrólisis, electrocatalítico o fotocatalítico . La inclusión adicional de conductores y semiconductores a nanoescala como un medio para incrementar la trayectoria libre media cuántica, los puntos cuánticos, el cobre, iones de Fe2+, conglomerados de hierro-azufre o electruros mejoran los índices de reacción. La biodigestión de los materiales orgánicos puede mejorarse además por etapas de procesos electroquímicos. La presencia de donadores electrónicos dentro del proceso de conversión de biomasa, particularmente cuando se utiliza el procesamiento electroquímico, reduce el índice de oxidación de hidrólisis. De este modo, remover las fuentes de donadores de electrones antes de hidrólisis incluyendo lignina, antioxidantes, polifenoles y compuestos aromáticos incrementan el índice de oxidación fotocatalítica o enzimática por un mínimo de 10% en toda la conversión/degradación que ocurre durante la fermentación de solución por biomasa a biocombustibles incluyendo etanol y butanol . Las fuentes donadoras de electrones incluyen tocoferóles, antioxidantes, aromáticos, etc. Medios adicionales para mejorar el proceso de conversión se logra por la inclusión de por lo menos un aditivo de fluido operante seleccionado del grupo que consiste de mediadores de transferencia de electrones incluyendo sales de hierro, derivados de sales de hierro, sales de potasio, sales de ácido láctico, derivados de sales de potasio, derivados de sales de ácido láctico, ácido fítico, ácido gálico, ferricianuro de potasio, polioxometalatos, ácido violurico, proteína policationica, complejos puenteados de tialoto, complejos tiolados, metaloproteínas , complejos de proteínas que tienen un conglomerado de hierro-azufre, complejos de trehalosa, conglomerados de hierro-azufre, amoniaco de sodio, amoniaco de azufre, complejo de quitosana incluyendo lactato de quitosana, ácido lipoico de alfa quitosana, y quitosana tiolado, catalizador a nanoescala, electrocatalizador, fotocatalizador, donador de electrones, aceptor de electrones, absorbedor ultravioleta, absorbedor infrarrojo, punto cuántico, polvo a nanoescala, mejorando la transferencia de electrones incluyendo sales de hierro, derivados de sales de hierro, sales de potasio, sales de ácido láctico, derivados de sales de potasio, derivados de sales de ácido láctico, ácido fítico, ácido gálico y combinaciones de los mismos. La integración directa y la interdependencia entre la bomba de calor de absorción, las capacidades para generar energía, la transferencia térmica y numerosos co-productos resultantes requieren sistemas de control más allá de los requerimientos de procesos de automatización de los procesos de conversión de biomasa tradicionales. Implementar un sistema de control que tiene algoritmos no lineales capaces de determinar los ingresos operantes máximos en tiempo real monitoreando por lo menos un parámetro seleccionado del grupo que consiste de costo y precio de electricidad, costo y precio de enfriamiento por btu, costo y precio de calentamiento por btu, créditos por emisiones de dióxido de carbono, costo y precio de metanol por btu, costo y precio de biocombustibles resultantes por btu, factor de conversión de electricidad por reacciones electroquímicas, y parámetros operantes de una celda de combustible inversa para reducción electroquímica de por lo menos un componente de la solución por biomasa que resulta en optimización de generación de ingreso menos gastos de operación.

