MX2012008945A - Procedimiento mejorado para el fraccionamiento de biomasa lignocelulosica. - Google Patents

Abstract

Se proporcionan métodos para el fraccionamiento eficaz de biomasas lignocelulósicas en fracciones celulósicas, hemicelulósicas y de lignina, en el que a la biomasa se aplican vapores de ácidos orgánicos concentrados a temperaturas elevadas en el lugar o lugares o cerca del lugar o lugares en donde la biomasa ha sido recogida y acumulada, para despolimerizar, al menos en parte, o solubilizar sustancialmente las hemicelulosas y ligninas en la biomasa. La biomasa tratada con ácidos orgánicos es luego en cualquier caso secada y granulada para un almacenamiento a granel prolongado y/o para el transporte a un segundo complejo alejado una cierta distancia. La biomasa tratada con ácidos orgánicos se puede procesar para formar productos químicos, combustibles y/o aditivos de combustibles en el sitio de procesamiento local o en un segundo complejo alejado del sitio de procesamiento local, o el material granulado se puede utilizar como un pienso para rumiantes localmente o en un cebadero retirado una cierta distancia del sitio de procesamiento local.

Description

PROCEDIMIENTO MEJORADO PARA EL FRACCIONAMIENTO DE BIOMASA LIGNOCELULÓSICA Esta invención se refiere a un procedimiento mejorado para conseguir el fraccionamiento de biomasa lignocelulósica, especialmente para el uso ulterior para la síntesis de productos químicos o la preparación de combustibles o aditivos de combustibles de base biológica.

El uso de biomasa - de materiales, cuyo contenido en carbono es de origen biológico más que fósil - para proporcionar compuestos químicos y productos combustibles actualmente derivados de materiales de origen fósil tal como petróleo, o para proporcionar alternativas funcionales, de base biológica aceptables a dichos productos químicos y productos combustibles, se ha convertido crecientemente en un foco de inversión y esfuerzo de investigación y desarrollo en los últimos años, dado que las provisiones de materiales de origen fósil se han visto comprometidas o se han vuelto más difíciles o costosas de adquirir y utilizar.

Determinadas sustituciones o alternativas de productos químicos y combustibles ya se producen a gran escala de productos básicos a partir de biomasas . Para el sector de productos combustibles líquidos, hasta la fecha se han producido etanol y biodiesel (ásteres alquílieos de ácidos grasos) a una escala de productos básicos a partir de maíz y caña de azúcar (para el etanol) y a partir de diversos aceites y grasas vegetales. Incluso para estos ejemplos sigue existiendo, sin embargo, espacio para mejoras en la utilización de la biomasa.

Se ha reconocido durante tiempo, por ejemplo, que sería preferible poder producir combustibles y aditivos de combustibles líquidos adecuados (o igualmente bioderivados , productos químicos no combustibles de interés) a partir de biomasas lignocelulósicas que no se utilizan esencialmente como productos alimenticios, o que se pueden recolectar u obtener y utilizar sin afectar materialmente de forma adversa los modelos y comportamientos de uso del terreno (por ejemplo, la desforestación para producir cosechas de soja, maíz, o similares, adicionales). Se podría contemplar un cierto número de biomasas lignocelulósicas no alimentarias de este carácter que incluyen, por ejemplo, cosechas de biomasas no alimenticias desarrolladas para tal fin (tales como pastos, sorgo dulce, árboles de rápido crecimiento) o, más particularmente, residuos leñosos (tales como material de poda, astillas de madera, serrín) y residuos verdes (por ejemplo, hojas, hierba cortada, desechos de hortalizas y de frutos) . Asimismo, se ha estimado que en cuanto a los terrenos que ya se encuentran bajo cultivo, aproximadamente tres cuartos de la biomasa generada son desechos, de modo que independientemente de que la biomasa en cuestión sea de desechos, los diversos productos químicos y de combustibles de interés, que podrían producirse partiendo de biomasas lignocelulósicas , deberían ser, de hecho, capaces de ser producidos de una forma rentable.

Desgraciadamente, la realidad de la cuestión es que existe un cierto número de dificultades prácticas del mundo real que deben superarse con el fin de que esta propuesta sea cierta. Una primera dificultad surge de las características muy diferentes de los diversos componentes que comprenden biomasas lignocelulósicas.

A este respecto, como resulta cierto para los materiales basados en fósiles tales como el petróleo, la aptitud práctica de producir la gama completa de productos químicos básicos y sustituciones o alternativas de productos combustibles que se necesitan o se necesitarán, a escala y con las calidades, rentabilidad y eficacia que se necesitan, depende para las biomasas lignocelulósicas de si las biomasas pueden ser fraccionadas a fondo y de manera eficaz en sus diversas partes componentes, de modo que puedan ser utilizadas directamente o convertidas en otras formas útiles. Para el petróleo, naturalmente, este fraccionamiento se produce en una refinería a través de diversos procesos, pero no se han desarrollado hasta la fecha procesos similares para las biomasas lignocelulósicas.

Con respecto a la presente invención, las biomasas lignocelulósicas están constituidas principalmente por fracciones de celulosa, hemicelulosa y de lignina, siendo la celulosa el mayor de estos tres componentes. La celulosa se deriva del tejido estructural de las plantas, y consiste en cadenas largas de residuos beta-glucosídicos enlazados a través de las posiciones 1,4. Estos enlaces determinan que la celulosa tenga una elevada cristalinidad. En contraposición, la hemicelulosa es un heteopolímero amorfo, mientras que la lignina es un polímero tridimensional aromático intercalado entre la celulosa y hemicelulosa dentro de una célula de las fibras vegetales.

Incidentalmente, en relación con la fracción de lignina, los materiales que se entienden comprendidos dentro del término "lignina" y el método mediante el cual se ha cuantificado correspondientemente el contenido en lignina en una biomasa han dependido históricamente del contexto en el que se ha considerado el contenido en lignina, careciendo "lignina" de una estructura molecular definida y, así, siendo empíricamente determinada de una biomasa a otra. En la ciencia animal y agronomía, al considerar el contenido en energía digerible de biomasas lignocelulósicas, por ejemplo, la cantidad de lignina en una biomasa dada ha sido determinada, de la manera más común, utilizando un método de la lignina detergente ácido (Goering y Van Soest, Forage Fiber Analyses (Apparatus, Reagents, Procedures , and Some Applications) , Manual de Agricultura na 379, Agricultural Research Service, Departamento de Agricultura de Estados Unidos de América (1970); Van Soest et al., "Methods for Dietary Fiber, Neutral Detergent Fiber, and Nonstarch Polysaccharides in Relation to Animal Nutrition", J. Dairy Sci. Vol. 74, págs.. 3583-3597 (1991)) . En contraposición, en la industria del papel y de la pasta papelera, la cantidad de lignina en una biomasa dada se ha determinado convencionalmente mediante el método de lignina de Klason (Kirk and Obst, "Lignin Determination" , Methods in Enzymology, vol. 16, págs.: 89-101 (1988)) .

