MX2012013931A - Metodos para degradar fango de la fabricacion de pulpa y papel. - Google Patents

Abstract

Se describe un método para degradar o digerir fango, tal como de la fabricación de pulpa y/o papel. Además se describen composiciones para uso en el método.

Description

MÉTODOS PARA DEGRADAR FANGO DE LA FABRICACIÓN DE PULPA Y PAPEL ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona a métodos para degradar biomasa o fango. La presente invención además se relaciona a composiciones utilizadas para degradar biomasa o fango .

La manufactura de papel involucra el mezclado, en agua, de un material de pulpa (generalmente fibra de madera) con rellenadores , tal como arcilla y otros aditivos para crear una mezcla de suspensión de extracto referida en la presente como una pulpa. La pulpa luego se procesa a través de una maquina de fabricación de papel para formar una hoja. El agua luego se extrae de la hoja y la hoja luego se prensa y se seca, para de esta manera formar un producto de papel. El agua drenada contiene una cantidad de fibra y material rellenador. Este material se recolecta para el procesamiento posterior, sin embargo, la recuperación no es usualmente completa. El material desechado y el material no capturado para reutilización se transportan generalmente a una instalación de tratamiento de residuos donde se remueven los sólidos que aun permanecen, por ejemplo, las fibras y materiales rellenadores. El agua limpia se descarga nuevamente en el medio ambiente o se comunica nuevamente al proceso de fabricación de papel para la reutilización.

Después de la eliminación de agua, los sólidos se contienen en un fango de fabricación de papel concentrado, típicamente de 40%-60% de sólidos. Los componentes principales de este fango son fibras y material rellenador de arcilla. Este fango usualmente se desecha al enterrar en rellenos de tierra, esparcimiento o incineración. Algunos procesos de fabricación de papel reciclan el fango de la fabricación de papel, sin embargo, esto se ha encontrado que afecta adversamente la aprestacion y causa reversión de la aprestacion.

El problema con el enterrado del fango en los rellenos de tierra es que esto crea, en algunas localidades, problemas ambientales. Además, el costo de acarrear lejos el fango puede ser muy costoso. Además, el fango, si no es tratado apropiadamente, puede crear problemas de olor en la vecindad donde el fango se localiza y se transporta.

Además del fango de la fabricación de papel y pulpa, la biomasa creada de varios procesos (por ejemplo, biomasa de planta, biomasa de animal y biomasa de residuo municipal) tienen problemas similares.

Mientras que ha habido intentos para tratar el fango o la biomasa utilizando varias composiciones y técnicas de procesamiento, aun hay una necesidad en la industria para proporcionar procesos que trabajen más predeciblemente, de manera económica y/o a una velocidad más rápida que las técnicas actuales.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA PRESENTE INVENCIÓN Una característica de la presente invención es proporcionar un método para degradar fango, por ejemplo, de la fabricación de pulpa y/o papel.

Una característica adicional de la presente invención es proporcionar una composición que se pueda aplicar al fango para degradar el fango.

Una característica adicional de la presente invención es proporcionar un método para tratar o degradar la biomasa.

Una característica adicional de la presente invención es proporcionar un método que descompondrá o degradará la biomasa o el fango para reducir el contenido de sólidos .

Una característica adicional de la presente invención es proporcionar un método que descompondrá o degradará el fango para reducir el contenido de sólidos y proporcionar un líquido o suspensión que se puede procesar para utilizar los sub-productos de la degradación del fango o la biomasa, tal como un proceso de fermentación, para hacer bio-etanol .

Características y ventajas adicionales de la presente invención serán expuestas en parte en la déscripción que sigue y en parte serán evidentes de la descripción, o se pueden aprender por la práctica de la presente invención. Los objetivos y otras ventajas de la presente invención serán realizados y logrados por medios de los elementos y combinaciones particularmente señaladas en la descripción y en las reivindicaciones adjuntas.

Para lograr estas y otras ventajas, y de acuerdo con los propósitos de la presente invención, como es incorporado y ampliamente descrito en la presente, la presente invención se relaciona a un método para degradar fango de la fabricación de pulpa y/o papel y/u otras fuentes (residencial y/o industrial) . El método incluye aplicar al fango por lo menos una enzima que tiene actividad de celulasa y por lo menos un surfactante no iónico que es un copolimero de bloque difuncional que tiene un valor HLB de por lo menos 7. La enzima y el surfactante no iónico se pueden adicionar separadamente o se puede adicionar como una composición pre-formada. El método además incluye eliminar el agua del fango.

La presente invención además se relaciona a una composición que contiene por lo menos una enzima que tiene actividad de celulasa y por lo menos un surfactante no iónico que es un copolimero de bloque difuncional que tiene un valor HLB de por lo menos 7. El surfactante no iónico de preferencia aumenta en potencia o tiene alguna interacción sinergistica con la enzima para incrementar la actividad completa de la enzima. Dicho de otra manera, el uso de la composición de la presente invención tiene la habilidad de incrementar la reducción de sólido del fango, por ejemplo, por al menos 10% mayor en peso de reducción del fango, que utilizando la enzima sola sin algún surfactante presente .