Aún otra modalidad es la integración de un dispositivo de extracción de energía dentro de la etapa de expansión rápida que ocurre dentro de las etapas de explosión (explosión de fibra de amoniaco, explosión de vapor, explosión supercrítica) . El resultado es la producción simultánea de electricidad y enfriamiento la cual termina el proceso de hidrólisis. El dispositivo de extracción de energía preferida incluye un generador-rotor, un intercambiador de presión y una cuasiturbina . Estos dispositivos tienen la distinta ventaja de permitir la expansión de presión con impacto mínimo de los sólidos de biomasa. Medios adicionales para reducir el tamaño de partículas de la celulosa precipitada, la cual también incrementa el área superficial, utiliza un dispositivo de microcanal que tiene canales menores de 10 mieras antes de la etapa de expansión. Una modalidad preferida utiliza. una etapa de rápida expansión que ocurre en una serie de etapas de caída de presión independiente comprendidas de por lo menos una primera etapa de caída de presión y una segunda etapa de caída de presión. Una presión de pre-expansión particularmente preferida es una presión mayor de la presión supercrítica del fluido. La primera etapa de caída de presión tiene una presión debajo de por lo menos una presión supercrítica de fluido operante. La utilización de por lo menos dos etapas de caída de presión permite la energía máxima para generar la capacidad (es decir, transformar la entalpia de energía térmica de la solución por biomasa en electricidad) mientras se minimizan problemas de viscosidad asociados con el descenso de presión completa de sólidos en biomasa después del pretratamiento. La segunda etapa de caída de presión ocurre dentro de un intercambiador de presión con un fluido de presión elevada que es la solución por biomasa desde la producción del proceso de pretratamiento y el fluido de baja presión que es la solución por biomasa antes del proceso de pretratamiento, como un medio para incrementar además el equilibrio de energía del proceso de conversión de biomasa. Con referencia a la Figura 9 es otra modalidad que mejora además el equilibrio de energía transformando el proceso de destilación tradicional para el proceso de biocombustibles (especialmente etanol) en una etapa que produce energía que tiene eficiencias más elevadas que las plantas eléctricas de ciclo sencillo tradicionales. El etanol no deshidratado/no anhidro "EtOH" 780 se bombea 550 de preferencia a una presión sobre la presión supercrítica de por lo menos uno de los componentes dentro de la solución de EtOH y H20. La solución 780 se pre-calienta 390 desde la energía térmica recuperada del vapor de agua/líquido 540 aislado por medios conocidos en la técnica incluyendo nanofiltración 60 y subsiguientemente calentado por una segunda etapa de fuente 360 térmica. El fluido combinado se opera ahora en el modo de ciclo Organic Rankine de solución binaria que tiene una eficiencia de operación anticipada cerca del 30% mientras se produce simultáneamente un fluido supercrítico de presión elevada de EtOH 785 puro que se expande a través de un dispositivo 70 de energía y se evapora 510 además, de preferencia por el evaporador de la bomba de calor de absorción antes mencionado. Aún otra modalidad es la infusión de por lo menos un aditivo de fluido operante seleccionado del grupo que consiste de monómeros, polímeros solubilizados en por lo menos un fluido operante, microesferas y polvos a nanoescala que tienen un tamaño de partícula menor de 100 nanómetros . Los aditivos particularmente preferidos están comprendidos además de enzimas inmovilizadas, catalizadores inmovilizados o combinaciones de los mismos. La distribución de aditivos superiores se logra mezclando la solución por biomasa con aditivos por lo menos por un mezclador de intensificación del proceso incluyendo dispositivos de cavitación hidrodinámica, disco giratorio, y tubo giratorio en el tubo. La utilización de microesferas sirve procesos múltiples incluyendo enzimas de inmovilización para fácil reutilización y recuperación de enzimas, reduciendo la aglomeración de sólidos en biomasa después del pretratamiento, reduciendo la densidad de nanocompuestos mientras se incrementa la resistencia polimérica. Los sólidos por biomasa resultantes, especialmente celulosa, se procesan además en polímeros, copolímeros o copolímeros en bloques.

Secuestración de Dióxido de Carbono: Otra característica del sistema de conversión de biomasa inventivo es el procesamiento subsiguiente del dióxido de carbono desorbido después de la expansión, como un medio de secuestración del subproducto de dióxido de carbono incluyendo medios para polimerizar dióxido de carbono o síntesis de carbonato. Utilizar el dióxido de carbono desorbido, el cual sigue siendo un fluido de transferencia de calor de presión elevada, continúa para tener una tensión superficial relativamente baja que permite que tengan lugar las reacciones químicas dentro de un micro-reactor.

