MX2014001499A - Composiciones de materia que comprende aceite de extracto de algas. - Google Patents

Abstract

Los aceites de algas crudos producidos mediante técnicas de extracción prácticas comprenden una amplia variedad de especies moleculares que pueden caracterizarse por técnicas analíticas avanzadas. Los aceites de algas comprenden una mezcla compleja de un gran número de moléculas que tienen tamaños variados y por consiguiente, puntos de ebullición variados y comprenden un alto contenido en nitrógeno, oxígeno y ácidos grasos, pero un contenido bajo en azufre, hidrocarburos saturados y triglicéridos. Las proporciones molares de hidrogeno/carbono generalmente son superiores a 1,6. La amplia variedad de especies de moléculas en los aceites de algas crudos, aunque inusuales en comparación con las materias primas orgánicas de refinería convencionales, pueden refinarse en combustible mediante enfoques de refinación convencionales como hidrotratamiento y tratamiento térmico. El comportamiento inusual de los aceites de algas en el procesamiento térmico y/o hidrotratamiento puede proporcionar un producto de alta calidad con flexibilidad para ajustarse a las especificaciones técnicas del producto debido al comportamiento de desintegración superior mostrado por estos aceites de algas.

Description

COMPOSICIONES DE MATERIA QUE COMPRENDE ACEITE DE EXTRACTO DE ALGAS CAMPO DE LA INVENCION La descripción se refiere a composiciones de aceite renovable de materia extraída de biomasa y/o métodos y/o aparatos para obtener las composiciones de materia. Más específicamente, ciertas modalidades de la descripción se refieren a composiciones de materia que comprenden aceites de extracto de algas que pueden tener un alto contenido de nitrógeno, oxígeno y ácidos grasos, proporciones elevadas de hidrógeno con respecto a carbono y un contenido bajo de hidrocarburos saturados. Ciertas modalidades de los aceites de extracto de algas contienen poco azufre y pocos triglicéridos o ningún triglicérido . Estas características del aceite de algas son inusuales en comparación con los aceites fósiles de petróleo brutos convencionales y con los aceites vegetales que han sido estudiados en los últimos años como candidatos para la producción de combustibles renovables. Como se describe en otras de las solicitudes de patente de los solicitantes y como se describe brevemente en la presente, las modalidades de refinación de los nuevos aceites de algas se han logrado mediante tratamiento térmico, hidrotratamiento y/o desoxigenación en 'condiciones de funcionamiento compatibles con las unidades de proceso de Ref. 246330 refinería de petróleo existentes. La refinación ha producido resultados ventajosos que son inusuales en comparación con la materia prima orgánica de fósiles y vegetales. Por tanto, se espera que las características inusuales de los aceites de algas hagan que los aceites de algas sean buenos candidatos para la refinación y coprocesamiento en refinerías de petróleo convencionales.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION El aumento en la demanda de energía y la disminución de las reservas de petróleo fósil hacen necesario que se desarrollen y mejoren las fuentes de energía renovable. Al cumplir con esta necesidad con los aceites renovables obtenidos a partir de biomasa será más factible y económico si el aceite renovable puede tratarse de forma eficaz en las refinerías de petróleo existentes o al menos con diseños de procesos de refinación de petróleo convencionales. De este modo, las décadas de investigación y desarrollo e inversión de capital pueden utilizarse para procesar y refinar los aceites renovables compatibles con las refinerías o mezclas de aceites renovables y aceites fósiles.

Se han propuesto largas listas de aceites renovables en discusiones anteriores de combustibles alternativos y largas listas de procesos de refinería convencionales para refinar los aceites renovables. En estos estudios anteriores, los aceites de algas se han agrupado con los aceites vegetales como candidatos para el procesamiento a través de unidades de refinería de petróleo convencionales, pero se ha describedo o discutido muy poca información acerca de la composición del aceite de algas, excepto el hecho de que el aceite de algas contiene heteroátomos . En la bibliografía de la patente, los aceites de algas típicamente se agrupan con los aceites vegetales como aceites con un alto contenido de triglicéridos y se maneja la hipótesis de que estos aceites pueden retinarse en refinerías convencionales, pero se han describedo pocos datos o detalles confirmatorios. Los refinadores han expresado su preocupación con respecto a que los aceites que tienen un alto contenido de triglicéridos y/o heteroátomos son incompatibles con sus equipos y esquemas de proceso y no se han caracterizado y entendido lo suficiente para ser introducidos en sus refinerías.

Por consiguiente, existe la necesidad de composiciones de materia de aceite de algas que sean compatibles con las refinerías de petróleo y la necesidad de una caracterización detallada de los aceites de algas que pueda guiar la selección del esquema de flujo, el catalizador y/o las condiciones de f ncionamiento en las unidades de refinería convencionales. Varias modalidades de la descripción cumplen con estas necesidades y comprenden aceites de extracto de algas que tienen composiciones únicas en comparación con los aceites de petróleo y vegetales fósiles. Además, la composición de los aceites de algas únicos ha sido estudiada e informada en la presente descripción, lo que configura fundamentos para la selección informada de procesos y condiciones para refinar los aceites de algas para su uso como combustibles renovables.

SUMARIO DE LA INVENCION Las nuevas composiciones de materia comprenden aceite extraído de biomasa, donde el aceite tiene un contenido bajo de hidrocarburos saturados y un alto contenido de oxígeno, nitrógeno y ácidos grasos. En la mayoría de las modalidades, el aceite extraído tiene un contenido bajo de azufre y triglicéridos . La descripción puede comprender además equipos y/o métodos para extraer o procesar el aceite.

Ciertos aceites de conformidad con la descripción se extraen de la biomasa de algas e incluyen una amplia variedad de tipos de compuestos, lo que es inesperado en vista de las fracciones de aceites vegetales (que son principalmente triglicéridos) y de petróleo de intervalo de ebullición similar (que son principalmente hidrocarburos y compuestos aromáticos saturados) . Ciertos aceites de conformidad con la descripción tienen un intervalo de ebullición de aproximadamente 149 a 704, 4°C (300 a 1300 grados Fahrenheit (F) ) , un punto de ebullición verdadero (aproximadamente 150 a 700 grados Celsius (C) ) y comprenden menos de un 10% de área de hidrocarburos saturados, menos de un 10% de área de compuestos aromáticos y más de un 15% de área de ácidos grasos como se mide mediante el cálculo de los porcentajes del área pico como se mide mediante HT GC-MS. Algunas cepas de algas resultan en aceite de extracto de algas que tiene más de un 5% de área de esteróles. También son inusuales en comparación con los aceites vegetales y las fracciones de petróleo las proporciones de hidrógeno con respecto a carbono superiores a 1,5 y típicamente superiores a 1,6 y el contenido de oxígeno superior a un 5% en peso y el contenido de nitrógeno superior a un 3% en peso como se mide mediante análisis elemental. Muchos aceites de conformidad con la descripción tienen un contenido reducido de triglicéridos o no contienen triglicéridos. Estos aceites altamente alifáticos (no aromáticos) ricos en hidrógeno y oxígeno con un alto contenido de ácidos grasos son polares, como resultado de comprender cantidades considerables de compuestos polares. Por ejemplo, los compuestos polares contenidos en muchas modalidades del aceite de extracto de algas incluyen ácidos grasos, esteróles, compuestos de nitrógeno (compuestos que contienen nitrógeno) , compuestos de oxígeno (compuestos que contienen oxígeno) , amidas y nitrilos .

Ciertas modalidades de la nueva composición de materia se extraen de biomasa mediante el uso de métodos de extracción hidrotérmica . Los métodos de extracción hidrotérmica típicamente incluyen calentamiento y acidificación de una composición de biomasa y agua seguida por la extracción del disolvente para obtener una composición oleaginosa. Una biomasa ejemplar es la biomasa de algas, donde la composición oleaginosa es aceite de algas crudo, como se ilustra y describe en los ejemplos de la descripción detallada, tablas y figuras. Mientras que estos ejemplos describen composiciones medios y métodos específicos, debe entenderse que se incluyen otras modalidades en el amplio alcance de la descripción.

En la presente se proporcionan composiciones oleaginosas que comprenden aceite de algas extraído de biomasa que comprende un organismo fotosintético no vascular, donde el aceite de algas comprende: un porcentaje de área de hidrocarburos saturados de aproximadamente 1,2 a aproximadamente 3,0; un porcentaje de área de hidrocarburos saturados de aproximadamente 5,8 a aproximadamente 9,9; un porcentaje de área de compuestos aromáticos de aproximadamente 2,5 a aproximadamente 3,7; un porcentaje de área de compuestos de nitrógeno de aproximadamente 4,2 a aproximadamente 8,1; un porcentaje de área de amidas de aproximadamente 1,1 a aproximadamente 13,7; y un porcentaje de área de compuestos de oxígeno de aproximadamente 1,9 a aproximadamente 6,9. En algunas modalidades, el aceite de algas además comprende un porcentaje de área de ácidos grasos y/o ésteres de ácidos grasos de aproximadamente 22,7 a aproximadamente 35,5. En otras modalidades, el aceite de algas además comprende un porcentaje de área de esteróles y/o esteroides de aproximadamente 3,4 a aproximadamente 4,0. En una modalidad, el organismo fotosintético no vascular es una microalga. En otras modalidades, la microalga es de la especie Dunaliella, de la especie Scenedesmus o de la especie Spirulina . En aún otra modalidad, la biomasa está compuesta por algas sustancialmente fotosintéticas y el aceite es sustancialmente aceite de algas. En otras modalidades, una fracción del aceite de algas se selecciona del grupo que consiste en una fracción de nafta, una fracción de keroseno, una fracción de combustible de motor a reacción, una fracción de destilado, una fracción de diesel, una fracción de gasóleo, una fracción de gasóleo ligero, una fracción de gasóleo pesado y una fracción de residuo. En aún otras modalidades, la fracción de aceite de algas tiene un intervalo de ebullición de una fracción producida en una torre de destilación de crudo de una refinería de petróleo. En otras modalidades, la fracción de aceite de algas se selecciona de un grupo que consiste en: butanos a aproximadamente 221,11°C (430 grados F) (nafta), aproximadamente 221,11 a 343,33°C (430 a aproximadamente 650 grados F) (destilado) y aproximadamente 343,33 a 537,78°C (650 a aproximadamente 1000 grados F) (gasóleo) .

En la presente se proporcionan además composiciones oleaginosas que comprenden aceite de algas extraído de biomasa que comprende un organismo fotosintético no vascular, donde el aceite de algas comprende: de aproximadamente un 77,6 a aproximadamente un 78,0 por ciento en peso de carbono; de aproximadamente un 10,2 a aproximadamente un 10,6 por ciento en peso de hidrógeno; y de aproximadamente un 3,0 a aproximadamente un 5,3 por ciento en peso de nitrógeno. En algunas modalidades, el aceite de algas además comprende de aproximadamente un 1,2 a aproximadamente un 1,4 por ciento en peso de azufre. En otras modalidades, el aceite de algas además comprende de aproximadamente un 5,1 a aproximadamente un 7,2 por ciento en peso de oxígeno por diferencia. En algunas modalidades, el aceite de algas tiene una proporción de hidrógeno con respecto a carbono de aproximadamente 1,63, superior a 1,6 o de aproximadamente 1,6 a aproximadamente 2,1. En una modalidad, el organismo fotosintético no vascular es una microalga. En otras modalidades, la microalga es de la especie Dunaliella, de la especie Scenedesmus o de la especie Spirulina . En una modalidad, la biomasa está compuesta por algas sustancialmente fotosintéticas y el aceite es sustancialmente aceite de algas. En otras modalidades, una fracción del aceite de algas se selecciona del grupo que consiste en una fracción de nafta, una fracción de keroseno, una fracción de combustible de motor a reacción, una fracción de destilado, una fracción de diesel, una fracción de gasóleo, una fracción de gasóleo ligero, una fracción de gasóleo pesado y una fracción de residuo. En aún otras modalidades, la fracción de aceite de algas tiene un intervalo de ebullición de una fracción producida en una torre de destilación de crudo de una refinería de petróleo. En otras modalidades, la fracción de aceite de algas se selecciona de un grupo que consiste en: butanos a aproximadamente 221,11°C (430 grados F) (nafta), aproximadamente 221,11 a 343,33°C (430 a aproximadamente 650 grados F) (destilado) y aproximadamente 343,33 a 537,78°C (650 a aproximadamente 1000 grados F) (sasoleo) .

En la presente se proporcionan composiciones oleaginosas que comprenden un aceite de algas extraído de biomasa que comprende un organismo fotosintético no vascular, donde el aceite de algas comprende: a) menor o igual a un 10% de área de hidrocarburos saturados, de aproximadamente un 0,1 a aproximadamente un 5 % de área de hidrocarburos saturados, o de aproximadamente un 0,1 a aproximadamente un 3 % de área de hidrocarburos saturados; y/o b) mayor o igual a un 5 % de área de oxígeno o de aproximadamente un 6 a aproximadamente un 10 % de área de oxígeno; y/o c) mayor o igual a un 3 % de área de nitrógeno o de aproximadamente un 3,5 a aproximadamente un 6 % de área de nitrógeno; y/o d) mayor o igual a un 15 % de área de ácidos grasos y/o ésteres de ácidos grasos, de aproximadamente un 15 a aproximadamente un 60 % de área de ácidos grasos y/o ésteres de ácidos grasos o de aproximadamente un 15 a aproximadamente un 40 % de área de ácidos grasos y/o ésteres de ácidos grasos; y/o e) menor o igual a un 2 % de área de azufre o menor o igual a un 1,5 % de área de azufre; y/o f) menor o igual a un 1% de área de triglicéridos o menor o igual a un 0,05 % de área de triglicéridos ; y/o g) una proporción molar de hidrógeno con respecto a carbono mayor o igual a 1,6, o una proporción molar de hidrógeno con respecto a carbono de aproximadamente 1,6 a aproximadamente 2,1; y/o h) menor o igual a un 10% de área de productos aromáticos, de aproximadamente un 0,1 a aproximadamente un 5% de área de productos aromáticos o de aproximadamente un 0,1 a aproximadamente un 3 % de área de productos aromáticos; y/o i) de aproximadamente un 0,1 a aproximadamente un 2 % de área de nitrilos; y/o j) de aproximadamente un 1 a aproximadamente un 15 % de área de amidas; y/o k) de aproximadamente un 1 a aproximadamente un 10 % de área de compuestos de nitrógeno; y/o 1) de aproximadamente un 1 a aproximadamente un 15 % de área de compuestos de oxígeno; y/o m) mayor o igual a un 5 % de área de esteróles y/o esteroides o de aproximadamente un 8 a aproximadamente un 15 % de área de esteróles y/o esteroides. En algunas modalidades, el aceite de algas comprende cualquiera de 7 o más de a) a m) . En otras modalidades, el aceite de algas comprende cualquiera de diez o más de a) a m) . En una modalidad, el organismo fotosintético no vascular es una microalga. En algunas modalidades, la microalga es una especie Dunaliella, una especie Scenedesmus o una especie Spirulina. En una modalidad, la biomasa está compuesta por algas sustancialmente fotosintéticas y el aceite es sustancialmente aceite de algas. En otras modalidades, una fracción del aceite de algas se selecciona del grupo que consiste en una fracción de nafta, una fracción de keroseno, una fracción de aceite de avión, una fracción de destilado, una fracción de diesel, una fracción de gasóleo, una fracción de gasóleo ligero, una fracción de gasóleo pesado y una fracción de residuo. En aún otras modalidades, la fracción de aceite de algas tiene un intervalo de ebullición de una fracción producida en una torre de destilación de crudo de una refinería de petróleo. En otras modalidades, la fracción de aceite de algas se selecciona de un grupo que consiste en: butanos a aproximadamente 221,11°C (430 grados F) (nafta), aproximadamente 221,11 a 343,33°C (430 a aproximadamente 650 grados F) (destilado) y aproximadamente 343,33 a 537,78°C (650 a aproximadamente 1000 grados F) (sasoleo) .

En la presente se proporcionan además composiciones oleaginosas que comprenden aceite de algas extraído de biomasa que comprende un organismo fotosintético no vascular, preparado mediante un método que comprende: a) obtener la biomasa; b) tratar hidrotérmicamente la biomasa a una temperatura de aproximadamente 260 grados Celsius a aproximadamente 300 grados Celsius y mantener la temperatura de cero a aproximadamente 240 minutos; c) acidificar la biomasa; y d) extraer la composición de la biomasa, donde la composición de algas comprende: un porcentaje de área de hidrocarburos saturados de aproximadamente 1,2 a aproximadamente 3,0; un porcentaje de área de hidrocarburos saturados de aproximadamente 5,8 a aproximadamente 9,9; un porcentaje de área de compuestos aromáticos de aproximadamente 2,5 a aproximadamente 3,7; un porcentaje de área de compuestos de nitrógeno de aproximadamente 4,2 a aproximadamente 8,1; un porcentaj e de área de amidas de aproximadamente 1,1 a aproximadamente 13,7; y un porcentaje de área de compuestos de oxígeno de aproximadamente 1,9 a aproximadamente 6,9. En algunas modalidades, el aceite de algas además comprende un porcentaje de área de ácidos grasos y/o ésteres de ácidos grasos de aproximadamente 22,7 a aproximadamente 35,5. En otras modalidades, el aceite de algas además comprende un porcentaje de área de esteróles y/o esteroides de aproximadamente 3,4 a aproximadamente 4,0. En una modalidad, el organismo fotosintético no vascular es una microalga. En otras modalidades, la microalga es de la especie Dunaliella, de la especie Scenedesmus o de la especie Spirulina. En una modalidad, el tratamiento hidrotérmico se realiza sin el uso de un catalizador. En otras modalidades, la composición no se ha sometido a uno o más de hitrotratamiento, descarboxilación, descarbonilación, hidrodesoxigenación, isomerización (incluida la hidroisomerización) , desulfurización, denitrogenación, hidrodesintegración y desintegración catalítica. En una modalidad, la temperatura es de aproximadamente 300 grados Celsius y el tiempo de espera es de aproximadamente 30 minutos. En otras modalidades, la temperatura es de aproximadamente 260, aproximadamente 265, aproximadamente 270, aproximadamente 280, aproximadamente 285, aproximadamente 290, aproximadamente 295 o aproximadamente 300 grados Celsius. En aún otras modalidades, el tiempo de espera es de aproximadamente 5, aproximadamente 10, aproximadamente 15, aproximadamente 20, aproximadamente 25, aproximadamente 30, aproximadamente 35, aproximadamente 40, aproximadamente 45, aproximadamente 50, aproximadamente 55, aproximadamente 60, aproximadamente 70, aproximadamente 80, aproximadamente 90, aproximadamente 100, aproximadamente 110, aproximadamente 120, aproximadamente 130, aproximadamente 140, aproximadamente 150, aproximadamente 160, aproximadamente 170, aproximadamente 180, aproximadamente 190, aproximadamente 200, aproximadamente 210, aproximadamente 220, aproximadamente 230 o aproximadamente 240 minutos. En una modalidad, la extracción de la biomasa comprende el uso de un disolvente. En otras modalidades, el disolvente es uno o más hexanos, heptanos, ciclohexanos , toluenos (metilbenceno) , cloroformo (triclorometano) , metil isobutil cetona (MIBK) , acetonitrilo, etanol, metil-t-butil éter (MTBE) , metil etil cetona (MEK) , propanol, alcohol isopropílico (IPA) , metanol o cloruro de metileno (diclorometano) . En otras modalidades, el disolvente es un disolvente polar, un disolvente no polar o una combinación de disolvente polar y no polar. En una modalidad, el disolvente es uno o más heptanos. En otra modalidad, el disolvente es metil isobutil cetona (MIBK) .