Se va a entender que tanto la descripción general anterior como la siguiente descripción detallada son ejemplares y explicativas solamente y se proponen para proporcionar una explicación adicional de la presente invención, como es reclamada.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA PRESENTE INVENCIÓN La presente invención se relaciona, en parte, a un método para degradar fango de la fabricación de pulpa y/o papel y/u otras fuentes (ya sea residencial y/o comercial o industrial). El método involucra aplicar por lo menos una enzima que tiene actividad de celulasa y por lo menos un surfactante no iónico que es un copolimero de bloque difuncional que tiene un valor HLB de por lo menos 7 al fango y/u otra fuente (s). La enzima y el surfactante no iónico se pueden adicionar separadamente o como una composición pre-formada. El método además involucra eliminar de agua el fango. Como un resultado de este método, el fango se puede degradar tal que se reduce el contenido de sólido del fango. Para propósitos de la presente invención, la degradación del fango como se utiliza en la presente incluye la digestión del fango. Al reducir el contenido de sólido del fango, la cantidad del fango que necesita ser desechado a un relleno de tierra o de otra manera procesado se puede reducir significantemente, si no es que eliminado. Esto proporciona ahorros de costo y proporciona una solución ambientalmente favorable a la compañía o persona en posesión del fango.

La presente invención incluye los siguientes aspectos/modalidades/características en cualquier orden y/o en cualquier combinación. 1. Un método para degradar fango de la fabricación de pulpa y/o papel, en donde el método comprende: a) aplicar al fango i) por lo menos una que tiene actividad de celulasa, y ii) por lo menos un surfactante no iónico que es un copolímero de bloque difuncional que tiene un valor HLB de por lo menos 7, o una composición que comprende i) y ii) ; y b) eliminar de agua el fango. 2. El método de cualquier modalidad/característica/ aspecto precedente o siguiente, en donde la enzima o la composición tiene una actividad de celulasa de por lo menos 10 unidades/g. 3. El método de cualquier modalidad/característica/ aspecto precedente o siguiente, en donde el surfactante no iónico se presenta en una cantidad de por lo menos 0.1% en peso del i) y ii) o la composición. 4. El método de cualquier modalidad/característica/ aspecto precedente o siguiente, en donde la enzima y el surfactante no iónico se presentan en una relación en peso de enzima : surfactante no iónico de 0.1:10 a 10:0.1. 5. El método de cualquier modalidad/característica/ aspecto precedente o siguiente, en donde la actividad de celulasa de i) y ii) o la composición es por lo menos 10% mayor que utilizando i) solo. 6. El método de cualquier modalidad/característica/ aspecto precedente o siguiente, en donde la reducción de sólido del fango como un resultado del método utilizando i) y ii) o la composición es por lo menos 10% mayor en peso que utilizando i) solo. 7. El método de cualquier modalidad/característica/ aspecto precedente o siguiente, en donde la enzima comprende una lipasa. 8. El método de cualquier modalidad/característica/ aspecto precedente o siguiente, en donde en el método para degradar, la fibra de celulosa está presente en el fango y es por lo menos parcialmente degradada y en donde se reducen los contenidos de sólido del fango. 9. El método de cualquier modalidad/característica/ aspecto precedente o siguiente, en donde la degradación del fango en parte forma azúcar. 10. El método de cualquier modalidad/característica /aspecto precedente o siguiente, en donde el método además comprende convertir el azúcar a etanol en un proceso de fermentación. 11. El método de cualquier modalidad/característica /aspecto precedente o siguiente, en donde el método ocurre a una temperatura de aproximadamente 5°C a aproximadamente 75°C. 12. El método de cualquier modalidad/característica /aspecto precedente o siguiente, en donde el método se conduce en la ausencia de cualquier adición separada de ácido o alcalina, o ambas. 13. El método de cualquier modalidad/característica /aspecto precedente o siguiente, en donde el fango comprende material de celulosa. 14. El método de cualquier modalidad/característica /aspecto precedente o siguiente, en donde el material de celulosa se presenta en una cantidad de aproximadamente 0.1% en peso a aproximadamente 70% en peso, basado en el peso del fango seco. 15. El método de cualquier modalidad/característica /aspecto precedente o siguiente, en donde el surfactante no iónico es un copolímero de bloque del tipo PEO-PPO-PEO. 16. El método de cualquier modalidad/característica /aspecto precedente o siguiente, en donde el valor HLB es por lo menos 12. 17. El método de cualquier modalidad/característica /aspecto precedente o siguiente, en donde el valor HLB es por lo menos 20. 18. El método de cualquier modalidad/característica /aspecto precedente o siguiente, en donde el valor HLB es por lo menos 24 a 30. 19. El método de cualquier modalidad/característica /aspecto precedente o siguiente, en donde el fango se reduce a por lo menos azúcar parcialmente formada, glucosa, celulosa de cadena más corta o cualquier combinación de los mismos. 20. El método de cualquier modalidad/característica /aspecto precedente o siguiente, en donde el fango es fango primario . 21. El método de cualquier modalidad/característica /aspecto precedente o siguiente, en donde el fango es fango secundario . 22. El método de cualquier modalidad/característica /aspecto precedente o siguiente, en donde el método antes de la eliminación de agua del fango ocurre durante un tiempo de aproximadamente 1 hora a 120 horas. 23. El método de cualquier modalidad/característica /aspecto precedente o siguiente, en donde la enzima se presenta en una concentración de 0.05 a 35% en peso del i) y ii), o la composición. 24. El método de cualquier modalidad/característica /aspecto precedente o siguiente, en donde el i) y ii) se adicionan secuencialmente dentro de 30 minutos entre si en cualquier orden. 25. El método de cualquier modalidad/característica /aspecto precedente o siguiente, donde el surfactante no iónico tiene un peso molecular promedio de aproximadamente 1,000 a aproximadamente 20,000.