Como un marco de referencia para la presente invención, un contenido en lignina insoluble en detergente ácido de 6% o más (sobre una base en peso seco) es generalmente consistente con pastizales de climas templados maduros con un valor nutritivo relativamente bajo para rumiantes y que, por consiguiente, por lo general, son desviados a otros usos. Es de estas biomasas lignocelulosicas de este carácter general con las que se ocupa más directamente la presente invención, a pesar de que las mejoras proporcionadas por la presente invención serán útiles para toda la gama de biomasas lignocelulosicas en general.

Debido a las diferencias en las fracciones celulósica, hemicelulósica y de lignina de la biomasa, así como al considerar otras fracciones menores presentes en diversas biomasas en diferentes grados, tal como se señala en la patente de Estados Unidos de América ns 5.562.777 expedida a Farone et al . , "Method of Producing Sugars Using Strong Acid Hydrolisis of Cellulosic and Hemicellulosic Materials", se ha desarrollado o propuesto un cierto número de procedimientos a lo largo de los años para fraccionar biomasas lignocelulósicas . Implican en su mayoría hidrolizar las fracciones celulósica y hemicelulósica en azúcares de C6 y C5.

Fundamentalmente, se han descrito procesos tanto biológicos como no biológicos implicando los métodos no biológicos más antiguos y mejor conocidos para producir azúcares a partir de celulosa la hidrólisis ácida, más habitualmente la hidrólisis ' basada en ácido sulfúrico utilizando una estrategia con ácido diluido, una estrategia con ácido concentrado o una combinación de las dos . La patente 5.562.777 expedida a Farone et al. describe las ventajas y desventajas de los diversos procesos basados en ácido sulfúrico conocidos por la técnica, y sugiere una variación adicional utilizando una hidrólisis con ácido fuerte/ácido sulfúrico y empleando una o más repeticiones de una combinación de una etapa de descristalización, en donde la biomasa (y/o incluidos los sólidos remanentes de la etapa de descristalización en una repetición previa) se mezcla con una disolución de ácido sulfúrico al 25-90 por ciento para solubilizar una porción de biomasa, después el ácido se diluye hasta entre 20 y 30 por ciento, y la mezcla se calienta hasta preferiblemente entre 80 y 100 grados Celsius durante un tiempo para solubilizar la fracción celulósica y cualquier material hemicelulósico que no haya sido hidrolizado .

Incluso dado un método de fraccionamiento eficaz, un reto adicional impuesto por la conversión propuesta de biomasas lignocelulósicas en productos químicos, combustibles y aditivos de combustibles procede simplemente de la logística de a) tener que recolectar o recoger cantidades muy grandes de residuos agrícolas de una amplia zona geográfica, por ejemplo, y luego transportar éstos a centros de procesamiento y distribución á gran escala, químicos o petroquímicos , localizados típicamente a una cierta distancia, o b) construir un complejo local para procesar de manera preliminar la biomasa para preparar productos intermedios que se vean afectados en menor medida por las condiciones de almacenamiento y transporte que a las que la biomasa se vería (afectada) y que, por otra parte, son mejor adecuadas para ser transportados a un centro de procesamiento y distribución para productos químicos y combustibles, por ejemplo azúcares C5 y C6 en un jarabe o azúcar-alcoholes/polioles C5 y C6 o c) construir un cierto número de nuevas instalaciones de plantas menores en zonas rurales para producir los productos químicos, combustibles o aditivos de combustible acabados, junto a fuentes de biomasas lignocelulósicas . Se entiende que la opción b) es preferible frente a a) o c) , pero los conceptos de refino de biomasa lignocelulósica propuestos hasta la fecha siguen, desgraciadamente, todavía contemplando compuestos intermedios que demuestran ser difíciles de transportar desde un punto de vista rentable.

Todavía una dificultad adicional surge del hecho de que estas biomasas se derivan de materia viva. En cualquier proceso transformativo, la consistencia del material de alimentación es siempre una preocupación y, debido a que las biomasas se derivan de material de alimentación de organismos vivos, la calidad será inherentemente variable en cierta medida y presentará cuestiones particulares en términos de consistencia del material de alimentación para su recolección, almacenamiento y transporte.

La presente invención proporciona métodos para procesar biomasas lignocelulósicas de maneras que puedan acometer y superar alguna o la totalidad de las dificultades antes mencionadas .

Por ejemplo, la presente invención, en un primer método, proporciona el fraccionamiento eficaz de biomasa lignocelulósica en fracciones celulósica, hemicelulósica y de lignina, en el que vapores de ácidos orgánicos concentrados son aplicados a la biomasas a temperaturas elevadas en la o las localizaciones o cerca de la o las localizaciones en donde se ha recolectado y acumulado la biomasa, con el fin de despolimerizar, al menos en parte, las hemicelulosas y ligninas en la biomasa. La biomasa tratada con ácidos orgánicos se seca luego hasta un grado en el que los sólidos secados se pueden granular para un almacenamiento a granel prolongado o un transporte a un segundo complejo situado más cercano a una fuente de demanda o más cercano a medios de distribución para los productos químicos, combustibles o aditivos de combustibles deseados, o haciendo uso de un complejo de procesamiento de productos químicos o combustibles existente. Alternativamente, el material se puede almacenar y subsiguientemente procesar para formar los productos químicos, combustibles y/o aditivos de combustibles deseados en el sitio de procesamiento local, o el segundo complejo en cuestión (ya esté adyacente a, cercano o alejado) puede ser un cebadero para rumiantes, y el material granulado puede utilizarse como un pienso para rumiantes.

Para la producción de combustibles, aditivos de combustibles y productos químicos en un segundo complejo, la hemicelulosa, al menos en parte despolimerizada, y las sales se recuperan como una fracción disolviendo las mismas en un disolvente adecuado con filtración, siendo típicamente el disolvente agua caliente, dado que la fracción de lignina es esencialmente insoluble en agua, y la fracción de lignina, al menos parcialmente despolimerizada, se recupera a su vez mediante disolución en un ácido orgánico más altamente concentrado u otro disolvente adecuado, y filtración. Los sólidos remanentes comprenden una pasta de celulosa esencialmente limpia. Las fracciones hemicelulósicas , celulósicas y derivadas de lignina se pueden luego procesar adicionalmente para producir combustibles, aditivos de combustibles u otros productos químicos deseables, tal como se describirá adicionalmente más abajo.

En una realización alternativa, hemicelulosas y ligninas en la biomasa lignocelulósica se solubilizan esencialmente mediante exposición a vapores de ácidos orgánicos típicamente más concentrados a temperaturas elevadas, y luego se separan de la fracción de sólidos predominantemente celulósicos remanentes en el complejo de procesamiento local mediante lavado con un disolvente adecuado y con filtración. Los sólidos remanentes se secan subsiguientemente y, preferiblemente, se granulan para proporcionar una fracción de celulosa secada y compactada que se puede almacenar para el procesamiento local o, más convenientemente, transportar como antes a un segundo complejo situado más próximo a una fuente de demanda o más próximo a medios de distribución para los productos químicos, combustibles o aditivos de combustibles deseados o haciendo uso de un complejo de procesamiento de productos químicos o combustibles existente. Los sólidos remanentes también se pueden granular y proporcionar a un cebadero para rumiantes (como un segundo complejo alternativo) para uso como un pienso, más que como un material a partir del cual se pueden preparar combustibles, productos químicos o aditivos de combustibles.