En la presente se proporcionan además composiciones oleaginosas que comprenden aceite de algas extraído de biomasa que comprende un organismo fotosintético no vascular, preparado mediante un método que comprende: a) obtener la biomasa; b) tratar hidrotérmicamente la biomasa a una temperatura de aproximadamente 260 grados Celsius a aproximadamente 300 grados Celsius y mantener la temperatura de cero a aproximadamente 240 minutos; c) acidificar la biomasa; y d) extraer la composición de la biomasa, donde la composición de algas comprende: de aproximadamente un 77,6 a aproximadamente un 78,0 por ciento en peso de carbono; de aproximadamente un 10,2 a aproximadamente un 10,6 por ciento en peso de hidrógeno; y de aproximadamente un 3,0 a aproximadamente un 5,3 por ciento en peso de nitrógeno. En algunas modalidades, el aceite de algas además comprende de aproximadamente un 1,2 a aproximadamente un 1,4 por ciento en peso de azufre. En otras modalidades, el aceite de algas además comprende de aproximadamente un 5,1 a aproximadamente un 7,2 por ciento en peso de oxígeno por diferencia. En otras modalidades, el aceite de algas tiene una proporción de hidrógeno con respecto a carbono de aproximadamente 1,63, superior a 1,6 o de aproximadamente 1,6 a aproximadamente 2,1. En una modalidad, el organismo fotosintético no vascular es una microalga. En otras modalidades, la microalga es de la especie Dunaliella, de la especie Scenedesmus o de la especie Spirulina. En una modalidad, el tratamiento hidrotérmico se realiza sin el uso de un catalizador. En otras modalidades, la composición no se ha sometido a uno o más de hitrotratamiento, descarboxilación, descarbonilación, hidrodesoxigenación, isomerización (incluida la hidroisomerización) , desulfurización, denitrogenación, hidrodesintegración y desintegración catalítica. En algunas modalidades, la temperatura es de aproximadamente 300 grados Celsius y el tiempo de espera es de aproximadamente 30 minutos. En otras modalidades, la temperatura es de aproximadamente 260, aproximadamente 265, aproximadamente 270, aproximadamente 275, aproximadamente 280, aproximadamente 285, aproximadamente 290, aproximadamente 295 o aproximadamente 300 grados Celsius. En algunas modalidades, el tiempo de espera es de aproximadamente 5, aproximadamente 10, aproximadamente 15, aproximadamente 20, aproximadamente 25, aproximadamente 30, aproximadamente 35, aproximadamente 40, aproximadamente 45, aproximadamente 50, aproximadamente 55, aproximadamente 60, aproximadamente 70, aproximadamente 80, aproximadamente 90, aproximadamente 100, aproximadamente 110, aproximadamente 120, aproximadamente 130, aproximadamente 140, aproximadamente 150, aproximadamente 160, aproximadamente 170, aproximadamente 180, aproximadamente 190, aproximadamente 200, aproximadamente 210, aproximadamente 220, aproximadamente 230 o aproximadamente 240 minutos. En una modalidad, la biomasa comprende el uso de un disolvente. En otras modalidades, el disolvente es uno o más hexanos, heptanos, ciclohexanos , toluenos (metilbenceno) , cloroformo (triclorometano) , metil isobutil cetona (MIBK) , acetonitrilo, etanol, metil-t-butil éter (MTBE) , metil etil cetona (MEK) , propanol, alcohol isopropílico (IPA) , metanol o cloruro de metileno (diclorometano) . En algunas modalidades, el disolvente es un disolvente polar; un disolvente no polar o una combinación de disolvente polar y disolvente no polar. En una modalidad, el disolvente es uno o más heptanos. En otra modalidad, el disolvente es metil isobutil cetona (MIBK, por sus siglas en inglés) .

BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS Estas y otras características, aspectos y ventajas de la presente descripción se comprenderán mejor con referencia a la siguiente descripción, reivindicaciones y figuras adjuntas , donde : La figura 1A es una gráfica de superposición de las curvas del punto de ebullición (también llamadas "curvas de destilación" o "distribución del punto de ebullición" que muestra el punto de ebullición (BP, por sus siglas en inglés) en grados F contra el % de reducción) para los múltiples aceites de algas descritos en el ejemplo I de conformidad con algunas modalidades de la descripción, donde la temperatura y tiempos de espera de una etapa de tratamiento hidrotérmico en un proceso de extracción se variaron para incluir cuatro tiempos de espera (0, 0,25, 1 y 4 horas) a 260 grados C y tres tiempos de espera (0, 1 y 4 horas) a 300 grados C. Los últimos tres dígitos de cada número de pasada/muestra (047,050,052,054, 091, 121 y 106) se utilizan para rotular la curva de destilación de cada muestra.

La figura IB es un gráfico de barras de fracciones seleccionadas de los aceites de algas de la figura 1A. El eje de las y es el porcentaje de fracción de masa. Cada grupo de cuatro barras es de izquierda a derecha: 126,67 a 204,44°C (260 a 400 grados F) , 204,44 a 254,44°C (400 a 490 grados F) , 254,44 a 332,22°C (490 a 630 grados F) , 332,22 a 548,89°C (630 a 1020 grados F) y más de 548,89°C (1020 grados F) .

La figura 2 incluye "huellas digitales" de HT GC-MS de un aceite de algas en el ejemplo II (panel superior) de conformidad con otra modalidad de la descripción y un gasóleo pesado de vacío (HVGO, por sus siglas en inglés) representativo (panel inferior) , donde el aceite de algas se encuentra sustancialmente en el intervalo de punto de ebullición. En estas y todas las huellas digitales de HT GC-MS en las figuras de la descripción, el eje de las x es el tiempo y el eje de las y de las huellas digitales es la abundancia .

La figura 3 es una representación gráfica de Boduszynski del número de carbono (eje de las y) contra el punto de ebullición equivalente atmosférico (AEBP, eje de las x) , que fue modificado para incluir una indicación (flecha) de la región en la gráfica donde se encuentran muchas modalidades del aceite de algas de la descripción, el aceite de algas rara vez tiene carácter polar en comparación con los aceites fósiles y vegetales convencionales.

La figura 4 compara las huellas digitales de HT GC-MS de los aceites de algas descritos en el ejemplo III de conformidad con modalidades adicionales de la descripción, extraídos de biomasa de Spirulina mediante el uso de heptanos mixtos como disolvente (panel superior) y metil isobutil cetona (MIBK) como disolvente (panel inferior) .

La figura 5 compara las huellas digitales de HT GC-MS de los aceites de algas descritos en el ejemplo III de conformidad con modalidades adicionales de la descripción, extraídos de biomasa de Nannochloropsis mediante el uso de heptanos como disolvente (panel superior) y MIBK como disolvente (panel inferior) .

La figura 6 compara las huellas digitales de HT GC-MS de los aceites de algas de la figura 4 y la figura 5 que se extrajeron con MIBK de Nannochloropsis (panel superior) y Spirulina (panel inferior) .

La figura 7 compara las huellas digitales de HT GC-MS de los aceites de algas de la figura 4 y la figura 5 que se extrajeron con heptanos mixtos de Nannochloropsis (panel superior) y Spirulina (panel inferior) .

La figura 8 compara las clases de compuestos, a partir del análisis de HT GC-MS de los aceites de algas del ejemplo III (de izquierda a derecha, Nannochloropsis, Scenedesmus, Spirulina y Dunaliella) que se trataron hidrotérmicamente y se extrajeron con heptanos mixtos como disolvente, donde el eje de las x muestra varias clases de compuestos y el eje de las y es el % de área.

La figura 9 compara las clases de compuestos, a partir del análisis de HT GC-MS de los aceites de algas del ejemplo III (de izquierda a derecha, Nannochloropsis, Scenedesmus, Spirulina y Dunaliella) que se trataron hidrotérmicamente y se extrajeron con MIBK como disolvente, donde el eje de las x muestra las clases de compuestos y el eje de las y es el porcentaje de área.

La figura 10 compara los análisis elementales de los aceites de algas del ejemplo III (de izquierda a derecha, Spirulina, Dunaliella, Scenedesmus y Nannochloropsis) que se trataron hidrotérmicamente y se extrajeron con heptanos mixtos como disolvente, donde el eje de las x muestra elementos y el eje de las y es el % en peso.

La figura 11 es un gráfico de barras de los análisis elementales de los aceites de algas del ejemplo III (de izquierda a derecha, Spirulina, Dunaliella, Scenedesmus y Nannochloropsis) que se trataron hidrotérmicamente y se extrajeron con MIBK como disolvente, donde el eje de las x muestra elementos y el eje de las y es el % en peso.

La figura 12 es un gráfico de barras de valores aproximados para las clases de compuestos a partir de HT GC-MS de cuatro aceites crudos convencionales, que son de izquierda a derecha Arabian Light A-55, Arabian Médium Z-ll, Arabian Extra-Light B-38 y Arabian Heavy A-49, que se comparan con los aceites de algas del ejemplo III en la tabla 3A - tabla 3C, donde el eje de las x muestra varias clases de compuestos y el eje de las y es el % de área.

La figura 13 es una gráfica de superposición de las curvas de punto de ebullición para tres aceites de algas descritos en el ejemplo IV de conformidad con algunas modalidades de la descripción, donde cada aceite de algas se obtuvo a partir de una pasada diferente de disolvente después del tratamiento hidrotérmico . El eje de las x representa el % reducido (porcentaje bullido) y el eje de las y representa el punto de ebullición en grados F.

La figura 14 es un gráfico de barras de las clases de compuestos de los tres aceites de algas de la figura 13 obtenidos mediante análisis de HT GC-MS, donde el eje de las y es el % de área y el eje de las x enumera los grupos de compuestos, que de izquierda a derecha son: hidrocarburos saturados, hidrocarburos insaturados, esteróles, aromáticos, aromáticos de nitrógeno, ácidos grasos, compuestos de oxígeno, amidas, nitrilos y metil esteres de ácidos grasos.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION La siguiente descripción detallada se proporciona para ayudar a los entendidos en la técnica en la práctica de la presente descripción. Incluso, no debe interpretarse que esta descripción detallada limita indebidamente la presente descripción dado que los entendidos en la técnica pueden realizar modificaciones y variaciones en las modalidades discutidas en la presente sin apartarse del espíritu o alcance de la presente descripción.

Como se utiliza en la presente descripción y en las reivindicaciones adjuntas, las formas singulares "un", "una" y "el/la", incluyen los referentes plurales salvo que se exprese de otra forma en el contexto.

Además se incluye como modalidades de la descripción una fracción o fracciones de un aceite de algas crudo y métodos para tratar térmicamente la fracción o fracciones. También se incluyen como modalidades de la descripción cada uno de los valores de rendimientos, tipos de compuestos, porcentajes, porcentajes de área, porcentajes en peso, porcentajes de masa, porcentajes de fracción de masa, rendimientos de porcentaje de fracción de destilación de masa simulados, porcentajes de fracción de destilación de masa simulados, porcentaje de área de tipo de compuesto, porcentaje de área de tipo de compuesto químico, partes por millón (ppm) , porcentaje en peso, temperatura, tiempo o presión describedos en la presente donde puede insertarse el término "aproximadamente" delante de ellos, dado que el entendido en la técnica entenderá que "aproximadamente" estos valores pueden ser adecuados en ciertas modalidades de la presente descripción.

En la presente descripción, los intervalos de temperatura y tiempo de espera/tiempo de permanencia se proporcionan para muchas modalidades de la descripción. Debe entenderse que los intervalos pretenden incluir los subintervalos y cada cantidad incremental de temperatura, tiempo y presión, dentro de cada intervalo amplio proporcionado. Por ejemplo, mientras que puede utilizarse un intervalo amplio de temperatura de 200 a 600 grados C en las modalidades de la descripción, ciertas modalidades pueden incluir cualquiera de los siguientes subintervalos o cualquier temperatura dentro de cualquiera de los siguientes subintervalos: 200 a 210, 210 a 220, 220 a 230, 230 a 240, 240 a 250, 250 a 260, 260 a 270, 270 a 280, 280 a 290, 290 a 300, 300 a 310, 310 a 320, 320 a 330, 330 a 340, 340 a 350, 350 a 360, 360 a 370, 370 a 380, 380 a 390, 390 a 400, 400 a 410, 410 a 420, 420 a 430, 430 a 440, 440 a 450, 450 a 460, 460 a 470, 470 a 480, 480 a 490, 490 a 500, 500 a 510, 510 a 520, 520 a 530, 530 a 540, 540 a 550, 550 a 560, 560 a 570, 570 a 580, 580 a 590 y/o 590 a 600 grados C. Por ejemplo, mientras que puede utilizarse un intervalo amplio de tiempo de espera de 0 a 24 horas en las modalidades de la descripción, ciertas modalidades pueden incluir cualquiera de los siguientes subintervalos o cualquier tiempo de espera dentro de cualquiera de los siguientes subintervalos: 0 a 0,05, 0,05 a 0,1, 0,1 a 0,5, 0,5 a 1,0, 1,0 a 1,5, 1,5 a 2,0, 2,0 a 2,5, 2,5 a 3,0, 3,0 a 3,5, 3,5 a 4,0, 4,0 a 4,5, 4,5 a 5,0, 5,0 a 10,0, 10,0 a 15,0, 15,0 a 20,0 y/o 20,0 a 24,0 horas. Además, debe entenderse que ningún tiempo de espera a una temperatura puede ser eficaz (un tiempo de espera de cero) , especialmente cuando el programa de aumento de temperatura lleva un tiempo significativo.

Como se utiliza en la presente descripción y en las reivindicaciones, cualquier intervalo de valores descrito entre dos criterios de valoración comprende los criterios de valoración. Por ejemplo, el intervalo entre 200 grados C y 600 grados C incluye 200 grados y 600 grados C así como todos los valores entre ellos.

Como se utiliza en la presente descripción y en las reivindicaciones adjuntas, los términos "tratamiento hidrotérmico" y "proceso hidrotérmico" se utilizan de forma intercambiable .

Como se utiliza en la presente descripción y en las reivindicaciones adjuntas, el término "biomasa" se refiere a una composición de origen biológico que se encuentra viva o que ha estado viva durante los últimos 50 años.

Abreviaciones: HTT: tratamiento o procesamiento hidrotérmico; GC-MS : cromatografía de gases acoplada a espectrometría de masa; BP : punto de ebullición; IBP: punto de ebullición inicial; HVGO; gasóleo pesado de vacío; AEBP: punto de ebullición equivalente atmosférico; MIB : metil isobutil cetona; EA: análisis elemental; TDS : total de sólidos disueltos; RBD: refinación, blanqueo, desodorización; SIMDIST: destilación simulada; ASTM: American Society for Testing and Materials . Esta lista no es una lista completa de todas las abreviaciones encontradas a lo largo de la descripción .

En la presente se proporcionan métodos y procesos para obtener un compuesto o compuestos oleaginosos a partir de biomasa y en particular una biomasa que comprende un microorganismo. Compuesto oleaginoso significa un compuesto que tiene las propiedades de un aceite. Por tanto, los compuestos oleaginosos comprenden hidrocarburos o lípidos. Los ejemplos no limitativos de compuestos oleaginosos incluyen ceras, acilos grasos que incluyen ácidos grasos libres, esteres grasos y amidas grasas, glicerolípidos como mono, di y triglicéridos ; glicerofosfolípidos ; esfingolípidos como fosfoesfingolípidos y glicoesfingolípidos ; esteróles; terpenos como isoterpenos, isoprenos, terpenoides e isoprenoides ; sacarolípidos ; policetidas ; carotenoides , clorofilas y otros pigmentos. Debe entenderse que cualquier compuesto que pueda extraerse de biomasa y retinarse en un combustible o lubricante puede, en algunas modalidades, considerarse un compuesto oleaginoso.

Contrariamente a lo que se espera de las propuestas anteriores en la patente y otra bibliografía para producir combustibles renovables, los aceites de algas crudos han sido producidos mediante técnicas de extracción prácticas que comprenden una amplia variedad de especies moleculares que pueden caracterizarse a través de técnicas analíticas avanzadas. Además, como se discutirá en detalle en otras solicitudes de patente por los solicitantes, la amplia variedad de especies moleculares, aunque inusuales en comparación con las materias primas orgánicas de refinería convencionales, pueden refinarse en combustibles mediante enfoques de refinación convencionales como hidrotratamiento y tratamiento térmico. En este sentido, el aceite de extracto de algas puede entenderse como un biocrudo único, pero que, con la ayuda de técnicas analíticas avanzadas, puede incorporarse en unidades de proceso adecuadas en condiciones de funcionamiento convencionales y, en algunos casos, en condiciones de funcionamiento ajustadas. Los aceites de algas crudos comprenden una mezcla compleja de una gran cantidad de moléculas que tienen tamaños variados y por consiguiente, puntos de ebullición variados. El aceite de algas crudo es único para sus orígenes de algas con compuestos únicos correspondientes que contienen heteroátomos como azufre, nitrógeno y oxígeno y también tipos únicos de moléculas. Los tipos únicos de moléculas generalmente se encuentran dentro de las categorías de parafina, olefina y aromáticos utilizadas habitualmente para caracterizar los aceites crudos y aceites de otras fuentes, pero son significativamente diferentes al petróleo crudo y a los aceites vegetales en términos de los compuestos específicos y cantidades de clases de compuestos. Las propiedades de las mezclas complejas que conforman los aceites de algas pueden entenderse mediante varias técnicas analíticas que van desde medidas sin procesar, como análisis elemental, a métodos para comprender los componentes moleculares en detalle a través de métodos como GC-MS o HT GC-MS. Estos análisis permiten que estas mezclas complejas sean entendidas en un contexto de combustibles, para categorizar el aceite de algas como una posible materia prima orgánica para las refinerías de combustible de petróleo convencionales y para predecir cómo se refinarán en las refinerías convencionales. En este sentido, las composiciones de aceites de algas son inesperadas y sus propiedades son únicas .

Además, dadas las composiciones únicas de los aceites de algas, se espera que los productos resultantes de la refinación de estos aceites de algas en unidades de refinería convencionales sean únicos, como se describirá y reivindicará de forma adicional en otras solicitudes de patente. Por ejemplo, se esperaría que los aceites derivados de petróleo, con una distribución de punto de ebullición de keroseno/destilado, gasóleo y residuo, proporcionaran aproximadamente la misma cantidad de productos cuando se someten a hidrotratamiento pero con un contenido menor de heteroátomos . Los solicitantes demostraron que los aceites de algas crudos extraídos se comportan de forma diferente, por ejemplo, en que se refinan con conversión sustancial desde una fracción de punto de ebullición a otra cuando se procesan térmicamente y/o se someten a hidrotratamiento . Este comportamiento diferente en el procesamiento térmico y/o hidrotratamiento será importante para lograr un producto flexible y de alta calidad a partir de aceites de algas, sea que se mezclen o no con aceites de petróleo y/o vegetales fósiles convencionales. Como se describirá en otras solicitudes de patente, cuando esta conversión sustancial a fracciones de punto de ebullición más bajas, en condiciones de rigurosidad baja a moderada, se combina con el reciclaje de la/s fraccione (s) sin convertir, le permitirá al refinador obtener de un 80% a un 100% de la fracción seleccionada de la lista de nafta (butanos a 221,11°C (430F) ) , destilados 221,11 a 343,33°C (430 a 650F) y gasóleo 343,33 a 537,78°C (650 a 1000F) , por ejemplo.

Las composiciones de materia pueden extraerse de microorganismos que contienen lípidos, que pueden incluir microorganismos capaces de realizar fotosíntesis, como microalgas fotosintéticas , macroalgas fotosintéticas , cianobacterias y bacterias fotosintéticas . Estos microorganismos son especialmente útiles debido a su capacidad de eliminar el dióxido de carbono de la atmósfera y el hecho de que no compiten por recursos con la producción de alimentos .

En ciertas modalidades de la presente descripción, la biomasa es sustancialmente algas, por ejemplo, más de un 80% en peso de algas o más de un 90% en peso de algas. En los ejemplos de la presente descripción, la biomasa es un alga fotosintética cultivada a la luz. No obstante, otras modalidades pueden comprender la obtención de biomasa de algas u otros "organismos hospedadores" que se cultivan en la ausencia de luz. Por ejemplo, en algunos casos, los organismos hospedadores pueden ser organismos fotosintéticos cultivados en la oscuridad u organismos modificados genéticamente de tal forma que la capacidad fotosintética de los organismos se disminuye o destruye. En las condiciones de cultivo, donde un organismo hospedador no es capaz de realizar la fotosíntesis (por ejemplo, debido a la ausencia de luz y/o modificación genética) , típicamente, se le proporcionará al organismo los nutrientes necesarios para apoyar el cultivo en la ausencia de fotosíntesis. Por ejemplo, un medio de cultivo en el que se cultiva un organismo, puede complementarse con cualquier nutriente necesario, incluida una fuente de carbono orgánico, fuente de nitrógeno, fuente de fósforo, vitaminas, metales, lípidos, ácidos nucleicos, micronutrientes y/o un requisito específico del organismo. Las fuentes de carbono orgánico incluyen cualquier fuente de carbono que pueda ser metabolizada por el organismo hospedador, incluido, a modo no taxativo, acetato, carbohidratos simples (por ejemplo, glucosa, sucrosa y lactosa) , carbohidratos complejos (por ejemplo, almidón y glicógeno), proteínas y lípidos. El entendido en la técnica reconocerá que no todos los organismos serán capaces de metabolizar de forma suficiente un nutriente particular y que puede que sea necesario modificar las mezclas de nutrientes de un organismo a otro para proporcionar la mezcla de nutrientes adecuada.