La presente invención puede incluir cualquier combinación de estas diversas características o modalidades descritas en lo anterior y/o enseguida como se exponen en las oraciones y/o párrafos.

En más detalle, el fango, como se establece, puede ser de la fabricación de pulpa y/o papel y/u otras fuentes. No hay limitación en cuanto a la fuente del fango. La presente invención se utiliza de preferencia para degradar fango de la fabricación de papel y/o papel. Además, la presente invención tiene utilidad con respecto a degradar la biomasa en general. El término "biomasa" incluye cualquier materia orgánica no fosilizada, es decir, renovable. Los diversos tipos de biomasa incluyen biomasa de planta, biomasa microbiana, biomasa animal (cualquier subproducto animal, residuo animal, etc.) y biomasa de residuo municipal (desechos residenciales y comerciales ligeros con reciclables tal como metal y vidrio removido) . El término biomasa también incluye materiales celulósicos vírgenes o pbst-consumo, tal II como trapos y toallas fabricadas de algodón o una mezcla de algodón .

El término "biomasa de planta" y "biomasa lignocelulósica" se refiere a virtualmente cualquier materia orgánica derivada de la planta (de madera o no de madera) . La biomasa de planta puede incluir, pero no se limita a, cultivos agrícolas o alimenticios (por ejemplo, caña de azúcar, remolacha azucarera o granos de maíz) o un extracto del mismo (por ejemplo, azúcar de la caña de azúcar y almidón del maíz), cultivos agrícolas y residuos de cultivo agrícola y residuos tal como rastrojo de maíz, paja de trigo, paja de arroz, bagazo de caña de azúcar, algodón y los similares. La biomasa de planta además incluye, pero no se limita a, árboles, cultivos de energía de madera, desechos de madera y residuos tal como aclareos de bosques de coniferas, residuos de corteza, aserrín, corrientes de residuos de la industria de papel y pulpa, fibra de madera y los similares. Adicionalmente, cultivos de hierba, tal como pasto varilla y los similares tienen potencial para ser producidos a una gran escala como otra fuente de biomasa de planta. Para áreas urbanas, el mejor material de alimentación de biomasa de planta potencial incluye residuos de jardín (por ejemplo, recortes de césped, hojas, recortes de árbol y matorrales) y residuos de procesamiento vegetal.

Se va a entender que mientras varias descripciones de la presente invención se proporcionan con respecto al fango, especialmente el fango de la fabricación de pulpa y/o papel, la presente invención también se aplica a todas las formas de fango y/o biomasa de la misma manera o similar.

El fango que es tratado por la presente invención puede ser un fango primario y/o secundario como esos términos son entendidos en la industria de fabricación de papel. El fango puede incluir, pero no se limita a, composiciones que contienen uno o más tipos de fibras de uno o más tipos de madera. El fango puede contener fibras de una o más longitudes, incluyendo finos. Otros materiales se pueden incluir en el fango de la fabricación de papel, que pueden incluir, pero no están limitados a, materiales de aprestación de ASA u otros materiales de aprestación, materiales de aprestación hidrolizado, polímeros, adherentes, pegamentos, tintas, rellenadores, otras impurezas, tal como de papel reciclado, desespumantes y los similares.

Con respecto a la enzima que tiene actividad de celulasa, se pueden utilizar una o más enzimas que tienen actividad de celulasa, tal como 2 o más enzimas, 3 o más enzimas, 4 o más enzimas, 5 o más enzimas y los similares. Otras enzimas que no tienen actividad de celulasa pueden ser además incluidas como una opción.