En una variación de la segunda realización, las hemicelulosas y ligninas solubilizadas se pueden reducir por sí mismas mediante evaporación en un sólido mixto que se puede granular y transportar de modo rentable a un segundo complejo o, alternativamente, se puede almacenar y subsiguientemente procesar localmente, implicando el procesamiento ulterior en cualquier caso la separación de los componentes de hemicelulosa y lignina extrayendo el componente hemicelulosa en un disolvente (o mezcla de disolventes) que es eficaz para disolver las hemicelulosas, pero en el que la fracción de lignina es esencialmente insoluble, siendo un disolvente adecuado simplemente agua, y luego procesando alguna o la totalidad de las fracciones hemicelulósicas , celulósicas y derivadas de lignina para proporcionar los productos químicos, combustibles o alternativas de combustibles deseados.

La Figura 1 es un diagrama esquemático que ilustra un procedimiento de acuerdo con la presente invención, en una realización .

La Figura 2 es una representación esquemática de un procedimiento de la presente invención, en una segunda realización .

La Figura 3 es una representación esquemática de un procedimiento de acuerdo con la presente invención, en una variación de la segunda realización. Ácidos orgánicos, que incluyen especialmente ácido fórmico, se han utilizado desde hace tiempo en la industria de la pasta papelera y del papel para procesar biomasas lignocelulósicas . Los actuales procesos de separación de la celulosa utilizan típicamente disoluciones concentradas de ácido fórmico en agua (ácido fórmico al 80 ó 90 por ciento, por ejemplo) a temperaturas de 90 a 150 grados Celsius, y a una relación disolvente : sólidos de la biomasa de 4 : 1 o mayor, para solubilizar la lignina y hemicelulosas de menor peso molecular en la biomasa (a través de despolimerización) , de modo que éstas se puedan separar subsiguientemente. Los sólidos de la pasta celulósica deseados se separan de la lejía de cocción que contiene la lignina y hemicelulosas, después se lavan y blanquean según se desee, mientras que la lignina y las hemicelulosas pueden ser subsiguientemente separadas por sí mismas añadiendo agua, debido a que la lignina es esencialmente insoluble en agua, mientras que las hemicelulosas son solubles.

Mientras que el ácido fórmico concentrado es eficaz para disolver y separar los componentes tanto lignina como hemicelulosa a partir del componente celulosa de una biomasa lignocelulósica, el procedimiento utiliza una energía considerable para calentar cantidades lo suficientemente elevadas de ácido fórmico y agua como para generar la suspensión de pasta, y la separación y recuperación del ácido fórmico en concentraciones suficientemente elevadas para el reciclaje de disolvente es difícil y costoso debido a la formación de azeótropos con el agua, ácido acético y ácido fórmico.

Con relación al uso de biomasas lignocelulósicas para la síntesis de productos químicos o la preparación de combustibles o aditivos de combustible de base biológica, sin embargo, el consumo de energía y las demandas de disolvente (más recuperación del disolvente) asociadas con estos procesos de fraccionamiento basados en ácidos orgánicos conocidos harían impracticablemente elevados los costes de producir los productos químicos, combustibles o aditivos de combustibles de base biológica, en comparación con los costes para producir materiales de partida de este tipo a partir del petróleo.

Al lograr la solubilización de hemicelulosas y lignina en fracciones fácilmente extraíbles mediante el uso de vapores de ácidos orgánicos calientes que permean a través de la biomasa, en contraposición, no existe necesidad alguna con la presente invención de procesar las mismas grandes cantidades de ácido fórmico y agua que las utilizadas en los procesos de separación de la celulosa anteriores . Además de ello, los autores de la invención han encontrado que se pueden utilizar menores concentraciones de ácido fórmico en comparación con los métodos de fraccionamiento de ácido fórmico basados en líquidos convencionales, reduciendo adicionalmente los requisitos de recuperación del ácido fórmico del fraccionamiento. El ácido fórmico que se utiliza se puede recuperar mediante destilación azeotropica según se contempla en una aplicación del tipo de separación de la celulosa. Alternativamente, precisamente debido a las menores cantidades de agua y de ácido implicadas, el ácido fórmico que se pretende recuperar para el reciclaje se puede recuperar simplemente y sin necesidad de disgregar el azeótropo de agua-ácido fórmico, a través del uso de co-disolventes orgánicos que los autores de la invención han identificado y a través de una simple destilación. Naturalmente, debido a las cantidades comparativamente mucho menores de ácido orgánico, utilizadas en este procedimiento para conseguir el fraccionamiento para un procesamiento ulterior de una biomasa lignocelulósica en comparación con la separación de la celulosa procesada previamente conocida, el ácido orgánico que permanece después de haber conseguido el fraccionamiento puede ser también (sobre una consideración de los gastos de recuperación del ácido) simplemente neutralizado en su totalidad o en parte.

La presente invención se puede entender más fácilmente haciendo referencia a la Figura 1, que representa esquemáticamente un procedimiento de la presente invención en una realización preferida (10) . Una biomasa lignocelulósica 12 que contiene típicamente 6 por ciento o más de lignina insoluble en detergentes ácidos (sobre una base en peso seco) se recoge inicialmente de manera preferida y se lava según sea necesario para separar la suciedad y otros contaminantes en un lugar (Sitio A) que es conveniente para que se produzca o genere la biomasa, luego se pre-procesa opcionalmente en la etapa 14 para aislar un componente con un mayor contenido en proteínas que puede ser deseable para el pienso para animales o fertilizante (disgregando mecánicamente la biomasa y mediante clasificación por aire, como un ejemplo) y/o para aislar un componente o componentes 16 que tienen un contenido comparativamente elevado de una especie o material que será más difícil de separar aguas abajo, y que puede interferir o hacer más difíciles las conversiones aguas abajo pretendidas y/o que puede afectar adversamente a los productos contemplados de un procesamiento ulterior (por ejemplo, compuestos nitrogenados, compuestos de azufre, componentes con alto contenido en cenizas) . Un ejemplo de un componente en una biomasa prometedora que sería separada de manera deseable en una etapa de procesamiento previo 14 sería la fracción de hojas procedente de forraje de maíz, que tiene un mayor contenido en nitrógeno, pero que tiene el valor nutritivo aproximado del heno cuando se considera como un pienso para rumiantes .

