MX2013008363A - Materias primas de papel de procesamiento. - Google Patents

Abstract

Se proporcionan métodos para procesar materias primas de papel, así como intermediarios y productos hechos utilizando dichos métodos. Ciertos tipos de materias primas de papel, en particular papeles altamente pigmentados y/o papeles altamente cargados como papel que se ha impreso a color, por ejemplo, revistas y papeles cubiertos de peso base alto, por ejemplo almacenamiento de revistas, se utilizan para producir intermediarios y productos útiles, como energía, combustibles, alimentos o materiales.

Description

MATERIAS PRIMAS DE PAPEL DE PROCESAMIENTO Solicitudes Relacionadas Esta solicitud reclama prioridad a la Solicitud Provisional de E.U. 2 de Serie 61/442,710, presentada el 14 de febrero de 2011. La descripción completa de esta solicitud provisional se incorpora en el presente por referencia en el presente.

Antecedentes Revistas, catálogos y otros productos de papel que contienen altos niveles de revestimientos, pigmentos, tintas, y están ampliamente disponibles como materiales de desecho. Si bien se hacen esfuerzos para recicla este papel de desecho, en general mediante la trituración de éste para uso en productos de papel reciclado, podría ser favorable si este papel de desecho podría ser utilizado económicamente como materia prima para hacer otros tipos de productos .

Breve Descripción En general, esta invención se refiere a métodos de materias primas de papel de procesamiento y a intermediarios y productos hechos del mismo. En particular, la invención se refiere en general al procesamiento de ciertos tipos de materias primas de papel relativamente pesadas, tales como papeles altamente pigmentadas, y o papeles cargados, tales como el papel que ha sido impreso de color (impreso con colores distintos de o adicional al negro), por ejemplo, revistas, y otros documentos.

Muchos de los métodos descritos en el presente utilizan microorganismos o productos producidos por microorganismos, por ejemplo, enzimas, para bioprocesár la materia prima, la producción de intermediarios y productos útiles, por ejemplo, energía, combustibles, alimentos y otros materiales. Por ejemplo, en algunos casos, las enzimas se utilizan para sacarificar las materias primas, la conversión de las materias primas a los azúcares. Los azúcares se pueden utilizar como un producto o intermediario finales, o procesados adicionales, por ejemplo, por fermentación. Por ejemplo xilosa puede ser hidrogenada a xilitol y la glucosa puede ser hidrogenada al sorbitol .

En un aspecto, la invención presenta métodos para la producción de un azúcar, por ejemplo, en forma de una solución o suspensión, que incluye proporcionar materia prima de papel, materia prima de papel que incluye papel de fotoimpresión, por ejemplo, papel de fotoimpresión, papel a color y/o papel estucado por ejemplo, papel poliestucado y opcionalmente la mezcla de la materia prima con un fluido y/o agente de sacarificación.

Algunas implementaciones incluyen una o más de las siguientes características. La materia prima de papel puede tener un peso base mayor que 15.87 kg, por ejemplo, desde aproximadamente 15.87 kg a 149.68 kg y/o el papel puede tener un alto contenido de relleno, por ejemplo, mayor que aproximadamente 10% en peso, por ejemplo, mayor que 20% en peso. Por ejemplo, el material de relleno o cualquier cubierta puede ser un material inorgánico. El papel también puede tener un alto peso base, por ejemplo, mayor que aproximadamente 500 g/m2. El papel puede comprender un pigmento o tinta de impresión, por ejemplo, a un nivel mayor que aproximadamente 0.025% en peso. El papel puede tener un contenido de cenizas superior a aproximadamente 8% en peso.

El método puede incluir además la adición de un microorganismo, por ejemplo una levadura ylo una bacteria (por ejemplo, del género Clostridium) , a la materia prima de papel o papel sacarificado y la producción de un producto o intermedio.

El producto puede ser un combustible, incluyendo, por ejemplo, alcoholes (por ejemplo, metanol , etanol, propanol, isopropanol, eritritol, n-butanol, isobutanol, sec-butanol, terc-butanol , etilenglicol , propilenglicol , 1 , 4-butanodiol y/o glicerina) , ácidos orgánicos, alcoholes de azúcar (por ejemplo, eritritol, glicol, glicerol, treitol sorbitol, arabitol, ribitol, manitol, dulcitol, fucitol, iditol, isomalt maltitol lactitol xilitol y otros polioles, ) (por ejemplo, ácido fórmico, ácido acético, ácido propiónico, ácido butírico, ácido valérico, ácido caproico, ácido palmítico, ácido esteárico, ácido oxálico, ácido malónico, ácido succínico, ácido glutárico, ácido oleico, ácido linoleico, ácido glicólico, ácido láctico y/o ácido ?-hidroxibutírico) , hidrocarburos (metano, etano, propano, isobutano, pentano, n-hexano, biodiesel y/o bio-gasolinas), hidrógeno y mezclas de los mismos.

El método puede incluir además la adición de una fuente de nutrientes a base de alimentos a la mezcla, por ejemplo, una fuente de nutriente seleccionado de entre el grupo que consiste de granos, vegetales, residuos de granos, residuos de vegetales, y mezclas de los mismos, por ejemplo, trigo, avena, cebada, soja, guisantes, legumbres, patatas, maíz, salvado de arroz, harina de maíz, salvado de trigo, y sus mezclas. En tales casos, la mezcla e?? incluir además un sistema de enzima seleccionada para liberar nutrientes de la fuente de nutrientes a base de alimentos, por ejemplo, un sistema que comprende una proteasa y una amilasa.

El método puede incluir la desintoxicación de la solución de azúcar o suspensión. El método puede incluir el procesado adicional, el azúcar, por ejemplo, mediante la separación de xilosa y/o la glucosa del azúcar. En algunos casos, la sacarificación se puede realizar a un pH de aproximadamente 3.8 a 4.2. La mezcla puede incluir, además, una fuente de nitrógeno.

En algunos casos, el método incluye además el tratamiento físico de la materia prima de papel, por ejemplo tratar mecánicamente para reducir la densidad aparente de la materia prima de papel y/o aumentar el área superficial BET de la materia prima. Tratar físicamente la materia prima de papel puede incluir la irradiación, por ejemplo, con un haz de electrones. El método puede incluir la mezcla de la materia prima de papel con un fluido. El método puede incluir la desintoxicación del materia prima de papel, azúcar, y/u otros productos o intermediarios. La materia prima de papel puede estar en la forma de revistas. La materia prima de papel también puede ser un laminadó de al menos una capa de un polímero y de papel y puede incluir además al menos una capa de un metal por ejemplo, aluminio.

Aunque muchas modalidades incluyen el uso de materias primas de papel relativamente pesado, por ejemplo, que contiene rellenos y/o revestimientos otros papeles se pueden utilizar por ejemplo, papel de periódico.

A menos que se defina lo contrario, todos los términos técnicos y científicos usados en el presente tienen el mismo significado que el comúnmente entendido por un técnico normal en la materia a la que pertenece esta invención. Aunque los métodos y materiales similares o equivalentes a los descritos en el presente se pueden utilizar en la práctica o ensayo de la presente invención, los métodos y materiales adecuados se describen a continuación. Todas las publicaciones, solicitudes de patente, patentes, y otras referencias mencionadas en el presente se incorporan por referencia en su totalidad. En caso de conflicto, la presente descripción regulará, incluyendo las definiciones. Además, los materiales, métodos, y ejemplos son sólo ilustrativos y no pretenden ser limitantes.

Otras características y ventajas de la invención serán evidentes a partir de la siguiente descripción detallada, y de las reivindicaciones.

Descripción de los Dibujos La figura 1 es un diagrama de flujo que ilustra la conversión de una materia prima a etanol mediante la producción de una solución de glucosa.

La figura 2 es un diagrama esquemático de una instalación de fabricación de etanol .

La figura 3 es un diagrama que ilustra la hidrólisis enzimática de celulosa a glucosa.

Descripción detallada El uso de métodos y los paquetes de nutrientes se describen en el presente, las materias primas de papel que incluyen altos niveles de pigmentos, colores, rellenos y/o revestimientos, y/o que tienen un peso base alto, y los derivados sacarificados de tales materias primas, se pueden bioprocesar, por ejemplo, el uso de fermentación, para producir intermedios y productos útiles tales como los descritos en el presente. En algunos casos, la materia prima incluye altos niveles de pigmentos y/o rellenos tales como aquellas materias primas utilizadas en la impresión, por ejemplo, revistas. Se describen en el presente ejemplos de tales materias primas. Las materias primas de este tipo son favorables por un número de razones, incluyendo su costo relativamente bajo (si se utilizan materiales de desecho) y, en el caso de papeles de peso base alto, su densidad relativamente alta, lo que contribuye a la facilidad de manipulación y procesamiento.

Conversión de Materiales Celulósicos y Lignocelulósicos para Alcoholes Haciendo referencia a la figura 1, un proceso para la fabricación de un alcohol, por ejemplo, etanol, o una butanol por ejemplo, isobutanol, sec-butanol, terc-butanol o n-butanol, pueden incluir, por ejemplo, opcionalmente el tratamiento mecánico de la materia prima (paso 110) , antes y/o después de este tratamiento, tratar opcionalmente la materia prima con otro tratamiento físico, por ejemplo, la irradiación, para reducir adicionalmente su recalcitrante (paso 112), sacarificación de la materia prima para formar una solución de azúcar (paso 114), transportar opcionalmente, por ejemplo, por tubería, vagón de ferrocarril, camión o barcaza, la solución (o la materia prima, enzima y agua, si la sacarificación se lleva a cabo en el camino) a una planta de fabricación (paso 116), y luego el bio-procesamiento de la materia prima tratada para producir un producto deseado (paso 118), que luego se procesa adicionalmente, por ejemplo, por destilación (paso 120) . Si se desea, el contenido de lignina puede ser medida (etapa 122) y parámetros de proceso se puede ajustar o se ajusta sobre la base de esta medición (paso 124), tal como se describe en la Solicitud de E.U. NB de serie 12/704,519, presentada el 11 de febrero de 2010, la descripción completa la cual se incorpora en el presente- por referencia.

Debido a que las materias primas de papel son generalmente bajas, o carecen por completo, de nutrientes para apoyar bioprocesos, generalmente se prefiere que los nutrientes se añadan al sistema, por ejemplo en forma de una fuente de nutrientes a base de alimentos o un paquete de nutrientes, como se describe en la Solicitud de E.U. Ns de serie 13/184,138, que se incorpora por referencia en el presente en su totalidad. Cuando se utiliza, la fuente de nutrientes a base de alimentos o un paquete de nutriente está presente durante bio-procesamiento (paso 118) , por ejemplo, la fermentación, y pueden en algunas implementaciones preferidas también estar presentes durante la etapa de sacarificación (paso 114) . En algunas implementaciones, se añade la fuente de nutrientes a base de alimentos o paquete de nutrientes al comienzo de la etapa 114, junto con una combinación de enzimas adecuadas para la sacarificación, fermentación, y la liberación de los nutrientes de la fuente de nutrientes a base de alimentos.

La sacarificación se lleva a cabo en virtud de un primer conjunto de condiciones de proceso (por ejemplo, temperatura y pH) , y luego, cuando la sacarificación ha procedido a una medida deseada las condiciones del proceso se pueden ajustar (por ejemplo, mediante el ajuste dé pH de 4 a 5) para permitir que la fermentación proceda.

En algunos casos la materia prima incluye materiales que no son beneficiosos para el procesamiento de la materia prima o disminuyen la calidad de los intermedios y/o productos. Por ejemplo, puede haber materiales que son tóxicos, y/o materiales sólidos inorgánicos o materiales orgánicos insolubles. Los materiales tóxicos pueden ser per udiciales, por ejemplo, mediante la reducción de la eficacia de las enzimas y/o microorganismos. Los ejemplos de materiales tóxicos son pigmentos y tintas descritas en el presente. Los materiales inorgánicos sólidos pueden ser perjudiciales, por ejemplo, en el aumento de la viscosidad total y densidad de las soluciones en diversos procesos, asi como la formación de lodos, fangos y material sedimentado que pueden, por ejemplo, bloquear aberturas, ser difíciles de eliminar, por ejemplo, de la parte inferir de los tanques, y/o aumentar el desgaste en mezcladores. Los ejemplos de materiales inorgánicos son rellenos y revestimientos descritos en el presente. Los materiales orgánicos insolubles pueden, por ejemplo, contaminar, los productos finales de combustible y/o causar la formación de espuma durante la mezcla o de otras etapas de procesamiento. Los ejemplos de materiales orgánicos insolubles son polímeros utilizados en papel polirreye.stido se describe en el presente. Por lo tanto, puede ser favorable para eliminar algunos de los sólidos insoluoles y materiales orgánicos y para desintoxicar la materia prima en cualquier punto durante el procesamiento como se describe en el presente. Sorprendentemente, se ha encontrado que en algunos casos los materiales en la materia prima que se esperaría que fueran perjudiciales, como se discutió anteriormente, no afectan adversamente de manera significativa el proceso. Por ejemplo, algunas levaduras que proporcionan etanol por fermentación de azúcares derivados de materias primas de papel parecen ser muy resistentes a los diversos pigmentos, tintas y materiales de relleno.

La planta de fabricación utilizada en los pasos 118 - 120 (y en algunos casos todos los pasos descritos anteriormente) puede ser, por ejemplo, una planta de etanol a base de almidón o a base de azúcar existente o uno que ha sido modernizado mediante la eliminación o desmantelamiento del equipo de aguas arriba del sistema de bio-procésamiento (que en una planta de etanol típica suele incluir .equipos grano de recepción, un molino de martillos, un mezclador de pasta, utensilios de cocina y equipos de licuefacción):. En algunos casos, la materia prima recibida por la planta se puede introducir directamente en el equipo de fermen'ta'cíón . Una planta modernizada se muestra esquemáticamente en la figura 2 y se describe a continuación, así como,- por ejemplo, en E.U. Na de serie 12 /429 , 045 , presentada el 23 de abril del 2009, la descripción completa de la cual se incorpora en el presente por referencia.