La composición de enzima puede contener por lo menos una esterasa o lipasa, o ambas, y de preferencia contiene una alta concentración ' de esterasa y/o lipasa. La lipasa se puede derivar o aislar de fuentes pancreáticas (por ejemplo, lipasa pancreática) o de varios hongos y/o bacterias, y/u otros microrganismos . Ejemplos incluyen, pero no están limitados a, triacilglicerol acilhidrolasa y triacil glicerol lipasa. También, se puede utilizar cualquier lipasa o esterasa capaz de hidrolizar triglicéridos a glicerol y ácidos grasos. Se pueden utilizar productos comercialmente disponibles que contienen esterasa o lipasa. Por ejemplo, se puede utilizar Buzyme® 2515 y Buzyme® 2517 y están disponibles de Buckman Laboratories International, Inc., Memphis, Tenn. Los productos que contienen enzimas adecuadas, tal como Resinase A2X, Novocor ADL, Pancreatic Lipase 250, Lipase G-1000, Greasex 50L y Greasex 100L, se puede utilizar en los métodos de la presente invención. Tales productos son disponibles de tales fuentes comerciales como Genencor y Novo Nordisk. La esterasa o lipasa descrita en las Patentes Norteamericanas Nos. 5,507,952 y 5,356,800 se pueden utilizar en la presente invención y estas patentes se incorporan en su totalidad junto con cualquiera de otras patentes o publicaciones mencionadas en esta solicitud, por referencia en la presente. La enzima o lipasa se puede utilizar generalmente en cualquier forma, tal como forma liquida o forma sólida. Las cantidades de esterasa y/o lipasa pueden ser de aproximadamente 0.005 lbs. a aproximadamente 4.0 lbs. por tonelada de fango basado en el peso de sólidos secos del fango, tal como de aproximadamente 0.01 libras a aproximadamente 2.0 libras por tonelada, o de aproximadamente 0.05 libras a aproximadamente 0.5 libras por tonelada de fango basado en el peso de sólidos secos del fango. Las composiciones de esterasa y lipasa pueden ser composiciones estabilizadas, tal como la utilización de las formulaciones en las Patentes Norteamericanas Nos. 5,356,800 y 5,780,283, que son incorporadas en la presente en sus totalidades por referencia.

De acuerdo con la presente invención, la composición de enzima puede incluir una combinación de dos o más diferentes enzimas. La composición de enzima puede incluir, por ejemplo, una combinación de una lipasa y una celulasa y opcionalmente puede incluir un agente estabilizante. El agente estabilizante puede ser un oligómero de poliamida.

De preferencia, aunque no es requerido, la enzima o la composición que contiene la enzima (por ejemplo, una composición pre-formada que contiene la enzima y el surfactante no iónico de la presente invención) pueden tener una actividad de celulasa de por lo menos 10 unidades/g. Por ejemplo, la enzima o la composición que contiene la enzima puede tener una actividad de celulasa de por lo menos 15 unidades/g, por lo menos 20 unidades/g, por lo menos 25 unidades/g, por lo menos 100 unidades/g, por lo menos 500 unidades/g, por ejemplo, de 10 unidades/g a 1,500 unidades/g o más alta.

La enzima se puede presentar en cualquier cantidad de concentración mientras que la enzima o enzima que contiene la composición tenga la habilidad de degradar el fango. Por ejemplo, la enzima se puede presentar en una concentración de aproximadamente 0.05 a aproximadamente 5% en peso, basado en el peso de la enzima y surfactante no iónico presente. Por ejemplo, la concentración de la enzima puede ser de 0.1% en peso a 35% en peso, de 0.5% en peso a 35% en peso, de 1% en peso a 35% en peso o más, de 2% en peso a 35% en peso, de 5% en peso a 35% en peso, de 10% en peso a 35% en peso, de 15% en peso a 35% en peso, de 20% en peso a 35% en peso o más, todas basadas en el peso total de la enzima y surfactante no iónico presente.

Con respecto al surfactante no iónico, se utiliza por lo menos un surfactante no iónico que es un copolimero de bloque difuncional que tiene un valor HLB de por lo menos 7. Por ejemplo, el valor HLB puede ser por lo menos 10, por lo menos 12, por lo menos 14, por lo menos 18, por lo menos 20, por lo menos 24, por lo menos 25. Por ejemplo, el valor HLB puede ser de 7 a 30, de 10 a 30, de 10 a 28, de 10 a 25, de 10 a 24, de 12 a 30, de 12 a 25, de 12 a 24, de 15 a 24, de 15 a 30, de 20 a 30 y los similares. Por lo menos un surfactante no iónico que es un copolímero de bloque difuncional se puede utilizar, o 2 o más, 3 o más y los similares. El surfactante no iónico se presenta, de preferencia en una cantidad de por lo menos 0.1% en peso basado en el peso de la enzima y surfactante no iónico presente. Se pueden utilizar otros surfactantes no iónicos que tienen un valor HLB por abajo de 7 y/o no son copolimeros de bloque difuncionales en adición como una opción. Como una opción adicional, otros surfactantes se pueden presentar mientras que la composición total que contiene la enzima y surfactante no iónico no se afecten con respecto a su habilidad de degradar fango como es descrito en la presente.