Después de procesar previamente de forma opcional la biomasa 12 en la etapa 14, la biomasa 12 (o el resto de la biomasa 12 después de la separación opcional del o de los componentes 16) preferiblemente se prepara/procesa previamente de forma adicional en la etapa 18 para ser subsiguientemente puesta en contacto con los vapores 22 de ácidos orgánicos concentrados calientes en la etapa 20. El procesamiento previo en la etapa 18 incluye disgregar mecánicamente la biomasa 12 para permitir que los vapores 22 de ácidos concentrados permeen más fácilmente a través de la biomasa 12 y despolimericen al menos en parte o solubilicen esencialmente lignina y hemicelulosas en la biomasa 12, en la medida en que esto no se haya conseguido en la etapa 14. Asimismo, la etapa 18 puede implicar secar la biomasa 12 hasta un contenido en humedad de preferiblemente 10 por ciento o menos, aunque los expertos en la técnica comprenderán que el nivel de humedad en la etapa de saturación 20 con ácidos se puede conseguir por otros medios igualmente, que incluyen, por ejemplo, a través de la concentración y de las cantidades suministradas de los vapores 22 de ácidos orgánicos calientes concentrados. Por parte de los expertos en la técnica se conoce cualquier número de medios para disgregar mecánicamente la biomasa en la etapa 18, por ejemplo y sin limitación, molienda, troceado y molienda con martillos, y se encontrará bien dentro de las aptitudes de los expertos en la técnica seleccionar medios para disgregar la biomasa 12, con lo que la lignina y las hemicelulosas en su interior puedan ser al menos parcialmente despolimerizadas o esencialmente solubilizadas mediante un contacto eficiente y eficaz con los vapores 22 de ácidos orgánicos calientes concentrados en la etapa 20.

La biomasa 12 puede ser, como se ha indicado antes, cualquier biomasa lignocelulósica, pero como se ha señalado previamente, de preferencia no se utilizará sustancialmente como una fuente de alimentos para seres humanos y, más preferiblemente, será una biomasa que esté fácilmente disponible (que se pueda hacer fácilmente disponible) en aquellos lugares con la demanda mayor de los productos químicos, combustibles y alternativas de combustibles de base biológica a producir a partir de la biomasa. Pastizales maduros, residuos de cosechas de cereales por separado o según están contenidas en un ensilaje de cereales, forraje de maíz, paja del trigo, paja de la cebada, especie de Miscanthus, pasto varilla, pasto bahía, especie de sorgo, bagazo de la caña de azúcar, pasto ovillo, hierba cinta y desechos del desmote del algodón son biomasas a modo de ejemplo que se pueden considerar. Asimismo, obviamente se contemplan mezclas de biomasas procedentes de diversas fuentes, incluidas biomasas procedentes de la recolección y el procesamiento de cosechas alimentarias, y deberían considerarse como abarcadas por el uso del singular' "una biomasa" y "una biomasa lignocelulósica" . El ensilaje de plantas enteras, por ejemplo grano de plantas enteras recolectado y almacenado ampliamente en condiciones anaerobias/ensiladas para formar un ensilaje, quedaría contemplado como un tipo de alimentación de biomasa mixta, y es de interés en la mayoría de los complejos para producir productos químicos basados en fuentes renovables, combustibles y aditivos de combustibles requerirán un acceso a lo largo de todo el año a la biomasa o a los piensos basados en la biomasa para esos complejos. En los casos en los que se empleen varias biomasas diferentes de diversas fuentes, preferiblemente una biomasa no alimenticia desarrollada para este fin o una biomasa de desechos agrícolas comprende la fracción mayor de esas varias biomasas en la mezcla. Un ejemplo de un pienso de biomasa mixta estaría constituido por forraje de maíz y fibras de maíz, comprendiendo preferiblemente el forraje de maíz una mayor proporción del pienso que la fibra de maíz.

Incidentalmente, los expertos en la técnica apreciarán que determinadas biomasas pueden ser más adecuadas para preparar determinados productos químicos, combustibles y aditivos (o una determinada lista de productos en proporciones deseadas) que otros, pero una ventaja de la presente invención es su adaptabilidad al fraccionamiento de biomasas lignocelulósicas en general y, como se observará, especialmente de biomasas que, de otro modo, podrían no ser consideradas viables debido a su lejanía de un complejo para producir los productos químicos, combustibles y/o aditivos de combustibles deseados.

Volviendo ahora a la Figura 1, dependiendo en parte de la concentración de ácidos utilizada, en la etapa de saturación con vapor de ácido 20, el ácido orgánico 22 concentrado caliente actúa para despolimerizar, al menos en parte, hemicelulosas y lignina en la biomasa procedente de la etapa de procesamiento previo 18 o solubiliza sustancialmente la lignina y hemicelulosas de bajo peso molecular y proporciona un líquido y sólidos de fibras residuales que incluyen la fracción de celulosa de la biomasa. Preferiblemente, los vapores 22 de ácidos concentrados son vapores de un ácido orgánico tal como ácido acético, propiónico, málico, succínico o fórmico, o consisten en una mezcla de tales ácidos. Lo más preferiblemente, se emplean vapores 22 de ácido fórmico o acético concentrado, estando presente el ácido en 50 hasta 90 por ciento en volumen y más, siendo vapor de agua el resto .

Los autores de la invención han encontrado a este respecto que un vapor de 50 por ciento o más de ácido acético en agua, con suficiente calentamiento y tiempo en contacto con una biomasa de forraje de maíz bien dividida y mezclada, puede ser suficiente para despolimerizar materiales hemicelulosicos y de lignina en el forraje en una medida en la que los materiales parcialmente despolimerizados pueden servir como un aglutinante para el material granulado 24 que resulta del secado y las etapas 26 y 28 de granulación o densificación, respectivamente. Preferiblemente, no se requieren aglutinantes adicionales para conseguir gránulos con la durabilidad deseada para un almacenamiento a granel prolongado localmente o para transportarlos a un segundo lugar para uso como un pienso para rumiantes o para el fraccionamiento ulterior y el procesamiento en un complejo segundo o principal (marcado como tal en los dibujos), tal como se discute adicionalmente más abajo.

Se puede utilizar una concentración mayor de vapores de ácido que contenga de 70 por ciento de ácido hasta un exceso de 90 por ciento de ácido para solubilizar sustancialmente las hemicelulosas así como las ligninas en la biomasa, siendo estas últimas ampliamente insolubles en una disolución concentrada al 50 por ciento. En las Figuras 2 y 3 se muestran esquemáticamente realizaciones basadas en solubilizar sustancialmente las hemicelulosas y ligninas en la biomasa 12, asignándose los mismos números de referencia a las características en común entre las varias realizaciones mostradas. Estas realizaciones se describirán con mayor detalle más abajo con referencia a las Figuras 2 y 3.

En cada una de las realizaciones ilustradas, sin embargo, la biomasa 12 permea preferiblemente con los vapores 22 de ácidos concentrados y se mantiene en contacto con los vapores 22 en la etapa de saturación con vapor de ácido 20 durante un tiempo y bajo condiciones correspondientes de presión y temperatura que son suficientes para despolimerizar al menos en parte o solubilizar sustancialmente las ligninas y hemicelulosas en la biomasa 12, según sea el caso. La biomasa 12 puede calentarse antes de ser puesta en contacto con los vapores 22 de ácidos concentrados, los vapores 22 de ácidos concentrados se pueden sobrecalentar y luego aplicar a la biomasa 12, o los vapores 22 y la biomasa 12 pueden ambos ser calentados juntos, conduciendo a o durante la etapa de saturación con vapor de ácido 20. Igualmente, los vapores 22 de ácidos concentrados se pueden generar in situ tal como mediante aplicación de calor tanto a la biomasa 12 como a una disolución de ácidos orgánicos concentrados en contacto con la biomasa 12, o mediante contacto de la disolución de ácidos orgánicos concentrados con biomasa 12 caliente.