La figura 2 muestra un sistema en particular que utiliza los pasos descritos anteriormente para el tratamiento de una materia prima y a continuación, utilizando la materia prima tratada en un proceso de fermentación para producir un alcohol. El sistema 100 incluye un módulo 102 en el que una materia prima es inicialmente tratada mecánicamente (paso 12, más arriba), un módulo 104 en el que la materia prima tratada mecánicamente está estructuralmente modificada (paso 14, arriba) , por ejemplo, por irradiación, y un módulo 106 en que la materia prima estructuralmente modificada Se somete a tratamiento mecánico adicional (paso 16, más arriba). Como se discutió anteriormente, el módulo 106 puede ser del mismo tipo que el módulo 102, o de un tipo diferente. En algunas implementaciones de la materia prima estructuralmente modificada puede ser devuelta al módulo 102 para su posterior tratamiento mecánico en lugar dé ser tratado adicionalmente mecánicamente en un módulo separado 106.

Como se describe en el presente, muchas variaciones del sistema 100 pueden ser utilizadas.

Después de estos tratamientos, que puede ser repetido tantas veces como sea necesario para obtener las propiedades deseadas de materia prima, la materia prima tratada se suministra a un sistema de fermentación 108. La mezcla puede llevarse a cabo durante la fermentación, en cuyo caso la mezcla es preferiblemente relativamente suave (bajo cizallamiento) a fin de minimizar el daño a los ingredientes sensibles al cizallamiento, tales como enzimas y otros microorganismos. En algunas modalidades, la mezcla de chorro se utiliza, como se describe en E.U. Na de serie 12/782, 694, 13/293, 977 y 13/293, 985, cuyas descripciones completas se incorporan en el presente por referencia.

Haciendo referencia de nuevo a la figura 2, la fermentación produce una mezcla de etanol crudo, que desemboca en un depósito de 110 inversiones. El agua ü otro disolvente, y otros componentes no-etanol, se eliminan de la mezcla bruta etanol usando una columna de separación 112, y el etanol se destila a continuación, utilizando una unidad de destilación 114, por ejemplo, un rectificador. La destilación puede ser por destilación al vacío. Por último, el etanol se puede secar utilizando un tamiz molecular de 116 y/o desnaturalizadas, si es necesario, y la salida a un método de envío deseado.

En algunos casos, los sistemas descritos en el presente, o componentes del mismo, pueden ser portátiles, de modo que el sistema puede ser transportado (por ejemplo, por ferrocarril, camión o buque marino) de un lugar a otro.

Los pasos de procedimiento descritos en el presente se pueden realizar en uno o más lugares, y en algunos casos uno o más de los pasos se pueden realizar en tránsito. Tal procesamiento móvil se describe en E.U. Na de serie 12/374, 549 y la solicitud internacional N2 WO 2008/011598, cuyas descripciones completas de los cuales se incorporan en el presente por referencia.

Cualquiera o todas las etapas del método descritas en el presente se puede realizar a temperatura ambiente. Si se desea, el enfriamiento y/o calentamiento se pueden emplear durante ciertos pasos. Por ejemplo, la materia prima puede ser enfriada durante el tratamiento mecánico para aumentar su fragilidad. En algunas modalidades, la refrigeración se emplea antes de, durante o después del tratamiento mecánico inicial y/o el tratamiento mecánico posterior. El enfriamiento puede llevarse, á cabo como se describe en E.u. Na de serie 12/502, 629:, ahora patente de E.U. Ne 7,900,857 la descripción completa de la cual se incorpora en el presente por referencia. Por" otra parte, la temperatura en el sistema de fermentación 108 puede ser controlada para mejorar la sacarificación y/o fermentación. ¦ ¦ Los pasos individuales de los métodos descritos anteriormente, así como los materiales utilizados, se describirán ahora con más detalle.

Tratamiento Físico Los procesos de tratamiento físicos pueden incluir uno o más de cualquiera de los descritos en el presente, tales como el tratamiento mecánico, tratamiento químico, irradiación, tratamiento con ul rasonidos, la oxidación, piro lisis o explosión de vapor. Los métodos de tratamiento se pueden utilizar en combinaciones de dos, tres, cuatro, o incluso la totalidad de estas tecnologías (en cualquier orden) . Cuando se utiliza más de un método de tratamiento, los métodos se pueden aplicar al mismo tiempo o en momentos diferentes. Otros procesos que cambian una estructura molecular de una materia prima también se pueden usar, solos o en combinación con los procesos descritos en el presente.

Tratamientos Mecánicos En algunos casos , los métodos pueden incluir el tratamiento mecánico de la materia prima. Los tratamientos mecánicos incluyen, por ejemplo, corte, fresado, prensado, molienda, cizallamiento y cortar. El fresado puede incluir, por ejemplo, molino de bolas, molino de martillos, molienda en seco o en húmedo del rotor/estator, congelador molienda, molienda cuchilla, cuchillo de molienda, molienda de disco, de la molienda de rodillos u otros tipos de molienda. Otros tratamientos mecánicos incluyen, por ejemplo, molienda de piedra, grietas, desgarre mecánico, esmerilación del bulón o molienda por fricción del aire.

El tratamiento mecánico puede ser favorable para la "apertura", "estrés", rompimiento y destrucción celulósica u otros materiales en la materia prima, haciendo la celulosa de los materiales más susceptible a la escisión de la cadena y/o reducción de la cristalinidad. Los materiales abiertos también pueden ser más susceptibles a la oxidación cuando se irradia.

En algunos casos, el tratamiento mecánico puede incluir una preparación inicial de la materia prima tal como se recibe, por ejemplo, la reducción del tamaño dé los materiales, tales como por corte, molienda, rompimiento, pulverización, o corte. Por ejemplo, en algunos casos, la materia prima suelta (por ejemplo, papel de fotoimpresión de máquina y/o papel polirecubierto) se prepara , por cizallamiento o trituración.

Alternativamente, o además, el material de materia prima puede primero ser tratado físicamente por uno o más de los otros métodos de tratamiento físico, por ejemplo, tratamiento químico, radiación, tratamiento con ultrasonidos, la oxidación, pirólisis o explosión de vapor, y luego tratada mecánicamente. Esta secuencia puedé , ser favorable puesto que los materiales tratados por uno o; más de los otros tratamientos, por ejemplo, irradiación o pirólisis, tienden a ser más frágiles y, por lo tanto, puede ser más fácil de cambiar aún más la estructura molecular del material por tratamiento mecánico.

En algunas modalidades, el tratamiento mecánico incluye cizallamiento para exponer las fibras del material fibroso. El cizallamiento se puede realizar, por ejemplo, usando un cortador de cuchilla giratoria. Otros métodos para tratar mecánicamente la materia prima incluye, por ejemplo, fresado y rectificado. La molienda puede realizarse utilizando, por ejemplo, un molino de martillos, molino de bolas, molino coloidal, cónica o de cono, molino de disco, molino de extremo, molino Wiley o molino. La molienda puede realizarse utilizando, por ejemplo, un molino de piedra, molino de pines, molinillo de café, o molinillo. La molienda puede estar provista, por ejemplo, por un pasador de movimiento alternativo u otro éleménto, como es el caso en un molino de púas. Otros métodos de tratamiento mecánico que rasga incluyen mecánica o lagrimeo, otros métodos que aplican presión al material, y molienda por fricción del aire. Tratamientos mecánicos adecuados incluyen además cualquier otra técnica que cambia la estructura molecular de la materia prima.

Si se desea, el material tratado mecánicamente se puede pasar a través de una pantalla, por ejemplo," que tiene un tamaño de apertura promedio de 1.59 mm o menos (1/16 pulgadas, 0.0625 pulgadas) . En algunas modalidades, cizallamiento, u otro tratamiento mecánico, y la detección se llevan a cabo simultáneamente. Por ejemplo, un cortador de cuchilla giratoria se puede utilizar para cortar simultáneamente y la pantalla de la materia prima. La materia prima se corta entre las cuchillas estacionarias y las cuchillas giratorias para proporcionar un material cortado que pasa a través de una pantalla, y es capturado en un contenedor.

La materia prima del papel puede ser tratada mecánicamente en un estado seco (por ejemplo, tener poco o nada de agua libre en su superficie) , un estado hidratado (por ejemplo, que tiene hasta diez por ciento en peso de agua absorbida) , o en un estado húmedo, por ejemplo, que tiene entre aproximadamente 10 por ciento y aproximadamente 75 por ciento en peso de agua. La fuente de fibra,' incluso puede ser tratada mecánicamente, mientras que parcial o totalmente sumergido bajo un liquido, tal como agua, etanol o isopropanol.

La materia prima también puede ser tratada mecánicamente bajo un gas (tal como una corriente o atmósfera de gas que no sea aire) , por ejemplo, oxígeno o nitrógeno, o vapor de agua.

Los sistemas de tratamiento mecánicos pueden ser configurados para producir corrientes con características específicas, tales como morfología, por ejemplo, área superficial, porosidad, densidad aparente, y, relación de longitud con ancho.

En algunas modalidades, un área de superficie BET del material tratado mecánicamente es mayor que 0.1 m2/g, por ejemplo, mayor que 0.25 m2/g, mayor que 0.5 m2/g, mayor que 1.0 m2/g, mayor que 1.5 m2/g, mayor que 1.75 m2/g, mayor que 5.0 m2/g, mayor que 10 m/g, mayor que 25 m/g, mayor que 35 m2/g, superior a 50 m2/g, mayor que 60 Ni2/g, una mayor de 75 m2/g, más de 100 m2/g, superior a 150 m2/g, superior a 200 m2/g, o incluso mayor que 250 m2/g.

En algunas situaciones, puede ser deseable preparar un material de baja densidad aparente, densificar el material (por ejemplo, para hacer más fácil y menos costoso de transportar a otro sitio) , y luego revertir el material a un estado de densidad aparente inferior. Los materiales densificados pueden ser procesados por cualquiera de los métodos descritos en el presente, o cualquier material procesado por cualquiera de los métodos descritos en el presente pueden ser posteriormente densificar, por ejemplo, como se describe en E.U. Ns de serie 12/429, 045 ahora Patente de E.U. Na 7,932.065- y el documento WO 2008/073186, cuyas descripciones completas de los cuales se incorpora en esta descripción por referencia.

Tratamiento de radiación Una o más secuencias del procesamiento por irradiación se pueden utilizar para procesar la materia prima de papel, y para proporcionar un material estructuralmente modificado, que funciona como entrada a etapas de procesamiento adicionales y/o secuencias. La irradiación puede, por ejemplo, reducir el peso molecular y/o cristalinidad de la materia prima. La radiación también puede esterilizar los materiales, o cualquier medio necesario para bioprocesos del material .

En algunas modalidades, la radiación puede ser proporcionada por (1) partículas pesadas cargadas, tales como las partículas alfa o protones, (2) electrones, producidos, por ejemplo, en la desintegración beta o aceleradores de haces de electrones, o (3) de radiación electromagnética, por ejemplo, rayos gamma , rayos X o rayos ultravioleta. En un método, la radiación producida por las sustancias radiactivas se puede usar para irradiar la materia prima. En otro enfoque, la radiación electromagnética (por ejemplo, producido usando emisores de haz de electrones) puede ser utilizado para irradiar la materia prima. En algunas modalidades, cualquier combinación en cualquier orden o simultáneamente de (1) á (3) se puede utilizar. La dosis aplicada dependerá del efecto deseado y el relleno de alimentación en particular.

En algunos casos en los que es deseable escisión de la cadena y/o funcionalización de la cadena de polímero es deseable, las partículas más pesadas que los electrones, como los protones, los núcleos de helio, iones de argón, iones de silicio, iones de neón, iones de carbono, iones de fósforo, iones de oxígeno o iones de nitrógeno puede ser utilizado. Cuando se desea la escisión de la cadena de apertura de anillo, las partículas cargadas positivamente se pueden utilizar por sus propiedades de ácido de Lewis para mejorar la escisión de la cadena de apertura de anillo. Por ejemplo, cuando se desea la máxima oxidación, los iones de oxígeno se pueden utilizar, y cuando se desea la máxima nitración, iones de nitrógeno se pueden utilizar. El uso de partículas pesadas y las partículas cargadas positivamente se describe en la Serie de E.Ü. N2 12/417,699, ahora patente de E.U. Ns 7 , 931 ,.7.8i., ". la descripción completa de la cual se incorpora en el présente por referencia.

En un método, un primer material que es o incluye celulosa que tiene un primer número de peso molecular medio (MNi) se irradia, por ejemplo, mediante tratamiento con radiación ionizante (por ejemplo, en forma de radiación gamma, radiación de rayos X, 100 nm a 280 nm de luz ultravioleta (UV) , un haz de electrones u otras partículas cargadas) para proporcionar un segundo material que incluye celulosa que tiene un segundo número de peso molecular medio (MN2) menor que el primer peso molecular promedio en número. El segundo material (o el primero y el segundo material) se puede combinar con un microorganismo (con o sin tratamiento enzimático) que puede utilizar el segundo y/o primer material o sus azúcares constituyentes o lignina para producir un intermedio o producto, tales como los se describe en el presente.

Dado que el segundo material incluye celulosa que tiene un peso molecular reducido en relación con el primer material, y en algunos casos, una cristalinidad reducida, así, el segundo material es generalmente más dispersable, hinchable y/o solubles, por ejemplo, en una solución que contiene un microorganismo y/o una enzima. Estas propiedades hacen que el segundo material más fácil de procesar y más susceptible a agentes químicos, enzimáticos y/o ataque biológico en relación con el primer material, lo que puede mejorar en gran medida la tasa de producción y/o el nivel de producción de un producto deseado, por ejemplo, etanol .