Fluidos Operantes Supercríticos - Aún otra característica del sistema de conversión de biomasa es la utilización de soluciones binarias e incluso ternarias, reconocidas en la técnica, que tienen la capacidad de entrar en regiones por lo que los componentes de la solución varían de un intervalo miscible, parcialmente miscible a inmiscible. Estas variaciones permiten a los métodos de baja energía separar la solución dentro del intervalo inmiscible simplemente por decantación, centrifugación o de otra manera aislando los componentes de fluido inmiscible. Los métodos de transición entre el intervalo de miscible a inmiscible se logran variando al menos un parámetro seleccionado del grupo que consiste de presión y de temperatura. De este modo, el ScC02 , el cual es el fluido de transferencia de calor preferido se aisla de la solución por biomasa, para utilización dentro del ciclo termodinámico como un medio para producir calentamiento, enfriamiento, energía o combinaciones de los mismos con la integración inventiva del proceso de conversión de biomasa con un sistema de bomba de calor de absorción de ScC02. Un fluido operante preferido para el ciclo termodinámico de absorción es un líquido iónico, aunque un ciclo de absorción/desorción de ciclo inferior integrado se realiza eficientemente utilizando fluidos binarios comprendidos de por lo menos materiales seleccionados del grupo que consiste de líquidos orgánicos, alcoholes, amoniaco, agua, dióxido de carbono, cloruro/bromuro de litio o combinaciones de los mismos . Un fluido binario particularmente preferido son fluidos supercríticos . La presión máxima de la solución por biomasa supercrítica está notablemente en exceso de 421,841 kgf/m2 (600 psia) . La línea de presión alta es un mínimo de 984,297 kgf/m2 (1400 psia) cuando la composición binaria es acetato de isobutilo o acetato de amilo. La presión específicamente preferida es hasta 3,515.34 kgf/m2 (5,000 psia) para líquidos iónicos que tienen estabilidad térmica de hasta 450 grados Celsius. Con referencia a la Figura 2, la inclusión adicional de agua 120, especialmente cuando se opera en una presión máxima en exceso de la presión supercrítica requerida para agua, permite el beneficio adicional del índice de conversión mejorado en combustibles. De este modo, una solución 10 por biomasa específicamente preferida está comprendida de por lo menos fluidos seleccionados del grupo que consiste de líquidos iónicos, dióxido de carbono y agua. Un modo de implementación preferido es la mezcla de dióxido de carbono supercrítico, líquido iónico, y una biomasa con el agua supercrítica dentro de un intercambiador 130 térmico de microcanal . La utilización del intercambiador de calor de microcanal minimiza generalmente el tamaño de partículas de la celulosa precipitada a menos de aproximadamente 10 mieras. Los productos de reacción se separan entonces opcionalmente en forma inmediata siguiendo el reactor de microcanal por métodos de separación conocidos en la técnica 60. Otro proceso de separación subsiguiente ocurre después de la primera etapa de extracción 70 de energía, la cual entonces pasa a través de una extracción 70 de energía que en este caso es idealmente un intercambiador de presión. El ScC02 desorbido es secuestrado 160 y se procesa además en una modalidad preferida en un co-producto de valor agregado elevado siendo transformado químicamente dentro de un mezclador/reactor 170 de microcanal de rendimiento elevado (a.k.a. mezclador/reactor de intensificación del proceso). Alternativa o inmediatamente antes del intercambiador de calor de microcanal está la mezcla del dióxido de carbono supercrítica, el líquido iónico y la biomasa con el agua supercrítica por cavitación hidrodinámica, la cual también tiene el beneficio de mezclado íntimo virtualmente en forma instantánea .

Integración del Ciclo de Absorción - Solubilizar la biomasa a una temperatura que no exceda 60 grados Celsius permite al absorbedor "enfriarse" por la biomasa a temperatura ambiente como un medio para incrementar la eficiencia a partir de la temperatura baja y la línea de presión baja del sistema de absorción. Crear sistemas de absorción de efecto de etapa múltiple, como se conoce en la técnica, mejora además tanto la eficiencia de la bomba de calor de absorción como la biomasa para el proceso de conversión de combustibles. La integración adicional del ciclo de absorción y el proceso de pretratamiento de la solución por biomasa permite la expansión de la solución por biomasa para no únicamente lograr el rápido enfriamiento para la extinción subsiguiente de la reacción de hidrólisis, sino también para la extracción simultánea de energía (la cual puede ser ya sea mecánica o eléctrica mediante métodos conocidos en la técnica de generación de energía) . La solución se extingue rápidamente por lo menos por una etapa del proceso seleccionada del grupo que consiste del procesamiento secuencial de cavitación hidrodinámica y la expansión de la solución por biomasa supercrítica, la expansión secuencial de la solución por biomasa supercrítica para reducir la presión supercrítica del agua seguida por la etapa de expansión de la solución por biomasa supercrítica para reducir la presión supercrítica del dióxido de carbono. Una etapa adicional para realizar la secuestración del dióxido de carbono puede lograrse en varios puntos en todo el sistema de conversión en biomasa (un punto de secuestración se sigue por la expansión de la solución por biomasa para reducir el punto en el cual existe un componente de vapor de agua notable, el cual es en gran medida una función de la etapa de post-ScC02 como se conoce en la técnica variando de reacciones químicas que producen productos de carbonato a la polimerización. La introducción de la etapa de expansión intermedia permite al agua aislarse de la solución por biomasa como un medio adicional para controlar el índice de conversión de la biomasa