Las condiciones de presión, temperatura y tiempo de permanencia, necesarias para despolimerizar al menos en parte o para solubilizar sustancialmente las ligninas y hemicelulosas en una biomasa 12 dada, variarán en cierto modo en función de la biomasa particular que esté siendo procesada y de su composición, de la forma finamente dividida en que la biomasa pueda penetrar en la etapa de saturación con vapor de ácido, el ácido o los ácidos orgánicos particulares seleccionados, así como la concentración del ácido que se utilice, pero generalmente se espera que la etapa de saturación con vapor de ácido se realice a presiones que oscilen entre la atmosférica y aproximadamente 500 psig (3,5 MPa de presión de manómetro) a temperaturas de aproximadamente 50 grados Celsius y mayores y a lo largo de un período de tiempo del orden de 30 minutos y más. Para la realización de la Figura 1 se requerirán concentraciones menores de ácido, condiciones menos severas de temperatura y presión y tiempos de permanencia más cortos en comparación con las realizaciones de las Figuras 2 y 3.

Después de la etapa de saturación con vapor de ácido 20, el material se seca en la etapa 26 para separar humedad suficiente para permitir que la biomasa secada y parcialmente procesada sea luego granulada en una etapa de granulación o densificación 28. La etapa de secado/deshidratación 26 se puede conseguir mediante un cierto número de dispositivos convencionales o combinaciones de este tipo de dispositivos para concentrar una suspensión acuosa y separar agua de la misma hasta un nivel adecuado para la granulación de los sólidos restantes, por ejemplo centrífugas, hidrociclones , secadores de prensa de filtro de cinta, secadores en lecho fluido, secadores de tambor rotario directo o indirecto, secadores rotatorios instantáneos y similares. Preferiblemente, la biomasa que abandona la etapa de secado 26 tendrá un contenido en humedad de 10 por ciento o menos, más preferiblemente 8 por ciento o menos en peso y, lo más preferiblemente, 6 por ciento o menos en peso, para facilitar la granulación y reducir los costes de transporte.

La granulación en la etapa 28 puede conseguirse igualmente utilizando métodos y equipo convencionalmente conocidos por los expertos en la técnica, dado que la granulación de piensos para animales y de biomasa leñosa para combustibles se ha convertido en bien establecida y, preferiblemente, resultará en un material con una cohesión e integridad suficientes para resistir de manera satisfactoria el transporte a un segundo lugar o complejo principal 30 por medios de transporte seleccionados, independientemente de que el material sea transportado neumáticamente o mediante cintas/sistemas transportadores, mediante camiones o ferrocarril, por cualquier otro medio o una combinación de medios. Por conveniencia, el transporte del material granulado del Sitio A un segundo lugar se describirá en las reivindicaciones que figuran más abajo y en otras partes en esta memoria como "transportar" el material desde un Sitio A local a un segundo lugar, y el uso de "transportar" no pretende limitarse a barcos, aviones, trenes o camiones o medios similares de transporte vehicular, sino que deberían entenderse como inclusive de cualquier manera en la que dichos materiales granulados se pueden desplazar desde un Sitio A un segundo lugar.

A este respecto, la durabilidad necesaria del material granulado - que significa principalmente que el gránulo no produce una cantidad excesiva de finos en la manipulación, transporte y almacenamiento - dependerá más particularmente del modo en que se manipule, transporte y almacene el material en un sito A dado, entre el sitio A y un complejo principal/segundo lugar dado, y en el complejo principal/segundo lugar. Asimismo, existen varios dispositivos y métodos relacionados que han sido desarrollados para confirmar la durabilidad del gránulo, de modo que, a priori, no se pueden asignar de manera razonable valores numéricos precisos de la durabilidad. Sin embargo, preferiblemente, la biomasa procesada parcialmente y granulada en todos los casos (Figuras 1-3 y cualesquiera variaciones de las mismas abarcadas dentro del alcance de la invención según se reivindica) será suficientemente duradera con el fin de no experimentar más de un cinco por ciento de pérdida de masa mediante la formación de polvo o finos desde la compleción de la etapa de granulación 28 hasta la disposición final del material granulado y, preferiblemente, no más de tres por ciento de la biomasa granulada y parcialmente procesada se perderá como finos e esta transición.

El material granulado 24 puede ser transportado a un segundo lugar 30 en forma de un cebadero y puede ser utilizado directamente como un pienso para rumiantes. En los casos en los que combustibles, aditivos de combustibles y/o productos químicos basados en fuentes renovables sean los productos finales deseados, la biomasa 24 granulada y parcialmente procesada es transportada luego convenientemente al complejo principal/segundo lugar 30 para el procesamiento ulterior, procesamiento ulterior que incluye al menos lavar con un disolvente o combinación de disolventes en una etapa de lavado 32 con disolvente, seleccionándose el o los disolventes para separar eficazmente los materiales hemicelulósicos al menos parcialmente despolimerizados en un producto o corriente 34 que contiene pentosas procedentes de la hidrólisis de los materiales hemicelulósicos en la biomasa, y una fracción 36 de sólidos predominantemente celulósicos. En la Figura 1, agua caliente se utiliza preferiblemente en la etapa 32 para separar la lignina sustancialmente insoluble en agua y las fracciones celulósicas de la fracción hemicelulósica, y se utiliza un lavado con ácidos orgánicos más concentrados (en el que son solubles las ligninas parcialmente despolimerizadas ) y un proceso de filtración en una o más repeticiones para producir finalmente la fracción 36 de sólidos celulósicos y una fracción 38 de lignina.

En el escenario particular en el que se desea que el material granulado sea transportado a un segundo lugar 30 para el procesamiento ulterior para proporcionar combustibles y aditivos combustibles y/o productos químicos basados en fuentes renovables, se puede contemplar una disposición ordenada distribuida de sitios de procesamiento locales entorno a una planta principal (un concepto de "cubo y radio") en donde típicamente un promedio de los sitios de procesamiento locales (Sitios A) será de 50 kilómetros y más separados de la planta principal y, frecuentemente, por término medio pueden ser de 80 kilómetros o más separados de la planta principal.

Los expertos en la técnica apreciarán naturalmente que también se pueden emplear beneficiosamente otros disolventes o combinaciones de disolventes para efectuar estas separaciones, por ejemplo un co-disolvente orgánico tal como el descrito más abajo con referencia a las realizaciones de las Figuras 2 y 3 se puede utilizar para solubilizar y separar materiales de hemicelulosa y de lignina residuales de la fracción 36 de sólidos celulósicos.