En algunas modalidades, el segundo número de peso molecular medio (MN2) es menor que el primer peso molecular promedio en número (MNi) en más de aproximadamente 10 por ciento, por ejemplo, más de aproximadamente 15, 20, 25!, .30, 35, 40, 50 por ciento, 60 por ciento, o incluso más de aproximadamente 75 por ciento.

En algunos casos, el segundo material incluye celulosa que tiene una cristalinidad (C2) que es inferior a la cristalinidad (Ci) de la celulosa del primer material. Por ejemplo, (C2) puede ser inferior a (Ci) en más de aproximadamente 10 por ciento, por ejemplo, más de aproximadamente 15, 20, 25, 30, 35, 40, o incluso más de aproximadamente 50 por ciento.

En algunas modalidades, el segundo material puede tener un nivel de oxidación (02) que es más alto que el nivel de oxidación (Oí) del primer material. Un nivel más alto de oxidación del material puede ayudar en su dispersabilidad, capacidad de hinchamiento y/o solubilidad, mejorando aún más la susceptibilidad del material a ataque químico, enzimático o biológico. En algunas modalidades, para aumentar el nivel de la oxidación del segundo material en relación con el primer material, la irradiación se lleva a cabo bajo un ambiente oxidante, por ejemplo, bajo una manta de aire u oxígeno, la producción de un segundo material que está más oxidado que el primer material. Por ejemplo, el segundo material puede tener más grupos hidroxilo, grupos aldehido, grupos cetona, grupos éstér o grupos de ácido carboxílico, que pueden aumentar su hidrofilicidad.

Radiación Ionizante Cada forma de radiación ioniza la materia prima de papel mediante interacciones particulares, según lo determinado por la energía de la radiación. Las partículas cargadas pesadas ionizan principalmente materia a través de la dispersión de Coulomb, por otro lado, estas interacciones producen electrones energéticos que pueden ionizar además materia. Las partículas alfa son idénticas al núcleo de un átomo de helio y son producidas por la desintegración alfa de varios núcleos radiactivos, tales como los isótopos de bismuto, polonio, astato, radón, francio, radio, varios actínidos, como el actinio, torio, uranio, neptunio, el curio, el californio, americio y plutonio.

Cuando se utilizan partículas, que pueden ser neutras (no cargadas) , cargadas positivamente o cargadas negativamente. Cuando se relleno, las partículas cargadas pueden tener una sola relleno positiva o negativa, o múltiples rellenos, por ejemplo, uno, dos, tres o incluso cuatro o más rellenos. En los casos en que se desea la escisión de la cadena, las partículas cargadas positivamente pueden ser deseables, en parte debido a su naturaleza ácida. Cuando se utilizan partículas, las partículas pueden tener la masa de un electrón en reposo, o mayor, por ejemplo, 500, 1000, 1500, 2000, 10,000 o incluso 100,000 veces la masa de un electrón en reposo. Por ejemplo, las partículas pueden tener una masa de alrededor de 1 unidad atómica a alrededor de 150 unidades atómicas, por ejemplo, desde aproximadamente 1 unidad atómica a aproximadamente 50 unidades atómicas, o de aproximadamente 1 a aproximadamente 25, por ejemplo, 1, 2, 3, 4, 5, 10, 12 o 15 amu . Los aceleradores se utilizan para acelerar las partículas pueden ser de CC electrostática, DC electrodinámico, RF lineal, la inducción de onda lineal o continuo magnético. Por ejemplo, aceleradores de tipo ciclotrón están disponibles a partir de IBA, Bélgica, tales como el sistema de Rhodotron®, mientras que " los aceleradores de tipo DC están disponibles a partir de RDI, ahora IBA industrial, tales como la Dynamitron®. Los iones y los aceleradores de iones se discuten en Física Nuclear introductorias, Kenneth S. Krane, John Wiley & Sons, Inc. (1988), Krsto Prelec, Fizika - B 6 (1997) 4, 177-206, Chu, William T., "Visión general de la terapia de haz de luz-Ion" Columbus-Ohio, Salas de reuniones ICRU-OIEA, 18-20 de marzo de 2006, Iwata, Y. et al , "alterna centrada trifásica IH-DTL de Aceleradores médicos de iones pesados" Actas de EPAC 2006, Edimburgo, Escocia y más ágil, CM. e al, "Estado del Superconductor p ion Fuente de Venus "Actas de EPAC 2000, Viena, Austria.

La radiación gamma tiene la ventaja de una profundidad de penetración significativa en una variedad de materiales. Las fuentes de rayos gamma incluyen núcleos radiactivos, tales como los isótopos de cobalto, calcio, tecnicio, cromo, galio, indio, yodo, hierro, criptón, samario, selenio, sodio, talio, y xenón.

Las fuentes de rayos X incluyen colisión haz de electrones con los objetivos de metal, como tungsteno o molibdeno o aleaciones, o fuentes de luz compactos, tales como los producidos comercialmente por Linces .

Las fuentes de radiación ultravioleta incluyen lámparas de deuterio o cadmio.

Las fuentes de radiación infrarroja incluyen zafiro, zinc, o lámparas de cerámica ventanas de seleniuro.

Las fuentes de microondas incluyen klistrones, fuentes de RF de tipo Slevin, o fuentes de haz que emplean átomo de hidrógeno, oxígeno, o gases de nitrógeno.

En algunas modalidades, un haz de electrones se utiliza como la fuente de radiación. Un haz de electrones tiene la ventaja de altas tasas de dosis (por ejemplo, 1, 5, o incluso 10 Mrad por segundo), de alto rendimiento, menos de contención, y menos equipo de confinamiento'. Los electrones también pueden ser más eficientes a causar escisión de la cadena. Además, los electrones que, tienen energías de 4-10 MeV pueden tener una profundidad de penetración de 5 a 30 raí o más, como 40 mm. , Los haces de electrones se pueden generar, por ejemplo, por los generadores electrostáticos, generadores de cascada de transformadores, generadores y aceleradores de baja energía con un sistema de barrido, aceleradores de baja energía con un cátodo lineal, los aceleradores lineales, y los aceleradores pulsadas. Los electrones como una fuente de radiación ionizante pueden ser útiles, por ejemplo, para las secciones relativamente delgadas de material, por ejemplo, menos de 12.7 mm, por ejemplo, menos de 10.16 mm, 7.62 mm, 5.08 mm, o menos de 2.54 mm. En algunas modalidades, la energía de cada electrón del haz de electrones es de alrededor de 0.3 MeV a aproximadamente 2.0 MeV (millones de electrón voltios), por ejemplo, desde alrededor de 0.5 Mev a aproximadamente 1.5 MeV, p de alrededor de 0.7 MeV a aproximadamente 1.25 MeV.

Los dispositivos de irradiación de haz de electrones pueden ser adquiridos comercialmente de Ion Beam Applications, Louvain-la-Neuve, Bélgica o los Titán Corporation, San Diego, CA. Las energías típicas de electrones pueden ser 1 MeV, 2 MeV, 4,5 MeV, 7,5 MeV, o 10 MeV. La energía del dispositivo de irradiación de haz de electrones típica puede ser 1 kW, 5 kW, 10 kW, 20 kW, 50 kW, 100 kW, 250 kW o 500 kW. El nivel de despolimerización de la materia prima depende de la energía de los electrones utilizados y la dosis aplicada, mientras que el tiempo de exposición depende de la potencia y de la dosis. Las dosis típicas pueden tomar valores de 1 kGy, 5 kGy, 10 kGy, 20 kGy, 50 kGy, 100 kGy, o 200 kGy. En algunas modalidades las energías entre 0.25-10 MeV (por ejemplo, 0.5-0.8 MeV, 0.5-5 MeV, 0.8-4 MeV, 0.8-3 MeV, 0.8-2 MeV, 0.8-1.5 o MeV) se puede utilizar. En algunas modalidad la dosis entre 1-100 Mrad (por ejemplo, 2-80 Mrad, 5-50 Mrad, 5-40 Mrad, Mrad 5-30 o 5-20 Mrad) se puede utilizar. En algunas modalidades preferidas, una energía entre 0.8-3 MeV (por ejemplo, 0.8-2 0.8-1,5 MeV o MeV) se combina con dosis entre 5-50 Mrad (por ejemplo, 5-40 Mrad, Mrad 5-30 o 5-20 Mrad) se puede utilizar .

Haces de Partículas Ion Partículas más pesadas que los electrones pueden utilizarse para irradiar la materia prima de papel. Por ejemplo, los protones, los núcleos de helio, iones de argón, iones de silicio, iones de carbono, iones de neón, iones de fósforo, iones de oxígeno o iones de nitrógeno se pueden utilizar. En algunas modalidades, las partículas más pesadas que los electrones pueden inducir cantidades más altas de la cadena escisión (con relación a las partículas más ligeras) . En algunos casos, las partículas cargadas positivamente pueden inducir una mayor cantidad de escisión de la cadena que las partículas cargadas negativamente, debido a su acidez.

Los haces de partículas más pesadas se pueden generar, por ejemplo, el uso de aceleradores lineales o ciclotrones. En algunas modalidades, la energía de cada partícula del haz es de alrededor de 1.0 MeV/unidad atómica (MeV/amu) a aproximadamente 6,000 MeV/unidad atómica, por ejemplo, desde aproximadamente 3 MeV/unidad atómica a aproximadamente 4,800 MeV/unidad atómica, o de aproximadamente 10 MeV/unidad atómica a aproximadamente 1,000 MeV/unidad atómica.

En ciertas modalidades, los haces de iones utilizados para irradiar materia prima de papel puede incluir más de un tipo de ión. Por ejemplo, haces de iones pueden incluir mezclas de dos o más (por ejemplo, tres, cuatro o más) tipos diferentes de iones. Las mezclas ejemplares pueden incluir iones de carbono y protones, iones de carbono e iones de oxígeno, iones de nitrógeno y protones, y los iones de hierro y protones. Más en general, mezclas de cualquiera de los iones mencionados anteriormente (o cualquier otros iones) se pueden utilizar para formar la irradiación de haces de iones. En particular, mezclas de iones relativamente ligeros y relativamente más pesados se pueden utilizar en un solo haz de iones.

En algunas modalidades, haces de iones para la irradiación de materia prima de papel incluyen iones cargados positivamente. Los iones cargados positivamente pueden incluir, por ejemplo, iones de relleno positiva de hidrógeno (por ejemplo, protones) , iones de gases nobles (por ejemplo, helio, neón, argón) , iones de carbono, iones de nitrógeno, iones de ox geno, átomos de silicio, iones de fósforo, y del metal iones tales como iones sodio, iones de calcio, y/o iones de hierro. Sin desear estar ligado por ninguna teoría, se cree que tales iones cargados positivamente se comportan químicamente como restos de ácido de Lewis cuando se exponen a materiales, iniciar y mantener catiónicos de apertura de anillo reacciones de escisión de la cadena en un entorno oxidátivo.

En ciertas modalidades, los haces de iones para la irradiación de materia prima de papel incluyen "iones cargados negativamente. Los iones con relleno negativa pueden incluir, por ejemplo, iones de hidrógeno cargados negativamente (por ejemplo, iones de hidruro) , y los .iones cargados negativamente de varios núcleos relativamente electronegativo (por ejemplo, iones de oxígeno, iones de nitrógeno, iones de carbono, iones de silicio, y los iones de fósforo) . Sin desear estar ligado por ninguna teoría; se cree que tales iones cargados negativamente se comportan químicamente como restos de base de Lewis cuando se ' expone a materiales aniónicos, que causan reacciones de apertura de anillo escisión de la cadena en una reducción de medio ambiente .

En algunas modalidades, los haces para la irradiación de materia prima de papel pueden incluir átomos neutros. Por ejemplo, uno cualquiera o más de los átomos de hidrógeno, átomos de helio, átomos de carbono, átomos de nitrógeno, átomos de oxígeno, átomos de neón, los átomos de silicio, átomos de fósforo, átomos de argón, y los átomos de hierro se pueden incluir en los haces que se utilizan para la irradiación. En general, las mezclas de dos o más de los anteriores tipos de átomos (por ejemplo, tres o más, cuatro o más, o incluso más) pueden estar presentes en los haces .

En ciertas modalidades, los haces de iones utilizados para irradiar la materia prima de papel incluyen iones de relleno única, tales como uno o más de H+, H", He+, Ne+, Ar\ C+, C", 0+, O", N+, N", Si+, Si", P+, P", Na+, Ca+ y Fe+. En algunas modalidades, haces de iones pueden incluir múltiplemente cargadas iones tales como uno o más de C2+, C3+, C4+, N3+, N5+, N3-, 02+, O2", 022-, Si2+, Si +, Si2", y Si4". En general, los haces de iones también pueden incluir "iones polinucleares más complejos que llevan múltiples rellenos positivas o negativas. En ciertas modalidades, en virtud de la estructura del ión polinuclear, las rellenos positivas o negativas pueden distribuirse eficazmente sobre sustancialmente toda la estructura de los iones. En algunas modalidades, los rellenos positivos o negativas pueden ser un tanto localizados sobre partes de la estructura de los iones.