al combustible. La separación de los componentes dentro de la solución por biomasa se logra por medios que incluyen por lo menos un método seleccionado del grupo que consiste de nanofiltración, decantación de componentes en solución inmiscibles, o combinaciones de los mismos. Cada etapa de expansión tiene la inclusión adicional de dispositivos de extracción de energía para producir energía mecánica o eléctrica y/o precedida respectivamente por medios de filtración como se conoce en la técnica. Un diseño ejemplar se muestra en la Figura 4, que describe las áreas múltiples en donde los fluidos de transferencia térmica a través de intercambiadores térmicos están en comunicación fluida entre un proceso de pretratamiento de conversión de combustible en biomasa y un sistema de bomba de calor de absorción. La serie de etapas que tienen transferencia térmica incluyen: a) se combina una biomasa con líquido iónico en una solución 300 en biomasa; b) la etapa de pretratamiento incluye elevar la temperatura y la presión de la solución por medios 310 térmicos; c) Recuperar 320 el calor desde la solución posterior al pretratamiento utilizada como por lo menos la primera etapa para proporcionar energía térmica (fuente 360 térmica) para el generador 380 de bomba de calor de absorción; d) Expansión a través del dispositivo 330 de extracción de energía de la solución de pretratamiento seguida por la filtración/separación de los subproductos 60, los cuales pueden estar alternativamente antes de la etapa de expansión; y e) recuperación 350 de calor a partir del producto final de la solución por biomasa de pretratamiento a través de un intercambiador de calor como un disipador 420 térmico el cual se utiliza para pre-calentar la biomasa como un medio para reducir los requerimientos de energía térmica, y pre-calentar adicionalmente la biomasa desde la energía térmica recuperada del absorbedor 410 de bomba de calor de absorción el cual también incluye el calor de absorción además de la energía térmica transferida durante el evaporador de enfriamiento de absorción/dispositivo 70 de expansión de energía transferido a través de un disipador 370 intercambiador de calor conocido en la técnica. Las bombas de calor de absorción, como se conoce en la técnica, tienen una serie de intercambiadores de calor para la recuperación 390 de calor como un medio para incrementar el Coeficiente de Rendimiento del enfriamiento, incluyendo el pre-enfriamiento del gas desorbido con la recuperación de calor para pre-calentar la solución fuerte antes de alcanzar el generador 380. Otro diseño ejemplar se muestra en la Figura 5 que también describe las múltiples áreas en donde los fluidos de transferencia de calor a través de los intercambiadores de calor están en comunicación fluida entre un proceso de pretratamiento de conversión de combustible en biomasa y un sistema de bomba de calor de absorción. La serie de etapas que tienen transferencia de calor incluyen: a) La biomasa se combina con líquido iónico en una solución 300 en biomasa después de pre-calentarse por calor removido desde el absorbedor del ciclo 410 termodinámico de calor de absorción a través del intercambiador de calor de recuperación de calor (disipador 420 térmico) ; b) Etapa de pretratamiento que incluye una primera etapa para elevar además la temperatura y la presión de la solución por medios 370 térmicos y otro procesamiento catalítico o enzimática como un medio para transformar la biomasa a una serie de subproductos como se conoce en la técnica para una conversión final al combustible; c) La temperatura de la solución por biomasa se eleva además por medios 360 térmicos en el generador/desorbedor 380; d) los subproductos de pretratamiento de biomasa se aislan 60 desde el ScC02 desorbido utilizando medios conocidos en la técnica; e) recuperación 390 de calor desde el ScC02 desorbido, lo cual sirve como para pre-enfriar el ScC02 transfiriendo subsiguientemente la energía térmica a la segunda etapa para pre-calentar la solución por biomasa dentro del proceso 310 de pretratamiento; y el ciclo termodinámico de absorción se completa a través de una etapa de expansión en donde el ScC02 convierte la energía térmica a una energía mecánica o eléctrica mediante un dispositivo 70 de extracción de energía como se conoce en la técnica. La integración adicional de la concentración solar y del panel plano como una fuente térmica con la solución supercrítica en biomasa y una etapa fotocatalítica, tal como incluyendo Ciba® TINOLUX® BBS en un concentrador solar supercrítico (o panel plano solar supercrítico) produce un sistema fotocatalítico altamente eficiente y reactivo. El resultado es un sistema fotovoltaico híbrido y un combustible por biomasa, sin unirse por teoría, que logra la conversión de eficiencia elevada de electrones localizados para lograr la degradación por oxidación de la biomasa. Un líquido iónico ejemplar para el sistema de conversión de biomasa inventivo es el uso del mismo líquido iónico utilizado en el estudio de maduración de frutas por espectroscopia CNMR de alta definición: ' green' solvents meet green bananas" por Diego A. Fort, Richard P. Swatloski, Patrick Moyna, Robin D. Rogers, y Guillermo Moyna, (en Columbia, MO, EUA) recibido el 23 de octubre de 2005, aceptado el 15 de diciembre de 2005, y publicado primero como un Artículo Avanzado en internet el 19 de enero de 2006 en donde las pulpas de plátano en cualquier etapa de maduración se disolvieron completamente, lo cual está en el cloruro de IL l-n-butil-3 -metilimidazolio ([C4mim]Cl. Los ILs son capaces de disolver carbohidratos que varían de azúcares simples a polisacáridos . Sin unirse por teoría, los iones de cloruro no hidratados solvatan carbohidratos formando uniones de hidrógeno con sus grupos hidroxilo que a su vez interrumpen la red de unión de hidrógeno intermolecular compleja presente en muchos polisacáridos y promueven su disolución.