El surfactante no iónico puede ser un copolímero de bloque del tipo PEO-PPO-PEO. El surfactante no iónico puede ser un poloxámero. Por ejemplo, el surfactante no iónico que se puede utilizar en la presente invención puede tener la siguiente fórmula: HO (CH2CH2) yi (CH2CH2CH20) y2 (CH2CH20) y3OH Estos son copolimeros de bloque no iónicos compuestos de una unidad de polipropilenoxi flanqueada por dos unidades de polietilenoxi . Los índices y1, y2 y y3 tienen valores tal que el poloxámero tiene un peso molecular promedio de aproximadamente 1000 g/mol a aproximadamente 20,000 g/mol. Estos polímeros también son bien conocidos por el nombre comercial PLURONICSMR. Estos compuestos son nombrados comúnmente con la palabra Poloxámero seguido por un número para indicar el co-polímero especifico, por ejemplo Poloxamer 407 que tiene dos bloques de PEG de aproximadamente 101 unidades (y1 y y3 cada uno igual a 101) y un bloque de polipropileno de aproximadamente 56 unidades. Este polímero es disponible de BASF bajo el nombre comercial LUTROL (TM) F-17.

Algunos otros ejemplos específicos incluyen, poli (etilenglicol, que incluyen derivados de éster de los mismos, tal como su éster metílico o los ésteres de ácidos grasos (por ejemplo, PEG-palmitato) . Se pueden utilizar polímeros de bloque del tipo PEO-PPO-PEO, y polímeros PEO-PPO aleatorios. Además, se puede utilizar Triton-X-100 (éster p-(1, 1, 3, 3-tetrametilbutil) -fenílico de polietilenglicol) , que es surfactante no iónico que comprende una porción de polietilenglicol .

La enzima y surfactante no iónico que es un copolímero de bloque difuncional se pueden presentar en una relación en peso de enzima : surfactante no iónico de 0.1:10 a 10:0.1. De preferencia, la relación en peso es de 1:0.5, tal como 1:5 y los similares.

El surfactante no iónico puede tener un peso molecular promedio (en Daltons) de 1,000 a aproximadamente 20,000, por ejemplo, 2,000 a 15,000, 3,000 a 12,000, 5,000 a 20,000, 10,000 a 20,000 y los similares.

Además de la enzima y surfactante no iónico, se pueden utilizar otros componentes en adición, tales como conservadores, agentes estabilizantes, desodorantes, rellenadores, extendedores y los similares. Por ejemplo, además de la enzima y surfactante no iónico, por lo menos se puede utilizar un estabilizador, tal como un PVP con o sin glicerol. Además, una o más sales se pueden presentar, tal como cloruro de calcio u otras sales. La enzima y surfactante no iónico se puede diluir o preparar en agua u otras soluciones acuosas. Por ejemplo, el glicerol o componente similar se puede presentar en una cantidad de 5 a 30% en peso de la composición. El PVP, tal como PVP K90 o componente similar, se puede presentar en una cantidad de aproximadamente 1 a 10% en peso. El CaCl2 o componente similar se puede presentar en una cantidad de aproximadamente 0.1 a 2% en peso. El conservador, tal como BUSAN 1078, se puede presentar en una cantidad de 0.05% en peso a aproximadamente 0.2% en peso, en donde todos los porcientos en peso se basan en el peso total de la composición (sin dilución con agua) .

Además de estos componentes, los biocidas, de preferencia en pequeñas cantidades simplemente para conservar la composición de la presente invención para propósitos de almacenamiento, se pueden utilizar, tales como biocidas de Buckman Laboratories International, tal como Busan® 1078 y los similares.

Si los biocidas se presentan, típicamente, las cantidades están por abajo de 1% en peso basado en el peso total de los componentes presentes que forman la composición de la presente invención. Más de preferencia, menos de 0.5% en peso, menos de 0.1% en peso, tal como 0.001% en peso a 0.01% en peso por peso de la composición total.

Como es establecido, en la presente invención, la enzima, surfactante no iónico y cualquiera de los componentes opcionales se pueden adicionar conjuntamente como una composición pre-formada o cada componente individual o cualquier combinación de componentes se pueden adicionar separadamente, tal como secuencialmente, Iota a lote, o al mismo tiempo a través de diferentes puntos de inyección de entrada. La composición o componentes de los mismos se pueden introducir incrementadamente durante cualquier período de tiempo (10 segundos a 150 horas o más), o se pueden introducir periódicamente o todo en un tiempo. Como una opción, se puede hacer una composición preformada, que contiene la enzima y surfactante no iónico y otros componentes. La composición se puede preparar al mezclar los componentes conjuntamente en cualquier orden. Las varias cantidades de la enzima y surfactante no iónico se describen en lo anterior y se aplican igualmente aquí. Generalmente, se utiliza agua o un componente acuoso o solución para formar la composición. El agua o solución acuosa o solución se pueden presentar en una cantidad de aproximadamente 10% en peso a aproximadamente 90% en peso, basado en el peso total de la composición diluida con agua.