Radiación electromagnética En modalidades en las que la irradiación se realiza con radiación electromagnética, la radiación electromagnética puede tener, por ejemplo, la energía por fotón (en voltios de electrones) de más de 102 eV, por ejemplo, mayor que 103, 104, 105, 106, o incluso mayor que 107 eV. En algunas modalidades, la radiación electromagnética tiene la energía por fotón de entre 104 y 107, por ejemplo, entre 105 y 106 eV. La radiación electromagnética puede tener una frecuencia de, por ejemplo, mayor que 1016 Hz, mayor que 1017 Hz, mayor que 1017 hz, 1018, 1019, 1020, o incluso mayor que 1021 hz . Las dosis típicas pueden tomar valores de mayor que 1 Mrad (por e emplo, mayor que 1 Mrad, mayor que 2 Mrad) . En algunas modalidades, la radiación electromagnética tiene una frecuencia de entre 1018 y 1022 hz, por ejemplo entre 1019 a 1021 hz . En algunas modalidades, la dosis entre 1-100 (por ejemplo, 2-80 Mrad, 5-50 Mrad, 5-40 Mrad, Mrad 5-30 o 5-20 Mrad) se puede utilizar Mrad. ¦ " ' Apagado y funcionalización controladas Después del tratamiento con la radiación ionizante, cualquiera de los materiales o mezclas de los descritos en el presente pueden convertirse ionizado, es decir, el material tratado puede incluir los radicales en los niveles que son detectables con un espectrómetro de resonancia de efecto electrónico. Si una materia prima ionizado permanece en la atmósfera, se oxida, tal como en una medida que los grupos de ácido carboxílico se generan por reacción con el oxígeno atmosférico. En algunos casos, con algunos materiales, se desea tal oxidación, ya> que puede ayudar en el desglose más detallado en el peso molecular de la biomasa que contiene hidratos de carbono, y los grupos de oxidación, por ejemplo, grupos de ácido carboxílico pueden ser útiles para la utilizació de solubilidad y microorganismo en algunos casos. Sin embargo, ya que los radicales pueden "vivir" durante algún tiempo después de la irradiación, por ejemplo, más de 1 día, 5 días, 30 días, 3 meses, 6 meses o incluso más de 1 año, las propiedades del material pueden seguir cambiando con el tiempo, lo que en algunos casos, puede ser deseable. Por lo tanto, puede ser deseable para saciar el material ionizado.

Después de ionización, cualquier material ionizado puede ser apagado para reducir el nivel de radicales en el material ionizado, por ejemplo, de tal manera que los radicales ya no son detectables con el espectrómetro de resonancia de spin electrónico. Por ejemplo, los radicales pueden ser apagados por la aplicación de una presión suficiente para el material y/o mediante la utilización de un fluido en contacto con el material ionizado, tal como un gas o líquido, que reacciona con (apaga) los radicales. El uso de un gas o un líquido a por lo menos ayuda en la extinción de los radicales se puede utilizar para funcionalizar el material ionizado con una cantidad deseada y el tipo de grupos funcionales, tales como grupos ácido carboxílico, grupos enol, grupos aldehido, grupos nitro, grupos nitrilo, grupos amino, grupos amino alquilo, grupos alquilo, grupos cloroalquilo o grupos clorofluoroalquil .

En algunos casos, el apagado se puede mejorar la estabilidad de algunos de los materiales ionizados. Por ejemplo, el apagado se puede mejorar la resistencia del material a la oxidación. La funcionalización por apagado también puede mejorar la solubilidad de cualquier material descrito en el presente, puede mejorar su estabilidad térmica, y puede mejorar la utilización del material por diversos microorganismos. Por ejemplo, los grupos funcionales impartidos al material por el enfriamiento rápido pueden actuar como sitios receptores para la unión por microorganismos, por ejemplo, para mejorar la hidrólisis de la celulosa por diversos microorganismos.

En algunas modalidades, enfriamiento rápido incluye una aplicación de presión al material ionizado, tales como mediante la deformación mecánica del material, por ejemplo, directamente comprimiendo mecánicamente el material en uno, dos, o tres dimensiones, o la aplicación de presión a un fluido en el que el material es sumergido, por ejemplo, prensado isostático. En tales casos, la deformación del material en sí mismo trae radicales, que a menudo son atrapados en dominios cristalinos, en estrecha proximidad suficiente como para que los radicales se recombinen, o reaccionen con otro grupo. En algunos casos, la presión se aplica junto con la aplicación de calor, tal como una cantidad suficiente de calor para elevar la temperatura del material por encima de un punto de fusión o punto suavizante de un componente del material, tales como celulosa u otro polímero. El calor puede mejorar la movilidad molecular en el material, que puede ayudar ..en el enfriamiento rápido de los radicales. Cuando se utiliza la presión para saciar, la presión puede ser mayor que aproximadamente 6.894757 Pa, tales como mayor de aproximadamente 8.618446 MPa, 9.997398 MPa, 24.993495 MPa, 34.990893 MPa, 49.986990 MPa, 68.947572 MPa, o incluso superiores a 103.421359 MPa. ! . ', En algunas, modalidades, enfriamiento rápido incluye poner en contacto el material ionizado con un fluido, tal como un líquido o gas, por ejemplo, un gas capaz de reaccionar con los radicales, como el acetileno o una mezcla de acetileno en nitrógeno, etileno, etilenos clorados o clorofluoroetilenos , propileno o mezclas de estos gases. En otras modalidades particulares, enfriamiento rápido incluye poner en contacto el material ionizado con un líquido, por ejemplo, un líquido soluble en, o al menos capaz de penetrar en el material y hacer reaccionar con los radicales, tales como un dieno, tales como 1 , 5-ciclooctadieno . En algunas modalidades específicas, enfriamiento rápido incluye poner en contacto el material con un antioxidante, tal como vitamina E. Si se desea, la materia prima puede incluir un antioxidante dispersado en el mismo, y el enfriamiento rápido puede venir de contacto con el antioxidante disperso en la materia prima con los radicales.

La funcionalización se puede mejorar mediante la utilización de iones de relleno pesados, tales como cualquiera de los iones más pesados descritos en. el presente. Por ejemplo, si se desea para mejorar la oxidación, los iones de oxígeno cargados pueden ser utilizados para la irradiación. Si se desean grupos funcionales de nitrógeno, iones de nitrógeno o aniones que incluyen nitrógeno pueden ser utilizados. Del mismo modo, si se desean grupos de azufre o fósforo, iones de azufre o de fósforo se pueden utilizar en la irradiación.

Dosis En algunos casos, la irradiación se realiza a una tasa de dosis de más de aproximadamente 0.25 Mrad por segundo, por ejemplo, mayor que aproximadamente 0.5, 0.75, 1.0, 1.5, 2.0, o incluso mayor que aproximadamente 2.5 Mrad por segundo. En algunas modalidades, la irradiación se realiza a una tasa de dosis de entre 5.0 y 1500.0 kilorad/hora, por ejemplo, entre 10.0 y 750.0 kilorad/hora o entre 50.0 y 350.0 kilorad/hora. En algunas modalidades, la irradiación se realiza a una tasa de dosis de más de aproximadamente 0.25 Mrad por segundo, por ejemplo, mayor que aproximadamente 0.5, 0.75, 1, 1.5, 2, 5, 7, 10, 12, 15, o incluso mayor que aproximadamente 20 Mrad por segundo, por ejemplo, aproximadamente 0,25 a 2 mrad por segundo.

En algunas modalidades, la irradiación - (con cualquier fuente de radiación o una combinación de fuentes) se lleva a cabo hasta que el material recibe una dosis de 0.25 Mrad, por ejemplo, al menos 1.0, 2.5, 5.0, 8.0," 10, 15, 20, 25, 30 , 35, 40, 50, o incluso al menos 100 Mrad. En algunas modalidades, la irradiación se lleva a cabo hasta que el material recibe una dosis de entre 1.0 Mrad y 6 . 0 Mrad, por ejemplo, entre 1 . 5 Mrad y 4 . 0 Mrad, 2 Mrad y 10 Mrad, 5 Mrad y 20 Mrad, 10 Mrad y 30 Mrad, 10 Mrad y 40 Mrad o 20 Mrad y 50 Mrad. En algunas modalidades, la irradiación se lleva a cabo hasta que el material recibe una dosis de aproximadamente 0 , 1 Mrad hasta aproximadamente 500 Mrad, desde aproximadamente 0 . 5 Mrad hasta aproximadamente 200 Mrad, desde aproximadamente 1 Mrad hasta aproximadamente 100 Mrad, o de aproximadamente 5 a aproximadamente 60 Mrad Mrad. En algunas modalidades, se aplica una dosis relativamente baja de la radiación, por ejemplo, menos de 60 Mrad.

Sonicación La sonicación puede reducir el peso molecular y/o cristalinidad de los polímeros que comprenden materia prima de papel, por ejemplo, celulosa. La sonicación también se puede utilizar para esterilizar los materiales. Como se ha discutido anteriormente con respecto a la radiación, los parámetros de proceso utilizados para la sonicación pueden variar dependiendo de varios factores.

En un método, un primer material que incluye celulosa que tiene un primer peso molecular promedio en número (MNl) se dispersa en un medio, tal como agua, " se sónico y/o de otra manera se cavitó, para proporcionar un segundo material que comprende celulosa que tiene un segundo peso molecular promedio en número (MN2) menor que el primer peso molecular promedio en número. El segundo material (o el primero y el segundo material en ciertas modalidades) se puede combinar con un microorganismo (con o sin tratamiento enzimático) que puede utilizar él segundo y/o primer material para producir un intermedio o producto.

Dado que el segundo material incluye celulosa que tiene un peso molecular reducido en relación con el primer material, y en algunos casos, una cristalinidad reducida, así, el segundo material es generalmente más dispersable, hinchable, y/o solubles, por ejemplo, en una solución que contiene un microorganismo.

En algunas modalidades, el segundo número de. peso molecular medio (MN2) es menor que el primer peso molecular promedio en número (MN1) en más de aproximadamente 10 por ciento, por ejemplo, más de aproximadamente 15, 20, 25, 30, 35, 40, 50 por ciento, 60 por ciento, o incluso m^s de aproximadamente 75 por ciento.

En algunos casos, el segundo material incluye celulosa que tiene una cristalinidad (C2) que es inferior a la cristalinidad (Ci) de la celulosa del primer material. Por ejemplo, (C2) puede ser inferior a (Ci) en más de aproximadamente 10 por ciento, por ejemplo, más de aproximadamente 15, 20, 25, 30, 35, 40, o incluso más de aproximadamente 50 por ciento.

En algunas modalidades, el medio de sonicación es un medio acuoso. Si se desea, el medio puede incluir un oxidante, tal como un peróxido (por ejemplo, peróxido de hidrógeno) , un agente dispersante y/o un tampón. Los ejemplos de agentes dispersantes incluyen agentes dispersantes iónicos, por ejemplo, lauril sulfato de sodio, y agentes dispersantes no iónicos, por ejemplo, poli (etilenglicol ) .

En otras modalidades, el medio de sonicación es no acuoso. Por ejemplo, la sonicación se puede realizar en un hidrocarburo, por ejemplo, tolueno o heptano, un éter, por ejemplo, éter dietílico o tetrahidrofurano, o incluso en un gas licuado, tal como argón, xenón, o nitrógeno.

Pirólisis Una o más secuencias de procesamiento, de pirólisis se pueden utilizar para procesar la materia prima de papel de una amplia variedad de diferentes fuentes para extraer sustancias útiles a partir de los materiales, y para proporcionar materiales parcialmente degradadas., que funcionan como entrada a etapas de procesamiento adicionales y/o secuencias. La pirólisis también sé puede utilizar para esterilizar los materiales. Las condiciones de pirólisis se pueden variar dependiendo de 1 las características de la materia prima y/o otros factores ' En un ejemplo, un primer material que incluye celulosa que tiene un primer peso molecular promedio en número (MNi) es pirolizado, por ejemplo, calentando el primer material en un horno de tubo (en la presencia o ausencia de oxígeno) , para proporcionar un segundo material que incluye celulosa que tiene un segundo peso molecular promedio en número (MN2) menor que el primer peso molecular promedio en número.

Dado que el segundo material incluye celulosa que tiene un peso molecular reducido en relación con el primer material, y en algunos casos, una cristalinidad reducida, así, el segundo material es generalmente más dispersable, hinchable y/o solubles, por ejemplo, en una solución que contiene un microorganismo.

En algunas modalidades, el segundo número de peso molecular medio (MN2) es menor que el primer peso molecular promedio en número más de aproximadamente 10 por ciento, por ejemplo, más de aproximadamente 15, 20, 25, 30, 35, 40, 50 por ciento, 60 por ciento, o incluso más de aproximadamente 75 por ciento. " En algunos casos, el segundo material incluye celulosa que tiene una cristalinidad (C2) que es infer.ibr a la cristalinidad (Ci) de la celulosa del primer material. Por ejemplo, (C2) puede ser inferior a (Ci) en más de aproximadamente 10 por ciento, por ejemplo, más de aproximadamente 15, 20, 25, 30, 35, 40, o incluso más de aproximadamente 50 por ciento.

En algunas modalidades, la pirólisis de los materiales es continua. En otras modalidades, el material es pirolizado durante un tiempo predeterminado, y después se dejó enfriar durante un segundo tiempo predeterminado antes de una pirólisis nueva.

Oxidación Una o más secuencias de procesamiento oxidativo pueden ser utilizadas para procesar materia prima de papel de una amplia variedad de diferentes fuentes para extraer sustancias útiles de la materia prima, y para proporcionar materia prima parcialmente degradada y/o alterada que funciona como entrada a etapas de procesamiento adicionales y/o las secuencias. Las condiciones de oxidación se pueden variar, por ejemplo, en función del contenido de lignina de la materia prima, con un mayor grado de oxidación generalmente ser deseado para materias primas más altos de contenido de lignina.

En un método, un primer material que incluye celulosa que tiene un primer peso molecular promedio en número (MNi) y que tiene un primer contenido de oxígeno (Oí) se oxida, por ejemplo, por calentamiento del primer material en una corriente de aire o aire enriquecido en oxígeno, para proporcionar un segundo material que incluye celulosa que tiene un segundo peso molecular promedio en número ( N2) y que tiene un segundo contenido de oxígeno (02) más alto que el primer contenido de oxígeno (Oí) .

El segundo peso molecular promedio en número del segundo material es generalmente menor que el primer peso molecular promedio en número del primer material. Por ejemplo, el peso molecular se puede reducir en la misma medida como se ha discutido anteriormente con respecto a los otros tratamientos físicos. La cristalinidad del segundo material puede ser también reducida en la misma medida como se ha discutido anteriormente con respecto a los otros tratamientos físicos.