Co-productos de Alto Valor - Otra modalidad está comprendida de un medio para alterar la composición de la fracción de proteínas dentro de la solución por biomasa. Particularmente, la fracción de proteínas se hidroliza de preferencia en aminoácidos y péptidos de cadena ramificada. Un proceso de pretratamiento particularmente preferido ocurre a temperaturas en donde la fracción de las proteínas de la solución por biomasa se somete a desnaturalización mínima. La utilización de enzimas para hidrolizar simultáneamente celulosa, hemicelulosa y lignincelulosa con hidrólisis de proteínas es un procedimiento único. El procesamiento de proteínas a hidrolisatos de proteínas, aminoácidos libres o péptidos cuando se combinan con mediadores de transferencia de electrones sirve la función dual de endulzar los hidrolisatos de proteínas resultantes, aminoácidos libres o péptidos después de servir la función de mejorar el índice de hidrólisis durante el proceso de pretratamiento. Esta función dual tiene la ventaja adicional de no requerir la extracción del mediador de transferencia de electrones, cuando tal mediador de transferencia de electrones es un ingrediente de grado alimenticio. El método específicamente preferido para procesar una solución por biomasa está comprendido además de aditivos de endulzamiento que tienen tanto la capacidad para reducir el sabor amargo de los aminoácidos y péptidos libres, e incrementar el índice de por lo menos una reacción seleccionada del grupo que consiste de hidrólisis de celulosa, hidrólisis de la proteína, hidrólisis de la lignincelulosa, reducción electroquímica de subproductos de conversión en biomasa incluyendo dióxido de carbono, biodigestión electroquímica y oxidación electroquímica de una solución por biomasa. Los aditivos de propósitos dual adicional (endulzando y mejorando la conversión de la biomasa) los aditivos incluyen trehalosa (proporciona la estabilidad térmica a las enzimas y proteínas) , mediadores de transferencia de electrones, donadores de electrones incluyendo ácido láctico, iones minerales seleccionados del grupo que consiste de calcio, ferroso, cúprico, manganoso y de magnesio (mejorando la transferencia de electrones e impactando los receptores de sabor) . La fuente de biomasa es una materia prima seleccionada del grupo que consiste de grano seco de destiladores con elementos solubles, maíz, mijos, avena y arroz. Aún otra modalidad es el aislamiento de las fracciones de proteínas permitiendo sistemas de filtración de membrana para operar efectivamente a una presión mayor que la presión de diseño de membrana como un medio para incrementar la eficiencia de aislamiento. De este modo, el sistema de filtración de membrana está comprendido además de un detector/controlador para mantener la presión a través de una membrana de microfiltración o nanofiltración como un medio para aislar fracciones de proteínas incluyendo hidrolisatos de proteínas, aminoácidos y péptidos en donde la presión a través de la membrana de microfiltración o nanofiltración es una presión diferencial, y en donde la presión diferencial es menor que la presión de operación de membrana de microfiltración o nanofiltración máxima.

Claims (41)

1. REIVINDICACIONES 1. Una solución por biomasa comprendida de una solución de pretratamiento, en donde la solución de pretratamiento comprende por lo menos un fluido operante o de fluido seleccionado del grupo que consiste de fosfatos iónicos líquidos, sulfonamidas líquidas iónicas de poliamonio y poli (líquidos iónicos) y combinaciones de los mismos.
2. 2. La solución por biomasa de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el fluido operante está comprendido además de por lo menos un gas seleccionado del grupo que consiste de dióxido de carbono, amoniaco y metano.