La fracción 36 de sólidos celulósicos recuperada o fraccionada de esta manera se puede convertir en un producto de hexosa o en una corriente esencialmente de hexosa mediante hidrólisis con ácidos minerales fuertes bajo condiciones adecuadas para llevar a cabo esta conversión. El producto o corriente de hexosa estará preferiblemente compuesto, esencialmente en su totalidad, de monosacáridos C6, y será de un carácter adecuado para aumentar la calidad hasta obtener un producto químico de base biológica deseado, y productos combustibles con un procesamiento previo ulterior y limpieza mínimos. Productos químicos y productos combustibles de base biológica a modo de ejemplo, derivables de los monosacáridos C6, incluyen productos aditivos de combustibles a través de hidrogenación e hidrotratamiento , o etanol, lisina, treonina, ácidos láctico, glucónico u otros ácidos orgánicos a través de fermentación.

De igual manera, el producto o corriente 34 de pentosa producido mediante hidrólisis de las hemicelulosas en una biomasa 12 estará preferiblemente compuesto en esencia en su totalidad por monosacáridos C5, y será de un carácter adecuado para aumentar la calidad de esos productos químicos y combustibles de base biológica derivables de monosacáridos C5 de este tipo, por ejemplo etanol, treonina, lisina, ácido láctico, glucónico u otros ácidos orgánicos mediante fermentación, furfural, alcohol furfurílico, metil-tetrahidrofurfural , ácido furfurílico y aditivos de combustibles mediante hidrogenación e hidrotratamiento .

Un ácido mineral fuerte preferido para hidrolizar la fracción 36 de sólidos celulósicos es ácido sulfúrico aplicado en forma de una disolución acuosa de ácido sulfúrico concentrada al 1 hasta 80 y, preferiblemente, al 40 hasta 80 por ciento, a una temperatura de 25 grados Celsius a 100 grados Celsius, una presión desde la presión atmosférica hasta 0,7 MPa, de presión de manómetro (100 psig) y un tiempo de permanencia de 15 minutos a 2 horas, dependiendo principalmente de las condiciones de temperatura utilizadas .

La fracción 38 de ligninas puede igualmente disponerse para un uso práctico ulterior, por ejemplo a través de ozonolisis, a un aditivo de combustible aromático basado, por ejemplo, en las enseñanzas de la solicitud de patente publicada de Estados Unidos n2 2009/0718498A1, en forma de una alimentación de gasificación para producir gas de síntesis, como un combustible de combustión o a través de ozonolisis para producir una alimentación de sulfonación aromática para producir alquilbenceno-sulfonatos lineales de base biológica.

Con referencia ahora a la Figura 2, se muestra esquemáticamente una realización alternativa. En la realización 40, sólo se incluye la fracción celulósica procedente de la biomasa 12 en el material granulado 24 que es transportado a un complejo principal 30 para el procesamiento ulterior para formar un material de pienso para rumiantes o para formar un producto o corriente de hexosa para combustibles, aditivos de combustibles o productos químicos de base biológica, mientras que las fracciones hemicelulósica y de lignina se hidrolizan en un primer sitio, el Sitio A, que es preferiblemente conveniente en los casos en los que la biomasa haya sido producida o desarrollada .

En la realización 40 de la Figura 2, así como en la realización 70 de la Figura 3, tal como se ha discutido previamente, las hemicelulosas y ligninas se disuelven preferiblemente lo más posible en un disolvente que incluye uno o más ácidos orgánicos débiles (siendo preferidos de nuevo los ácidos fórmico o acético) con el fin de producir una pasta de sólidos celulósicos limpia que se puede secar, granular y transportar para el procesamiento ulterior a un complejo principal, o se puede utilizar en un pienso para animales. Así, además de utilizar una mayor concentración de corriente 22 de vapores de ácidos calientes, para la etapa de saturación con vapor de ácido 20, constituida por 70 por ciento a un exceso de 90 por ciento de ácido, se emplea preferiblemente un co-disolvente orgánico con una disolución ácida concentrada adicional a través de una o más repeticiones de lavado/disolución y filtración en una etapa de lavado con disolvente 32.

Para la realización 40 mostrada en la Figura 2, las ligninas y hemicelulosas solubilizadas en el filtrado de esta manera se pueden luego separar en el Sitio A en corrientes o productos 38 y 34 según se describe en la realización 10, y la fracción de sólidos celulósicos remanente se seca y granula en etapas 26 y 28 correspondientes para el transporte en forma de una corriente o producto 24 a un segundo lugar/complejo principal para uso en un pienso para animales o para el procesamiento ulterior descrito antes para la Figura 1.

Para la realización 70 mostrada en la Figura 3, el filtrado que contiene tanta cantidad de las hemicelulosas y ligninas como la que se ha solubilizado en los lavados y filtraciones logrados en la etapa 32 se puede evaporar en paralelo a los sólidos celulósicos en la etapa 26, y los sólidos producidos a través de precipitación pueden por sí mismos ser granulados en la etapa 28 y transportados al segundo lugar/complej o principal ser almacenados para un uso y/o procesamiento ulterior en el Sitio A con posterioridad. Así, se proporcionan dos productos granulados en la Figura 3, siendo el componente celulósico de la biomasa 12 ampliamente justificado en un producto granulado 24b y siendo los componentes hemicelulósico y de lignina de la biomasa 12 ampliamente justificados en un producto granulado 24a, a pesar de que los expertos en la técnica (y que les resultan familiares los métodos de fraccionamiento) apreciarán ciertamente que en cada una de las realizaciones 10, 40 y 70, el producto granulado 24a contendrá probablemente algo de los materiales celulósicos originalmente encontrados en la biomasa 12, y el producto granulado 24b contendrá igualmente algunos materiales hemicelulósicos y de lignina especialmente de elevado peso molecular .

La pentosa (procedente de la hidrólisis del ácido de hemicelulosas en la biomasa 12 en las etapas 20 y 32) y los componentes de lignina encontrados en el producto granulado 24a pueden utilizarse luego, en el segundo lugar/complej o principal, en piensos para animales o separarse en productos o corrientes 34 y 38, respectivamente, por ejemplo a través de una o más repeticiones de lavado y filtración de los sólidos 24a con agua caliente o con cualquier otro disolvente adecuado en el segundo lugar/complejo principal.

Los sólidos celulósicos en el material 24 en la Figura 2 o el material 24b en la Figura 3 se pueden utilizar o procesar ulteriormente de la manera descrita para la fracción 36 de sólidos celulósicos en la Figura 1, y las pentosas encontradas en la corriente o producto 34, así como las ligninas contenidas en la corriente o producto 38 pueden utilizarse igualmente o procesarse ulteriormente tal como se describe previamente en unión con la Figura 1.

Mientras que, como se señala anteriormente, se sabe que el ácido fórmico concentrado es eficaz para disolver y separar tanto los componentes de lignina como de hemicelulosa del componente de celulosa de una biomasa lignocelulósica en la industria de pasta papelera y del papel, los particulares de utilizar ácido fórmico concentrado para este fin en un contexto de fabricación de pasta papelera son tales que uno no podría aplicar de manera factible el mismo o un proceso similar en el contexto del fraccionamiento de una biomasa lignocelulósica con el fin de desarrollar alimentos para la fabricación de combustibles, aditivos de combustibles y/o productos químicos basados en fuentes renovables. En la fabricación de pasta papelera a partir de una biomasa utilizando ácido fórmico concentrado se requiere una energía muy considerable para calentar cantidades suficientemente grandes de ácido fórmico y agua para generar la suspensión de pasta papelera, y la separación y recuperación del ácido fórmico en concentraciones suficientemente elevadas para el reciclaje del disolvente son difíciles y costosas debido a la formación de azeótropos con el agua, ácido acético y ácido fórmico.