Son de particular interés los microorganismos de algas y los aceites derivados de algas (en la presente "aceite de algas" y también "aceite de algas crudo") que fueron extraídos de biomasa de algas y que tienen composiciones inusuales en comparación con los aceites fósiles crudos convencionales y los aceites vegetales. Los aceites de extracto de algas comprenden una variedad inesperadamente amplia de compuestos, incluidos los compuestos significativamente diferentes a los de los aceites crudos fósiles y vegetales, esto es, diferentes en cuanto a identidad y/o cantidad. Por ejemplo, el aceite de algas de las modalidades de la descripción incluye grandes cantidades de amidas, compuestos que contienen nitrógeno, ácidos grasos, hidrocarburos insaturados, nitrilos, compuestos que contienen oxígeno, compuestos de fósforo y esteróles, en comparación con los aceites crudos fósiles y vegetales. Las características del aceite de algas resultante, por ejemplo, alto contenido de ácido y nitrógeno, pueden causar preocupaciones a los refinadores de petróleo fósil, que evitan los cambios en la materia prima orgánica que pueden provocar alteraciones en el funcionamiento, acortamiento de la vida del catalizador y/o corrosión de los equipos. No obstante, el procesamiento de ciertos de los nuevos aceites de algas mediante tratamiento térmico, hidrotratamiento y/o métodos de desoxigenación, ha mostrado que pueden utilizarse condiciones de unidad moderadas, uso de hidrógeno moderado y catalizadores convencionales para refinar de forma exitosa los aceites de algas con resultados ventajosos. El procesamiento, como se describe en otras solicitudes de patente por los solicitantes, ha logrado la eliminación de heteroátomos, mejora del punto de ebullición/densidad y/o desintegración deseable que resulta en especificaciones técnicas del producto y flexibilidad para ajustar las especificaciones técnicas del producto, lo que es deseable para las refinerías convencionales.

Los aceites crudos de las modalidades de la descripción pueden ser uno o más aceites crudos extraídos a través de varios medios, de organismos fotosintéticos no vasculares de origen natural y/o de organismos fotosintéticos no vasculares modificados genéticamente. Pueden utilizarse organismos fotosintéticos no vasculares modificados genéticamente, por ejemplo, donde el cloroplasto o genoma nuclear de un alga se transforma con un gen de interés. Como se utiliza en la presente, el término organismo fotosintético no vascular incluye, a modo no taxativo, macroalgas, microalgas y cianobacterias (algas verdeazules) . Por consiguiente, el aceite de algas crudo puede obtenerse a partir de algas de origen natural (no modificadas genéticamente) y algas modificadas genéticamente. El aceite de algas crudo puede obtenerse a partir de algas naturales o modificadas donde las condiciones de cultivo, por ejemplo, niveles de nutrientes, luz o salinidad del medio en las que se cultivan las algas se controlan o alteran para obtener un fenotipo deseado o para obtener una cierta composición lipídica o panel lipídico.

Como se describe anteriormente, las algas pueden ser macroalgas y/o microalgas y el término microalgas incluye, por ejemplo, microalgas (como, Nannochloropsis sp.), cianobacterias (algas verdeazules) , diátomos y dinoflagelados . Por consiguiente, la biomasa a partir de la cual se obtiene el aceite de algas crudo puede comprender una mezcla de uno o más de un alga, como una microalga y una o más de una cianobacteria .

Varios, pero no los únicos ejemplos de algas a partir de las cuales puede obtenerse un aceite crudo adecuado son Chlamydomonas sp., Dunaliella sp., Scenedesmus sp., Desmodesmus sp. , Chlorella sp. , Volvacales sp . , Volvox sp., Arthrospira sp. , Sprirulina sp., Botryococcus s . , Desmid sp., Hematococcus sp., Nannochloropsis sp. o cualquier combinación de una o más especies de las especies anteriores.

Los ejemplos no limitativos de organismos a partir de los cuales puede obtenerse un aceite crudo adecuado incluyen Chlamydomonas reinhardtii , Dunaliella salina, Haematococcus pluvialis, Nannochloropsis oceania, Nannochloropsis salina, Scenedesmus dimorphus, Spirulina maximus, Arthrospira fusiformis, Dunaliella viridis, Nannochloropsis oculata o Dunaliella tertiolecta o cualquier combinación de una o más especies de los organismos anteriores.

Los ejemplos de cianobacterias a partir de las cuales puede obtenerse un aceite crudo adecuado incluyen Synechococcus sp . , Spirulina sp., Synechocystis sp., Athrospira sp., Prochlorococcus sp., Chroococcus sp . , Gleoecapsa sp., Aphanocapsa sp., Aphanothece sp . , Merismopedia sp., Microcystis sp., Coelosphaerium sp., Prochlorothrix sp., Oscillatoria s . , Trichodesmium sp., Microcoleus sp., Chroococcidiopisis sp., Anabaena sp., Aphanizomenon sp., Cylindrospermopsis sp. , Cylindrospermum sp., Tolypothrix sp . , Leptolyngbya sp., Lyngbya sp., o Scytonema sp. o cualquier combinación de una o más especies de las especies anteriores. Los organismos fotosintéticos no vasculares pueden cultivarse en la tierra, por ejemplo, en estanques, estanques en canales, acueductos, vertederos de basura o en sistemas de biorreactores cerrados o parcialmente cerrados. Los organismos también pueden cultivarse directamente en agua, por ejemplo, en un océano, mar, lago, reserva, etc. En modalidades donde el organismo se cultiva en masa, el organismo puede, pero no necesariamente debe cultivarse en biorreactores de alta densidad mediante el uso de métodos conocidos en la técnica. Por ejemplo, las algas pueden cultivarse en fotobiorreactores de alta densidad (véase, por ejemplo, Lee et al, Biotech. Bioengineering 44:1161-1167, 1994) y otros biorreactores (como los utilizados para el tratamiento de aguas residuales) (por ejemplo, Sawayama et al, Appl . Micro. Biotech., 41:729-731, 1994) . En algunas modalidades, puede que las algas no se cultiven en masa principalmente debido a su contenido de aceite, por ejemplo, para eliminar los metales pesados (por ejemplo, Wilkinson, Biotech. Letters, 11:861-864, 1989), producir hidrógeno (por ejemplo, publicación de solicitud de patente de Estados Unidos No. 20030162273) o para producir complementos nutritivos o compuestos terapéuticos (Walker et al., Plant Cell Rep .24 : 629-641 , 2005).

El ambiente acuoso que contiene los organismos fotosintéticos no vasculares puede ser agua de cualquier fuente natural sin tratamiento y/o sin complementos. El agua puede ser agua fresca, agua salobre o agua de mar. En algunas modalidades el ambiente acuoso puede contener una concentración molar de 0,1, 0,2, 0,3, 0,4, 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9, 1,0, 1,1, 1,2, 1,3, 1,4, 1,5, 1,6, 1,7, 1,8, 1,9, 2,0, 2,1, 2,2, 2,3, 2,4, 2,5, 2,6, 2,7, 2,8, 2,9, 3,0, 31,, 3,2, 3,3, 3,4, 3,5, 3,6, 3,7, 3,8, 3,9, 4,0, 4,1, 4,2, 4,3 o superior de cloruro de sodio. El entendido en la técnica reconocerá que otras sales (sales de sodio, sales de calcio, sales de potasio, etc.) también pueden encontrarse presentes en el ambiente acuoso. Un método para medir la calidad del agua es el total de sólidos disueltos (TDS, por sus siglas en inglés) . El TDS es bien conocido en el área de calidad del agua y es una medida del contenido combinado de sustancias orgánicas e inorgánicas disueltas en el agua. En general, el agua fresca tiene un TDS menor que 1500 mg/1, el agua salobre tiene un TDS de 1500 a 5000 mg/1 -y el agua salina tiene un TDS mayor que 5000 mg/1. Por consiguiente, en algunas modalidades, el ambiente acuoso puede tener un TDS de hasta 1500 mg/1, 2,000 mg/1, 2500 mg/1, 3000 mg/1, 3500 mg/1, 4000 mg/1, 4500 mg/1, 5000 mg/1, 5500 mg/1, 6000 mg/1, 6500 mg/1, 7000 mg/1, 7500 mg/1, 8000 mg/1, 8500 mg/1, 9000 mg/1, 10000 mg/1, 10500 mg/1, 11000 mg/1, 11500 mg/1, 12000 mg/1, 12500 mg/1, 13000 mg/1, 13500 mg/1, 14000 mg/1, 14500 mg/1 o 15000 mg/1.

Otra forma de clasificar el agua es por la salinidad.

La salinidad es una medida del total de sales disueltas en agua y tradicionalmente se mide en partes por miles (%) . En ciertas modalidades el ambiente acuoso tiene una salinidad menor que un 0,5%>, de un 0,5 a un 3¾>, de un 4¾> a un 29%., de un 30 a un 50%. o mayor que un 50%.. En otras modalidades, el ambiente acuoso puede ser agua que no proviene de una fuente natural. Esto es, la composición y/o química del agua puede modificarse para proporcionar el ambiente deseado para el cultivo del organismo fotosintético no vascular. Por ejemplo y a modo no taxativo, en una modalidad la concentración de sal del agua puede aumentarse o disminuirse. En otra modalidad, el pH del agua puede aumentarse o disminuirse. En aún otra modalidad, la concentración de C02 en el agua puede aumentarse .

En algunas modalidades, el ambiente acuoso que contiene el organismo fotosintético no vascular puede complementarse con nutrientes. El material complementario puede tener una naturaleza elemental, por ejemplo, nitrógeno, potasio, fósforo, etc. administrado en forma elemental o en otras formas como nitratos, sales de potasio, etc. En otras modalidades, el ambiente acuoso se complementa con fuentes de energía como azúcares simples, carbohidratos complejos, etc. Varios medios a base de agua son conocidos en la técnica por el cultivo de organismos fotosintéticos no vasculares como microalgas y cianobacterias y estos pueden utilizarse.

En otras modalidades, el ambiente acuoso se complementa con compuestos para proteger el organismo fotosintético no vascular de interés de organismos predadores u organismos contaminantes. Tales compuestos incluyen herbicidas, pesticidas, bactericidas y bacteriostatos , utilizados solos o en combinación. El organismo fotosintético no vascular que se cultiva puede ser naturalmente resistente a los compuestos, puede ser resistente al compuesto debido a la introducción de una mutación, puede estar diseñado genéticamente para ser resistente al compuesto o puede seleccionarse artificialmente para una resistencia superior a los compuestos.

En algunas modalidades, el contenido de agua de la biomasa se reduce antes de llevar a cabo el proceso de extracción. Los ejemplos no limitativos de métodos para reducir el contenido de agua (deshidratación) de la materia prima orgánica que comprende biomasa acuática y en particular, los organismos fotosintéticos no vasculares incluyen, floculación, centrifugación y filtración. Resultará evidente para el entendido en la técnica que uno o más de estos métodos pueden combinarse para lograr la deshidratación. Por ejemplo, la floculación puede combinarse con centrifugación y/o filtración.

Un método para aumentar la concentración de organismos fotosintéticos no vasculares es flocular o agregar los organismos para facilitar la eliminación del ambiente acuoso. Los floculadores o agentes floculantes promueven la floculación al hacer que los coloides y otras partículas suspendidas (por ejemplo, células) en líquidos se agreguen, por lo que se forma un floculador. Los floculadores se utilizan en procesos de tratamiento de agua para mejorar la sedimentación de partículas pequeñas. Por ejemplo, puede utilizarse un floculador en piscinas o en la filtración de agua potable para ayudar a eliminar las partículas microscópicas que de otro modo harían que el agua fuera turbia y que serían difíciles de eliminar solamente con filtración .

Muchos floculadores son cationes multivalentes como aluminio, hierro, calcio o magnesio. Estas moléculas cargadas positivamente interactúan con partículas y moléculas cargadas negativamente para reducir las barreras de agregación. Además, muchos de estos químicos, a pH adecuado y en otras condiciones como la temperatura y la salinidad, reaccionan con agua para formar hidróxidos insolubles que, tras la precipitación, se unen para formar cadenas largas o mallas, por lo que las partículas pequeñas se atrapan en el floculador mayor.

La floculación de organismos fotosintéticos no vasculares como microalgas y cianobacterias mediante el uso de floculadores químicos es bien conocida en las técnicas de tratamiento de agua. Los floculadores poliméricos de cadena larga, como poliacrilamidas modificadas se encuentran disponibles comercialmente . Estos se proporcionan en forma seca o líquida para su uso en el proceso de floculación. Uno de los floculadores más comunes, poliacrilamida líquida, generalmente se proporciona como una emulsión con un 10 a un 40% de activos y el resto es un líquido portador, tensioactivos y látex.

Una alternativa para la floculacion química es la floculacion biológica. En la floculacion biológica, el organismo fotosintético no vascular puede diseñarse genéticamente para producir una o más porciones de floculacion sobre su superficie. Las porciones de floculacion pueden expresarse de forma constitutiva o la expresión puede inducirse, por ejemplo, mediante el uso de un promotor inducible. La porción de floculacion puede ser, por ejemplo, un carbohidrato o una porción de unión a proteínas que se une a una proteína de superficie o a un carbohidrato ubicado en la superficie externa del organismo fotosintético no vascular. En tal caso, la expresión de la porción de floculacion hace que los organismos fotosintéticos no vasculares se unan entre sí para formar un floculador. En otros ejemplos no limitativos, la población de organismos fotosintéticos no vasculares contiene subpoblaciones de microorganismos que han sido diseñadas genéticamente para expresar porciones de floculacion complementarias en sus superficies, por ejemplo, una lectina que se une a un carbohidrato y su carbohidrato correspondiente o un anticuerpo y su antígeno correspondiente. La floculacion puede inducirse mediante el cultivo de dos poblaciones por separado y posteriormente su mezcla o de forma alternativa, mediante la inducción de la expresión de una o ambas moléculas implicadas en la floculación. En otro ejemplo, puede utilizarse un organismo que se modifica genéticamente para producir y secretar una porción de floculación. Otros ejemplos de floculación biológica pueden encontrarse en la publicación de solicitud de patente internacional WO 2009/158658.

En otra modalidad, la deshidratación puede lograrse mediante filtración, por ejemplo mediante filtración de membrana. En este método, el agua penetra a través de las membranas y los organismos fotosintéticos no vasculares se vuelven más concentrados en un lado de las membranas. Típicamente, las membranas funcionan bajo un vacío moderado inducido por una bomba de permeado, que bombea hacia fuera el agua que fluye a través de la membrana. El aire comprimido puede alimentarse en el fondo del módulo de membrana para evitar que los sólidos se acumulen en la superficie externa de las membranas. El aire también proporciona agitación que mantiene a los organismos fotosintéticos no vasculares suspendidos. El agua permeada también se bombea periódicamente en forma inversa (desde adentro hacia fuera de la membrana) para eliminar las partículas que puedan alojarse en los intersticios de la membrana.

Además, la deshidratación puede lograrse mediante centrifugación. Como se conoce en la técnica, una centrifugadora utiliza rotación alrededor de un eje fijo para generar aceleración centrípeta lo que resulta en la separación de materiales con base en la densidad. La separación mediante el uso de centrifugación puede lograrse en un proceso por lotes o continuo. Típicamente, se utiliza un proceso continuo para grandes volúmenes. En una modalidad, se utiliza una centrifugadora de discos. En otra modalidad, se utiliza una centrifugadora de decantación. Las centrifugadoras de discos y decantación son bien conocidas en la técnica y se encuentran disponibles comercialmente en varios fabricantes. La centrifugación puede aplicarse a material sin tratar o utilizarse en combinación con procesos de deshidratación adicionales como floculación y/o filtración. A modo de ejemplo y no taxativo, el material puede someterse primero a floculación seguida por la centrifugación del floculador, lo que resulta en biomasa que tiene un contenido de agua de aproximadamente un 75%, aproximadamente un 80%, aproximadamente un 85%, aproximadamente un 90%, aproximadamente un 95% o aproximadamente un 99%.

Varias técnicas son conocidas para la extracción de aceite de biomasa. Las técnicas convencionales incluyen cosechar y secar las algas y después extraer el aceite de las células lisadas o destruidas. Las células pueden lisarse químicamente, o puede utilizarse fuerza mecánica para destruir las paredes celulares. Puede extraerse aceite de las células lisadas/destruidas mediante el uso de un disolvente orgánico como hexano.

Los solicitantes consideran que los métodos de extracción de aceite de algas que comprenden hidrólisis pueden ser importantes en el logro de aceites de algas inusuales de ciertas modalidades de la descripción. En ciertas modalidades de la presente descripción, las composiciones de aceite de algas se obtienen mediante una nueva técnica de extracción hidrotérmica, que comprende hidrólisis de lípidos y/u otros compuestos en la biomasa. Los métodos de extracción pueden comprender calentamiento, enfriamiento y acidificación de la biomasa, seguida por recalentamiento y adición de disolventes, separación de una fase orgánica y una fase acuosa y eliminación del disolvente de la fase orgánica para obtener una composición oleaginosa. Pueden utilizarse varios disolventes, por ejemplo, heptanos, hexanos y/o MIBK.

Se cree que los métodos de tratamiento/extracción hidrotérmicos hidrolizan los lípidos y otros compuestos de la biomasa de algas y resultan en aceite de extracto de algas que tiene un alto contenido de ácidos grasos. Actualmente, no todos los compuestos contenidos en las algas o en el aceite de algas tratado hidrotérmicamente pueden identificarse y las vías de hidrólisis y otras reacciones que conducen a los compuestos presentes en el aceite de algas extraído hidrotérmicamente son numerosas y complejas. Esto es en parte debido a que otras porciones de las algas (proteínas, carbohidratos, ácidos nucleicos, paredes celulares, por ejemplo) reaccionan y producen productos intermedios que pueden reaccionar entre sí para producir nuevas moléculas. La complejidad de las algas y las numerosas reacciones que son posibles durante el tratamiento hidrotérmico pueden ilustrarse con referencia a la lista de lípidos que los solicitantes creen que se encuentran presentes en varias cepas de algas, por ejemplo, (a modo no taxativo) : Triacilgliceroles , diacilgliceroles , monoacilgliceroles , esteróles, esterol ésteres, ésteres de cera, tocoferoles, ácidos grasos, ácido fosfatídico (PA) , ácido lisofosfatídico, fosfatidil glicerol (PG) , cardiolipina, fosfatidil colina (PC) , lisofosfatidil colina, fosfatidil etanolamina (PE) , fosfatidil serina (PS) , fosfatidilinositol (PI) , fosfonil etanolamina, lípidos de éter, monogalactosil diacilglicerol (MGDG) , digalactosil diacilglicerol (DGDG) , sulfoquxnovosil diacilglicerol (SQDG) , esfingosina, fitoesfingosina, esfingomielina, glucosilceramida, diacilgliceril trimetilhomoserina (DGTS) , ácido ricinoleico, prostaglandina, ácido jasmónico, o¡ -caroteno, ß-caroteno, ß-criptoxantina, astaxantina, zeaxantina, clorofila a, clorofila b, feofitina a, filoquinona y plastoquinona . Muchos de estos compuestos se convierten en productos de hidrólisis, en mayor o menor medida, en función de la temperatura y el tiempo de reacción del tratamiento hidrotérmico y por consiguiente se reducirán o eliminarán del aceite de algas tratado hidrotérmicamente . De estos lípidos, los triglicéridos pueden ser de interés debido a que componen casi un 100 por ciento de muchos aceites vegetales que han sido propuestos como combustibles renovables; puede notarse que la etapa de hidrólisis discutida en la presente puede disminuir el contenido de triglicéridos en muchos aceites de algas crudos de la descripción a menos de aproximadamente un 1% de área o más típicamente menos de aproximadamente un 0,05% de área, como se mide mediante HT GC-MS . El alto contenido de ácidos grasos de muchas modalidades de aceite de algas crudo de la descripción, por ejemplo, es de aproximadamente un 15% de área a aproximadamente un 60% de área o mayor y puede atribuirse al menos en parte a la hidrólisis de los lípidos.