En algunas modalidades, el segundo contenido de oxígeno es al menos aproximadamente el cinco por ciento más alto que el primer contenido de oxígeno, por ejemplo, 7.5 por ciento más alto, 10.0 por ciento más alto, 12.5 por ciento más alto, 15.0 por ciento más alto o 17.5 por ciento más alto. En algunas preferidas modalidades, el segundo contenido de oxígeno es al menos aproximadamente 20.0 por ciento más alto que el primer contenido de oxígeno del primer material. El contenido de oxígeno se mide por análisis elemental por pirólisis de una muestra en un horno que opera a 1300°C o superior. Un analizador elemental adecuado es el LECO C H N S-932 analizador con un horno de pirólisis VTF-900 de alta temperatura.

En general, la oxidación de un material se produce en un ambiente oxidante. Por ejemplo, la oxidación puede llevarse a cabo o ayudado por pirólisis en un entorno oxidante, tal como en el aire o enriquecida en argón en el aire. Para facilitar la oxidación, diversos agentes químicos, tales como oxidantes, ácidos o bases pueden ser añadidos al material antes de o durante la oxidación. Por ejemplo, un peróxido (por ejemplo, peróxido de benzoilo) se puede añadir antes de la oxidación.

Algunos métodos oxidativos de la reducción de la recalcitrancia en una materia prima de papel utilizan la química tipo Fenton. Tales métodos se describen, por ejemplo, en E.U. Nfi de serie 12/639,289, cuya descripción completa se incorpora en el presente por referencia.

Los oxidantes ejemplares incluyen peróxidos, tales como peróxido de hidrógeno y peróxido de benzoilo, persulfatos, tales como persulfato de amonio, las formas activadas de oxígeno, tales como el ozono, permanganatos , tales como permanganato de potasio, percloratos, tales como perclorato de sodio, e ipocloritos , como hipoclorito de sodio (lejía para el hogar) .

En algunas situaciones, el pH se mantiene en o por debajo de aproximadamente 5.5 durante el contacto, tal como entre 1 y 5, entre 2 y 5, entre 2.5 y 5 o entre aproximadamente 3 y 5. Las condiciones de oxidación también pueden incluir un periodo de contacto de entre 2 y 12 horas, por ejemplo, entre 4 y 10 horas o entre 5 y 8 horas. En algunos casos, la temperatura se mantiene a o por debajo de 300°C, por ejemplo, en o por debajo de 250, 200, 150, 100 o 50°C. En algunos casos, la temperatura se mantiene sus ancialmente ambiente, por ejemplo, en o alrededor de 20-25°C.

En algunas modalidades, los uno o más oxidantes se aplican como un gas, tal como mediante la generación de ozono ??-situ mediante la irradiación del material a través del aire con un haz de partículas, tales como electrones.

En algunas modalidades, la mezcla incluye además uno o más hidroquinonas, tales como 2,5-dimetoxihidroquinona (DMHQ) y/o uno o más benzo-quinonas , tales como 2 , 5-dimetoxi-l , 4-benzoquinona (DMBQ)fi que.,; puede ayuda en las reacciones de transferencia de electrones.

En algunas modalidades, uno o más oxidantes se generan electroquímicamente ??-situ. Por ejemplo, peróxido de hidrógeno y/o el ozono se puede producir electroquímicamente dentro de un contacto o recipiente de reacción.

Otros Procesos Para Solubilizar, Reducir la Recalcitrancia o Para Funcionalizar Cualquiera de los procesos de este párrafo se puede usar sola sin que ninguno de los procesos descritos en el presente, o en combinación con cualquiera de los procesos descritos en el presente (en cualquier orden) : explosión de vapor, tratamiento químico (por ejemplo, tratamiento con ácido (incluyendo concentrada y diluida tratamiento ácido con ácidos minerales, tales como ácido sulfúrico, ácido clorhídrico y ácidos orgánicos, tales como ácido trifluoroacético) y/o base de tratamiento (por ejemplo, tratamiento con hidróxido de cal o de sodio)), tratamiento UV, tratamiento de extrusión de tornillo (véase, por ejemplo, de E.U. N2 de serie 13/099, 151, tratamiento con disolvente (por ejemplo, el tratamiento con líquidos iónicos) y fresado congelación (véase, por ejemplo, E.u. Ne de serie 12/502,629 ahora Patente de E.U. Ns 7, 900, 857) .

Sacarificación Con el fin de convertir la materia prima de papel para azúcares fermentables , la celulosa en la materia prima se hidroliza mediante el agente sacarificante, por ejemplo, una enzima, un proceso conocido como sacarificación. Los materiales que incluyen la celulosa se tratan con la enzima, por ejemplo, mediante la combinación del material y enzima en un disolvente, por ejemplo en una solución acuosa .

Las enzimas y organismos que rompen la celulosa contienen o fabrican diversas enzimas celulolíticas (celulasas) , ligninasas o varios metabolitos que destruyen viomasa de molécula pequeños . Estas enzimas pueden ser un complejo de enzimas que actúan de forma sinérgica para degradar la celulosa cristalina. Los ejemplos de enzimas celulolíticas incluyen: endoglucanasas , celobiohidrolasas y celobiasas ( ß-glucosidasas ) . Con referencia a la figura 3, un sustrato de celulosa se hidroliza inicialmente mediante endoglucanasas en ubicaciones aleatorias que producen intermediarios oligoméricos . Estos intermediarios son por consiguiente sustratos para glucanasas de exo-división como celobiohidrolasa para producir celobiosa de los extremos del polímero de celulosa. La celobiosa es un dímero de glucosa soluble en agua 1 , -enlazada . Finalmente, la celobiasa abre la celobiosa para producir la glucosa.

Los agentes de sacarificación adecuados se describen, por ejemplo, en la sección de los materiales a continuación.

Como se observó anteriormente, una fuente de nutriente basado en alimentos o paquete de nutriente se agrega preferentemente previo o durante la sacarificación y una enzima se agrega que se selecciona para los nutrientes de liberación de la fuente de nutriente basada en alimentos. Las enzimas adecuadas se describen, por ejemplo, en la sección de materiales a continuación.

El proceso de sacarificación puede ser parcial o completamente realizado en un tanque (por ejemplo, un depósito que tiene un volumen de al menos 4,000, 40,000, 400,000 L o 1,000,000 L) en una planta de fabricación, y/o puede ser ejecutado parcialmente o completamente en tránsito, por ejemplo, vagón de ferrocarril, camión cisterna, o en un superpetrolero o en la bodega de un barco. El tiempo requerido para la sacarificación completa dependerá de las condiciones del proceso y la materia prima y la enzima utilizada. Si la sacarificación se lleva a cabo en una planta de fabricación en condiciones controladas, la celulosa puede ser sustancialmente en su totalidad convertida a glucosa en aproximadamente 12-96 horas. Si sacarificación se lleva a cabo parcial o totalmente en tránsito, la sacarificación puede tomar más tiempo.

Generalmente, se prefiere que el contenido, del tanque se mezcle durante la sacarificación, por ejemplo, el uso de chorro de mezcla como se describe en las solicitudes de los Estados Unidos Nos. de Serie 12/782, 694, 13/293,985 y 13/293,977, la descripción completa de la cual se incorpora por referencia en el presente.

La adición de agentes tensioactivos puede mejorar la tasa de sacarificación. Los ejemplos de tensioactivos incluyen tensioactivos no iónicos, tales como un Tween ® 20 o Tween ® 80 tensioactivos de polietilenglicol , agentes tensioactivos iónicos, o surfactantes anfoteros .

Generalmente, se prefiere que la concentración de la solución de glucosa resultante sea relativamente alta, por ejemplo, mayor que 40%, o mayor que 50, 60, 70, 80, 90 o incluso mayor que 95% en peso. Esto reduce el volumen para ser enviado, si la sacarificación y la fermentación se llevan a cabo en diferentes lugares, y también inhibe el crecimiento microbiano en la solución. Sin embargo, las concentraciones más bajas pueden ser utilizadas, en cuyo caso puede ser deseable añadir un aditivo antimicrobiano, por ejemplo, un antibiótico de amplio espectro, en una concentración baja, por ejemplo, 50 a 150 ppm. Otros antibióticos adecuados incluyen anfotericina B, ampicilina, cloramfenicol , ciprofloxacino, gentamicina, higromicina B, kanamicina, neomicina, penicilina, puromicina, es reptomicina. Los antibióticos inhiben el crecimiento de microorganismos durante el transporte y el almacenamiento, y se pueden utilizar en concentraciones apropiadas, por ejemplo, entre 15 y 1000 ppm en peso, por ejemplo, entre 25 y 500 ppm, o entre 50 y 150 ppm. Si se desea, un antibiótico puede incluirse incluso si la concentración de azúcar es relativamente alta.

Una solución de concentración relativamente alta se puede obtener mediante la limitación de la cantidad de agua añadida a la materia prima con la enzima. La concentración puede ser controlada, por ejemplo, mediante el control de la cantidad de sacarificación que tiene lugar. Por ejemplo, la concentración se puede aumentar mediante la adición de más materia prima a la solución. Con el fin de mantener el azúcar que se está produciendo en solución, se puede añadir un agente tensioactivo, por ejemplo, uno de los discutidos anteriormente. La solubilidad también se puede aumentar mediante el aumento de la temperatura de la solución. Por ejemplo, la solución se puede mantener a una temperatura de 40-50 ° C, 60-80 ° C, o incluso superior.

En algunas modalidades, la materia prima se procesa para convertirla en un material sólido conveniente y concentrado, por ejemplo, en forma de polvo, granulado o en partículas. El material concentrado puede estar en una forma purificada, o una forma en bruto o crudo. La forma concentrada puede tener, por ejemplo, una concentración total de azúcar de entre aproximadamente 90 por ciento en peso y aproximadamente 100 por ciento en peso, por ejemplo, 92, 94, 96 o 98 por ciento en peso de azúcar. Tal forma puede ser especialmente rentable para el envío, :: : por ejemplo, a una instalación de procesamiento biológico', 1 tal como una planta de fabricación de biocombustibie'. '. Esta forma también puede ser favorable para almacenar y manejar, más fácil de fabricar y se convierte en tanto un intermediario y un producto, proporcionando una opción para la biorefinería en cuanto a que los productos a fabricar.

En algunos casos, el material en polvo, granulado o en partículas también puede incluir uno o más de los materiales, por ejemplo, aditivos o productos químicos, que se describe en el presente, tales como el paquete de nutriente o nutrientes a base de alimentos, una fuente de nitrógeno, por ejemplo, urea, un tensioactivo, una enzima, o cualquier microorganismo descritos en el presente. En algunos casos, todos los materiales necesarios para un bioproceso se combinan en el material en polvo, granulado o en partículas . Dicha forma puede ser una forma particularmente conveniente para el transporte a una instalación de procesamiento biológico a distancia, tal como una instalación de fabricación de biocombustiBles a distancia. Esta forma también puede ser favorable, para almacenar y manejar.

En algunos casos, el material en polvo, granulado o partículas (con o sin materiales añadidos, tales como aditivos y productos químicos) puede ser tratado por cualquiera de los tratamientos físicos descritos en la E.U. Na de serie 12/429,045, incorporada por referencia anteriormente. Por ejemplo, la irradiación del material en polvo, granulado o en partículas puede aumentar su solubilidad y puede esterilizar el material de modo que una instalación de procesamiento biológico puede integrar el material en su proceso directamente como puede ser requerido para un producto intermedio o producto contemplado .

En ciertos casos, el material en polvo, granulado o partículas (con o sin materiales añadidos, tales como aditivos y productos químicos) se puede llevar en una estructura o un portador para facilitar el transporte, el almacenamiento o la manipulación. Por ejemplo, la estructura o el portador pueden incluir o incorporar una bolsa o forro, tal como una bolsa degradable o revestimiento. Tal forma puede ser particularmente útil para añadir directamente a un sistema de bioproceso.

Fermentación Los microorganismos pueden producir una serie de intermediarios y productos útiles mediante la fermentación de un azúcar de bajo peso molecular, producida mediante sacarificación de materiales de la materia prima de papel. Por ejemplo, fermentación u otros bioprocesos pueden producir alcoholes, ácidos orgánicos, hidrocarburos, hidrógeno, proteínas o mezclas de cualquiera de estos materiales .

Las levaduras y bacterias Zymomonas, por ejemplo, se pueden utilizar para la fermentación o la conversión. Otros microorganismos se discuten en la sección de materiales, a continuación. El pH óptimo para las fermentaciones es aproximadamente pH 4 a 7. Por ejemplo, el pH óptimo para la levadura es de aproximadamente pH 4 a 5, mientras que el pH óptimo para Zymomonas es de alrededor de pH 5 a 6. Los tiempos de fermentación típicos son aproximadamente 24 a 168 horas (por ejemplo, 24-96 horas) con temperaturas en el intervalo de 20°C a 40°C (por ejemplo, 26°C a 40°C) , sin embargo, los microorganismos termofilos prefieren temperaturas más altas.

En algunas modalidades, por ejemplo, cuando se utilizan organismos anaerobios, al menos una porción de la fermentación se lleva a cabo en ausencia de oxígeno, por ejemplo, bajo un manto de un gas inerte, tal como N2, Ar, Hé, C02 o mezclas de los mismos. Además, la mezcla puede tener una purga constante de un gas inerte que fluye a través del tanque durante una parte o la totalidad de la fermentación. En algunos casos, condición anaeróbica puede conseguirse o mantenerse por la producción de dióxido de carbono durante la fermentación y no se necesita ningún gas inerte adicional.

En algunas modalidades, la totalidad o una parte del proceso de fermentación se puede interrumpir antes de que el bajo nivel de azúcar de peso molecular se convierte completamente a un producto (por ejemplo, etanol) . Los productos de fermentación intermedios incluyen altas concentraciones de azúcar y carbohidratos . Los azúcares e hidratos de carbono se pueden aislar como se discute a continuación. Estos productos de fermentación intermedios se pueden utilizar en la preparación de alimentos para el consumo humano o animal. Adicional o alternativamente, los productos de fermentación intermedios pueden ser molidos a un tamaño de partícula fino en un molino de laboratorio de acero inoxidable para producir una sustancia tipo harina.