3. 3. La solución por biomasa de acuerdo con la reivindicación 1, comprendido además de enzimas que tienen por lo menos una función hidrolizante seleccionada del grupo que consiste de celulosa, hemicelulosa, lignincelulosa e hidrólisis de proteínas.
4. 4. La solución por biomasa de acuerdo con la reivindicación 3, en donde las enzimas se inmovilizan a por lo menos un fluido operante.
5. 5. La solución por biomasa de acuerdo con la reivindicación 4, en donde la solución por biomasa está comprendida además de irradiación por microondas para incrementar el índice de hidrólisis por un mínimo de aproximadamente 10% y en donde la temperatura de hidrólisis de la solución por biomasa es por lo menos -15°C (5 grados Fahrenheit) más baja que el proceso nulo de pretratamiento de irradiación por microondas.
6. 6. Una solución por biomasa comprendida de una solución de pre-tratamiento, en donde la solución de pretratamiento está comprendido de una bomba de calor de absorción que tiene por lo menos un componente de fluido operante en comunicación fluida con el proceso de pretratamiento, en donde por lo menos un componente del fluido operante es ya sea el refrigerante de bomba de calor de absorción o el absorbente del refrigerante, y en donde por lo menos un fluido operante incrementa el área superficial de la biomasa en el proceso de pretratamiento.
7. 7. La solución por biomasa de acuerdo con la reivindicación 6, en donde el refrigerante de la bomba de calor de absorción remueve humedad desde la solución por biomasa .
8. 8. Una solución por biomasa comprendida de por lo menos un primer componente de fluido operante Al a partir de un proceso de conversión de biomasa a biocombustible en comunicación fluida con un proceso de conversión de biomasa a biodiesel .
9. 9. La solución por biomasa de acuerdo con la reivindicación 8, en donde por lo menos un primer componente de fluido operante Al es un subproducto del proceso de conversión de biodiesel incluyendo glicerina o glicerol, y disminuye el contenido de humedad de la biomasa del proceso de conversión de biomasa a biocombustible.
10. 10. La solución por biomasa de acuerdo con la reivindicación 9, comprendida además de un proceso de regeneración para remover humedad de por lo menos un primer componente de fluido operante Al, y en donde el proceso de regeneración utiliza calor residual recuperado de por lo menos un segundo componente de fluido operante A2 en comunicación fluida tanto con el proceso de conversión de biomasa a biocombustible como el proceso de conversión de biomasa a biodiesel .
11. 11. La solución por biomasa de acuerdo con la reivindicación 8, comprendida además de un ciclo de generación de energía para producir electricidad utilizada por al menos una función seleccionada del grupo que consiste de irradiación por microondas, reducción electroquímica y electrólisis .
12. 12. La solución por biomasa de acuerdo con la reivindicación 8, comprendida además de un proceso de reducción electroquímica para convertir un subproducto de dióxido de carbono del proceso de conversión de biomasa a biocombustible en una alimentación para el proceso de conversión de biomasa a biocombustible.
13. 13. La solución por biomasa de acuerdo con la reivindicación 8, comprendida además de disolventes de carbonato como un medio para incrementar la conductividad eléctrica y disminuir por lo menos una viscosidad de fluido operante .
14. 14. La solución por biomasa de acuerdo con la reivindicación 12, en donde el subproducto de dióxido de carbono se absorbe por lo menos por un fluido Al operante.
15. 15. La solución por biomasa de acuerdo con la reivindicación 14, en donde el subproducto de dióxido de carbono absorbido por lo menos por un fluido Al operante se procesa además por medios incluyendo reacciones para polimerizar dióxido de carbono, síntesis de carbonato o reducción electroquímica a metano.
16. 16. Una solución por biomasa comprendida de una solución de pretratamiento, en donde la solución de pretratamiento está comprendida de por lo menos una etapa seleccionada del grupo que consiste de una etapa de proceso electroquímico, de electrólisis, electrocatalítico y fotocatalítico, y en donde la solución de pretratamiento está comprendida de por lo menos un aditivo de fluido operante seleccionado de una combinación del grupo de conductores y semiconductores a nanoescala como un medio para incrementar la trayectoria de medio cuántico, líquidos iónicos, fosfatos iónicos líquidos, sulfonamidas líquidas iónicas de poliamonio, puntos cuánticos, cobre, iones de Fe2+, conglomerados de hierro-azufre o electruros.