Los métodos de extracción hidrotérmica utilizados para las modalidades de aceite de algas crudo detallada en las tablas y figuras del presente documento se extrajeron de la biomasa de algas mediante los procesos descritos en la solicitud de patente de Estados Unidos No. 61/432,006, presentada el 12 de enero de 2011 y el número de serie de Estados Unidos 13/191,373, presentada el 26 de julio de 2011, actualmente la patente de Estados Unidos No. 8,192,628, que comprende calentamiento, enfriamiento, acidificación, recalentamiento, adición de disolvente con recalentamiento, separación de una fase orgánica y una fase acuosa y eliminación del disolvente de la fase orgánica para obtener una composición oleaginosa. La totalidad de las describeciones de esta solicitud provisional se incorporan en la presente a modo de referencia. Debe notarse que los métodos de extracción pueden llevarse a cabo como un proceso en lotes, continuo o combinado. Específicamente, a menos que se especifique lo contrario en la presente, el proceso de extracción fue: a) obtener una composición acuosa que comprende la biomasa y el agua; b) calentar la composición acuosa en un recipiente de reacción cerrado a una primera temperatura entre aproximadamente 250 grados C y aproximadamente 360 grados C y mantenerla a la primera temperatura durante un tiempo entre 0 y 60 minutos; c) enfriar la composición acuosa de (b) a una temperatura entre temperatura ambiente y aproximadamente 150 grados C; d) acidificar la composición acuosa enfriada de (c) a un pH de aproximadamente 3,0 a menos de 6,0 para producir una composición ácida; e) calentar la composición ácida de (d) a una segunda temperatura entre aproximadamente 50 grados C y aproximadamente 150 grados C y mantener la composición ácida a la segunda temperatura durante entre aproximadamente 0 y aproximadamente 30 minutos; f) agregar a la composición ácida de (e) un volumen de un disolvente aproximadamente igual en volumen al agua en la composición ácida para producir una composición de extracción de disolvente, donde el disolvente es moderadamente soluble en agua, pero los compuestos oleaginosos son al menos sustancialmente solubles en el disolvente; g) calentar la composición de extracción de disolvente en un recipiente de reacción cerrado a una tercera temperatura de entre aproximadamente 60 grados C y aproximadamente 150 grados C y mantenerla a la tercera temperatura durante un período de entre aproximadamente 15 minutos y aproximadamente 45 minutos; h) separar la composición de extracción de disolvente en al menos una fase orgánica y una fase acuosa; i) eliminar la fase orgánica de la fase acuosa; y j) eliminar el disolvente de la fase orgánica para obtener una composición oleaginosa.

Los detalles de la extracción hidrotérmica, como la temperatura, el tiempo de espera y el disolvente pueden afectar la composición de aceite de algas crudo. No obstante. los solicitantes han analizado el aceite de algas crudo obtenido mediante diferentes métodos de extracción hidrotérmica dentro del alcance de las etapas enumeradas anteriormente, con varios disolventes. Estos varios métodos de extracción hidrotérmica diferentes han proporcionado aceites de algas que tienen pequeñas diferencias en la composición y distribución del punto de ebullición y peso molecular, pero que se encuentran dentro del amplio alcance de la descripción como se describe en esta descripción y en las reivindicaciones. Por consiguiente, las modalidades de la descripción no se limitan necesariamente a los aceites de algas extraídos en las condiciones hidrotérmicas específicas describedas en la presente y pueden hallarse otros métodos de extracción, incluidos los métodos diferentes a los métodos hidrotérmicos , que producen las composiciones inusuales del aceite de algas crudo.

Las diferentes cepas de algas y/o las diferentes condiciones de cultivo también pueden afectar la composición del aceite de algas crudo. No obstante, los solicitantes han analizado el aceite de algas crudo extraído hidrotérmicamente de varias cepas de algas diferentes, con únicamente diferencias moderadas en la composición. Por ejemplo, se han notado diferencias en el contenido de heteroátomos y contenido de esteróles.

Las diferencias relacionadas con la cepa y con la extracción han sido menores en comparación con las grandes diferencias entre los aceites de algas extraídos hidrotérmicamente y los aceites convencionales como los aceites fósiles crudos o los aceites vegetales. Las huellas digitales y composiciones de aceite de algas crudo levemente o moderadamente diferentes de diferentes cepas y diferentes técnicas de extracción aún se encuentran dentro del amplio alcance de la descripción como se describe en las reivindicaciones .

Las composiciones de aceite de algas crudo generalmente no se procesan o se tratan entre el proceso de extracción descrito anteriormente y cualquier análisis molecular y/o químico para determinar la composición de aceite de algas crudo. Por ejemplo, el aceite de algas crudo no se somete a hidrotratamiento, hidrodesintegración, reforma, filtración, tratamiento químico o fraccionamiento después de extraerse y antes del análisis. No es necesario que el aceite de algas crudo se someta a cualquier procesamiento de RBD (el proceso de refinación, blanqueo y desodorización conocido convencionalmente y utilizado para muchos biocombustibles) y no es necesario que se someta a cualquiera de las etapas individuales de refinación, blanqueo y desodorización, después de ser extraído y antes del análisis.

En una modalidad, la biomasa que comprende materia prima orgánica se somete a un tratamiento previo después de la etapa a) anterior. La materia prima orgánica puede ser cualquier biomasa como la descrita en la presente y en particular un organismo fotosintético no vascular. En una modalidad, la biomasa comprende una o más algas o cianobacterias . La materia prima orgánica utilizada en el tratamiento previo puede contener aproximadamente un 50%, aproximadamente un 60%, aproximadamente un 70%, aproximadamente un 80%, aproximadamente un 85%, aproximadamente un 90%, aproximadamente un 95% o aproximadamente un 99% de agua. Durante el tratamiento previo, la biomasa se calienta a una temperatura de tratamiento previo entre aproximadamente 80 grados C y aproximadamente 220 grados C. En ciertas modalidades, la temperatura de tratamiento previo es entre aproximadamente 100 grados C y 210 grados C, entre aproximadamente 160 grados C y 200 grados C o entre aproximadamente 170 grados C y 210 grados C. En algunas modalidades la temperatura de tratamiento previo es entre aproximadamente 180 grados y 200 grados C. El material puede mantenerse a la temperatura de tratamiento previo entre aproximadamente 5 minutos y 60 minutos. En ciertas modalidades, la materia prima orgánica se mantiene a la temperatura de tratamiento previo durante entre aproximadamente 20 minutos a 40 minutos. Como lo apreciarán los entendidos en la técnica, pueden obtenerse tratamientos previos equivalentes con varias combinaciones de tiempo y temperatura. Por ejemplo, a medida que la temperatura aumenta, el tiempo necesario puede disminuir. En modalidades particulares, el tratamiento previo de la biomasa comprende el calentamiento entre aproximadamente 170 grados C y 210 grados C durante entre aproximadamente 20 minutos y 40 minutos; a entre aproximadamente 160 grados C y aproximadamente 180 grados C durante entre aproximadamente 30 minutos y 60 minutos; y entre aproximadamente 180 grados C y 200 grados C durante entre aproximadamente 25 minutos y 35 minutos.

En algunas modalidades, la materia prima orgánica (biomasa) se somete a mezcla durante el tratamiento previo, mientras que en otras modalidades no se utiliza mezcla. Cuando se utiliza mezcla, esta puede ser intermitente o constante. La mezcla puede realizarse mediante cualquier método conocido en la técnica. En una modalidad, la mezcla se realiza mediante el uso de un propulsor, rotor o paleta. En otra modalidad, la mezcla se realiza mediante el uso de una bomba. Otros métodos de mezcla de la materia prima orgánica resultarán evidentes para los entendidos en la técnica.

En algunas modalidades se agrega ácido a la materia prima orgánica durante el tratamiento previo. Si se utiliza, el ácido puede agregarse antes o durante el calentamiento del material a la temperatura de tratamiento previo. La adición de ácido puede resultar en una materia prima orgánica que tiene un pH entre aproximadamente 3 y 6. En ciertas modalidades, la biomasa se acidificará a un pH de aproximadamente 3 , aproximadamente 4 , aproximadamente 5 o aproximadamente 6 durante el proceso de tratamiento previo. Puede utilizarse cualquier ácido en el proceso de tratamiento previo. En algunas modalidades, se utiliza un ácido fuerte como HI, H2S04, HBr, HC1, H3P04; HN03 o CH3S03H.

En algunas modalidades, el liquido puede quitarse del material tratado previamente. La eliminación del líquido puede lograrse mediante cualquier método conocido en la técnica como los descritos en la presente. Por ejemplo, después del tratamiento previo, el material puede dejarse separar en fases en al menos una fase sólida y una fase líquida y las fases pueden separarse mediante, por ejemplo, decantación, extracción con sifón, drenaje o bombeo. En otras modalidades, la fase líquida puede eliminarse mediante filtración o centrifugación como se describe en la presente. Los métodos ejemplares de centrifugación incluyen el uso de centrifugadoras de discos y decantación.

En algunas modalidades, el tratamiento previo puede comprender además enjuagar la biomasa. Si se utiliza enjuague, el líquido de enjuague, por ejemplo agua, se agrega a la biomasa después del calentamiento y eliminación de la fase líquida. La cantidad de líquido de enjuague utilizada en el enjuague puede variar entre un 25% y un 200% del volumen de la fase líquida eliminada después del calentamiento. En ciertas modalidades, el enjuague implica la mezcla de la biomasa y el líquido de enjuague agregado durante entre aproximadamente 5 minutos y 60 minutos. En modalidades particulares, la biomasa y el líquido de enjuague se mezclan durante entre aproximadamente 5 minutos y aproximadamente 10 minutos, entre aproximadamente 10 minutos y aproximadamente 20 minutos, entre aproximadamente 20 minutos y aproximadamente 30 minutos, entre aproximadamente 25 minutos y aproximadamente 30 minutos, entre aproximadamente 30 minutos y 40 minutos, entre aproximadamente 40 minutos y aproximadamente 50 minutos o entre aproximadamente 50 minutos y aproximadamente 60 minutos. Después de la mezcla, el líquido de enjuague agregado puede eliminarse mediante el uso de cualquiera de los métodos descritos en la presente incluida la separación por gravedad, centrifugación y filtración .

Después del tratamiento previo, la materia prima orgánica tratada previamente puede procesarse de forma adicional para obtener compuestos oleaginosos o puede almacenarse. Si el material se almacena, puede almacenarse durante cualquier período de tiempo entre 1 día y 1 año. Por ejemplo, la materia prima orgánica tratada previamente puede almacenarse durante un período de 1 día a 1 mes de 1 mes a 3 meses, de 3 meses a 6 meses, de 6 meses a 9 meses o de 9 meses a 12 meses. La materia prima orgánica tratada previamente puede almacenarse a temperatura ambiente o puede almacenarse a una temperatura controlada. Si el material se almacena a una temperatura controlada, la temperatura de almacenamiento puede ser entre 0 grados C y temperatura ambiente. En ciertas modalidades, la temperatura de almacenamiento puede ser entre aproximadamente -20 grados C y aproximadamente -10 grados C, entre aproximadamente -10 grados C y aproximadamente -5 grados C, entre aproximadamente -5 grados C y aproximadamente 0 grados C, entre aproximadamente 0 grados C y aproximadamente 5 grados C, entre aproximadamente 5 grados C y aproximadamente 10 grados C, entre aproximadamente 10 grados C y aproximadamente 15 grados C, entre aproximadamente 10 grados C y aproximadamente 20 grados C, entre aproximadamente 15 grados C y aproximadamente 20 grados C o entre aproximadamente 20 grados C y aproximadamente 25 grados C.

La materia prima orgánica tratada previamente puede almacenarse en un recipiente abierto, un recipiente que se encuentre cubierto pero abierto a la atmósfera o un recipiente cerrado (es decir, no abierto a la atmósfera) . Si se utiliza un recipiente cerrado, puede haber un espacio de aire, es decir, el espacio entre la parte superior del material almacenado y la parte superior del recipiente. Si el espacio de aire se encuentra presente, la atmósfera en el espacio de aire puede ser aire o alguna atmósfera artificial. Por ejemplo, la atmósfera en el espacio de aire puede contener un gas inerte como nitrógeno, dióxido de carbono o argón. En ciertas modalidades, la atmósfera en el espacio de aire puede mantenerse a una presión superior o inferior a la presión atmosférica normal .

En una modalidad, la materia prima orgánica que comprende biomasa y agua se somete a tratamiento o procesamiento hidrotérmico (HTT) y en particular, a licuefacción hidrotérmica, con o sin tratamiento previo. En una modalidad, la materia prima orgánica es una biomasa que contiene lechada acuosa. En otra modalidad, la materia prima orgánica es un medio acuoso que contiene un organismo fotosintético no vascular, por ejemplo, una microalga o bacteria. En ciertas modalidades, el organismo fotosintético no vascular es un alga o una cianobacteria (alga verdeazul) . La materia prima orgánica típicamente, pero no necesariamente contendrá aproximadamente un 50%, aproximadamente un 60%, aproximadamente un 70%, aproximadamente un 80%, aproximadamente un 85%, aproximadamente un 90%, aproximadamente un 95% o aproximadamente un 99% de agua. En ciertas modalidades, puede agregarse un líquido, por ejemplo, agua, a la materia prima orgánica para aumentar el contenido de humedad. Por ejemplo, si se utiliza materia prima orgánica seca, tratada previamente y/o almacenada, puede agregarse un líquido .

La materia prima orgánica se introduce en un recipiente de reacción cerrado. La materia prima orgánica puede introducirse mediante cualquier método adecuado, pero típicamente se introduce con el uso de un tubo. La materia prima orgánica puede moverse a la cámara de reacción mediante el uso de técnicas conocidas. En una modalidad, la materia prima orgánica se mueve mediante el uso de bombas, mientras que en otras modalidades se utiliza el flujo de gravedad.

En el tratamiento hidrotérmico, la materia prima orgánica inicial puede calentarse a una temperatura de procesamiento hidrotérmico de entre aproximadamente 180 grados C y aproximadamente 600 grados C o entre aproximadamente 250 grados C y aproximadamente 500 grados C. En ciertas modalidades la temperatura de procesamiento hidrotérmico es entre aproximadamente 250 grados y aproximadamente 370 grados C. En otras modalidades, la materia prima orgánica inicial se calienta a una temperatura entre aproximadamente 250 grados C y aproximadamente 270 grados C. En otras modalidades, la materia prima orgánica inicial se calienta a una temperatura entre aproximadamente 270 grados C y aproximadamente 330 grados C, entre aproximadamente 280 grados C y aproximadamente 320 grados C o entre aproximadamente 290 grados C y aproximadamente 310 grados C. En modalidades adicionales, la materia prima orgánica inicial se calienta a . una temperatura de aproximadamente 250 grados c, aproximadamente 260 grados c, aproximadamente 270 grados c, aproximadamente 280 grados c, aproximadamente 290 grados c, aproximadamente 300 grados c, aproximadamente 310 grados c, aproximadamente 320 grados c, aproximadamente 330 grados c, aproximadamente 340 grados c, aproximadamente 350 grados c, aproximadamente 360 grados c, aproximadamente 375 grados c, aproximadamente 400 grados c, aproximadamente 425 grados c, aproximadamente 450 grados c, aproximadamente 475 grados C o aproximadamente 500 grados C.

En una modalidad, la materia prima orgánica inicial se calienta rápidamente a la temperatura final, por ejemplo, durante un período de aproximadamente 5 minutos, aproximadamente 10 minutos, aproximadamente 15 minutos, aproximadamente 20 minutos, aproximadamente 30 minutos, aproximadamente 40 minutos, aproximadamente 50 minutos o aproximadamente 60 minutos. La materia prima orgánica inicial puede mantenerse a la temperatura de procesamiento hidrotérmico durante un período entre aproximadamente 0 minutos (es decir, sin tiempo de espera) y aproximadamente 15 minutos, aproximadamente 30 minutos, aproximadamente 60 minutos, aproximadamente 90 minutos, aproximadamente 2 horas, aproximadamente 3 horas o aproximadamente 4 horas . En otras modalidades, la materia prima orgánica se mantiene a la temperatura de tratamiento hidrotérmico durante aproximadamente 10 minutos a aproximadamente 30 minutos, de aproximadamente 30 minutos a aproximadamente 90 minutos o de aproximadamente 90 minutos a aproximadamente 120 minutos. En ciertas modalidades, la materia prima orgánica inicial se mantiene a la temperatura de procesamiento hidrotérmico durante 1 minuto, aproximadamente 5 minutos, aproximadamente 10 minutos, aproximadamente 15 minutos, aproximadamente 20 minutos, aproximadamente 25 minutos, aproximadamente 30 minutos, aproximadamente 35 minutos, aproximadamente 40 minutos, aproximadamente 45 minutos, aproximadamente 50 minutos, aproximadamente 55 minutos, aproximadamente 60 minutos, aproximadamente 90 minutos, aproximadamente 120 minutos, aproximadamente 150 minutos, aproximadamente 180 minutos, aproximadamente 210 minutos o aproximadamente 240 minutos.

El proceso hidrotérmico puede llevarse a cabo con o sin el uso de un catalizador. Los catalizadores que pueden utilizarse incluyen Fe(CO)5-S, Na2C03 y KOH. El Fe(C0)5-S puede utilizarse a una concentración de 0 a 1 mmol . El Na2C03 y el KOH pueden utilizarse a una concentración de 0 a 1,0 M.

En algunas modalidades, la materia prima orgánica se somete a mezcla durante el procesamiento hidrotérmico, mientras que en otras modalidades no se utiliza mezcla. Cuando se utiliza mezcla, esta puede ser intermitente o constante. La mezcla puede realizarse mediante cualquier método conocido en la técnica. En una modalidad, la mezcla se realiza mediante el uso de un propulsor, rotor o paleta. En otra modalidad, la mezcla se realiza mediante el uso de una bomba. Otros métodos de mezcla de la materia prima resultarán evidentes para los entendidos en la técnica.

También durante el procesamiento hidrotérmico la presión dentro del recipiente de reacción aumenta debido al calentamiento del contenido del recipiente. No es necesario mantener la presión a un nivel particular durante el proceso, sino que se mantiene a una presión lo suficientemente alta para evitar la evaporación (cambio de fase o ebullición) del líquido en el recipiente y por debajo del régimen de presión del recipiente de reacción. Durante el procesamiento hidrotérmico, el exceso de gas puede dejarse escapar del recipiente de reacción. El escape puede ser continuo o intermitente. Por ejemplo, el gas puede dejarse escapar cada 5 minutos, cada 10 minutos, cada 15 minutos, cada 20 minutos, cada 25 minutos o cada 30 minutos. Como se conoce en la técnica, el punto donde se da un cambio de fase de líquido a vapor (por ejemplo, punto de ebullición) se ve afectado por la temperatura y la presión. Se conoce la capacidad del entendido en la técnica de determinar la presión mínima que debe mantenerse para evitar el cambio de fase a cualquier temperatura dada.

El gas liberado que habitualmente contiene un alto contenido de C02 puede dejarse escapar a la atmósfera o el gas puede capturarse y utilizarse para otro propósito. En una modalidad, el C02 producido se captura y utiliza para cultivar biomasa adicional. En otra modalidad, el gas amoníaco producido se captura y utiliza como fuente de nitrógeno para el cultivo de biomasa adicional.

En algunas modalidades, el espacio de aire en el recipiente de reacción de procesamiento hidrotérmico contiene un gas inerte como nitrógeno, argón o dióxido de carbono. En otras modalidades, el espacio de aire contiene aire. En ciertas modalidades, el espacio de aire inicialmente contiene aire o un gas inerte, pero durante el procesamiento hidrotérmico el gas inicial en el espacio de aire se reemplaza con los gases emitidos por la materia prima orgánica durante el procesamiento hidrotérmico.

En algunas modalidades, el procesamiento hidrotérmico se lleva a cabo como un proceso en lotes. Esto es, se agrega una cantidad de materia prima orgánica al recipiente de reacción de tratamiento hidrotérmico, el procesamiento hidrotérmico se completa y se extrae el contenido del recipiente de reacción. En otras modalidades, se utiliza un proceso continuo. En el proceso continuo, se agrega nueva materia prima orgánica y el producto del proceso hidrotérmico se extrae en un régimen continuo. La adición de la materia prima orgánica y la extracción del producto puede ser intermitente o continua.

El producto del tratamiento o procesamiento hidrotérmico a continuación se enfría a una temperatura entre temperatura ambiente y aproximadamente 150 grados C. En ciertas modalidades, el producto del procesamiento hidrotérmico se enfría a una temperatura entre aproximadamente 30 grados C y aproximadamente 150 grados C, entre aproximadamente 30 grados C y aproximadamente 120 grados C, entre aproximadamente 100 grados C y aproximadamente 150 grados C, entre aproximadamente 110 grados C y aproximadamente 130 grados C, entre aproximadamente 50 grados C y aproximadamente 70 grados C o entre aproximadamente 55 grados C y aproximadamente 65 grados C. En otras modalidades, el producto del procesamiento hidrotérmico se enfría a una temperatura de aproximadamente 30 grados C, aproximadamente 35 grados C, aproximadamente 40 grados c, aproximadamente 45 grados c, aproximadamente 50 grados c, aproximadamente 55 grados c, aproximadamente 60 grados c, aproximadamente 65 grados c, aproximadamente 70 grados c, aproximadamente 75 grados c, aproximadamente 80 grados c, aproximadamente 85 grados c, aproximadamente 90 grados c, aproximadamente 95 grados c, aproximadamente 100 grados c, aproximadamente 105 grados c, aproximadamente 110 grados c, aproximadamente 115 grados c, aproximadamente 120 grados c, aproximadamente 125 grados c, aproximadamente 130 grados C, aproximadamente 135 grados C, aproximadamente 140 grados C, aproximadamente 145 grados C y aproximadamente 150 grados C .