La composición de la presente invención o los componentes que forman la composición de la presente invención se pueden aplicar o introducir al fango de cualquiera manera, tal como rociado, vaciado, inyección, mezclado en y los similares. Esencialmente, se puede utilizar cualquier técnica de contacto para llevar los componentes de la composición de la presente invención en contacto con el fango. La composición de la presente invención o los componentes que constituyen la composición se pueden mezclar subsecuentemente con el fango o de otra manera dispersar entre el fango para mejorar la proporción de degradación. Como una opción, la composición puede estar en forma liquida, forma sólida, forma seca, forma de tableta, o forma semi-sólida. La composición se puede incorporar o presentar en un cartucho, o se puede presentar en una membrana o filtro o en cualquier superficie que hace contacto con el fango.

La composición de la presente invención o componentes que constituyen la composición se pueden introducir al fango que está presente en un tanque, en un estanque de sedimentación y/u otra ubicación de contención. De preferencia, la presente invención se utiliza generalmente con el fango no activado. El contenido de agua del fango que está siendo tratado puede ser cualquier contenido de agua, tal como de aproximadamente 1 a aproximadamente 99% en peso. El fango puede ser fango eliminado de agua, puede ser fango primario, tal como fango existente antes de cualquier procesamiento aeróbico y/o puede ser después del procesamiento oxidante primario, que es un fango secundario.

Generalmente, el fango que está siendo tratado contiene material de celulosa, tal como de aproximadamente 0.1% en peso a aproximadamente 70% en peso de material de celulosa basado en el peso del fango seco.

Con la presente invención, el fango se puede reducir a componentes que incluyen azúcar, glucosa, celulosas, tal como celulosas de cadena más corta y los similares.

El método de la presente invención puede ocurrir a varias temperaturas, tal como temperaturas ambiente (con referencia a la temperatura del fango) . El método de la presente invención se puede utilizar, por ejemplo, a temperaturas de aproximadamente 5°C a aproximadamente 75°C.

Con la presente invención, como una opción, el método se conduce en la ausencia de cualquier adición separada de ácido y/o componente alcalino o químico.

Con la presente invención, después de que la enzima y surfactante no iónico se ponen en contacto con el fango, el tiempo de contacto puede ser de aproximadamente 1 hora a aproximadamente 150 horas o más. Por ejemplo, el tiempo de contacto puede ser de 5 horas a 100 horas, 10 horas a 75 horas, 24 horas a 72 horas, 48 horas o más y los similares. No hay limitación de tiempo real para el tiempo de contacto. Generalmente, el tiempo de contacto se puede basar en el proceso particular utilizado en la ubicación del fango. Después de este tiempo de contacto, se puede presentar la eliminación de agua del fango. Cualquier método para eliminar de agua el fango se puede utilizar que es conocido en la técnica. Por ejemplo, la eliminación de agua se puede lograr con el uso de un tanque o estanque de sedimentación y luego prensar, extruir, filtrar, centrifugar y los similares. No hay limitación con respecto a la técnica o técnicas que se pueden utilizar para eliminar de agua el fango.

Si el surfactante no iónico y enzima se adicionan separadamente y no como una composición preformada, de preferencia el surfactante no iónico y enzima se adicionan dentro de 30 minutos entre sí en cualquier orden, dentro de 15 minutos entre sí en cualquier orden, dentro de 10 minutos entre sí en cualquier orden, dentro de 5 minutos entre sí en cualquier orden, dentro de 1 minuto entre sí en cualquier orden, o dentro de 30 segundos entre sí en cualquier orden.

Cualquier procesamiento subsecuente del fango eliminado de agua (y degradado) (por ejemplo, cualquier fango restante) se puede utilizar y no hay limitaciones con respecto al procesamiento adicional Como es establecido, con el método de la presente invención, el fango que es degradado se puede reducir por 10% en peso, 20% en peso, 30% en peso, 40% en peso, 50% en peso o más. El fango que puede existir después de que se conduce el método de la presente invención luego se puede procesar por técnicas convencionales. Los productos o sub-productos del fango degradado pueden estar, por ejemplo, en la forma de azúcar, glucosa, celulosa de cadena más corta y los similares, y se pueden presentar generalmente en la forma de una suspensión o en solución y este material luego se puede recuperar para cualquiera de los propósitos, tal como para la fermentación para hacer bio-etanol. Como una alternativa, la solución o suspensión que contienen los productos degradados de los métodos de la presente invención se pueden colocar nuevamente en el sistema, tal como liquido en un tanque aeróbico. En la alternativa, la solución o suspensión que contiene los productos de la degradación del fango se pueden procesar como material BOD.