Las fermentaciones incluyen los métodos y productos que se describen en la solicitud provisional de E.U. serie Na 61/579,559, presentada el 22 de diciembre de 2012 y la solicitud de E.U. 61/579,576, presentada el 22 diciembre de 2012 incorporadas en el presente- ¦ por referencia en su totalidad.

Los termentadores móviles pueden ser utilizados, como se describe en la Solicitud de Patente Provisional de E.U. Na de Serie 60/832,735, ahora Solicitud Internacional Publicada Ns WO 2008/011598. Del mismo modo, el equipo de sacarificación puede ser móvil. Además, la sacarificación y/o fermentación se pueden realizar en parte o - en su totalidad durante el tránsito.

Destilación Después de la fermentación, los fluidos resultantes se pueden sintetizar utilizando, por ejemplo, una "columna de cerveza" a etanol y otros alcoholes separada de la mayor parte del agua y sólidos residuales. El vapor que sale de la columna de la cerveza puede ser, por ejemplo, 35% en peso de etanol y puede ser alimentado a una columna de rectificación. Una mezcla casi azeotrópica de etanol (92.5%) y el agua de la columna de rectificación se puede purificar a etanol puro (99.5%) el uso de tamices moleculares en fase vapor. Los fondos de la columna de cerveza se pueden enviar al primer efecto de un evaporador de tres efectos. La columna de rectificación de refrigerante de reflujo puede proporcionar calor para este primer efecto. Después de que el primer efecto, los sólidos se pueden separar utilizando una centrífuga y se secaron en un secador rotatorio. Una parte (25%) de la centrífuga efluente puede ser reciclado a la fermentación y el resto enviado a las segunda y tercera efectos del evaporador. La mayor parte del condensado del evaporador puede ser devuelta al proceso de la manera más justa condensado limpio con una pequeña porción se separó de tratamiento de aguas residuales para evitar la acumulación de compuestos de bajo punto de ebullición.

Otro posible procesamiento de azúcares El procesamiento durante o después de una sacarificación puede incluir aislamiento y/o la concentración de azúcares por cromatografía, por ejemplo, cromatografía de lecho móvil simulado, precipitación, centrifugación, cristalización, evaporación del disolvente y combinaciones de los mismos. Además, u opcionalmente, el procesamiento puede incluir la isomerización de uno o más de los azúcares en la solución de azúcar o suspensión. Además, u opcionalmente, la solución de azúcar o suspensión pueden ser procesadas químicamente por ejemplo, la glucosa y la xilosa pueden ser hidrogenadas con el sorbitol y el xilitol, respectivamente. La hidrogenacion puede llevarse a cabo mediante el uso de un catalizador, por ejemplo, Pt/?-A1203 , Ru/C, Níquel Raney en combinación con H2 a presión alta por ejemplo, 68.947572 MPa a 82.737087 MPa . ', Algunas pasos de procesamiento posibles se describen en la solicitud provisional de E.U. Serie No. 61/579,552, presentada el 22 de diciembre de 2012 y en la solicitud provisional de E.U. Ns de serie 61/579,576, presentada el 22 de diciembre de 2012 incorporadas , por referencia en el presente en su totalidad anteriormente .

Eliminación de Rellenos, Tintas y Revestimientos La materia prima de papel utilizada en' los procesos descritos puede contener rellenos, revestimientos, materiales laminados, pigmentos, tintas y aglutinantes. Estos pueden ser eliminados y ya sea descartados o reciclados como se describe en el presente.

Los rellenos inorgánicos y revestimientos, por ejemplo, los descritos en la sección de materiales a continuación se pueden eliminar en cualquier momento durante el proceso. Por ejemplo, la relleno inorgánica y el revestimiento pueden ser retirados de la materia prima después de un tratamiento mecánico, físico o químico para reducir la obstinación de la materia prima; después de la combinación con un fluido; después, durante o antes de la sacarificación; después, durante o antes de una purificación paso; después, durante o antes de una etapa de fermentación, y/o después de, durante o antes de una etapa de conversión química. Los rellenos y revestimientos se pueden eliminar por cualquier medio, por ejemplo, por sedimentación, la precipitación, el secuestro de ligando, filtración, flotación, conversión química y centrifugación. Algunos de los tratamientos físicos discutidos en el presente (véase la sección de tratamiento físico) puede ayudar en la separación de los materiales celulósicos de los materiales de relleno inorgánicos y revestimientos (por ejemplo, tratamientos mecánicos, tratamientos químicos, irradiación, pirólisis, sonicación y/o oxidación; Los materiales de relleno inorgánicos recuperados pueden ser reciclados o descartados.

Las tintas que están presentes pueden ser retirados de la materia prima en cualquier momento durante el proceso. Las tintas pueden ser un medio complejo compuesto de varios componentes, por ejemplo, disolventes, pigmentos, colorantes, resinas, lubricantes, solubilizantes , agentes tensioactivos , partículas y/o fluorescentes. Por ejemplo, imprimir documentos, por ejemplo, revistas y catálogos, puede incluir altos niveles de los pigmentos utilizados generalmente en las tintas de impresión. En algunos casos, los documentos incluyen pigmentos basados en metales, pigmentos orgánicos, y/o pigmentos laca. Por ejemplo, los pigmentos que se pueden utilizar son amarillos laca, amarillos laca tartrazina, amarillos nansa, amarillos diarílicos, pigmentos azoicos amarillos, amarillo fluorescente, naranja diarilida, naranja ADN, naranja pirazolona, naranja rápido F2G, naranja HL Benzimidazolona, rojo laca etilo C, rojo . Para, rojo de toluidina, carmina FB, rojos naftol y rubines, rojo permanente FRC, Burdeos FRR, rojos Rubina, rojos Litol, rojo BON, Litol Rubina 4B, granate obscuro BON, Rodamina 6G, rojo laca C, rojo BON arilamida, Quinacrinone Magentas, ferrocianuro de cobre de color rosa, carminas bencimidazolona y Rojos, Azo Magenta G, Antraquinona Scarlet, Lagos Madder, azules ftalocianina, azul PMTA Victoria, azul Victoria CFA, azul ultramarino, Azul indantreno, azul alcalinos, pavo real azul, benzimidazolona Burdeos HF 3R, PMTA Rodamina, violeta PMTA, violeta de dioxazina, violeta Carbazol, violeta cristal, dioxazina Violet B, rojo tioindigoid, verde ftalocianina, verdes PMTA, café Benzimidazolona HFR, rojo cadmio, amarillo de cadmio, cadmio naranjas, rojos cadmio-mercurio, amarillos de óxido de hierro, azules de óxido de hierro, marrones óxido de hierro, rojos óxido de hierro, azul ultramar, violeta ultramar, cromo antimonio Buff titanio, cobre, azul de f alocianina, pigmentos de ftalocianina de cobre verde, azul potasa y pigmentos azules de sosa. La eliminación de la tinta puede ayudar a mejorar ciertas partes en el proceso. Por ejemplo, un poco de tinta puede ser tóxico para los microorganismos utilizados en el proceso. Las tintas también pueden impartir una coloración indeseable o toxicidad para el producto final. Por otra parte, la eliminación de las tintas puede permitir que éstos puedan ser reciclados, la mejora de los beneficios de costo al proceso y reducción del impacto ambiental de la relleno de alimentación de papel. Las tintas se pueden eliminar por cualquier medio. Por ejemplo, la eliminación puede incluir dispersión, flotación, prensado y/o etapas de layado, extracción con disolventes (por ejemplo, supercríticó C02 , alcohol, agua y disolventes orgánicos) , sedimentación, medios químicos, tamizado y/o precipitación. Algunos de los tratamientos físicos discutidos en el presente (consulte la sección Tratamiento físico) pueden ayudar a separar los materiales celulósicos de las tintas (por ejemplo, los tratamientos mecánicos, tratamientos químicos, irradiación, pirólisis, ultrasonidos y/o oxidación) . Además, se pueden utilizar tecnologías de destintado enzimático, tales como los descritos en la patente de E.U. 7,297,224 se incorpora en el presente por referencia en el presente.

Los materiales de revestimiento, por ejemplo, las que se encuentran en papel polirevestido se describe en la sección de materiales más adelante, pueden ser retirados de la materia prima en cualquier momento durante el proceso. Esto se puede hacer mediante, por ejemplo, los métodos mencionados anteriormente para la eliminación de pigmentos y tintas y materiales inorgánicos. En algunos casos, donde el papel polirevestido es un laminado, de-laminación se puede hacer mediante, por ejemplo, medios químicos y/o mecánicos. Las porciones de laminado no celulósicos a continuación, se pueden separar de la celulosa que contiene capas y se desechan y/o se reciclan.

Intermedios Y Productos Los procesos y nutrientes comentados [ en el presente pueden utilizarse para convertir materias primas de papel para uno o más productos, como energía, combustibles, alimentos y materiales. Los ejemplos específicos de productos incluyen, pero no se limitan a, hidrógeno, azúcares (por ejemplo, glucosa, xilosa, arabinosa, mañosa, galactosa, fructosa, disacáridos, oligosacáridos y polisacáridos ) , alcoholes (por ejemplo, alcoholes monohídricos o alcoholes dihídricos, tales como el etanol, n-propanol, isobutanol, sec-butanol, tercbutanol o n-butanol) , alcoholes hidratados o hidratada, por ejemplo, que contienen más de 10%, 20%, 30% o incluso mayor que 40% agua, azúcares , biodiésel, ácidos orgánicos (por ejemplo, ácido acético y/o ácido láctico) , hidrocarburos, por ejemplo, metano, etano, propano, pentano isobuteno, pentano, hexano n, biodiésel, bio-gasolina y mezclas de los mismos, co-productos (por ejemplo, proteínas, tales como proteínas lítico celulosas (enzimas) o proteínas de las células individuales), y mezclas de cualquiera de estos en cualquier combinación o concentración relativa, y opcionalmente en combinación con cualesquiera aditivos , por ejemplo, aditivos de combustibles. Otros ejemplos incluyen ácidos carboxílieos , tales como ácido acético o ácido butírico, sales de un ácido carboxílico, una mezcla de ácidos carboxílicos y sales de ácidos carboxílicos y ésteres de ácidos carboxílicos (por ejemplo, metilo, etilo y ésteres de n-propilo) , cetonas, aldehidos, ácidos alfa, beta-insaturados , tales como ácido acrílico y olefinas, tales como etileno, y mezclas de cualquiera de éstos. Otros alcoholes y derivados de alcohol incluyen propanol, el propilenglicol , 1 , 4-butanodiol , 1 , 3-propanodiol , alcoholes de azúcar (por ejemplo, eritritol, glicol, glicerol, treitol, sorbitol, manitol arabitol, ribitol,, dulcitol, Fucitol, iditol, isomalta , maltitol y lactitol xilitol otros polioles) , ésteres metílicos o etílicos de cualquiera de estos alcoholes. Otros productos que incluyen metil acrilato y metrilmetacrilato . El producto también puede ser un ácido orgánico, por ejemplo, ácido láctico, ácido fórmico, ácido acético, ácido propiónico, ácido butírico, ácido succínico, ácido valérico, caproico, ácido palmítico, ácido esteárico, ácido oxálico, ácido malónico, ácido glutárico, ácido oléico, ácido linoléico, ácido glicólico, ácido ?-hidroxibutírico, una mezcla de los mismos, una sal de cualquiera de estos ácidos, o una mezcla de cualesquiera de los ácidos y sus sales respectivas. . ,. .

Otros intermediarios y productos, incluidos los productos alimentarios y farmacéuticos, se describen en la Serie de E. u. No. 12/417,900, toda la descripción que se incorpora por referencia en el presente.

Materiales Materia Prima de Papel Las materias primas de papel adecuadas incluyen papel que es altamente pigmentado, recubierto o relleno y puede tener un bajo valor calórico. Las fuentes de tal papel se incluyen revistas, catálogos, libros, manuales, etiquetas, calendarios, tarjetas de felicitación y otros materiales impresos de alta calidad tales como folletos, prospectos y similares. Los documentos pueden incluir al menos 0.025% en peso de pigmento, relleno o recubrimiento, por ejemplo, de 0 a 80%, 0 a 50%, 0.1 a 50%, 0.1 a 30%, de 0.1 a 20%, de 0.5 a 2.5 %, 0.2 a 15%, 0.3 a 10%, de 0.5 a 5%.