En el contexto de la presente invención, sin embargo, en los casos en los que su utilice ácido fórmico como el ácido orgánico, al emplear justo suficiente ácido fórmico en forma de vapor para humedecer a fondo la biomasa y polimerizar en parte o solubilizar sustancialmente la lignina y hemicelulosas contenidas en ella (según sea el caso) la concentración de ácido fórmico en los materiales separados por evaporación en una etapa de secado 26 con relación al agua, se pueden mantener esencialmente iguales que en la etapa de saturación con vapor de ácido 20 y, por consiguiente, el conjunto puede ser condensado, reciclado y reutilizado para la corriente 22, evitando los métodos de recuperación por destilación azeotrópica de alto consumo de energía y costosos asociados con los procesos de formación de pasta papelera con ácido fórmico conocidos. Asimismo, teniendo en mente el objetivo de producir un material con hemicelulosas y ligninas al menos en parte despolimerizadas o sustancialmente solubilizadas que contienen justo una humedad residual suficiente para permitir una buena granulación, frente a producir una suspensión de sólidos para fabricar papel, generalmente se requieren cantidades mucho menores de agua y ácido fórmico, de modo que los requisitos de energía se reducen mucho de manera correspondiente .

El que el ácido fórmico se utilice solo o en combinación con otros ácidos orgánicos débiles en un proceso de acuerdo con la presente invención o si se utiliza otro ácido orgánico débil que no forma un azeótropo con agua, la cantidad de ácido que se puede emplear puede ser insuficiente, de hecho, para justificar el coste de cualquier recuperación y reciclaje, de modo que puede preferirse la neutralización. Sin embargo, en los casos en los que se desee una recuperación y reciclaje del ácido, los expertos en la técnica serán capaces de seleccionar y emplear medios adecuados para hacerlo - tanto recuperando y reciclando los materiales evaporados en una etapa de secado 26, como recuperando y reciclando ácido orgánico débil procedente de eventuales corrientes de pentosa y hexosa de un procesamiento ulterior. En este último caso, cuando se utilice ácido acético en lugar de ácido fórmico, el ácido acético se puede recuperar mediante una simple destilación. En los casos en los que se utilice ácido fórmico, se puede emplear una destilación azeotrópica, o cuando el ácido fórmico se aplique a una concentración muy elevada con pequeñas cantidades de vapor de agua, el ácido se puede recuperar, reciclar y reutilizar en forma concentrada mediante una simple destilación, sin la necesidad de separar el agua incluida. Los autores de la invención han encontrado en estas circunstancias que determinados co-disolventes orgánicos identificados como útiles para completar la solubilizacion y separación de las hemicelulosas y ligninas de los sólidos celulósicos, actúan también como dispositivos de saturación de una corriente de gas con líquido, efectivos para la simple destilación y recuperación de ácido fórmico. Los autores de la invención han identificado co-disolventes orgánicos adecuados que incluyen formiato de etilo, lactato de etilo e hidroximetil-tetrahidrofurano, prefiriéndose formiato de etilo.

Los expertos en la técnica apreciarán que aun cuando se han descrito en esta memoria realizaciones preferidas de la invención, se pueden concebir de igual manera numerosas variaciones y alternativas. Por ejemplo, se pueden utilizar enzimas junto con un ácido para hidrolizar las fracciones hemicelulósica y celulósica de una biomasa. En los casos en los que se utilice ensilaje para la biomasa, la fermentación anaerobia del ensilaje propiamente dicho a lo largo de un período de tiempo produce ácido láctico, y este ácido láctico se puede utilizar como un ácido orgánico débil en la etapa de saturación con vapor de ácido 20. Todavía otras variaciones resultarán evidentes para los expertos en la técnica, las cuales no se apartan del alcance de la presente invención, según se expresa en las reivindicaciones que siguen.

Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (36)

REIVINDICACIONES

1. - Un método para procesar una biomasa lignocelulósica que incluye fracciones de celulosa, hemicelulosa y lignina, que comprende las etapas de: aplicar a la biomasa vapores de ácidos orgánicos concentrados que contienen al menos 50 por ciento en peso de uno o más ácidos orgánicos para despolimerizar, al menos en parte, los materiales hemicelulósicos y de lignina en la biomasa; secar la biomasa tratada con ácidos débiles para proporcionar un material con un contenido en sólidos lo suficientemente elevado como para ser granulado; y granular el material procedente de la etapa de secado.

2. - Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el material granulado se utiliza en un pienso para rumiantes .

3. - Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que un producto de sólidos celulósicos se recupera del material granulado mediante lavado con disolvente del material granulado en una o más repeticiones con filtración, con lo que los materiales hemicelulósicos despolimerizados al menos en parte y de lignina procedentes del material granulado se separan juntos de los sólidos celulósicos restantes .

4. - Un método de acuerdo con la reivindicación 3, que comprende, además, en una o más repeticiones, lavar los materiales hemicelulósicos despolimerizados al menos en parte y de lignina con filtración para separar sólidos de lignina insolubles en agua de los materiales hemicelulósicos solubles en agua.

5. - Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que los materiales hemicelulósicos despolimerizados al menos en parte se separan del material granulado lavando con agua el material granulado en una o más repeticiones con filtración, y las ligninas se separan subsiguientemente de los productos sólidos celulósicos mediante un lavado con disolvente separado con filtración, también en una o más repeticiones .

6. - Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 4 ó 5, que comprende una etapa adicional de hidrólisis con ácido realizada en los materiales hemicelulósicos despolimerizados al menos en parte después de haber sido separados los mismos de las ligninas y de los productos sólidos celulósicos.

7. - Un método de acuerdo con la reivindicación 6, que comprende, además, fermentar el producto de la hidrólisis con ácido adicional de los materiales hemicelulósicos para producir etanol, lisina, treonina, ácidos láctico, glucónico u otros ácidos orgánicos, o hidrogenar e hidrotratar el producto de la etapa adicional de hidrólisis con ácido para proporcionar un producto de aditivo combustibles para combustibles de transportes.

8. - Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 4 ó 5, en el que las ligninas insolubles en agua se someten a ozonolisis o exposición a uno o más de otros oxidantes, o se calcinan en forma de un combustible, o se suministran a un proceso de coquificación para producir un producto hidrocarbonado líquido y coque, o se alimentan a un gasificador para producir un gas de síntesis.

. - Un método de acuerdo con la reivindicación 3, en el que los sólidos celulósicos se ponen en contacto con un ácido mineral fuerte para hidrolizar los mismos y proporcionar un producto o corriente de hexosa, y el producto o corriente de hexosa se fermenta para producir etanol, lisina, treonina, ácidos lácticos, glucónico u otros ácidos orgánicos .

10. - Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-9, en el que la biomasa lignocelulósica se caracteriza por tener un contenido en lignina insoluble en detergentes ácidos de 6 por ciento o mayor en peso, sobre una base en peso seco.