Con la presente invención, la actividad de celulasa de la enzima se incrementa grandemente por la presencia del surfactante no iónico. Por ejemplo, la actividad de celulasa de la enzima se incrementa por al menos 10% comparado con solo utilizar la enzima sola sin cualquier surfactante no iónico presente. Esta actividad incrementada puede ser por lo menos 10% mayor, por lo menos 20% mayor, por lo menos 25% mayor, por lo menos 30% mayor, por lo menos 35% mayor o más, tal como de 10% a 50% mayor en la actividad de celulasa.

Con la presente invención, la reducción de sólidos del fango, como un resultado de los métodos de la presente invención, se puede incrementar por al menos 10% (en peso) como es comparado al utilizar la enzima sola sin cualquier surfactante no iónico que está presente. Esta reducción de sólidos puede ser por lo menos 10% en peso mayor, por lo menos 15% en peso mayor, por lo menos 20% en peso mayor, por lo menos 25% en peso mayor, por lo menos 30% en peso mayor, tal como 10% en peso a 50% en peso mayor (comparado con nada de surfactante no iónico presente) .

Como una opción, en la presente invención, aunque menos efectiva, el surfactante no iónico, en por lo menos una modalidad, puede ser opcional.

La presente invención además será puesta en claro por los siguientes ejemplos, que se proponen para ser ejemplares de la presente invención.

EJEMPLOS Ejemplo 1: Se obtuvo fango obtenido de una planta de fabricación de papel. Este fango tuvo una consistencia de 56.0% en peso de fango en agua. El fango se diluyó en agua desionizada que contiene 9.1% en peso de sólidos. La suspensión de fango sólida tuvo un pH de aproximadamente 6.95.

Se prepararon dos composiciones. La primera composición contuvo enzima en varias cantidades mostradas en la tabla enseguida. Particularmente, el primer conjunto de composiciones contuvo enzima solamente, específicamente enzima CellicMR CTec de Novozymes. El segundo conjunto de composiciones contuvo la misma enzima pero, además, un surfactante no iónico, específicamente PLURONIC F108 de BASF. Las cantidades para cada componente se exponen en la tabla enseguida. El tratamiento con cualquier composición se condujo a 28°C durante 24 horas. La suspensión de fango se sometió a vórtice vigorosamente durante 2 a 3 minutos para desintegrar el fango estrechamente empacado antes de la adición de la enzima.

Como se puede observar de los resultados enseguida, cuando se utilizó la enzima con el surfactante no iónico, la cantidad de reducción de sólido del fango se incrementó en cada instancia comparada con la utilización de enzima solamente .

Tabla 1. Digestión del fango (28°C, pH 6.95 durante 24 horas) * Las concentraciones de enzima se basan en por ciento de suspensión del fango.

Ejemplo 2 : Los experimentos se establecieron para evaluar los efectos de los surfactantes en la actividad enzimática de la enzima Cellic® CTec. La enzima, surfactante y agua se mezclaron para formar una solución que contiene 5% en peso de surfactante y 10% en peso de enzima. Por ejemplo, 1.0 g de Cellic® CTec, 0.5 g de PLURONIC F108 y 8.5 g de agua desionizada se mezclaron para producir una solución que contiene 10% en peso de enzima y 5% en peso de surfactante. Las soluciones de enzima-surfactante resultantes se probaron para la actividad de celulasa. La carboximetil celulosa se utilizó como el sustrato de ensayo. Una solución de control que contiene 10% en peso de enzima sin surfactante se incluyó para comparación. 1. Efectos de varios surfactantes PLURONIC en la actividad de Cellic® CTec Cinco surfactantes PLURONIC con diferentes valores HLB se evalúan para sus efectos en la actividad enzimática de Cellic® CTec en solución de agua. Cada surfactante se mezcló con la enzima en agua. La solución resultante luego se analizó para la actividad de celulasa utilizando carboximetil celulosa (CMC) como el sustrato. Los resultados se muestran en la Tabla enseguida. Todos los cinco surfactantes PLURONIC demostraron efectos positivos en la actividad de enzima. F108 fue el mejor entre los surfactante PLURONIC probados. F108 aumentó la actividad enzimática por 22 . 3 % . Todos los cinco surfactantes PLURONIC no mostraron actividad de enzima cuando se probaron solos sin la enzima.

Tabla 2. Efectos de los surfactantes sobre la actividad enzimática (Sistema de prueba: 5% en peso de surfactante Pluronic® + 10% en peso de Cellic® CTec) Control - solución de Cellic CTec al 10% sin surfactante.