17. 17. La solución por biomasa de acuerdo con la reivindicación 16, comprendida además de una etapa de proceso para remover fuentes de donadores de electrones antes de la hidrólisis incluyendo lignina, antioxidantes, polifenoles y compuestos aromáticos.
18. 18. La solución por biomasa de acuerdo con la reivindicación 16, comprendida demás de por lo menos un aditivo fluido operante seleccionado del grupo que consiste de un mediador de transferencia de electrones incluyendo sales de hierro, derivados de sales de hierro, sales de potasio, sales de ácido láctico, derivados de sales de potasio, derivados de sales de ácido láctico, ácido fítico, ácido gálico, ferricianuro de potasio, polioxometalatos , ácido violurico, proteínas policatiónicas , complejos puenteados de tialoto, complejos tiolados, metaloproteínas , complejos de proteínas que tienen un conglomerado de hierro-azufre, complejos de trehalosa, conglomerados de hierro-azufre, sodio-amoniaco, azufre-amoniaco, un complejo de quitosana incluyendo lactato de quitosana, ácido alfa lipoico de quitosana y quitosana tiolado, catalizador a nanoescala, electrocatalizador, fotocatalizador, donador de electrones, aceptor de electrones, absorbedor ultravioleta, absorbedor infrarrojo, punto cuántico, polvo a nanoescala, mejorando la transferencia de electrones incluyendo sales de hierro, derivados de sales de hierro, sales de potasio, sales de ácido láctico, derivados de sales de potasio, derivados de sales de ácido láctico, ácido fítico, ácido gálico y combinaciones de los mismos.
19. 19. La solución por biomasa de acuerdo con la reivindicación 16, comprendida además de un sistema de control con algoritmos no lineales capaces de determinar el integrado de operación máximo en tiempo real monitoreando por lo menos un parámetro seleccionado del grupo que consiste de costo y precio de electricidad, costo y precio de enfriamiento por btu, costo y precio de calentamiento por btu, créditos de emisiones de dióxido de carbono, costo y precio del metanol por btu, costo y precio de biocombustibles resultantes por btu, factor de conversión de electricidad por reacciones electroquímicas, y parámetros operantes de una celda de combustible inversa para reducción electroquímica de por lo menos un componente de la solución por biomasa.
20. 20. Una solución por biomasa comprendida de un proceso de hidrólisis, en donde el proceso de hidrólisis se termina dentro de una etapa de expansión rápida contenida además dentro de un dispositivo de extracción de energía incluyendo un generador-rotor, un intercambiador de presión y una cuasiturbina, o un dispositivo de microcanal que tiene canales menores de 10 mieras como un medio para reducir celulosa precipitada.
21. 21. La solución por biomasa de acuerdo con la reivindicación 20, en donde la etapa de expansión rápida ocurre en una serie de etapas de caída de presión independiente comprendida de por lo menos una primera etapa de caída de presión y una segunda etapa de caída de presión.
22. 22. La solución por biomasa de acuerdo con la reivindicación 21, comprendida además de por lo menos un fluido operante que tiene una presión mayor de por lo menos una presión supercrítica del fluido operante.
23. 23. La solución por biomasa de acuerdo con la reivindicación 21, en donde la primera etapa de caída de presión tiene una presión debajo de por lo menos una presión supercrítica del fluido operante.
24. 24. La solución por biomasa de acuerdo con la reivindicación 21, en donde la solución por biomasa se implanta con por lo menos un aditivo de fluido operante seleccionado del grupo que consiste de monómeros, polímeros solubilizados en por lo menos un fluido operante, microesferas , y polvos a nanoescala que tienen un tamaño de partículas menor de 100 nanómetros .
25. 25. La solución por biomasa de acuerdo con la reivindicación 21, en donde la solución por biomasa se mezcla por lo menos en un mezclador de intensificación del proceso incluyendo dispositivos de cavitación hidrodinámica, un disco giratorio o un tubo giratorio en un tubo.
26. 26. La solución por biomasa de acuerdo con la reivindicación 24, en donde las microesferas están comprendidas además de enzimas inmovilizadas, catalizadores inmovilizados o combinaciones de los mismos.
27. 27. La solución por biomasa de acuerdo con la reivindicación 24, en donde los aditivos del fluido operante se procesan además en polímeros, copolímeros o copolímeros en bloque .
28. 28. La solución por biomasa de acuerdo con la reivindicación 21, en donde la segunda etapa de caída de presión ocurre dentro de un intercambiador de presión en donde el fluido de presión elevada es la solución por biomasa desde la salida del proceso de pretratamiento y en donde el fluido de baja presión es la solución por biomasa antes del proceso de pretratamiento.