Después del enfriamiento, el producto del procesamiento hidrotérmico se acidifica a un pH entre aproximadamente 2,0 y aproximadamente 6,0, entre aproximadamente 2, 0 y aproximadamente 3,0, entre aproximadamente 3,0 y aproximadamente 4,0, entre aproximadamente 4,0 y aproximadamente 5,0, entre aproximadamente 3,5 y aproximadamente 4,5, entre aproximadamente 3,6 y aproximadamente 4,4, entre aproximadamente 3,7 y aproximadamente 4,5, entre aproximadamente 3,8 y aproximadamente 4,6, entre aproximadamente 3,9 y aproximadamente 4,7, entre aproximadamente 4,0 y aproximadamente 4,8, entre aproximadamente 4,5 y aproximadamente 5,0, entre aproximadamente 5,0 y aproximadamente 5,5 o entre aproximadamente 5,5 y aproximadamente 6,0. En otras modalidades, el producto del procesamiento hidrotérmico enfriado se acidifica a un pH de aproximadamente 2,0, aproximadamente 2,1, aproximadament 2,2, aproximadamente 2,3, aproximadamente 2,4 aproximadamente 2,5, aproximadamente 2,6, aproximadament 2,7, aproximadamente 2,8, aproximadamente 2,9 aproximadamente 3,0, aproximadamente 3,1, aproximadament 3,2, aproximadamente 3,3, aproximadamente 3 , 4 aproximadamente 3,5, aproximadamente 3,6, aproximadamente 3,7, aproximadamente 3,8, aproximadamente 3,9, aproximadamente 4,0, aproximadamente 4,1, aproximadamente 4,2, aproximadamente 4,3, aproximadamente 4,4, aproximadamente 4,5, aproximadamente 4,6, aproximadamente 4,7, aproximadamente 4,8, aproximadamente 4,9, aproximadamente 5,0, aproximadamente 5,1, aproximadamente 5,2, aproximadamente 5,3, aproximadamente 5,4, aproximadamente 5,5, aproximadamente 5,6, aproximadamente 5,7, aproximadamente 5,8, aproximadamente 5,9 o aproximadamente 6,0. En otras modalidades, el producto del procesamiento hidrotérmico se acidifica a un pH de aproximadamente 2,0 a menos de 6,0, de aproximadamente 3,0 a menos de 6,0 o de aproximadamente 4,0 a menos de 6,0. Puede utilizarse cualquier ácido en el proceso de acidificación. En algunas modalidades, se utiliza un ácido fuerte como HI , H2S04, HBr, HC1, H3P04, HN03 o CH3S03H. El proceso de acidificación típicamente, pero no necesariamente, se lleva a cabo a presión atmosférica con mezcla. De forma alternativa, el proceso de acidificación se lleva a cabo a la presión de vapor de la solución que contiene agua, biomasa, ácido y disolvente. La acidificación posterior en lugar de previa o durante el procesamiento hidrotérmico tiene varias ventajas. Por consiguiente, en una modalidad, la biomasa no se acidifica (es decir, no se realiza adición de ácido) antes o durante el procesamiento hidrotérmico . En otra modalidad, no existe adición de ácido después del tratamiento previo o durante el procesamiento hidrotérmico. Una ventaja de la adición de ácido posterior, en lugar de antes o durante el procesamiento hidrotérmico es que ocurre una degradación ácida significativamente menor y por lo tanto se utiliza menos ácido en el proceso sin una disminución significativa en el rendimiento. Además, la acidificación después del procesamiento hidrotérmico resulta en un producto final que tiene menor cantidad de impurezas.

El producto ácido puede mantenerse a una temperatura de entre aproximadamente 40 grados C y aproximadamente 150 grados C, entre aproximadamente 40 grados C y aproximadamente 70 grados C, entre aproximadamente 70 grados C y aproximadamente 100 grados C, entre aproximadamente 100 grados C y aproximadamente 130 grados C o entre aproximadamente 130 grados C y aproximadamente 150 grados C. En otras modalidades, el producto ácido se calienta a una temperatura de aproximadamente 40 grados C, aproximadamente 45 grados C, aproximadamente 50 grados C, aproximadamente 55 grados C, aproximadamente 60 grados C, aproximadamente 65 grados C, aproximadamente 70 grados C, aproximadamente 75 grados C, aproximadamente 80 grados C, aproximadamente 85 grados C, aproximadamente 90 grados C, aproximadamente 95 grados C, aproximadamente 100 grados C, aproximadamente 105 grados C, aproximadamente 110 grados C, aproximadamente 115 grados C, aproximadamente 120 grados C, aproximadamente 125 grados C, aproximadamente 130 grados C, aproximadamente 135 grados C, aproximadamente 140 grados C, aproximadamente 145 grados C o aproximadamente 150 grados C. El tiempo de espera puede variar de 1 minuto a aproximadamente 240 minutos, de 1 minuto a 45 minutos, de 1 minuto a aproximadamente 5 minutos, de 5 minutos a aproximadamente 10 minutos, de aproximadamente 10 minutos a aproximadamente 50 minutos, de 15 minutos a aproximadamente 45 minutos, de aproximadamente 20 minutos a aproximadamente 40 minutos o de aproximadamente 25 minutos a aproximadamente 35 minutos. En ciertas modalidades, el tiempo de espera puede variar de 0 minutos (sin tiempo de espera) a aproximadamente 1 minuto, aproximadamente 5 minutos, aproximadamente 20 minutos, aproximadamente 30 minutos, aproximadamente 45 minutos, aproximadamente 60 minutos, aproximadamente 120 minutos o aproximadamente 240 minutos. En otras modalidades, el tiempo de espera es menor a 5 minutos, aproximadamente 1 minuto, aproximadamente 5 minutos, aproximadamente 10 minutos, aproximadamente 15 minutos, aproximadamente 20 minutos, aproximadamente 25 minutos, aproximadamente 30 minutos, aproximadamente 35 minutos, aproximadamente 40 minutos, aproximadamente 45 minutos, aproximadamente 60 minutos, aproximadamente 90 minutos, aproximadamente 120 minutos, aproximadamente 150 minutos, aproximadamente 180 minutos, aproximadamente 210 minutos o aproximadamente 240 minutos. Durante el período de espera, el producto ácido puede mezclarse de forma opcional . Puede utilizarse cualquier método de mezcla conocido en la técnica, incluidos los discutidos en la presente. De forma alternativa, la acidificación puede lograrse mediante el uso de una mezcladora en línea sin tiempo de espera.

Después del tratamiento ácido, al menos un disolvente puede agregarse al producto ácido para producir una composición de extracción de disolvente. Opcionalmente, antes de la adición del disolvente, se determina el pH del material y si fuera necesario el pH se ajusta al que existía antes del calentamiento. En una modalidad, se agrega una cantidad de disolvente aproximadamente igual en volumen al volumen del agua presente en el producto ácido para producir una composición de extracción de disolvente. En otras modalidades, la proporción de disolvente con respecto a agua en el producto ácido es de 0,1:1, 0,2:1, 0,3:1, 0,4:1, 0,5:1, 0,6:1, 0,7:1, 0,8:1, 0,9:1, 1,1:1, 1,2:1, 1,3:1, 1,4:1 o 1,5:1. Puede utilizarse cualquier disolvente adecuado para la extracción de compuestos oleaginosos, incluidos, a modo no taxativo, acetonitrilo, etanol, metil-t-butil éter (MTBE) , metil etil cetona (MEK) , propanol, alcohol isopropílico (IPA) , metanol, ciclohexano, heptano, tolueno (metilbenceno) , cloroformo (triclorometano) , cloruro de metileno (diclorometano) y metil isobutil cetona (MIBK) . El disolvente puede ser un disolvente polar, un disolvente no polar o una combinación de disolventes polares y no polares. En una modalidad, puede utilizarse cualquier disolvente orgánico con solubilidad baja en agua o que sea moderadamente soluble en agua, pero en el que los lípidos y otros compuestos oleaginosos sean solubles o sustancialmente solubles. En otra modalidad, el disolvente es uno que es inmiscible en agua, pero uno en el que los lípidos y otros compuestos oleaginosos son miscibles. Los ejemplos no limitativos de disolventes adecuados incluyen hexano, ciclohexano, heptano, tolueno (metilbenceno) , cloroformo (triclorometano) , cloruro de metileno (diclorometano) y metil isobutil cetona (MIBK) . Los disolventes adecuados pueden utilizarse solos o en combinaciones. En una modalidad, la proporción de biomasa con respecto al agua y al disolvente es de 1:10:10. En otras modalidades, la proporción de biomasa con respecto a agua y a disolvente es de 1:1:1, 1:2:2, 1:3:3, 1:4:4, 1:6:6 o 1:8:8. La composición de extracción de disolvente se calienta en un recipiente de extracción cerrado a una temperatura de extracción entre aproximadamente 20 grados C y aproximadamente 150 grados C, entre aproximadamente 90°C y aproximadamente 150°C, entre aproximadamente 100 grados C y aproximadamente 140 grados C, entre aproximadamente 110 grados C y aproximadamente 130 grados C, entre aproximadamente 50 grados C y aproximadamente 90 grados C, entre aproximadamente 60 grados C y aproximadamente 80 grados C o entre aproximadamente 65 grados C y aproximadamente 75 grados C. En otras modalidades, la composición de extracción de disolvente se calienta a una temperatura de aproximadamente 20 grados c, aproximadamente 25 grados c, aproximadamente 30 grados c, aproximadamente 35 grados c, aproximadamente 40 grados c, aproximadamente 45 grados c, aproximadamente 50 grados c, aproximadamente 55 grados c, aproximadamente 60 grados c. aproximadamente 65 grados c, aproximadamente 70 grados c, aproximadamente 75 grados c, aproximadamente 80 grados c, aproximadamente 85 grados c, aproximadamente 90 grados c, aproximadamente 95 grados c, aproximadamente 100 grados c, aproximadamente 105 grados c, aproximadamente 110 grados c, aproximadamente 115 grados c, aproximadamente 120 grados c, aproximadamente 125 grados c, aproximadamente 130 grados c, aproximadamente 135 grados c, aproximadamente 140 grados c, aproximadamente 145 grados C ! o aproximadamente 150 grados C. La composición de extracción de disolvente se mantiene a la temperatura de extracción durante entre aproximadamente 1 minuto y aproximadamente 240 minutos, entre aproximadamente 10 minutos y aproximadamente 50 minutos, entre aproximadamente 15 minutos y aproximadamente 45 minutos, entre aproximadamente 20 minutos y aproximadamente 40 minutos o entre aproximadamente 25 minutos y aproximadamente 35 minutos. En otras modalidades, la composición de extracción de disolvente se mantiene a la temperatura de extracción durante aproximadamente 5 minutos, aproximadamente 10 minutos, aproximadamente 15 minutos, aproximadamente 20 minutos, aproximadamente 25 minutos, aproximadamente 30 minutos, aproximadamente 35 minutos, aproximadamente 40 minutos, aproximadamente 45 minutos, aproximadamente 50 minutos, aproximadamente 55 minutos, aproximadamente 60 minutos, aproximadamente 90 minutos, aproximadamente 120 minutos, aproximadamente 150 minutos, aproximadamente 180 minutos, aproximadamente 210 minutos o aproximadamente 240 minutos. Como se describe anteriormente, a medida que la temperatura aumenta, la presión dentro del recipiente de extracción también aumenta. No es necesario que la presión dentro del recipiente de reacción se mantenga a un nivel particular, sino que se mantenga de forma tal que los líquidos en el recipiente de extracción no se evaporen (experimenten un cambio de fase) . Durante el proceso la composición de extracción de disolvente se mezcla de forma opcional. Cuando se utiliza mezcla, esta puede ser intermitente o constante. La mezcla puede realizarse mediante cualquier método conocido en la técnica. En una modalidad, la mezcla se realiza mediante el uso de un propulsor, rotor o paleta. En otra modalidad, la mezcla se realiza mediante el uso de una bomba. En algunas modalidades, se utiliza una combinación de métodos de mezcla, por ejemplo, una bomba en combinación con un propulsor. Otros métodos de mezcla de la materia prima orgánica resultarán evidentes para los entendidos en la técnica.

Después que la composición de extracción de disolvente se mantuvo a la temperatura de extracción durante el período de tiempo deseado, la mezcla (si es que se utiliza) y el calentamiento se suspende y la fase o fases orgánica/s se separa/n de la fase acuosa. La separación de la fase orgánica y acuosa puede llevarse a cabo en el recipiente de extracción o la composición de extracción de disolvente puede transferirse a otro recipiente. En una modalidad, la presión en el recipiente de extracción se disminuye a presión atmosférica. En una modalidad, la composición de extracción de disolvente se deja enfriar a una temperatura entre la temperatura de extracción y temperatura ambiente.

Puede utilizarse cualquier método adecuado para lograr la separación de fases. En una modalidad, la separación entre las fases orgánica y acuosa se logra mediante centrifugación, en lotes o continua. Los métodos para separar fases líquidas mediante centrifugación son bien conocidos en la técnica. En una modalidad, la separación de fases se logra mediante el uso de una centrifugadora de discos. En otra modalidad, la separación de fases se logra mediante el uso de una centrifugadora de decantación. En otra modalidad, se utiliza separación por gravedad. En esta modalidad, la composición de extracción de disolvente se deja reposar sin mezcla durante un período de tiempo para permitir la separación en fases. También es posible combinar la centrifugación con separación por gravedad. Por ejemplo, a modo no taxativo, la separación por gravedad puede utilizarse para separar las fases líquidas y particuladas y después la fase líquida puede separarse de forma adicional en la fase acuosa y orgánica mediante el uso de centrifugación.

Independientemente del método utilizado, típicamente la composición de extracción de disolvente se separará en al menos una fase acuosa y una fase orgánica o micela que contiene el/los compuesto (s) oleaginoso (s) o aceite. En algunas modalidades, puede haber al menos tres fases, una fase particulada, una fase acuosa y una fase orgánica o micela. Cuando se utilizan mezclas de disolventes, puede haber más de una fase orgánica presente. Además, en algunas modalidades puede haber una fase de emulsión entre la fase acuosa y la/s fase(s) orgánica (s) . Como parte del proceso de separación, la/s fase(s) orgánica (s) se extraen de la fase acuosa y si se encontrara presente, la fase particulada. Cuando se utiliza separación por gravedad o centrifugación en lotes, la micela puede extraerse mediante cualquier método que resulte en una remezcla mínima de las fases. Por ejemplo, y a modo no taxativo, la micela puede extraerse mediante vaciado, bombeo, flujo de gravedad o extracción con sifón. Cuando se utiliza separación por gravedad, la extracción de la micela puede ser continua o intermitente. En la separación por gravedad continua, la composición de extracción de disolvente se agrega de forma continua al recipiente de separación y una cantidad igual de micela se extrae de forma continua. Cuando se utiliza centrifugación continua, las fases separadas se extraen de forma continua de la centrifugadora y se recolectan. Las fases recolectadas de la centrifugación continua pueden someterse a etapas de separación adicionales, como centrifugación adicional si se desea .

Opcionalmente , la fase acuosa separada se regresa al recipiente de extracción de disolvente y se agrega un volumen de disolvente fresco para producir una composición de extracción de disolvente secundaria. El disolvente fresco puede ser un disolvente recuperado de extracciones previas, un disolvente nuevo o una combinación de un disolvente nuevo y un disolvente recuperado. Por consiguiente, en algunas modalidades, el disolvente fresco contiene menos de un 10%, menos de un 5%, menos de un 2%, menos de un 1%, menos de un 0,5%, menos de un 0,25%, menos de un 0,1% de material de la biomasa extraída. En una modalidad, el volumen de disolvente fresco agregado es igual al volumen de la fase acuosa. En otra modalidad, el volumen de disolvente fresco agregado es igual al volumen de la fase orgánica extraída de la fase acuosa separada. La composición de extracción de disolvente secundaria se somete a los procesos de extracción de disolvente y separación de fases descritos anteriormente. Esta nueva extracción de la fase acuosa y/o biomasa residual puede llevarse a cabo varias veces, por ejemplo 2 veces, 3 veces, 4 veces, 5 veces, 6 veces o más. En una modalidad, se utiliza un sistema contracorriente en el que la fase orgánica o micela de la nueva extracción de la fase acuosa se utiliza para proporcionar parte o todo el disolvente en la primera extracción .

La micela obtenida de la extracción de disolvente se trata para separar el disolvente de los compuestos oleaginosos. En una modalidad, la extracción del disolvente se realiza mediante destilación. En esta modalidad, la micela se calienta a una temperatura suficiente para provocar la evaporación del disolvente, pero menor a la temperatura de evaporación de el/los compuesto (s) oleaginoso (s) de interés. El disolvente evaporado se recupera mediante condensación y recolección. En una modalidad, el disolvente recuperado se reutiliza en el proceso de extracción de disolvente.

Después de la extracción del disolvente, el compuesto oleaginoso puede concentrarse además mediante el uso de uno o más procesos de extracción de disolvente adicionales. En una modalidad, la concentración adicional se logra mediante una destilación, adsorción y/o centrifugación secundaria.

Se apreciará que la extracción de disolvente después del tratamiento'hidrotérmico y acidificación es opcional. Por tanto, en algunas modalidades, la fase acuosa y orgánica pueden separarse mediante el uso de cualquiera de los métodos descritos en la presente sin el uso de un disolvente. Por ejemplo y a modo no taxativo, después del tratamiento hidrotérmico, con o sin acidificación, el material tratado puede dejarse separar en al menos una fase acuosa y una fase orgánica sin el uso de un disolvente.

Métodos analíticos Los métodos analíticos utilizados para los alimentos de aceites de algas y los productos refinados discutidos en la presente son los descritos en detalle en la solicitud de patente provisional con el número de serie 61/547.391, presentada el 14 de octubre de 2011 (incorporada en la presente) y con referencia a los datos mostrados en la solicitud de patente provisional con el número de serie 61/521.687, presentada el 9 de agosto de 2011 (incorporada en la presente) . Los puntos de ebullición y curvas de distribución de punto de ebullición se obtuvieron mediante destilación simulada ASTM D7169, donde los datos se presentan en ebullición de porcentajes de masa a una temperatura dada. Los análisis composicionales (grupos y tipos de compuestos) se obtuvieron mediante HT GC-MS, incluidos los métodos y aparatos avanzados y/o especialmente modificados, donde los datos se informan en porcentaje de área. El análisis elemental se obtuvo mediante el uso del analizador elemental Perkin Elmer 240 de CHNS/0, en los métodos de vanguardia actuales relacionados a ASTM D5291 (para C, H y N) y ASTM D1552 y D4239 (para S) , como lo entienden los expertos en la técnica.

Muchos de los aceites de algas crudos de la presente descripción pueden describirse como que tienen un intervalo de ebullición amplio, por ejemplo, un punto de ebullición verdadero de aproximadamente 300 a 1350 grados F. Puede notarse que la fracción pesada en la distribución del punto de ebullición generalmente se informa como 1020 grados F+, ya que este es un punto de corte de torre de destilación de vacío de refinería convencional entre material "destilable" y material "no destilable". Las curvas de punto de ebullición de SIMDIST de la presente descripción, incluida la solicitud de patente provisional con número de serie 61/547.391, presentada el 14 de octubre de 2011 y 61/521.687, presentada el 9 de agosto de 2011, incorporada en la presente, permiten la descripción del material de 548,89°C+ (1020 grados F+) en más detalle, por ejemplo, mediante la estimación de la fracción de 548,89 a 648,89°C (1020 a 1200 grados F) , la fracción de 1200 FBP y la pequeña porción por encima de FBP que es "no detectable" o "no destilable" incluso mediante SIMDIST. A partir de las curvas de ebullición de SIMDIST de la solicitud de patente provisional con el número de serie 61/521.687, presentada el 9 de agosto de 2011, se puede ver que ciertos aceites de algas crudos contienen una fracción de 548,89 a 648.89°C (1020 a 1200 grados F) en el intervalo de aproximadamente un 10 a un 18 % de masa, una fracción de 1200 FBP en el intervalo de aproximadamente un 8 a un 15% de masa y una porción que no es detectable/ no es destilable mediante SIMDIST en el intervalo de aproximadamente un 2 a un 5% de masa. Por consiguiente los datos de SIMDIST en esta descripción, incluidos los que se encuentran en la solicitud de patente provisional con el número de serie 61/521.687, presentada el 9 de agosto de 2011, pueden describirse como que incluyen los compuestos hasta aproximadamente C-100 y que tienen puntos de ebullición hasta aproximadamente 732,22°C (1350 grados F) o, en otras palabras, que proporcionan una curva de punto de ebullición de porcentaje reducido (fracción de masa) contra la temperatura hasta aproximadamente 732,22°C (1350 grados F) . Esto se traduce al equipo SIMDIST y a los métodos utilizados y descritos en la presente como que proporcionan datos que representan más de aproximadamente un 95 por ciento del material en el aceite de algas crudo, pero que no representa el último porcentaje de material, por ejemplo, aproximadamente un 2 a un 5% de masa del material.