HLB - Balance hidrofilico lipofilico. 2. Efectos de otros surfactantes (di erentes de Pluronic®) sobre la actividad de Cellic® CTec Tabla 3 . Efectos de otros surfactantes sobre la actividad enzimática (Sistema de prueba: 5% en peso de surfactante + 10% en peso de Cellic® CTec) Los datos en la Tabla 3 sugieren que el efecto de los otros surfactantes probados sobre la actividad de enzima no es significante.

De esta manera, como se puede observar en estos ejemplos, no todos los surfactantes tienen la habilidad para incrementar la actividad de la enzima de una manera significante. Además, como se muestra en los ejemplos, entre más alto es el valor HLB del surfactante no iónico, más alto es el por ciento de incremento de actividad con la enzima. Los resultados ciertamente fueron inesperados y sorprendentes con respecto al efecto del surfactante no iónico, especialmente un surfactante no iónico que tiene los valores HLB de 7 o arriba y más de preferencia, 12 o arriba.

Los solicitantes específicamente incorporan los contenidos completos de todas las referencias citadas en esta descripción. Además, cuando una cantidad, concentración u otro valor o parámetro se da como ya sea un intervalo, intervalo preferido, o una lista de valores preferibles superiores y valores preferibles inferiores, esto va a ser entendido como que divulgan específicamente todos los intervalos formados de cualquier par de cualquier límite de intervalo superior o valor preferido y cualquier límite de intervalo inferior o valor preferido, sin considerar si los intervalos se divulgan separadamente. Donde un intervalo de valores numéricos se cita en la presente, a menos de que sea establecido de otra manera, el intervalo se propone para incluir los puntos finales de los mismos, y todos los números enteros y fracciones dentro del intervalo. No se propone que el alcance de la invención sea limitado a los valores específicos citados cuando se define un intervalo.

Otras modalidades de la presente invención serán evidentes para aquellos expertos en la técnica a partir de la consideración de la presente especificación y práctica de la presente invención divulgada en la presente. Se propone que la presente especificación y los ejemplos sean considerados como ejemplares solamente con un alcance real y espíritu de la invención que es indicado por las siguientes reivindicaciones y equivalentes de las mismas.

Claims (25)

REIVINDICACIONES

1. Un método para degradar fango de la fabricación de pulpa y/o papel, caracterizado porque el método comprende: a) aplicar al fango i) por lo menos una enzima que tiene actividad de celulasa, y ii) por lo menos un surfactante no iónico que es un copolimero de bloque difuncional que tiene un valor HLB de por lo menos 7, o una composición que comprende i) y ii) ; y b) eliminar de agua el fango.

2. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la enzima o la composición tiene una actividad de celulasa de por lo menos 10 unidades/g.

3. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el surfactante no iónico está prtesente en una cantidad de por lo menos 0.1% en peso del i) y ii) o la composición.

4. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la enzima y el surfactante no iónico están presentes en una relación en peso de enzima : surfactante no iónico de 0.1:10 a 10:0.1.

5. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la actividad de celulasa de i) y ii) o la composición es por lo menos 10% mayor que utilizando i) solo.

6. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la reducción de sólido del fango como un resultado del método utilizando i) y ii) o la composición es por lo menos 10% mayor en peso que utilizando i) solo.

7. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la enzima comprende una lipasa.

8. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque en el método para degradar, la fibra de celulosa está presente en el fango y es por lo menos parcialmente degradada y en donde se reducen los contenidos de sólido del fango.

9. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la degradación del fango en parte forma azúcar.

10. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el método además comprende convertir el azúcar a etanol en un proceso de fermentación.

11. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el método ocurre a una temperatura de aproximadamente 5°C a aproximadamente 75 °C.

12. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el método se conduce en la ausencia de cualquier adición separada de ácido o alcalina, o ambas.

13. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el fango comprende material de celulosa .

14. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el material de celulosa está presente en una cantidad de aproximadamente 0.1% en peso a aproximadamente 70% en peso, basado en el peso del fango seco.

15. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el surfactante no iónico es un copolimero de bloque del tipo PEO-PPO-PEO.

16. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el valor HLB es por lo menos 12.

17. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el valor HLB es por lo menos 20.

18. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el valor HLB es por lo menos 25 a 30.

19. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el fango se reduce a azúcar por lo menos parcialmente formada, glucosa, celulosa de cadena más corta o cualquier combinación de los mismos.

20. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el fango es fango primario.

21. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el fango es fango secundario.

22. El método de conformidad con la reivindicación. 1, caracterizado porque el método antes de eliminar de agua el fango ocurre durante un tiempo de aproximadamente 1 hora a 120 horas.

23. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la enzima está presente en una concentración de 0.05 a 35% en peso del i) o ii) o la composición.

24. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el i) y ii) se adicionan secuencialmente dentro de 30 minutos entre si en cualquier orden.

25. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el surfactante no iónico tiene un peso molecular promedio de aproximadamente 1,000 a aproximadamente 20,000.