Otras materias primas de papel adecuadas incluyen papel cubierto de peso base alto y/o papel con un alto contenido de relleno, es decir, al menos 10% en peso. Estos documentos pueden ser impresos o sin imprimir. Los ejemplos de este tipo de materia prima incluyen papel que tiene un peso base, tal como se define el peso en kilos para, una resma (500 hojas) de 25 "x 38" hojas, de al menos 15.87 kg, por ejemplo al menos 20.41 kg, al menos 22.67 kg, al ..menos 27.21 kg, por lo menos 31.75 kg o al menos 36.28 kg. La materia prima incluye papel que tiene un peso base por debajo de 136.07 kg, por ejemplo por debajo de aproximadamente 136.07 kg, por debajo de aproximadamente 113.39 kg, por debajo de aproximadamente 90.71 kg, por debajo de aproximadamente 68.03 kg, por debajo de aproximadamente 54.43 kg, por debajo de aproximadamente 49.89 kg, por debajo de aproximadamente 105 libras o por debajo, de aproximadamente 45.35 kg. Por ejemplo, el peso base puede ser de entre 15.87 kg y 149.68 kg, 15.87 kg y 54.43 kg, entre 15.87 kg y 49.89 kg, entre 15.87 kg y 45.35 kg, entre 15.87 kg y 40.82 kg, entre 20.41 kg y 54.43 kg, entre 20.41 kg y 49.89 kg, entre 20.41 kg y 45.35 kg, entre 20.41 kg y 40.82 kg, entre 22.67 kg y 54.43 kg, entré 22.67 kg y 49.89 kg, entre 22.67 kg y 45.35 kg, entre 22.67 kg y 40.82 kg, entre 27.21 kg y 54.43 kg, entre 27.21 kg y 49.89 kg, entre 27.21 kg y 45.35 kg, entre 27.21 kg y 40.82 kg, entre 27.21 kg y 54.43 kg, entre 27.21 kg y 49.89 kg, entre 27.21 kg y 45.35 kg, entre 27.21 kg y 40.82 kg, entre 31.75 kg y 54.43 kg, entre 31.75 kg y 49.89 kg, entre 31.75 kg y 45.35 kg, entre 31.75 kg y 40.82 kg, entre 40.82 kg y 149.68 kg, entre 40.82 kg y 136.07 kg, entre 40.82 kg y 113.39 kg, entre 40.82 kg y 90.71 kg, entre 40.82; kg y 68.03 kg, entre 40.82 kg y 49.89 kg, entre 49.89 kg y 149.68 kg, entre 300 y 49.89 kg, entre 49.89 kg y 113.39 kg, entre 49.89 kg y 90.71 kg, entre 49.89 kg y 68.03 kg, entre 58.96 kg y 149.68 kg, entre 58.96 kg y 136:07 kg, entre 58.96 kg y .113.39 kg, entre 58.96 kg y 90.71 kg , o entre 58.96 kg y 68.03 kg. En algunas modalidades, los papeles tienen una densidad relativamente elevada, 1 por ejemplo, superior a 1.11 g/cm3, en algunos casos, de aproximadamente 1.11 a 2 g/cm3 por ejemplo, 1.11 a 1.8 g/cm2, 1.11 a 1.6 g/cm2, 1.11 a 1.52 g/cm2, 1.2 a 1.8 g/cm2, 1.2 a 1.6 g/cm2, 1.2 a 1.52 g/cm2, 1.3 a 1.8 g/cm2, 1.3 a 1.6 g/cm2 o 1.3 a 1.52 g/cm2. Tales papeles a menudo tienen un alto contenido de cenizas por ejemplo, al menos 8% en peso, al menos 10% en peso, al menos 15% en peso, al menos 20% en peso o al menos 50% en peso. El contenido de ceniza puede ser de entre 8 y 50%, por ejemplo, entre 10 y 50%, entre 20 y 50%, entre 30 y 50%, entre 10 y 40%, entre 20 y 40%, entre 10 y 30% o entre 10 y 20%) . Los papeles pueden tener un alto contenido de relleno, por ejemplo, en al menos 10% en peso, por ejemplo, al menos 20% en peso, al menos 30% en peso, al menos 40% en peso o al menos 50% en peso. El contenido de relleno puede ser de entre 10 y 80%, por ejemplo, entre 20 y 80%, entre 30 y 80%, entr ;. ,40 y 80%, entre 10 y 70%, entre 20 y 70%, entre 30 y 70%, entre 40 y 70%, entre 10 y 60%, entre 20 y 60%, entre 30 y 60% y entre 40 y 60%. Los rellenos adecuados incluyen arcillas, óxidos (por ejemplo, óxido de titanio, sílice, alúmina), carbonatos (por ejemplo, carbonato de calcio) , silicatos (por ejemplo, talco) y aluminosilicatos (por ejemplo, caolín) . Un grado adecuado de papel recubierto se refiere a la industria como papel Recubierto de Máquina de Terminado (MFC) . En otras modalidades, el papel puede tener una alta densidad de superficie (es decir, gramos) , por ejemplo, al menos 50 g/m2, por lo menos 60 g/m2, por lo menos 70 g/m2, por lo menos 80 g/m2 o al menos 90 g/m2. El peso base puede estar comprendido entre 50 g/m2 y 200 g/m2, entre los 50 g/m2 y 175 g/m2, entre 50 g/m2 y 150 g/m2, entre 50 g/m2 y 125 g/m2, entre 50 g/m2 y 100 g/m2 , entre 60 g/m2 y 200 g/m2, entre 60 g/m2 y 175 g/m2 , entre 60 g/m2 y 150 g/m2, entre 60 g/m2 y 125 g/m2, entre 60 g/m2 y 100 g/m2, entre 70 g/m2 y 200 g/m2, entre 70 g/m2 y 175 g/m2, entre 70 g/m2 y 150 g/m2, entre 70 g/m2 y 125 g/m2, entre 70 g/m2 y 100 g/m2, entre 80 g/m2 y 200 g/m2, entre 80 g/m2 y 175 g/m2, entre 80 g/m2 y 150 g/m2, entre 80 g/m2 y 125 g/m2, entre 80 g/m2 y 100 g/m2, entre 130 g/m2 y 500 g/m2, entre 130 g/m2 y 450 g/m2, entre 130 g/m2 y 350 g/m2, entre 130 g/m2 y 300 g/m2, entre 130 g/m2 y 250 g/m2, entre 130 g/m2 y 200 g/m2, entre 130 g/m2 y 175 g/m2, entre 130 g/m2 y 150 g/m2, entre 200 g/m2 y 500 g/m2, entre 200 g/m2 y 450 g/m2, entre 200 g/m2 y 350 g/m2, entre 200 g/m2 y 300! g/m2, entre 200 g/m2 y 250 g/m2, entre 250 g/m2 y 500 g/m2, entre 250 g/m2 y 450 g/m2, entre 250 g/m2 y 350 g/m2, entre 250 g/m2 y 300 g/m2, entre 200 g/m2 y 250 g/m2, entre 300 g/m2 y 500 g/m2, entre 300 g/m2 y 450 g/m2, o entre 300 g/m2 y 350 g/m2.

Los papeles cubiertos son bien conocidos en la técnica del papel, y se describen, por ejemplo, en la Patente de E.U. Ne 6,777,075; 6,783,804, y 7,625,441, las descripciones completas de los cuales se incorporan en el presente por referencia.

Los papeles cubiertos adecuados como materia prima pueden incluir papel revestido con un material inorgánico, por ejemplo, los mismos materiales utilizados como rellenos pueden ser utilizados en revestimientos. Además, los papeles recubiertos pueden incluir papel recubierto con un polímero (papel poli-recubierto) . Tal papel se puede hacer, por ejemplo, mediante recubrimiento por extrusión, recubrimiento con brocha, recubrimiento de cortina, recubrimiento con paleta, recubrimiento de cuchilla de aire, recubrimiento fundido o recubrimiento con rodillo de papel. Por ejemplo, las fuentes de este tipo de papel poli-recubierto incluyen una variedad de envases de alimentos, incluyendo cartones de zumos, bolsas de condimentos (por ejemplo, azúcar, sal, pimienta) , placas, bolsas de alimentos para mascotas, tazas, tazones, bandejas y cajas para alimentos congelados. El papel poli-recubierto puede, además de papel, contener, por ejemplo, polímeros, (por ejemplo, polietileno, polipropileno, polímeros biodegradables , silicona) , látex, aglutinantes, ceras, y, en algunos casos, una o más capas de aluminio. Los papeles recubiertos de poli pueden ser laminado de múltiples . capas , por ejemplo, hecho con uno o más, por ejemplo, dos, tres, cuatro, cinco o más, capas de polietileno y papel y uno o más, por ejemplo, dos, tres o más capas de de aluminio.

Las materias primas de papel suelen tener un bajo valor calórico bruto por ejemplo, por debajo de 17445 kJ/kg por ejemplo, por debajo de 17212.4 kJ/kg, por debajo de 16747.2 kJ/kg, por debajo de 16282 kJ/kg, por debajo de 15816.8 kJ/kg, por debajo de 15351.6 kJ/kg, a continuación 14886.4 kJ/kg, por debajo de 14421.2 kJ/kg, por debajo de 13956 kJ/kg, por debajo de 13490.8 kJ/kg, por debajo de 13025.6 kJ/kg, por debajo de 12560.4 kJ/kg o por debajo de 12095.2 kJ/kg. El valor calorífico bruto puede ser de entre aproximadamente 12095.2 y 17445 kJ/kg por ejemplo, entre 15816.8 y 16282 kJ/kg, entre 15584.2 y 16514.6 kJ/kg, entre 14886.4 y 16514.6 kJ/kg, entre 15351.6 y 15816.8, entre 14188.6 y 15584.2 kJ/kg, entre 14188.6 y 14653.8 kJ/kg, entre 13956 y 14770.1 kJ/kg, entre 13025.6 y 14886.4 ·· kJ/kg o entre 12095.2 y 12793 kJ/kg. El valor calorífico bruto puede ser medido usando un calorímetro de bomba por ejemplo, como se describe en la E711 del método ASTM.

El materia prima de papel puede tener un peso base entre 15.87 kg y 149.68 kg, por ejemplo, 20.41 kg y 149.68 kg, 60 y 149.68 kg, 80 y 149.68 kg, 60 y 90.71 kg, 60 y 45.35 kg; opcionalmente un contenido de relleno mayor que aproximadamente 10% en peso, por ejemplo, entre 10 y 80% en peso, entre 20 y 80% en peso, entre 30 y 80% en peso, entre 30 y 70% en peso, entre 230 y 60% en peso; opcionalmente un peso base entre 50 y 500 g/m2 ", por ejemplo, 70 y 500 g/m2, 90 y 500 g/m2, 90 y 400 g/m2 , 90 y 300 g/m2, 90 y 200 g/m2 ; y, opcionalmente, un valor calorífico entre 17445 y 9304 kJ/kg, por ejemplo 16282 y 9304 kJ/kg, 15119 y 9304 kJ/kg, 11630 y 9304 kJ/kg, 13956 y 10467 kJ/kg; opcionalmente un contenido de cenizas entre 8 y 50% en peso, por ejemplo, 10 y 80% en peso, 10 y 60% en peso, 10 y 50% en peso, 20 y 50% en peso.

Algunas materias primas de papel adecuadas pueden incluir una hoja homogénea formada por fibras de celulosa de entrelazamiento irregular. Estos pueden incluir, por ejemplo, papel de lija, papel absorbente, papel sin ácido, papel a prueba de ácidos, papel libro de cuentas, papel adhesivo, papel de secado al aire, papel de filtro de aire, papel de álbum, papel de albúmina, papel alcalino," papel imitación cocodrilo, papel de aluminio laminado, papel municiones, papel para tarjetas de anuncio, papel anti óxido, papel anti-deslustre, papel antiguo, papel de archivo, papel de arte, papel laminado de alquitrán, papel azurelaid, papel de tapizado de respaldo, papel tocino, papel de bagazo, envoltura del panadero, papel globo, papel de billete o billete de banco, papel barográfico, papel de barrera, papel de barita, papel de envoltura beedi , papel de biblia, papel a prueba de agua negro, papel de envoltura la hoja, papel de prueba de sangre o papel de estraza, papel secante, papel de ensayo, rótulo, papel falso, papel bond, papel libro, cartulinas, papel de impresión braille, papel de embalaje de pan, cartulina, papel de forma de negocios, papel de embalaje de mantequilla, papel quemado, papel cable, papel de becerro, papel calicó, tejido envoltorio de dulces, papel de lienzo, papel autocopiativo, cartón, cartón corrugado, rótulo de cartón, papel de cartuchos, papel estucado, papel catálogo, papel carta, papel de cheque, papel de embalaje del queso, aglomerado, cromo, papel grueso (también papel industrial) , hoja libre recubierta, papel recubierto, forro de parte superior blanca cubierta, papel de terminado berberecho, pápeles del color-rápido, papel de artículos, Kraft coloreado, pañuelo de refrigeración, papel de construcción, papel cartoncillo, papel copiadora o papel láser, papel d correspondencia, rótulo ondulado, medio corrugado o papel acanalado o medio, papel de algodón o papel de trapo, papel de cubierta o cubierta stock, papel avitelado, hojas sueltas, papel damasco, papel decalcomanía, papel base diazo, papel de documentos, papel de dibujo, rótulo dúplex, papel dúplex, papel de extremo de hojas, papel de sobre, papel esparto, kraft extensible, cartón recubierto por extrusión, ; papel base fax, resistente a fuego, papel flocado, papel fluorescente, cartulinas, forma bond, libre hoja, papel de embalaje de frutas, rótulo de empaque, papel cristal, papel satinado, papel granito, papel huecograbado, rótulo gris, papel resistente a las grasas, papel verde, papel a base de pasta mecánica, papel engomado, placa de yeso, papel hecho a mano, papel colgante, papel de tamaño duro, .papel térmico, papel de traspaso térmico, papel de alta fidelidad (alto terminado) , papel industrial resistente a los insectos, rótulo aislante, rótulo de marfil, papel japón, pepel de yute, bolsa de papel raft, trazador de líneas de Kraft, papel kraft, papel Kraft impermeable, papel de embalaje Kraft, papel de etiquetas, papel encaje, papel verjurado, papel laminado, cartulina laminada, papel látex, papel de libro mayor, papel resistente a la luz, papel de forro, cartulina, papel tornasol, en máquina cubierto, papel de revista, manila, papel de mapas, papel mármol, papel matrix, acabado mate, papel de madera, papel tenue, papel de base de metalización, papel de acabado de máquina, papel satinado de máquina, cartón, papel de morera, papel de color natural o papeles autocoloreados , papé! de periódico, papel de avena, papel de desplazamiento, papel de embalaje, cartón, papel de diseño, papel permanente, papel fotográfico, papel de naipe, papel de informe, palé de poliextrusión, rótulo de postales, papel de material de desecho, papel de poster, papel de residuos de pre-consumidores, papel sensible a la presión recubierto, papel de editoriales, rótulo de pasta, papel prensa, papel de techo, papel de seguridad, papel de seguridad, papel auto-adhesivo, papel auto contenido, papel tratado de silicón, rótulo corrugado de una sola cara, papel de tamaño, papel de estampa, cartón de paja, papel de ante, papel supercalandrado, papel de super arte, con tamaño de superficie, papel de fibra sintética, papel de etiqueta, forro de prueba, papel de texto, papel térmico, papel de dibujo translúcido, papel transparente, papel tratado, unión kraft, papel vidriado, papel de tamaño, papel a prueba de vapor, papel de etiqueta de lacas, pergamino vegetal, papel pergamino, papel terciopelo, papel acabado terciopelo, papel de vulcanización, relleno, papél de empapelar, papel acuarela, papel de agua tratada, papel resistente al agua, hoja de agua, papel encerado, papel de fuerza húmeda, forro superior blanco, papel Wi'll'esden, toallitas o limpiaparabrisas , tejido, papel de envoltura, papel de escribir y papel xerográfico.