29. 29. Una solución por biomasa comprendida de un proceso de pretratamiento de rápida expansión que tiene un gas expandido y un ciclo termodinámico que genera energía en donde el gas expandido del proceso de pretratamiento está en comunicación fluida con un condensador del ciclo termodinámico que genera energía como un medio para incrementar la eficiencia del ciclo termodinámico tanto del proceso de pretratamiento de biomasa como del ciclo termodinámico que genera energía.
30. 30. La solución por biomasa de acuerdo con la reivindicación 29, comprendido además de un dispositivo de recuperación de calor residual para recuperar energía térmica desde el condensador del ciclo termodinámico que genera energía en donde la energía térmica se incrementa además por calor de absorción en el mezclado subsiguiente del gas expandido en por lo menos un absorbente antes de recombinarse con la solución por biomasa.
31. 31. La solución por biomasa de acuerdo con la reivindicación 30, en donde el calor de absorción está en comunicación fluida con el ciclo termodinámico que genera energía como una etapa de precalentamiento .
32. 32. La solución por biomasa de acuerdo con la reivindicación 29, comprendida además de una etapa de proceso de recuperación de calor residual en donde el calor residual se utiliza por al menos una función seleccionada del grupo que consiste de precalentar las alimentaciones del proceso de pretratamiento de expansión rápida, una bomba hidráulica térmica y alimentaciones térmicas de una bomba de calor de absorción como un medio para incrementar la presión del fluido .
33. 33. La solución por biomasa de acuerdo con la reivindicación 29, comprendida además de un dispositivo de recuperación de calor residual para recuperar energía térmica desde el condensador del ciclo termodinámico que genera energía en comunicación fluida con la solución por biomasa y en donde la energía térmica se utiliza como por lo menos una fuente de energía térmica parcial para una reacción endotérmica .
34. 34. La solución por biomasa de acuerdo con la reivindicación 29, en donde el ciclo termodinámico que genera energía está comprendida de un fluido operante que tiene por lo menos un primer fluido Wl operante y un segundo fluido W2 operante .
35. 35. La solución por biomasa de acuerdo con la reivindicación 34, en donde el primer fluido Wl operante y el segundo fluido W2 operante se selecciona cada uno individualmente del grupo que consiste de dióxido de carbono, amoniaco, metanol, etanol, butanol y agua.
36. 36. La solución por biomasa de acuerdo con la reivindicación 29, en donde el ciclo termodinámico que genera energía se selecciona del grupo que consiste de ciclos binarios Organic Rankine, Goswami, Kalina y Carnot .
37. 37. Una solución por biomasa comprendida de una fracción de proteínas, en donde la fracción de proteínas se hidroliza de preferencia en aminoácidos y péptidos de cadena ramificada.
38. 38. La solución por biomasa de acuerdo con la reivindicación 37, en donde la fracción de proteínas hidrolizada en aminoácidos y péptidos de cadena ramificada está comprendida además de aditivos endulzantes que tienen la capacidad de reducir el sabor amargo de los aminoácidos y péptidos libres, e incrementa el índice de por lo menos una reacción seleccionada del grupo que consiste de hidrólisis de celulosa, hidrólisis de proteínas, hidrólisis de lignincelulosa, reducción electroquímica de subproductos de conversión por biomasa, incluyendo dióxido de carbono, biodigestión electroquímica y oxidación electroquímica de una solución por biomasa.
39. 39. La solución por biomasa de acuerdo con la reivindicación 38, en donde los aditivos endulzantes incluyen trehalosa, mediadores de transferencia de electrones, donadores de electrones incluyendo ácido láctico, iones minerales seleccionados del grupo que consiste de calcio, ferroso, cúprico, manganoso y magnesio.
40. 40. La solución por biomasa de acuerdo con la reivindicación 37, en donde la solución por biomasa es una materia prima selecciona del grupo que consiste de grano seco de destiladores con elementos solubles, maíz, mijos, avena y arroz .
41. 41. La solución por biomasa de acuerdo con la reivindicación 37, comprendida además de un detector/controlador para mantener la presión a través de una membrana de microfiltración o nanofiltración. como un medio para aislar fracciones de proteínas incluyendo hidrolisatos de proteínas, aminoácidos y péptidos, en donde la presión a través de la membrana de microfiltración o nanofiltración es una presión diferencial, y en donde la presión diferencial esa menor que la presión operante de membrana de microfiltración o nanofiltración máxima.