Los procedimientos de HT GC-MS y el equipo utilizado para obtener los datos en la presente descripción proporcionan datos espectrales/cromatográficos que representan una gran porción, pero nuevamente no la totalidad del aceite de algas crudo. Los datos espectrales/cromatográficos de HT GC-MS representan la porción de aceite de algas crudo que hierve en un intervalo de IBP a aproximadamente 648,89°C (1200 grados F) o en otras palabras, la totalidad del aceite de algas crudo, excepto por aproximadamente la fracción de 1200 FBP y el material no detectable con SIMDIST por encima del punto de ebullición final. Nuevamente con referencia al punto de corte de 648,89°C (1200 grados F) de las curvas de SIMDIST en la solicitud de patente provisional con el número de serie 61/521.687, presentada el 9 de agosto de 2011, se puede describir la porción de aceite de algas crudo representada por el espectro/cromatograma de HT GC-MS como aproximadamente un 80 a un 90 por ciento de masa del aceite crudo.

Del área de pico total de los cromatogramas de HT GC-MS del aceite de algas crudo en esta descripción, incluidos los de la solicitud de patente provisional con el número de serie 61/521.687, presentada el 9 de agosto de 2011, aproximadamente un 50 a un 75 por ciento del área pico puede identificarse y nombrarse de forma específica. Esto significa que el cromatograma es la "huella digital" de aproximadamente un 80 a un 90 por ciento de masa del aceite de algas crudo y aproximadamente un 50 a un 75 por ciento del área pico total de la huella digital puede nombrarse de forma específica y clasificarse por tipo/clase de compuesto.

Con este mismo enfoque, a partir de las curvas de destilación y los datos de HT GC-MS para los productos de aceites de algas refinados de la presente descripción y la solicitud de patente provisional con el número de serie 61/547.391, presentada el 14 de octubre de 2011 y 61/521.687, presentada el 9 de agosto de 2011, incorporadas en la presente, se puede observar que los productos de aceites de algas refinados generalmente tienen un punto de ebullición menor que el aceite de algas crudo, que contiene menos material a 548,89°C (1020 grados F+) y menos material a 648,89°C+ (1200 grados F+) . Por consiguiente, las curvas de SIMDIST representan aproximadamente un 98 a un 100 por ciento de masa de los productos de aceites de algas refinados y el área de pico total del cromatograma de HT GC-MS representa un porcentaje mayor (en comparación con el del aceite de algas crudo) de los productos de aceites de algas refinados, por ejemplo, aproximadamente un 90 a un 100% de masa. Finalmente, aproximadamente un 70 a un 95% de área del área de pico total del cromatograma del producto de aceite refinado puede identificarse .

Cabe destacar que los aceites de algas crudos discutidos en la presente y aquellos para los cuales se muestran análisis en las tablas y figuras, se describen en términos de porcentajes de masa que hierven a temperaturas dadas, porcentajes de área de compuestos/grupos de compuestos y porcentajes en peso de elementos. Los puntos de ebullición y curvas de distribución del punto de ebullición se obtuvieron mediante destilación simulada ASTM D7169, donde los datos se presentan en porcentaje de masa que hierve a una temperatura dada. Los análisis composicionales (grupos y tipos de compuestos) se obtuvieron mediante HT GC-MS, donde los datos se informaron en porcentaje de área. Los métodos de análisis elemental (EA, por sus siglas en inglés) son conocidos en la técnica; los datos de EA en este documento se obtuvieron mediante el uso de un analizador elemental Perkin Elmer 240 de CH S /O en un método relacionado a ASTM D5291 para C, H y N y a ASTM D1552 y D4239 para S.

Por tanto, los términos "porcentaje de área" y w% de área" en este documento, se refieren al % de área de pico medido con HT GC-MS, donde los resultados de HT GC-MS toman la forma de una "huella digital" de los picos que indican la composición de la muestra analizada. Como lo entenderán los entendidos en la técnica, puede/n identificarse el/los pico(s) en la huella digital que corresponden a ciertos compuestos/tipos de compuestos y calcularse un área de el/s pico/s como un porcentaje del área de pico total para la muestra.

Cabe destacar que la HT GC-MS se utiliza actualmente para la mayoría de los análisis descritos en la presente y por consiguiente para la mayoría de las declaraciones que definen las modalidades de la descripción, el porcentaje de área se utiliza como la unidad para los análisis de grupo/clase de compuesto. No obstante, en el futuro pueden desarrollarse y perfeccionarse métodos de cálculo que permitan la conversión de los datos de HT GC-MS a valores de porcentaje en peso o porcentaje de masa. La bibliografía acerca de este asunto sugiere que el porcentaje en peso o porcentaje de masa de los compuestos de los picos de GC-MS en la mayoría de los casos se encontrará dentro de +/- un 10 por ciento de los números de porcentaje de área. Asimismo, en el futuro pueden desarrollarse métodos de análisis alternativos, donde sus resultados pueden ser valores de porcentaje en peso o porcentaje de masa. Por consiguiente, en ciertas modalidades, los números e intervalos de porcentaje de área informados y reivindicados en este documento pueden utilizarse para describir ciertas modalidades, donde el "porcentaje de área" se reemplaza con "porcentaje en peso" o "porcentaje de masa".

En el futuro pueden utilizarse técnicas analíticas adicionales alternativas para caracterizar los aceites de extracto de algas de conformidad con las modalidades de la descripción. Por ejemplo, las técnicas adicionales pueden incluir otros medios de análisis espectrométricos (espectrometría de masas en tándem de alta resolución y métodos de ionización adecuados) , cromatográficos (cromatografía de gases, cromatografía líquida, cromatografía de fluidos supercríticos , etc.) o espectroscópicos (FTIR, NMR, Raman, etc.) .

Los métodos de HT GC-MS utilizados para analizar los aceites de extracto de algas crudos de este documento fueron en general de la siguiente forma. El tratamiento de muestras (2%) se realizó con 0 , lg de muestra medida y disuelta en 10 mL de CS2 (disulfuro de carbono) , almacenada en un refrigerador. Se llevó a cabo una pasada sin disolvente entre medio como control negativo. Los cromatogramas se integraron y el espectro pico (TIC) se comparó contra la biblioteca de NIST08 y Wiley 9. Los picos identificados se clasificaron de conformidad con las siguientes clases de compuestos: hidrocarburos saturados; hidrocarburos insaturados ; nafteños y aromáticos; nitrógeno que contiene aromáticos; amidas ácidas; nitrilos; ácidos grasos; compuestos de oxígeno (ácidos no grasos) ; esteroles/tocoferóles y compuestos de azufre. Generalmente se detectaron aproximadamente 200 picos por muestra y se identificó aproximadamente un 50% de los picos que representaban de un 75% a un 90% del área de pico total. El requisito de calidad de coincidencia mínimo fue =80%.

Más específicamente, el análisis se realizó mediante el uso de un cromatógrafo de gases Agilent 7890A unido a un espectrómetro de masas cuadrupolo Agilent 5975A (MSD inerte) a través de una línea de transferencia térmica (300 °C) . Para los experimentos descritos en la presente se utilizó una columna capilar de sílice fundida de 15 m x 0.25 mm i.d. Zebron ZB-1HT Inferno™ (Phenomenex, Torrance, CA) con un espesor de película de 0,1 micrones (micrómetro) . El horno de CG se mantuvo a 40 °C durante 1 minuto y a partir de allí se programó para alcanzar los 380 °C a una velocidad de 20 °C/min. Permaneció a la temperatura superior durante 10 minutos. Se utilizó helio como gas portador a una velocidad de 1.5 mL/min. (flujo constante) . El espectrómetro de masas se operó en el modo de escaneo completo, y se realizó un escaneo de 20 a 800 Da, a una velocidad de 1,91 escaneos/segundo . El espectrómetro de masas se sintonizó en el modo de ionización de electrones (El, por sus siglas en inglés) mediante el uso del procedimiento de autosintonización de Agilent (Agilent Technologies, New Castle, DE) con perfluorotributilamina como el compuesto de calibración. La energía cinética de los electrones para los experimentos de El fue de 70 eV. La temperatura de la fuente de ionización fue de 230 °C. La temperatura del analizador cuadrupolo se mantuvo a 150 °C.

El sistema y los métodos de HT-GCMS se modificaron y se compararon con los sistemas y métodos convencionales para lograr el análisis de HT GC-MS informado en la presente. Las modificaciones comprenden el siguiente equipo y adaptaciones de método .

Las muestras se introdujeron en el cromatógrafo de gases a través de un inyector no discriminador, frío, apretado al vacío (sistema de inyección en frío CIS 4 PTV, Gerstel, Alemania) . La temperatura del inyector se programó de 10 a 400 grados C a una velocidad de 12 grados C/segundo. La temperatura del inyector se mantuvo a 400 grados C durante 3 minutos. Las soluciones diluidas (alícuotas de 1 microlitro) de muestras (~ un 2 % en peso en CS2) se introdujeron en el inyector con un automuestreador 7683B Series Agilent. La proporción de separación fue 10:1. Los picos en los cromatogramas se definieron e integraron mediante el uso del software del sistema Agilent. La naturaleza de los compuestos individuales en los cromatogramas se determinó mediante el cotejo del espectro de masas medido contra el espectro de referencia en las bibliotecas NIST08 y Wiley 9 o mediante la interpretación de los primeros principios. La calidad de coincidencia de biblioteca mínima se configuró en =80%.

Los sistemas de inyección con separación/sin separación convencionales de los instrumentos de GC/MS generalmente se asocian con la discriminación de la muestra en los extremos de punto de ebullición bajo y alto. Los compuestos con puntos de ebullición bajos se pierden parcialmente debido a su alta volatilidad en las altas velocidades con separación/sin separación utilizadas en sistemas de inyección en caliente (~250 a 275 grados C) y los compuestos con puntos de ebullición altos no alcanzan la columna analítica debido a su involatilidad a estas temperaturas moderadas. No se recomienda la operación del sistema de inyección a temperaturas más elevadas ya que los compuestos orgánicos tienden a degradarse térmicamente a temperaturas elevadas.

Para mitigar estos problemas, se adquirió un sistema de inyección cool on-column (Gerstel Co., Alemania), que permite la inyección de las muestras a temperaturas bajas (por ejemplo, < 10 grados C) sin los efectos adversos de presión elevada sobre el espectrómetro de masas asociado con los inyectores de GC en columna convencionales. El sistema aseguró la introducción no discriminatoria de luz así como de los compuestos pesados en los aceites de algas sin efectos de degradación térmica. Tras la inyección inicial de la muestra a temperatura baja, la temperatura del sistema de inyección se aumentó rápidamente pero en forma controlada para asegurar la volatilización progresiva de todos los compuestos en ebullición en la mezcla. De esa forma, el inyector especialmente adaptado permitió la introducción de compuestos que varían de livianos a muy pesados (por ejemplo, B.P. > 543 grados C) , que es requerida para el análisis de los aceites extraídos de algas y sus productos de aceite refinado.

Para permitir además la elución de los compuestos pesados de la columna y la eventual detección con el espectrómetro de masas, la temperatura de columna de GC superior se configuró para alcanzar los 380 grados C. La alta velocidad de flujo del gas portador (1,5 mL/min.) y el vacío del espectrómetro de masas creó condiciones de presión subambiente "eficaces" que correspondían a las temperaturas del punto de ebullición equivalente atmosférico (AEBP) significativamente más bajas. En estas condiciones, las moléculas en elución experimentan temperaturas de AEBP considerablemente reducidas (es decir, hierven a temperaturas inferiores a sus puntos de ebullición atmosféricos) , lo que permite la volatilización y análisis de moléculas muy pesadas. Estos métodos y equipos de HT-GCMS desarrollados permitieron la caracterización detallada de los aceites de algas extraídos a nivel molecular.

Por tanto, los métodos y equipos de HT - GC-MS anteriores han sido importantes en el análisis y caracterización de las modalidades de aceites de extracto de algas descritas en la presente. Mientras que estos métodos y equipos son el centro de al menos otra solicitud de patente presentada por los solicitantes, estos métodos y equipos también se describen en la presente en detalle suficiente para que el entendido en el campo de GC-MS pueda llevar a cabo los análisis.

Integración en una refinería Existe actualmente una gran infraestructura para el transporte, refinación, distribución y uso de combustibles obtenidos de petróleo geológico (combustibles fósiles) . La capacidad de cualquier fuente de combustible alternativa de utilizar esta infraestructura existente presenta una ventaja diferente en términos de adopción rápida y competitividad de costos. Actualmente, muchos combustibles alternativos no son adecuados para su uso en la infraestructura para petróleo existente. Por ejemplo, el etanol es incompatible con las redes de distribución existentes dado su tendencia a absorber agua. Además, los motores de combustible existentes requieren modificaciones antes de poder quemar combustibles que contienen grandes cantidades de etanol.

Las composiciones describedas en la presente tienen, entre muchas de sus ventajas, la capacidad de ser un producto o convertirse en un producto que sea sustancialmente idéntico al petróleo geológico en que es compatible con la infraestructura de petróleo existente y puede retinarse en las mismas clases de compuestos como los obtenidos de la refinación de los combustibles fósiles. Por tanto, las composiciones describedas pueden refinarse, entre otras cosas, en combustible de motor a reacción, combustible de aviación (avgas) , combustible diesel, nafta, fuelóleo y aceite lubricante.

Los combustibles de motor a reacción, como Jet-A, Jet-Al y JP-8, son un destilado medio que contiene una mezcla de alcanos de cadena recta y ramificada, aromáticos y cicloalcanos que tienen una longitud de cadena de entre 10 a 14 carbonos. Los combustibles de motor a reacción se caracterizan por una alta densidad energética y la capacidad de permanecer líquidos a temperaturas muy bajas.

El combustible diesel se compone de los hidrocarburos C8 a C21. El diesel tiene una densidad energética más alta que la nafta que produce aproximadamente 139.000 BTU/US galón cuando se quema en oposición a los 125.000 BTU/US galón para la nafta. El combustible diesel se caracteriza por su índice de cetano que es una medida de la propensión de encenderse automáticamente bajo presión. En el índice de cetano, al cetano (n-hexadecano) se le da un valor de 100. Las moléculas ramificadas y aromáticas tienen un índice de cetano más bajo, pero el combustible diesel generalmente contiene aproximadamente un 25% de hidrocarburos aromáticos para mantener propiedades de flujo buenas a temperaturas bajas.

La nafta generalmente se compone de los alcanos C4 a C12 , isoalcanos y aromáticos. La nafta se caracteriza por su octanaje que es una medida de la capacidad del combustible de resistir a la predetonación. En el sistema de octanaje, el 2 , 2 , 4-trimetilpentano tiene un octanaje de 100 mientras que el n-octano tiene un valor de 0.

El término fuelóleo abarca una gran variedad de combustibles utilizados en hornos o calderas para generar calor y en motores de combustión interna para generar energía. El fuelóleo se divide en 6 clases con base en la longitud de la cadena y el punto de ebullición. Los fuelóleos No. 1 a 3 (diesel No. 1 a 3) contienen hidrocarburos en el intervalo C9 a C20. Los fuelóleos más pesados, No. 4 a 6, se componen de los hidrocarburos C12 a C70.

El combustible de aviación (avgas) generalmente tiene de un 75 a un 90% de isooctano y el resto se compone de tolueno y parafinas C4 a C5. La clasificación de octano del combustible de aviación generalmente es igual o mayor a 100. El combustible de aviación es muy similar al combustible utilizado en automóviles, pero generalmente es más uniforme en composición y a diferencia del combustible de automóviles, habitualmente contiene plomo como aditivo antidetonante.

Los aceites de algas, fracciones o mezclas de fracciones con un intervalo de ebullición completo pueden introducirse en una sección de destilación de refinería y/o introducirse directamente en una o más unidades de refinería. Los aceites de algas, fracciones o mezclas de fracciones con un intervalo de ebullición completo pueden mezclarse con otros aceites y/o fracciones de petróleo fósil renovables. para su introducción en una sección de destilación de refinería y/o para la introducción directa en una o más unidades de refinería, como se describe de forma más completa a continuación.

Puede notarse que muchos aceites de extracto de algas de intervalo de ebullición completo comprenden una cantidad significativa de material en cada uno de los múltiples cortes producidos tradicionalmente en una unidad de destilación de crudo de una refinería de petróleo. Por ejemplo, ciertas modalidades de aceite de algas comprenden aproximadamente un 1,3 % de masa a 204,44 a 254,44 (400 a 490 grados F) , un 6,6 % de masa a 254,44 a 332,22°C (490 a 630 grados F) , un 64,1% de masa a 332,22 a 548,89°C (630 a 1020 grados F) y un 27,5 % de masa a 548,89°C (1020 grados F) de material. En el lenguaje de la refinación de petróleo, el material de aceite de algas crudo es una mezcla de keroseno/destilado (intervalo de punto de ebullición de 204,44 a 332, 2°C (400 a 630 F) ) , gasóleo 332,22 a 548,89°C (630F a 1020F) y residuo 548,89°C (1020F+) . Mediante la alteración de las cepas de algas, condiciones de cultivo y/o condiciones de extracción, se espera que la composición de cada uno de los materiales a 204,44 a 254,44°C (400 a 490F) , 254,44 a 332,22°C (490 a 630F) , 332,22 a 548,89°C (630 a 1020F) y 548,89°C+ (1020F) pueda variar con respecto a estas cantidades y se espera que el procesamiento adicional en unidades de refinería convencionales varíe de forma adicional estas cantidades y aumente la calidad de estos cortes para cumplir con las especificaciones de producto deseadas. Por tanto, los aceites de algas crudos pueden utilizarse como un alimento para el extremo delantero de una refinería de petróleo donde se fraccionaría dentro de la unidad de crudo en destilado, gasóleo y residuo y estas fracciones correspondientes se alimentan en unidades corriente abajo adicionales donde pueden retinarse en combustibles. De forma alternativa, el aceite de algas crudo puede alimentarse directamente a una o más unidades de procesamiento corriente abajo de las unidades de destilación de crudo para la refinación (es decir, unidades de hidrotratamiento, unidades de desintegración catalítica, unidades de hidrodesintegración, unidades de redestilación, etc.) en combustibles. Además, el aceite de extracto de algas también puede utilizarse para introducirse en unidades separadas de refinerías de petróleo como unidades de pirólisis y/o hidropirólisis para la refinación. Además, el aceite de extracto algas y las fracciones pueden utilizarse directamente como materia prima de mezcla. Por ejemplo, el corte de nafta (material que hierve hasta 221,11°C (430F) en el producto de aceite de algas) puede utilizarse para la mezcla de combustible, el corte de destilado 221, 11-343 , 33°C (430-650F) como materia prima de mezcla para el diesel y/o combustibles de motor a reacción, el corte de gasóleo 343 , 33 -537 , 78°C (650-1000F) como alimento para la unidad de desintegración catalítica y el corte de residuo 537,78°C (1000F) como materia prima de mezcla para combustibles líquidos.

Muchas modalidades de aceites de algas de conformidad con la descripción tienen un intervalo de ebullición similar al gasóleo de petróleo fósil (gasóleo liviano de vacío más gasóleo pesado de vacío) . Este intervalo de ebullición puede describirse como 148,89 a 704,44°C (300 a 1300 grados F) (punto de ebullición verdadero (TBP, por sus siglas en inglés) mediante destilación simulada ASTM D7169) . Los ejemplos de distribución de punto de ebullición para ciertos aceites de algas extraídos hidrotérmicamente a 260 a 300 grados C (500 a 572 grados F) incluyen los siguientes intervalos : de un 0 a un 1 % de masa en la fracción del IBP a 126,67°C (260 grados F) , hasta un 5 % de masa en la fracción de 126,67 a 204,44°C (260 a 400 grados F) , de un 1 a un 6 % de masa en la fracción de 204,44 a 254,44°C (400 a 490 grados F) , de un 5 a un 30 % de masa en la fracción de 254,44 a 332,22°C (490 a 630 grados F) , de un 35 a un 65 % de masa en la fracción de 332,22 a 548,89°C (630 a 1020 grados F) y de un 25 a un 35 % de masa en la fracción de 548,89°C (1020+ grados F) . Al cambiar la cepa de aceite de algas, las condiciones de cultivo y/o las condiciones de tratamiento hidrotérmico, se pueden obtener aceites de algas con distribuciones de punto de ebullición diferentes, por ejemplo, condiciones más rigurosas pueden producir aceites de algas que tienen un contenido mayor de destilado 204,44 a 254,44°C (400 a 490 grados F) y gasóleo 332,22 a 548,89°C (630 a 1020 grados F) pero un contenido mucho menor o nulo de material a 548,89°C+ (1020 F) . Por tanto, puede producirse una variedad de aceites de extracto de algas de intervalo de ebullición completo a partir de la biomasa de algas, donde "intervalo de ebullición completo" significa el material oleaginoso obtenido de la extracción sin destilación/fraccionamiento posterior. Si la destilación/fraccionamiento se realiza después de la extracción, pueden obtenerse varias fracciones del aceite de extracto de algas como se deseen, donde el volumen de una fracción particular dependerá de la distribución del punto de ebullición del aceite de algas de intervalo de ebullición completo .