11. - Un método de acuerdo con la reivindicación 10, en el que la biomasa lignocelulósica está constituida por uno o más de un pastizal de climas templados, residuos de cosechas de cereales por separado o según están contenidas en un ensilaje de cereales, forraje de maíz, paja del trigo, paja de la cebada, especie de iscanthus, pasto varilla, pasto bahía, especie de sorgo, bagazo de la caña de azúcar, pasto ovillo, hierba cinta y desechos del desmote del algodón.

12. - Un método de acuerdo con la reivindicación 11, en el que la biomasa lignocelulósica procesada comprende forraje de maíz y fibra de maíz.

13. - Un método de acuerdo con la reivindicación 12, en el que la biomasa lignocelulósica procesada es maíz de plantas enteras ensiladas, y en el que la biomasa se procesa previamente antes de aplicar los vapores de ácidos orgánicos concentrados para aislar y separar al menos un componente del maíz de plantas enteras ensiladas.

14.- Un método de acuerdo con la reivindicación 13, en el que se recupera aceite de maíz a partir la biomasa de maíz de plantas enteras ensiladas antes de que la misma se ponga en contacto con los vapores de ácidos orgánicos concentrados .

15. - Un método de acuerdo con la reivindicación 13, en el que la fracción de hojas del forraje de maíz se aisla y separa mecánicamente de la biomasa de maíz de plantas enteras ensiladas antes de que la misma se ponga en contacto con los vapores de ácidos orgánicos concentrados.

16. - Un método de acuerdo con la reivindicación 13 , en el que uno o más componentes que tienen un elevado contenido en azufre, nitrógeno o cenizas se aislan mecánicamente y se separan de la biomasa de maíz de plantas enteras ensiladas antes de poner en contacto la misma con los vapores de ácidos orgánicos concentrados.

17. - Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-16, en el que los vapores de ácidos orgánicos concentrados se aplican a la biomasa a una temperatura elevada de 50 grados Celsius o mayor.

18. - Un método de acuerdo con la reivindicación 17, en el que el uno o más ácidos orgánicos aplicados a la biomasa consisten en uno o más de ácidos acético, propiónico, málico, succínico, fórmico y láctico, y los vapores de ácidos concentrados se aplican a una temperatura de 50 grados Celsius a 160 grados Celsius, una presión desde la presión atmosférica hasta 3,5 MPa, de presión de manómetro, y durante un período de tiempo de 30 minutos y más .

19. - Un método de acuerdo con la reivindicación 17, en el que a la biomasa se aplican vapores de ácidos orgánicos concentrados que contienen 50 por ciento en peso y más de ácido fórmico o acético o una combinación de los ácidos fórmico y acético, siendo el resto agua.

20.- Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 18 ó 19, en el que los vapores de ácidos orgánicos concentrados contienen 70 por ciento o más en peso de uno o más ácidos, siendo el resto agua.

21.- Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-20, en el que la biomasa tratada con ácidos orgánicos se seca hasta un contenido en humedad de 10 por ciento o menos en peso.

22.- Un método de acuerdo con la reivindicación 20, en el que la biomasa secada se granula sin la adición de un aglutinante adicional.

23.- Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-22, en el que las etapas de saturación con vapores de ácidos orgánicos, secado y granulación se aplican a una pluralidad de lugares para el transporte del material granulado a un segundo lugar común.

24.- Un método de acuerdo con la reivindicación 23, en el que la pluralidad de sitios se encuentran, por término medio, a una distancia de 50 kilómetros o más del segundo lugar común.

25.- Un método de acuerdo con la reivindicación 24, en el que la pluralidad de sitios se encuentran, por término medio, a una distancia de 80 o más kilómetros del segundo lugar común. método de acuerdo con la reivindicación 22, en el que las etapas de saturación con vapores de ácidos orgánicos, secado y granulación se aplican para producir un material granulado en un lugar que se encuentra al menos a 50 kilómetros del segundo lugar. 27.- Un método de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende, además, procesar previamente la biomasa antes de ponerla en contacto con los vapores de ácidos orgánicos para aislar y separar al menos un componente de la biomasa que tiene un mayor contenido en proteínas y que es adecuado para uso en o para un pienso para animales, o que tiene un contenido en azufre, nitrógeno o cenizas mayor que el deseado. 28.- Un método para procesar una biomasa lignocelulósica que incluye fracciones de celulosa, hemicelulosa y lignina, que comprende las etapas de: aplicar a la biomasa vapores de ácidos orgánicos concentrados de uno o más ácidos orgánicos seleccionados de ácidos acético, propiónico, málico, succínico, fórmico y láctico bajo condiciones que son suficientes para solubilizar sustancialmente materiales hemicelulósicos y de lignina; en una o más repeticiones, lavar la biomasa tratada con un disolvente o mezcla de disolventes y filtrar para separar materiales hemicelulósicos y lignina en el filtrado y materiales celulósicos en forma de un residuo sólido ; secar el residuo sólido para proporcionar un material con un contenido en sólidos lo suficientemente elevado como para ser granulado; y granular el material procedente de la etapa de secado . 29.- Un método de acuerdo con la reivindicación 28, que comprende, además, en una o más repeticiones, lavar con agua los materiales hemicelulósicos y de lignina en el filtrado con filtración adicional para separar sólidos de lignina insolubles en agua de materiales hemicelulósicos solubles en agua. 30.- Un método de acuerdo con la reivindicación 28, en el que a la biomasa se aplican vapores del ácido fórmico, acético o f rmico/acético a una temperatura de 50 grados Celsius a 160 grados Celsius, una presión desde la presión atmosférica hasta 3,5 MPa, de presión de manómetro, y durante un período de tiempo de 30 minutos y más. 31.- Un método de acuerdo con la reivindicación 30, en el que los vapores constituyen el 70 por ciento en peso y más del ácido o ácidos orgánicos, siendo el resto agua . 32.- Un método de acuerdo con la reivindicación 31, en el que los vapores constituyen el 90 por ciento en peso y más del ácido o ácidos orgánicos, siendo el resto agua . 33.- Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 28-32, en el que el material separado por evaporación en el secado del residuo sólido se recoge y recicla a la etapa de saturación con vapores de ácidos orgánicos sin una separación precedente del ácido o los ácidos orgánicos y agua contenidos en este material. 34.- Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 28-33, que comprende, además, procesar previamente la biomasa antes de ponerla en contacto con los vapores de ácidos orgánicos concentrados para aislar y separar al menos un componente de la biomasa que tiene un contenido mayor en proteínas y que es adecuado para uso en o para un pienso para animales, o que tiene un contenido en azufre, nitrógeno o cenizas mayor que el deseado. 35.- Un método de acuerdo con la reivindicación 28, que comprende, además, secar el filtrado que contiene las hemicelulosas y ligninas sustancialmente solubilizadas para proporcionar un material con un contenido en sólidos lo suficientemente elevado como para ser granulado, y granular el material resultante. 36.- Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 28-35, en el que la biomasa lignocelulosica se caracteriza por tener un contenido en lignina insoluble en detergentes ácidos de 6 por ciento o mayor en peso.