Las materias primas descritas en el presente se pueden usar en combinación con cualquiera de las materias primas de biomasa descritas en la solicitud de E.U. 2 de serie 12/417,880, presentada el 3 de abril del 2009, incorporada en el presente por referencia en su totalidad.

Agentes Sacari icante Las enzimas adecuadas incluyen celobiasas y celulasas capaces de degradar la biomasa.

Las celobiasas adecuadas incluyen una celobiasa de Aspergillus niger se vende bajo el nombre comercial de NO VOZYME 188™.

Las celulasas son capaces de degradar la biomasa, y pueden ser de origen fúngico o bacteriano. Las enzimas adecuadas incluyen celulasas de los géneros Bacillus , Pseudomonas, Humicola, Fusarium, Thielavia, Acremonium, Chrysosporium y Trichoderma, e incluyen especies de Humicola , Coprinus , Thielavia, Fusarium, Myceliophtora, Acremonium, Cephalosporium, Scytalidium, Penicillium o Aspergillus (ver, por ejemplo, el documento EP 458162), especialmente las producidas por una cepa seleccionada de las especies Humicola insolens (reclasificada como Scytalidium thermophilum, ver, por ejemplo, la patente de E.U. Ne 4.435.307), Coprinus cinereus , Fusarium oxisporum, Myceliophtora thermophila, Meripilus giganteus, fhleíavia terrestris, Acremonium sp, persicinum Acremonium, acremonium Acremonium, brachipenium Acremonium, dichromosporum Acremonium, obclavatum Acremonium, pinkertoniae Acremonium, roseogriseum Acremonium, incoloratum Acremonium y furatum Acremonium, preferiblemente de la especie Humicola insolens DSJYT 1800, Fusarium oxisporum DS 2672, Myceliophtora thermophila CBS 117.65, Cephalosporium sp. RY -202, Acremonium sp. CBS 478.94, Acremonium sp. CBS 265.95, Acremonium persicinum CBS 169.65, Acremonium acremonium UTA 9519, Cephalosporium sp. CBS 535.7 ? , Acremonium brachipenium CBS 866.73, Acremonium dichromosporum CBS 683.73, Acremonium obclavatum CBS 311.74, Acremonium pinkertoniae CBS 157 ' .70, Acremonium roseogriseum CBS 134.56, Acremonium incoloratum CBS 146.62 y Acremonium furatum CBS 29 .7OH. Las enzimas celulolíticas también pueden obtenerse a partir de Chrysosporium, preferiblemente una cepa de Chrysosporium lucknowense . Además, Trichoderma (particularmente Trichoderma viride, Trichoderma reesei, y Trichoderma koningii), de Bacillus alcalofílico (ver, por ejemplo, la patente de E.U. Ns 3.844.890 y EP 458 162), y Streptomyces (véase, por ejemplo, el documento EP 458 162) se puede utilizar . , '.

Los complejos enzimáticos pueden ser utilizados, tales como los disponibles de Genencor® bajo el nombre comercial ACCELLERASE®, por ejemplo, Accellerase® 1500 complejo enzimático. Accellerase 1500 complejo de la enzima contiene múltiples actividades enzimáticas, principalmente exoglucanasa, endoglucanasa (2200-2800 CMC U/g) , hemi-celulasa, y beta-glucosidasa (525-775 pnpg U/g) , y tiene un pH de 4.6 a 5.0. La actividad endoglucanasa del cortiplejó de la enzima se expresa en unidades de actividad carboximetilcelulosa (CMC U) , mientras que la actividad de beta-glucosidasa se reporta en unidades de actividad PNP-glucósido (PNPG U) . En una modalidad, se utiliza una mezcla de Accellerase® 1500 complejo de la enzima y NOVOZYME™ 188 celobiasa.

Agentes de Fermentación El microorganismo ( s ) utilizado en la fermentación puede ser microorganismos naturales y/o microorganismos de ingeniería. Por ejemplo, el microorganismo puede ser una bacteria, por ejemplo, una bacteria celulolí ica, un hongo, por ejemplo, una levadura, una planta o un protista, por ejemplo, un alga, un protozoo o un hongo-como protista, por ejemplo, un molde de limo. Cuando los organismos son compatibles, mezclas de los organismos pueden ser utilizados.

Los microorganismos fermentativos adecuados tienen la capacidad de convertir los hidratos de carbono, tales como glucosa, fructosa, xilosa, arabinosa, mañosa, galactosa, oligosacáridos o polisacáridos en productos de fermentación. Los microorganismos fermentativos incluyen cepas del género Sacchromyces spp. por ejemplo, Sacchromyces cerevisiae (levadura de panadería) , Saccharomyces distaticus, Saccharomyces uvarum, el género Kluyveromyces, por ejemplo, especies de Kluyveromyces marxianus, Kluyveromyces fragilis; del género Candida, por ejemplo, Candida pseudotropicalis , y Candida brassicae, Pichia stipitis (un pariente de Candida shehatae, el género Clavispora, por ejemplo, especies Clavispora lusitahiae y Clavispora opuntiae, el género Pachisolen, por ejemplo, especies Pachisolen tannophilus , el género Bretannomyces, por ejemplo, las especies Bretannomyces clausenii (Philippidis , GP, 1996, Tecnología de Bioconversión Celulosa, en el Manual de bioetanol: producción y la Utilización, Wyman, CE, ed. , Taylor & Francis, Washington, DC, 179-212) . Otros microorganismos adecuados incluyen, por ejemplo, Zymomonas obilis, Clostridium thermocellum (Philippidis, 1996, supra) , Clostridium saccharobutylacetonicum, Saccharobutylicum Clostridium, Clostridium puniceum, Clos ridium beijernckii , Clostridium acetobutylicum, Moniliella pollinis, Yarrowia lipolytica, Aureobasidium sp . , Trichosporonoides sp. , Trigonopsis variabilis, Trichosporon sp., Moniliellaacetoabutans, Typhula variabilis, Candida magnoliae, Ustilaginomycetes, Pseudozyma tsukubaensis , especies de levaduras de los géneros Zygosaccharomyces, Debaryomyces, Hansenula y Pichia, y los hongos del género Torula dematioid.

Las levaduras disponibles comercialmente incluyen, por ejemplo, Red Star®/Lesaffre Etanol Red (disponible de Red Star/Lesaffre, E.U.), FALI® (disponible a partir de levadura de Fleischmann, una división de Burns, Philip Food Inc., E.U.), SUPERSTART® (disponibles de Alltech, ahora Lalemand) , GERT HILO® (disponible de Gert Strand AB, Suecia) y Fermol® (disponible de DSM Specialties) .

Ingredientes de Paquete Nutriente Como se discutió anteriormente, se puede preferir incluir un paquete de nutrientes en el sistema durante la sacarificación y/o fermentación. Los paquetes de nutrientes preferidos contienen una fuente de nutrientes basados en alimentos, una fuente de nitrógeno, y en algunos casos otros ingredientes, por ejemplo, fosfatos. Las fuentes de nutrientes a base de alimentos adecuadas incluyen cereales y verduras, incluyendo los descritos más arriba y muchos otros . La fuente de nutrientes a base de alimentos » puede incluir mezclas de dos o más granos y/o verduras. "Éstas fuentes de nutrientes y los paquetes se dan a conocer en la Solicitud de E.U. Na de serie 13/184,138, que se incorporó anteriormente por referencia en el presente en, su totalidad.

Enzimas para la Liberación de Nutrientes Cuando se utiliza una fuente de nutrientes a base de alimentos, se prefiere que la sacarificación y/o mezcla de fermentación incluyen además un sistema de enzima seleccionada para liberar nutrientes, por ejemplo, nitrógeno, aminoácidos, y las grasas, a partir de la fuente de nutrientes a base de alimentos. Por ejemplo, el sistema de enzima puede incluir una o más enzimas seleccionadas del grupo que consiste en amilasas, proteasas, y mezclas de los mismos. Tales sistemas se describen en la Solicitud de E.U. N2 de serie 13/184,138, que se incorpora en el presente por referencia en su totalidad.

Pilas de Combustible Cuando los métodos descritos en el presente producen una solución de azúcar o de suspensión, esta solución o suspensión se puede utilizar posteriormente en una célula de combustible. Por ejemplo, las células de combustible que utilizan azúcares derivados de materiales celulósicos o lignocelulósicos se dan a conocer en la solicitud provisional de E.U. de serie N2 61/579,568, presentada el 22 de diciembre del 2011, cuya descripción completa se incorpora en el presente por referencia.

Otras modalidades Se han descrito un número de modalidades · de la invención. Sin embargo, se entenderá que diversas modificaciones pueden hacerse sin alejarse del objeto y alcance de la invención.

Por ejemplo, mientras que es posible llevar a cabo todos los procesos descritos en el presente en una ubicación física, en algunas modalidades, los procesos se completan en varios sitios, y/o se pueden realizar durante el transporte.

En consecuencia, otras modalidades se encuentran dentro del objeto de las siguientes reivindicaciones.

Claims (33)

REIVINDICACIONES

1. Un método de producción de un azúcar que comprende proporcionar un papel con un alto contenido de relleno y la combina con un agente de sacarificación.

2. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el contenido de relleno es de al menos 20% en peso.

3. El método de conformidad con la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque el papel tiene un contenido de cenizas de al menos 8% en peso.

4. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el papel comprende además una tinta de impresión.

5. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el papel está en la forma de revistas.

6. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores que comprende además la adición de una fuente de nutrientes a base de alimentos a la mezcla.

7. El método de conformidad con cualqüiéra de las reivindicaciones anteriores que comprende ademas la adición de un microorganismo para el papel y la producción de un producto o intermediario.

8. El método de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque se selecciona la fuente de nutrientes a base de alimentos del grupo que consiste de granos, vegetales, residuos de granos, residuos de vegetales, y mezclas de los mismos.

9. El método de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque el producto comprende un combustible seleccionado del grupo que consiste de hidrógeno, alcoholes, ácidos orgánicos, hidrocarburos, y mezclas de los mismos.

10. El método de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque el microorganismo comprende una levadura y/o una bacteria.

11. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores que comprende además el tratamiento físico del papel.

12. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores que comprende además el procesamiento del azúcar.

13. El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque el procesamiento comprende la separación de xilosa y/o glucosa del azúcar.

14. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la sacarificación se lleva a cabo a un pH de aproximadamente de 3.8 a 4.2.

15. El método de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque, el tratamiento físico comprende tratar mecánicamente el papel para reducir la densidad aparente del papel y/o aumentar el área de superficie BET del papel.

16. El método de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque se selecciona la fuente de nutrientes a base de alimentos de entre el grupo que consiste en trigo, avena, cebada, soja, guisantes, legumbres, patatas, maíz, salvado de arroz, harina de maíz, salvado de trigo, y mezclas de los mismos.

17. Un método para producir un azúcar que comprende proporcionar un papel que tiene un peso base de al menos 15.87 kg y combinarlo con un agente de sacarificación.

18. El método de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque el papel tiene un peso base entre 15.87 kg y 149.68 kg.

19. El método de conformidad con : la reivindicación 17 o 18, caracterizado porque el contenido de relleno es mayor que o igual a 10% en peso.

20. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 17-19, caracterizado porque el papel tiene un contenido de cenizas de al menos 8% en peso.

21. El método de conformidad con cualquiéra de las reivindicaciones 17-20, caracterizado porque el papel comprende además una tinta de impresión.

22. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 17-21, caracterizado porque el papel está en la forma de revistas.

23. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 17-22, que comprende además la adición de una fuente de nutrientes a base de alimentos a la mezcla .

24. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 17-23, que comprende además la adición de un microorganismo para el papel y la producción de un producto o intermedio.

25. El método de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado porque se selecciona la fuente de nutrientes a base de alimentos del grupo que consiste de granos, vegetales, residuos de granos, residuos de vegetales y mezclas de los mismos.

26. El método de conformidad con la reivindicación 24, caracterizado porque el producto comprende un combustible seleccionado del grupo que consiste de hidrógeno, alcoholes, ácidos orgánicos, hidrocarburos, y mezclas de los mismos.

27. El método de conformidad con la reivindicación 24, caracterizado porque el microorganismo comprende una levadura y/o una bacteria.

28. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 17-27 que comprende además el tratamiento físico del papel.

29. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 17-28 que comprende además el procesamiento del azúcar.

30. El método de conformidad con la reivindicación 29, caracterizado porque el procesamiento comprende la separación de xilosa y/o glucosa del azúcar.

31. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 17-30, caracterizado porque la sacarificación se lleva a cabo en un pH de alrededor de 3.8 a 4.2.

32. El método de conformidad con · la reivindicación 28, caracterizado porque el tratamiento físico comprende tratar mecánicamente el papel para reducir la densidad aparente del papel y/o aumentar el área de la superficie BET del papel.

33. El método de conformidad con" la reivindicación 23, caracterizado porque se selecciona la fuente de nutrientes a base de alimentos del grupo que consiste de trigo, avena, cebada, soja, guisantes, legumbres, patatas, maíz, salvado de arroz, harina de maíz, salvado de trigo, y mezclas de los mismos.