Los nuevos aceites tienen un contenido bajo de hidrocarburos y un alto contenido de nitrógeno y ácidos grasos. La mayoría de las modalidades tienen un contenido bajo de azufre y triglicéridos . Por ejemplo, ciertas modalidades comprenden: a) menos de un 10% de área de hidrocarburos saturados, más típicamente de un 0,1 a un 5% de área de hidrocarburos saturados e incluso más típicamente de un 0,1 a un 3 % de área de hidrocarburos saturados; y/o b) más de un 5% de oxígeno y más típicamente de un 6 a un 10% de área de oxígeno; y/o c) más de un 3% de nitrógeno y más típicamente de un 3,5 a un 6% de área de nitrógeno; y/o d) más de un 15% de área de ácidos grasos y más típicamente de un 15 a un 60% de área de ácidos grasos y aún más típicamente de un 15 a un 40% de área de ácidos grasos y/o e) menos de un 2% de área de azufre y más típicamente menos de un 1,5 de área de azufre; y/o f) pocos o sin triglicéridos, por ejemplo, menos de un 1% de área y más típicamente menos de un 0,05% de área de triglicéridos; y/o g) proporciones molares de hidrógeno a carbono mayores a 1,5 y más típicamente de 1,6 a 2,1; y/o h) menos de un 10% de área de aromáticos, más típicamente de un 0,1 a un 5% de área e incluso más típicamente de un 0 , 1 a un 3 % de área de aromáticos; y/o i) de un 0 , 1 a un 2% de área de nitrilos; y/o j) de un 1 a un 15% de área de amidas; y/o k) de un 1 a un 10% de área de compuestos de nitrógeno; y/o 1) de un 1 a un 15% de área de compuestos de oxígeno (diferentes a los ácidos grasos) ; y/o m) más de un 5% de área de esteróles más esteroides y más típicamente de un 8 a un 15% de área de esteróles más esteroides (contenido de esteróles, no obstante, parece haber una clase de compuestos que es sensible a la cepa de algas y algunos aceites de algas crudos han mostrado tener un contenido reducido en esterol) .

Como puede entenderse a partir de la terminología "y/o" anterior, las modalidades de la descripción pueden comprender una o más de las características anteriores a - m en cualquier combinación. No obstante, muchas modalidades comprenderán muchas de estas características en cualquier combinación y típicamente comprenderán más de la mitad de estas características (7 o más) o más de tres cuartos (10 o más) de estas características, en cualquier combinación.

El térmico "ácido graso" en el contexto de los resultados de HT GC-MS incluye ácidos grasos libres y ésteres de ácidos grasos, a menos que los ácidos grasos y los ésteres se informen específicamente como dos grupos separados. Se cree que la cantidad de ácidos grasos libres en el aceite de algas crudo de la descripción generalmente es muy alta en comparación con la cantidad de ésteres de ácidos grasos y se cree que los ésteres de ácidos grasos son principalmente ésteres metílicos. Los ácidos grasos libres en muchas modalidades de aceites de algas crudos de la descripción comprenden los que ocurren naturalmente en el alga y los producidos mediante hidrólisis de los compuestos glicéridos durante la extracción del alga. Los triglicéridos y otros compuestos de glicéridos en el alga dependen de la cepa de alga y las condiciones de cultivo, por ejemplo, se espera que el contenido de triglicéridos sea menor que un 20% de área, excepto en algunas algas de cultivo lento, por ejemplo, o incluso menor que un 10% de área en muchas algas a partir de las cuales se extrae el aceite de algas como se describe en las modalidades de la descripción. Como se menciona anteriormente, muchos triglicéridos y otros lípidos se hidrolizan durante la extracción hidrotérmica, lo que aumenta el % de área de ácidos grasos en la huella digital de HT GC-MS del aceite de extracto de algas. Las porciones de ácidos grasos pueden variar, por ejemplo, de aproximadamente 4 a aproximadamente 30 átomos de carbono, pero típicamente de 10 a 25 átomos de carbono e incluso más típicamente de 16 a 22 átomos de carbono. Las porciones de ácidos grasos más comúnmente contienen 1, 2, 3 o más enlaces dobles (pero típicamente menos de seis) .

Por consiguiente, se pueden describir los aceites de algas crudos para la mayoría de las modalidades de la descripción como principalmente alifáticos y que contienen muchas porciones de ácidos grasos de cadena recta larga insaturados . Además, los aceites de algas de muchas de las modalidades pueden contener una amplia variedad de otros compuestos, como lo prueba la amplia variedad de picos mostrados en HT GCMS, por ejemplo, esteróles, carotenoides , tocoferoles, alcoholes grasos, terpenos y otros compuestos. Muchas de las modalidades de los aceites de algas tienen una naturaleza principalmente polar, por ejemplo, debido a que contienen compuestos que contienen heteroátomos (por ejemplo, N, S y 0) . Los ejemplos de los compuestos polares incluyen ácidos grasos, esteróles, compuestos que contienen nitrógeno, compuestos que contienen oxígeno, amidas, nitrilos, donde los compuestos de peso molecular más bajo serán más polares que los compuestos de peso molecular más alto de la misma clase polar. Generalmente, el contenido de compuestos polares del aceite de extracto de algas puede estimarse mediante la consideración de la porción del aceite de algas que no es hidrocarburos (hidrocarburos saturados e hidrocarburos insaturados) como se mide mediante HT GC-MS, donde los compuestos que no son hidrocarburos generalmente son compuestos polares que incluyen los compuestos que contienen heteroátomos.

Los siguientes ejemplos pretenden proporcionar ilustraciones de la aplicación de la presente descripción. Los siguientes ejemplos no pretenden definir completamente o de otro modo limitar el alcance de la descripción. El entendido en la técnica apreciará que los métodos descritos o referenciados específicamente en la presente pueden sustituirse por muchos otros métodos conocidos en la técnica .

EJEMPLO I Varias curvas del punto de ebullición (BP) de ASTM D7169 para las modalidades de aceites de algas crudos se muestran en la figura 1A y las distribuciones de BP se resumen en la figura IB y en la tabla A y tabla IB. Estas curvas del punto de ebullición generalmente son representativas de muchos aceites de algas de "punto de ebullición completo" de conformidad con la descripción, donde aceite de algas de "punto de ebullición completo" significa que el aceite de algas es la totalidad de la composición oleaginosa obtenida en la etapa de extracción (j) anterior, en lugar de una fracción de esta. La tabla 1A y la tabla IB se muestran a continuación.

Tabla 1A Tabla IB Los aceites de algas se extrajeron de biomasa de Nannochloropsis mediante métodos hidrotérmicos generalmente de conformidad con las etapas de extracción a - j enumeradas anteriormente, donde el tiempo de permanencia varió ampliamente en dos temperaturas durante la etapa de extracción (b) de "calentamiento y espera". La temperatura y tiempos de espera de la etapa de extracción (b) se variaron para incluir cuatro tiempos de espera (0, 0,25, 1 y 4 horas) a 260 grados C y tres tiempos de espera (0, 1 y 4 horas) a 300 grados C. El pH de la etapa (d) anterior fue 4 y el disolvente fue heptano. No se llevó a cabo ninguna etapa de floculación. El procedimiento analítico para obtener las distribuciones de BP fue el siguiente. ASTM D 7169; BP hasta 720 grados C (CIO a C100) ; preparación estándar: se preparó una solución de Polywax 655 al 5% en CS2, después se mezcló con un volumen igual de estándar de SimDist D2887. En el tratamiento previo de la muestra (2%), 0 , lg de muestra se midieron y disolvieron en 10 mL de CS2 y se almacenaron en un refrigerador. Se llevó a cabo una pasada sin disolvente entre medio como control negativo. Se establece una correlación entre los tiempos de retención y los puntos de ebullición para obtener una curva de calibración. Las intensidades de pico seccionadas representan la cantidad de muestra destilada = % reducido.

Los rendimientos de destilación a 548,89°C (1020 °F) para todos los aceites fueron entre un 68 y un 74%. La fracción más abundante de los aceites se encontró en el intervalo de BP de 332,22 A 548,89°C (630 a 1020 °F) (intervalo de VGO) , específicamente de un 39 a un 42% a la temperatura de la etapa (b) de 300 °C y de un 54 a un 64% a la temperatura de la etapa (b) de 260 °C. El residuo al vacío 548,89°C (>1020 °F) varió de un 26% a un 33,5%. Una temperatura superior provocó un desvío a puntos de ebullición más bajos. Por ejemplo, se encontró que el residuo al vacío era levemente menor a 300 °C que a 260 °C, específicamente la fracción a >548,89°C (1020 °F) se redujo en aproximadamente un 3% cuando la temperatura se aumentó de 260 a 300 °C. Al mismo tiempo, la fracción de 332.22 A 548,89°C (630 a 1020 °F) se redujo en un 15 a un 20%, pero la fracción a 254,44 A 332,22°C (490 a 630 °F) aumentó en aproximadamente un 15% cuando se aumentó la temperatura de 260 a 300 °C. Un aumento en el tiempo de permanencia generalmente aumentó levemente las fracciones de residuo al vacío 548,89°C (>1020 °F) a 126,67 A 204,44°C (260 a 400 °F) , 254,44 A 332,22°C (400 a 490 °F) y 254,44 A 332,22°C (490 a 630 °F) , mientras que disminuyó la fracción a 332,22 a 548,89 (630 a 1020 °F) .

Como puede observarse en la figura 1A y en la figura IB y en la tabla 1A y en la tabla IB, un aumento en el tiempo de permanencia provocó un pequeño desvío a puntos de ebullición más bajos y este efecto fue más pronunciado a la temperatura más baja. Todas estas distribuciones de BP son ejemplos de aceites de extracto de algas de intervalo de ebullición completo de conformidad con ciertas modalidades de la descripción. No obstante, como se menciona en otras partes de este documento, pueden obtenerse otros aceites de algas de intervalo de ebullición completo que son significativamente diferentes a estos ejemplos. Por ejemplo, el contenido de residuo al vacío (>1020 grados F) puede variar en cualquier parte de un 0 a un 35% de masa, donde los aceites de extracto de algas contienen residuo en el extremo inferior de el intervalo y típicamente contienen cantidades proporcionalmente mayores de destilado y/o gasóleo.

EJEMPLO II La huella digital de GC y la información composicional detallada de otra modalidad de la composición de materia del aceite de algas se muestran en la figura 2. El aceite de algas se extrajo de Nannochloropsis de conformidad con las etapas de tratamiento hidrotérmico y extracción de disolvente enumeradas anteriormente. La figura 2 compara este aceite de algas crudo (panel superior) con una huella digital de HT GC- S y la información compositional detallada de una fracción de HVGO de un crudo de petróleo fósil (panel inferior) . La tabla 2A, la tabla 2B y la tabla 2C se muestran a continuación. La tabla 2A muestra las clases de compuestos del aceite de algas ejemplar. La tabla 2B compara los datos de EA del aceite de algas ejemplar con los de gasóleo de vacío (VGO, por sus siglas en inglés) pesado. La tabla 2C muestra el análisis composicional del VGO pesado.

Tabla 2A.

Tabla 2B.

Tabla 2C.

Como puede entenderse a partir de los muchos picos diferentes a lo largo de una amplia porción del eje de las x de la huella digital del aceite de algas, el aceite de algas crudo contiene un amplio intervalo de compuestos, especialmente en comparación con la huella digital más uniforme y "angosta" del HVGO. En la figura 2 se pueden observar los tipos de compuestos de aceites de algas muy diferentes en comparación con el HVGO, por ejemplo, saturados de un 1,7% (% de área pico) en el aceite de algas en comparación con un 23,2% en el HVGO aromáticos de un 1,3% en comparación con un total de un 68,8%; y ácidos grasos de un 26,1%, amidas de un 10,9% y esteróles de un 9,1% en comparación con cantidades insignificantes de un 0% para el HVGO. Nótese que los saturados y aromáticos del HVGO totalizan un 92%, donde por diferencia, todos los demás compuestos conforman únicamente un 8%.

La figura 2 y la tabla 2B también muestran el análisis elemental muy diferente del aceite de algas crudo en comparación con el HVGO, por ejemplo, aproximadamente el mismo contenido de hidrógeno pero mucho menos contenido de carbono. El aceite de algas crudo comprende un 4,1% de nitrógeno y un 6,4% de oxígeno, mientras que el HVGO comprende muy poca cantidad de nitrógeno u oxígeno. El aceite de algas crudo contiene poco azufre, mientras que por otra parte el HVGO contiene un 2,3%. La tabla 2B muestra las composiciones elementales del aceite de algas y del HVGO de la figura 2. Se calcula que la proporción molar de H/C del aceite de algas es de 1,63, en comparación con 1,49 para el HVGO. A partir de estas proporciones molares de H/C se puede notar la naturaleza altamente alifática del aceite de extracto de algas, en comparación con la naturaleza altamente aromática del HVGO. La figura 2 y la tabla 2B también muestran que el aceite de algas contiene tipos de compuestos con varios heteroátomos y es más polar que el HVGO. Por consiguiente, esta y muchas otras modalidades del aceite de algas de conformidad con la descripción pueden describirse como que contienen cantidades mayores de compuestos que contienen heteroátomos, en comparación con aquellos en el HVGO típico. Véase, por ejemplo, la ubicación del aceite de algas en la gráfica de Boduszynski en la figura 3, que tiene un intervalo de punto de ebullición equivalente atmosférico alto dado su número de carbonos, lo que hace que el aceite de algas tenga una composición muy polar.

EJEMPLO III Las modalidades adicionales de los nuevos aceites de algas se describen en la tabla 3A y la tabla 3D y en la figura 4 a la figura 12. La tabla 3A y la tabla 3D enumeran los análisis composicionales y elementales, mediante HT-GC-MS, de las modalidades de aceites de algas adicionales. Estos aceites de algas se produjeron a partir de varias cepas de algas, específicamente Nannochloropsis, Scenedesmus, Spirulina y Dunaliella y se extrajeron mediante métodos hidrotérmicos de conformidad con las etapas de extracción (a) a (j) describedas anteriormente. La etapa (b) de la extracción se realizó con el uso de un tiempo de espera de 30 minutos a 300 grados C y las etapas f a j se llevaron a cabo con disolvente de heptanos mixto en algunas modalidades y disolvente de MIBK en otras modalidades como resulta evidente en las tablas y figuras. La tabla 3A, tabla 3B, tabla 3C y tabla 3D se proporcionan a continuación. La tabla 3B y la tabla 3C se describen de forma adicional a continuación.

La tabla 3A muestra el análisis composicional mediante HT-GCMS (porcentaje de área) .

Tabla 3B Tabla 3C.

La tabla 3D muestra el análisis elemental (porcentaje n peso) , C es carbono, H es hidrógeno, N es nitrógeno, S es zufre y 0 es oxígeno Las huellas digitales de GC de las modalidades de aceite de algas seleccionadas se muestran en la figura 4 a figura 7 y enfatizan la similitud de los aceites de algas extraídos de una cepa dada incluso cuando se utilizan diferentes disolventes. Específicamente, la figura 4 compara el aceite de algas crudo extraído hidrotérmicamente de biomasa de Spirulina con heptanos (arriba) con el aceite de algas crudo extraído de la misma biomasa con MIBK (abajo) . La figura 5 compara el aceite de algas crudo extraído hidrotérmicamente de biomasa de Nannochloropsis con heptanos (arriba) con el aceite de algas crudo extraído de la misma biomasa con MIBK (abajo) . La figura 6 ilustra el aceite de algas extraído hidrotérmicamente con disolvente MIBK de Nannochloropsis (arriba) con el aceite de algas extraído con el mismo método de Spirulina (abajo) . La figura 7 ilustra el aceite de algas extraído hidrotérmicamente con heptanos de Nannochloropsis (arriba) con el aceite de algas extraído con el mismo método de Spirulina (abajo) .

La figura 8 y la figura 9 representan, en forma de gráfico de barras, las clases de compuestos mediante HT GC-MS del aceite de algas de las cuatro cepas de algas, extraídas con heptanos (figura 8) o con MIBK (figura 9) . La figura 10 (extracción con heptanos) y la figura 11 (extracción con MIBK) representan en forma de gráfico de barras, el análisis elemental mediante HTGC-MS de los mismos cuatro aceites de algas .

Para proporcionar una perspectiva mayor con respecto a las características inusuales de los aceites de algas crudos, se agregan valores aproximados relacionados a algunos aceites crudos convencionales a la tabla 3A a la tabla 3D para la comparación con los análisis de aceite de algas. Estos aceites crudos convencionales incluyen cuatro aceites crudos fósiles comunes, esto es Arabian Light, Arabian Médium, Arabian Extra-Light y Arabian Heavy, clases de compuestos aproximadas que también se grafican en la figura 12. En la tabla 3A y la tabla 3D también se incluyen dos aceites vegetales convencionales, aceite de camelina y aceite de cañóla. También es de interés en la tabla 3A a la tabla 3C el contenido de hidrocarburos saturados y aromáticos de HVGO típico (que es una fracción de destilación del crudo fósil) y de combustible de motor a reacción A (típicamente una fracción de keroseno crudo fósil/combustible de motor a reacción tratada para cumplir con las especificaciones del combustible de motor a reacción A) .

La tabla 3A a la tabla 3D y la figura 4 a la figura 12 muestran que los aceites de algas producidos a partir de múltiples cepas y disolventes son bastante similares, pero existe una diferencia significativa entre los aceites de algas y los crudos de petróleo fósil y los aceites vegetales. Los aceites de algas comprenden una amplia variedad de compuestos, incluidos muchos ácidos grasos, compuestos insaturados, compuestos de nitrógeno y oxígeno, aromáticos de nitrógeno, amidas y típicamente (pero no de todas las cepas) esteróles y por consiguiente los aceites de algas son muy polares. En comparación, los crudos de petróleo parecen ser mucho más "simples" en que se componen casi completamente de hidrocarburos saturados y aromáticos y por tanto son muy no polares. Los crudos de petróleo tienen un contenido bajo en oxígeno y nitrógeno y típicamente no contienen ácidos grasos, pero tienen un alto contenido de azufre en comparación con los aceites de algas. Los aceites vegetales son casi completamente TAG (triacilglicéridos , triglicéridos) .

Los análisis elementales de los aceites de algas del ejemplo III pueden compararse con los aceites de algas y el HVGO en la tabla 2B, por lo que puede observarse que los aceites de algas del ejemplo III son similares al aceite de algas de la tabla 2B. También puede ser de interés comparar los análisis elementales del aceite de algas con los del combustible de motor a reacción A, pero debe notarse que el contenido de hidrógeno y el bajo contenido en nitrógeno y azufre del combustible de motor a reacción A puede ser parcialmente un resultado del hidrotratamiento de las fracciones de keroseno crudo fósil/combustible de motor a reacción para obtener el combustible de motor a reacción A. EJEMPLO IV Se ha probado el efecto de las múltiples "pasadas" de extracción sobre la composición de aceite de algas, mostrando la composición, en efecto, de múltiples aceites de algas crudos secuencialmente de la misma biomasa. Los aceites de algas crudos individuales obtenidos de cada una de las múltiples pasadas de extracción, individualmente o en varias mezclas, también se incluyen como modalidades de la descripción.

En los experimentos de múltiples pasadas, el aceite de algas se extrajo de biomasa de la cepa Nannochloropsis mediante el uso de un tiempo de extracción de 0,5 horas a 120 grados C para cada pasada. "Múltiples pasadas" significa adiciones de disolvente repetidas a la fase acuosa, con las etapas de separación de la fase orgánica de la fase acuosa y la extracción de disolvente de la fase orgánica (para obtener composiciones oleaginosas adicionales) realizadas entre cada una de las adiciones de disolvente repetidas. Cada adición de disolvente seguida por la separación de fases y extracción de disolvente del aceite de algas, puede describirse como una pasada .

La figura 13 ilustra las curvas de ebullición de los tres aceites de algas obtenidos de cada una de las tres pasadas. La tabla 4 muestra el análisis elemental del aceite de algas de cada una de las tres pasadas. La tabla 5 muestra el análisis composicional del aceite de algas de cada una de las tres pasadas y la figura 14 muestra el análisis composicional en forma de un gráfico de barras. A partir de la tabla 5 se puede calcular las proporciones molares de H/C, que son 1,688, 1,648 y 1,639, para la primera, segunda y tercera pasada, respectivamente; por tanto, se puede observar que la proporción molar de H/C disminuye levemente con pasadas sucesivas, pero las proporciones permanecen por encima de 1,6. La composición detallada por GC en la tabla 5 y en la figura 14 generalmente es coherente con las composiciones de los otros aceites de algas detallados en esta descripción detallada, pero cabe destacar que el % de pico de cada uno de los hidrocarburos saturados, hidrocarburos insaturados y esteróles disminuye en pasadas sucesivas. El % de área de compuestos de oxígeno fue el más alto en la segunda pasada. El % de área de ácidos grasos (incluidos los ésteres) fue superior al 15% en cada uno de los aceites de algas, donde los ésteres de ácidos grasos en los aceites de algas de la primera y la segunda pasada fueron muy similares, pero los ésteres de ácidos grasos en la tercera pasada fueron casi el doble. La tabla 4 y la tabla 5 se proporcionan a continuación.

Tabla 4 Tabla 5 A partir de este ejemplo y de las reivindicaciones puede entenderse que las modalidades de la descripción pueden incluir una o más composiciones oleaginosas a partir de una o más pasadas de extracción de la biomasa de algas o incluir dos o más de sus fracciones mezcladas. El aceite de algas de intervalo de ebullición completo puede ser la totalidad de la composición oleaginosa que resulta de una única pasada de disolvente de cualquiera de los métodos de extracción hidrotérmicos detallados anteriormente en este documento. Cuando se realizan múltiples pasadas, cada una será típicamente aceite de algas de intervalo de ebullición completo. No obstante, se prevé que cualquiera de estos aceites de algas de intervalo de ebullición completo pueden destilarse para obtener una o más fracciones especialmente deseadas y las modalidades de la descripción pueden ser fracciones individuales de un aceite de algas de intervalo de ebullición completo o fracciones seleccionadas mezcladas entre sí.

Mientras que ciertas modalidades se han mostrado y descrito en la presente, resultará obvio para el entendido en la técnica que las modalidades se proporcionan a modo de ejemplo únicamente. Los entendidos en la técnica encontrarán numerosas variaciones, cambios y sustituciones sin apartarse del espíritu de la descripción. Debe entenderse que en la práctica de la descripción pueden emplearse varias alternativas a las modalidades de la descripción descritas en la presente. Se pretende que las siguientes reivindicaciones definan el alcance de la descripción y que los métodos y estructuras dentro del alcance de estas reivindicaciones y sus equivalentes se encuentren comprendidos en ellas.

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

Claims (69)

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones :

1. Una composición oleaginosa caracterizada porque comprende un aceite de algas extraído de biomasa donde un organismo fotosintético no vascular, donde el aceite de algas comprende: un porcentaje de área de hidrocarburos saturados de aproximadamente 1,2 a aproximadamente 3,0; un porcentaje de área de hidrocarburos insaturados de aproximadamente 5,8 a aproximadamente 9,9; un porcentaje de área de compuestos aromáticos de aproximadamente 2,5 a aproximadamente 3,7; un porcentaje de área de compuestos de nitrógeno de aproximadamente 4,2 a aproximadamente 8,1; un porcentaje de área de amidas de aproximadamente 1,1 a aproximadamente 13,7; y un porcentaje de área de compuestos de oxígeno de aproximadamente 1,9 a aproximadamente 6,9.

2. La composición de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque comprende un porcentaje de área de ácidos grasos y/o ésteres de ácidos grasos de aproximadamente 22,7 a aproximadamente 35,5.

3. La composición de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque comprende un porcentaje de área de esteróles y/o esteroides de aproximadamente 3,4 a aproximadamente 4,0.

4. La composición de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el organismo fotosintético no vascular es una microalga.

5. La composición de conformidad con la reivindicación 4, caracterizada porque la microalga es de la especie Dunaliella .

6. La composición de conformidad con la reivindicación 4, caracterizada porque la microalga es de la especie Scenedesmus .

7. La composición de conformidad con la reivindicación 4, caracterizada porque la microalga es de la especie Spirulina.

8. La composición de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la biomasa está compuesta por algas sustancialmente fotosintéticas y el aceite es sustancialmente aceite de algas.

9. La fracción del aceite de algas de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque se selecciona del grupo que consiste en una fracción de nafta, una fracción de keroseno, una fracción de combustible de motor a reacción, una fracción de destilado, una fracción de diesel, una fracción de gasóleo, una fracción de gasóleo ligero, una fracción de gasóleo pesado y una fracción de residuo.

10. La fracción del aceite de algas de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque tiene un intervalo de ebullición de una fracción producida en una torre de destilación de crudo de refinería de petróleo.

11. La fracción del aceite de algas de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque se selecciona del grupo que consiste en: butanos a aproximadamente 221,11°C (430 grados F) (nafta), aproximadamente 221,11 a 343,33°C (430 a aproximadamente 650 grados F) (destilado) y aproximadamente 343,33 a 537,78°C (650 a aproximadamente 1000 grados F) (gasóleo) .

12. Una composición oleaginosa caracterizada porque comprende un aceite de algas extraído de biomasa donde un organismo fotosintético no vascular, donde el aceite de algas comprende: de aproximadamente un 77,6 a aproximadamente un 78,0 por ciento en peso de carbono; de aproximadamente un 10,2 a aproximadamente un 10,6 por ciento de hidrógeno; y de aproximadamente un 3,0 a aproximadamente un 5,3 por ciento en peso de nitrógeno.

13. La composición de conformidad con la reivindicación 12, caracterizada porque además comprende de aproximadamente un 1,2 a aproximadamente un 1,4 por ciento en peso de azufre.

14. La composición de conformidad con la reivindicación 12, caracterizada porque además comprende de aproximadamente un 5,1 a aproximadamente un 7,2 por ciento en peso de oxígeno por diferencia.

15. La composición de conformidad con la reivindicación 12, caracterizada porque la proporción de hidrógeno con respecto a carbono es de aproximadamente 1,63, superior a 1,6 o de aproximadamente 1,6 a aproximadamente 2,1.

16. La composición de conformidad con la reivindicación 12, caracterizada porque el organismo fotosintético no vascular es una microalga.

17. La composición de conformidad con la reivindicación 16, caracterizada porque la microalga es de la especie Dunaliella .

18. La composición de conformidad con la reivindicación 16, caracterizada porque la microalga es de la especie Scenedesmus .

19. La composición de conformidad con la reivindicación 16, caracterizada porque la microalga es de la especie Spirulina .

20. La composición de conformidad con la reivindicación 12, caracterizada porque la biomasa está compuesta por algas sustancialmente fotosintéticas y el aceite es sustancialmente aceite de algas.

21. La fracción del aceite de algas de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 12 a 20, caracterizada porque se selecciona del grupo que consiste en una fracción de nafta, una fracción de keroseno, una fracción de combustible de motor a reacción, una fracción de destilado, una fracción de diesel, una fracción de gasóleo, una fracción de gasóleo ligero, una fracción de gasóleo pesado y una fracción de residuo.

22. La fracción del aceite de algas de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 12 a 20, caracterizada porque tiene un intervalo de ebullición de una fracción producida en una torre de destilación de crudo de refinería de petróleo.

23. La fracción del aceite de algas de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 12 a 20, caracterizada porque se selecciona del grupo que consiste en: butanos a aproximadamente 221,11°C (430 grados F) (nafta), aproximadamente 221,11 a aproximadamente 343,33°C (430 a aproximadamente 650 grados F) (destilado) y aproximadamente 343,33 a aproximadamente 537,78°C (650 a aproximadamente 1000 grados F) (gasóleo) .

24. Una composición oleaginosa caracterizada porque comprende un aceite de algas extraído de biomasa donde un organismo fotosintético no vascular, donde el aceite de algas comprende : a) menor o igual a un 10% de área de hidrocarburos saturados, de aproximadamente un 0,1 a aproximadamente un 5 % de área de hidrocarburos saturados, o de aproximadamente un 0,1 a aproximadamente un 3 % de área de hidrocarburos saturados; y/o b) mayor o igual a un 5 % de área de oxígeno o de aproximadamente un 6 a aproximadamente un 10 % de área de oxígeno; y/o c) mayor o igual a un 3 % de área de nitrógeno o de aproximadamente un 3,5 a aproximadamente un 6 % de área de nitrógeno; y/o d) mayor o igual a un 15 % de área de ácidos grasos y/o ésteres de ácidos grasos, de aproximadamente un 15 a aproximadamente un 60 % de área de ácidos grasos y/o ésteres de ácidos grasos o de aproximadamente un 15 a aproximadamente un 40 % de área de ácidos grasos y/o ésteres de ácidos grasos; y/o e) menor o igual a un 2 % de área de azufre o menor o igual a un 1,5 % de área de azufre; y/o f) menor o igual a un 1% de área de triglicéridos o menor o igual a un 0,05 % de área de triglicéridos; y/o g) una proporción molar de hidrógeno con respecto a carbono mayor o igual a 1,6, o una proporción molar de hidrógeno con respecto a carbono de aproximadamente 1,6 a aproximadamente 2,1; y/o h) menor o igual a un 10% de área de productos aromáticos, de aproximadamente un 0,1 a aproximadamente un 5% de área de productos aromáticos o de aproximadamente un 0,1 a aproximadamente un 3 % de área de productos aromáticos; y/o i) de aproximadamente un 0,1 a aproximadamente un 2 % de área de nitrilos; y/o j) de aproximadamente un 1 a aproximadamente un 15 % de área de amidas; y/o k) de aproximadamente un 1 a aproximadamente un 10 % de área de compuestos de nitrógeno; y/o 1) de aproximadamente un 1 a aproximadamente un 15 % de área de compuestos de oxígeno; y/o m) mayor o igual a un 5 % de área de esteróles y/o esteroides o de aproximadamente un 8 a aproximadamente un 15 % de área de esteróles y/o esteroides.

25. La composición de conformidad con la reivindicación 24, caracterizada porque comprende cualquiera de 7 o más de a) a m) .

26. La composición de conformidad con la reivindicación 24, caracterizada porque el aceite de algas comprende cualquiera de diez o más de a) a m) .

27. La composición de conformidad con la reivindicación 24, caracterizada porque el organismo fotosintético no vascular es una microalga.

28. La composición de conformidad con la reivindicación 27, caracterizada porque la microalga es de la especie Dunaliella .

29. La composición de conformidad con la reivindicación 27, caracterizada porque la microalga es de la especie Scenedes us .

30. La composición de conformidad con la reivindicación 27, caracterizada porque la microalga es de la especie Spirulina .

31. La composición de conformidad con la reivindicación 24, caracterizada porque la biomasa está compuesta por algas sustancialmente fotosintéticas y el aceite es sustancialmente aceite de algas.

32. La fracción del aceite de algas de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 24 a 31, caracterizada porque se selecciona del grupo que consiste en una fracción de nafta, una fracción de keroseno, una fracción de combustible de motor a reacción, una fracción de destilado, una fracción de diesel, una fracción de gasóleo, una fracción de gasóleo ligero, una fracción de gasóleo pesado y una fracción de residuo.

33. La fracción del aceite de algas de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 24 a 31, caracterizada porque tiene un intervalo de ebullición de una fracción producida en una torre de destilación de crudo de refinería de petróleo.

34. La fracción del aceite de algas de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 24 a 31, caracterizada porque se selecciona del grupo que consiste en: butanos a aproximadamente (211,11 a aproximadamente 343,33°C (430 grados F) (nafta), aproximadamente 211,11 a aproximadamente 343,33°C (430 a aproximadamente 650 grados F) (destilado) y aproximadamente 343,33 a aproximadamente 537,78°C (650 a aproximadamente 1000 grados F) (gasóleo) .

35. Una composición oleaginosa caracterizada porque comprende un aceite de algas extraído de biomasa que comprende un organismo fotosintético no vascular, preparado mediante un método que comprende : a) obtener la biomasa; b) someter la biomasa a tratamiento hidrotérmico a una temperatura de aproximadamente 260 grados Celsius a aproximadamente 300 grados Celsius y mantener la temperatura de cero a aproximadamente 240 minutos; c) acidificar la biomasa; y d) extraer la composición de la biomasa, donde el aceite de algas comprende: un porcentaje de área de hidrocarburos saturados de aproximadamente 1,2 a aproximadamente 3,0; un porcentaje de área de hidrocarburos insaturados de aproximadamente 5,8 a aproximadamente 9,9; un porcentaje de área de compuestos aromáticos de aproximadamente 2,5 a aproximadamente 3,7; un porcentaje de área de compuestos de nitrógeno de aproximadamente 4,2 a aproximadamente 8,1; un porcentaje de área de amidas de aproximadamente 1,1 a aproximadamente 13,7; y un porcentaje de área de compuestos de oxígeno de aproximadamente 1,9 a aproximadamente 6,9.

36. La composición de conformidad con la reivindicación 35, caracterizada porque el aceite de algas además comprende un porcentaje de área de ácidos grasos y/o esteres de ácidos grasos de aproximadamente 22,7 a aproximadamente 35,5.

37. La composición de conformidad con la reivindicación 35, caracterizada porque el aceite de algas además comprende un porcentaje de área de esteróles y/o esteroides de aproximadamente 3,4 a aproximadamente 4,0.

38. La composición de conformidad con la reivindicación 35, caracterizada porque el organismo fotosintético no vascular es una microalga.

39. La composición de conformidad con la reivindicación 38, caracterizada porque la microalga es de la especie Dunaliella .

40. La composición de conformidad con la reivindicación 38, caracterizada porque la microalga es de la especie Scenedesmus .

41. La composición de conformidad con la reivindicación 38, caracterizada porque la microalga es de la especie Spirulina .

42. La composición de conformidad con la reivindicación 35, caracterizada porque el tratamiento hidrotérmico se realiza sin el uso de un catalizador.

43. La composición de conformidad con la reivindicación 35, caracterizada porque no se ha sometido a uno o más de hitrotratamiento, descarboxilación, descarbonilación, hidrodesoxigenación, isomerización (incluida la hidroisomerización) , desulfurización, denitrogenación, hidrodesintegración y desintegración catalítica.

44. La composición de conformidad con la reivindicación 35, caracterizada porque la temperatura es de aproximadamente 300 grados Celsius y el tiempo de espera es de aproximadamente 30 minutos.

45. La composición de conformidad con la reivindicación 35, caracterizada porque la temperatura es de aproximadamente 260, aproximadamente 265, aproximadamente 270, aproximadamente 280, aproximadamente 285, aproximadamente 290, aproximadamente 295 o aproximadamente 300 grados Celsius.

46. La composición de conformidad con la reivindicación 35, caracterizada porque el tiempo de espera es de aproximadamente 5, aproximadamente 10, aproximadamente 15, aproximadamente 20, aproximadamente 25, aproximadamente 30, aproximadamente 35, aproximadamente 40, aproximadamente 45, aproximadamente 50, aproximadamente 55, aproximadamente 60, aproximadamente 70, aproximadamente 80, aproximadamente 90, aproximadamente 100, aproximadamente 110, aproximadamente 120, aproximadamente 130, aproximadamente 140, aproximadamente 150, aproximadamente 160, aproximadamente 170, aproximadamente 180, aproximadamente 190, aproximadamente 200, aproximadamente 210, aproximadamente 220, aproximadamente 230 o aproximadamente 240 minutos.

47. La composición de conformidad con la reivindicación 35, caracterizada porque la extracción de la biomasa comprende el uso de un disolvente.

48. La composición de conformidad con la reivindicación 47, caracterizada porque el disolvente es uno o más hexanos, heptanos, ciclohexanos, toluenos (metilbenceno) , cloroformo (triclorometano) , metil isobutil cetona (MIBK) , acetonitrilo, etanol, metil-t-butil éter (MTBE) , metil etil cetona (MEK) , propanol, alcohol isopropílico (IPA) , metanol o cloruro de metileno (diclorometano) .

49. La composición de conformidad con la reivindicación 47, caracterizada porque el disolvente es un disolvente polar, un disolvente no polar o una combinación de disolvente polar y no polar.

50. La composición de conformidad con la reivindicación 47, caracterizada porque el disolvente es uno o más heptanos.

51. La composición de conformidad con la reivindicación 47, caracterizada porque el disolvente es metil isobutil cetona (MIBK) .

52. Una composición oleaginosa caracterizada porque comprende un aceite de algas extraído de biomasa que comprende un organismo fotosintético no vascular, preparado mediante un método que comprende: a) obtener la biomasa; b) someter la biomasa a tratamiento hidrotérmico a una temperatura de aproximadamente 260 grados Celsius a aproximadamente 300 grados Celsius y mantener la temperatura de cero a aproximadamente 240 minutos; c) acidificar la biomasa; y d) extraer la composición de la biomasa, donde el aceite de algas comprende: de aproximadamente un 77,6 a aproximadamente un 78,0 por ciento en peso de carbono; de aproximadamente un 10,2 a aproximadamente un 10,6 por ciento en peso de hidrógeno; y de aproximadamente un 3,0 a aproximadamente un 5,3 por ciento en peso de nitrógeno.

53. La composición de conformidad con la reivindicación 52, caracterizada porque el aceite de algas además comprende de aproximadamente un 1,2 a aproximadamente un 1,4 por ciento en peso de azufre.

54. La composición de conformidad con la reivindicación 52, caracterizada porque el aceite de algas además comprende de aproximadamente un 5,1 a aproximadamente un 7,2 por ciento en peso de oxígeno por diferencia.

55. La composición de conformidad con la reivindicación 52, caracterizada porque la proporción de hidrógeno con respecto a carbono es de aproximadamente 1,63, superior a 1,6 o de aproximadamente 1,6 a aproximadamente 2,1.

56. La composición de conformidad con la reivindicación 52, caracterizada porque el organismo fotosintético no vascular es una microalga.

57. La composición de conformidad con la reivindicación 56, caracterizada porque la microalga es de la especie Dunaliella .

58. La composición de conformidad con la reivindicación 56, caracterizada porque la microalga es de la especie Scenedesmus .

59. La composición de conformidad con la reivindicación 56, caracterizada porque la microalga es de la especie Spirulina .

60. La composición de conformidad con la reivindicación 52, caracterizada porque el tratamiento hidrotérmico se realiza sin el uso de un catalizador.

61. La composición de conformidad con la reivindicación 52, caracterizada porque no se ha sometido a uno o más de hitrotratamiento, descarboxilación, descarbonilación, hidrodesoxigenación, isomerización (incluida la hidroisomerización) , desulfurización, denitrogenación, hidrodesintegración y desintegración catalítica.

62. La composición de conformidad con la reivindicación 52, caracterizada porque la temperatura es de aproximadamente 300 grados Celsius y el tiempo de espera es de aproximadamente 30 minutos.

63. La composición de conformidad con la reivindicación 52, caracterizada porque la temperatura es de aproximadamente 260, aproximadamente 265, aproximadamente 270, aproximadamente 280, aproximadamente 285, aproximadamente 290, aproximadamente 295 o aproximadamente 300 grados Celsius .

6 . La composición de conformidad con la reivindicación 52, caracterizada porque el tiempo de espera es de aproximadamente 5, aproximadamente 10, aproximadamente 15, aproximadamente 20, aproximadamente 25, aproximadamente 30, aproximadamente 35, aproximadamente 40, aproximadamente 45, aproximadamente 50, aproximadamente 55, aproximadamente 60, aproximadamente 70, aproximadamente 80, aproximadamente 90, aproximadamente 100, aproximadamente 110, aproximadamente 120, aproximadamente 130, aproximadamente 140, aproximadamente 150, aproximadamente 160, aproximadamente 170, aproximadamente 180, aproximadamente 190, aproximadamente 200, aproximadamente 210, aproximadamente 220, aproximadamente 230 o aproximadamente 240 minutos.

65. La composición de conformidad con la reivindicación 52, caracterizada porque la extracción de la biomasa comprende el uso de un disolvente.

66. La composición de conformidad con la reivindicación 65, caracterizada porque el disolvente es uno o más de hexano, heptano, ciclohexano, tolueno (metilbenceno) , cloroformo (triclorometano) , metil isobutil cetona (MIBK) , acetonitrilo, etanol, metil-t-butil éter (MTBE) , metil etil cetona (MEK) , propanol, alcohol isopropílico (IPA) , metanol o cloruro de metileno (diclorometano) .

67. La composición de conformidad con la reivindicación 65, caracterizada porque el disolvente es un disolvente polar, un disolvente no polar o una combinación de disolvente polar y no polar.

68. La composición de conformidad con la reivindicación 65, caracterizada porque el disolvente es uno o más heptanos.

69. La composición de conformidad con la reivindicación 65, caracterizada porque el disolvente es metil isobutil cetona (MIBK) .