PT106039A - Processos e sistemas para o processamento de materiais lenhocelulósicos e composições relacionadas - Google Patents

Abstract

O PRESENTE INVENTO REFERE-SE A PROCESSOS PARA A PRODUÇÃO DE AÇÚCARES E/OU LENHINA A PARTIR DE MATERIAIS LENHOCELULÓSICOS, NOMEADAMENTE MADEIRA, BAGAÇO DE CANA-DE AÇÚCAR, BIOMASSA, OUTROS RESÍDUOS DE PRODUTOS AGRÍCOLAS E ¿CULTURAS ENERGÉTICAS¿. NUMA CONCRETIZAÇÃO, É DIVULGADO UM PROCESSO CARACTERIZADO POR COMPREENDER: (A) PROPORCIONAR UM SUBSTRATO LENHOCELULÓSICO; (B) PROMOVER O CONTACTO DO REFERIDO SUBSTRATO LENHOCELULÓSICO COM UM AGENTE DE EXTRACÇÃO COMPREENDENDO UM SOLVENTE ORGÂNICO SOLÚVEL EM ÁGUA, PARA FORMAR UM SUBSTRATO EXTRAÍDO E UMA MISTELA; (C) REMOVER A MISTELA DO REFERIDO SUBSTRATO EXTRAÍDO; E (D) HIDROLISAR O REFERIDO SUBSTRATO EXTRAÍDO. O INVENTO TAMBÉM SE REFERE AO PROCESSAMENTO ULTERIOR DE MATERIAIS LENHOCELULÓSICOS EM PRODUTOS HIDROLISADOS E AO TRATAMENTO CONTÍNUO DE BIOMASSA. A PRÁTICA DOS PROCESSOS REIVINDICADOS PERMITE SOLUCIONAR OS PROBLEMAS TÉCNICOS ASSOCIADOS COM AS IMPUREZAS PRESENTES EM SUBSTRATOS LENHOCELULÓSICOS, NOMEADAMENTE OS SEUS TEORES EM MATERIAL LIPÓFILO, CINZA, CA, PECTINA E FURFURAL.

Description

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DESCRIÇÃO "Processos e sistemas para processamento de materiais lenhocelulósicos e composições relacionadas"

CAMPO DA INVENÇÃO A presente invenção refere-se a processos para processamento de materiais lenhocelulósicos incluindo, mas não se lhes limitando, madeira, e às composições resultantes.

ANTERIORIDADE DA INVENÇÃO A indústria de conversão de hidratos de carbono é vasta. Correntemente, cerca de 100 milhões de toneladas de hidratos de carbono são fermentados anualmente. Muita desta fermentação produz etanol com qualidade de combustível.

Milhões de toneladas de hidratos de carbono são também fermentados todos os anos para proporcionar produtos alimentares e para alimentação animal, tais como ácido cítrico e lisina. A fermentação de hidratos de carbono também produz outros produtos, tais como monómeros para a indústria dos polímeros, e.g. ácido láctico para a produção de polilactida. A conversão de hidratos de carbono é um processo atractivo e ecológico pois os hidratos de carbono são um recurso renovável. Por exemplo, pode ser produzida sacarose a partir de cana-de-açúcar e pode ser produzida glucose a partir de amidos de milho e de trigo. Contudo, a cana-de-açúcar, o milho e o trigo são produzidos principalmente para consumo humano e/ou alimentação animal. Um consumo acrescido pela indústria pode ter impacto nos custos dos alimentos.

Em alternativa, muitos recursos não alimentares renováveis são potenciais fontes de hidratos de carbono. Os recursos não alimentares renováveis podem genericamente ser descritos como "materiais lenhosos" ou "materiais lenhocelulósicos". Estes materiais lenhocelulósicos incluem, mas não se lhes limitando, madeira e subprodutos do processamento da madeira (e.g. aparas, serradura e lascas) assim como material vegetal residual de produtos agrícolas e 2 subprodutos do papel e da indústria do papel (e.g. resíduos contendo celulose e/ou pasta de papel). 0 material vegetal residual de produtos agrícolas inclui subprodutos de processamento e restos de colheitas.

Os subprodutos de processamento incluem, mas não lhes estão limitados, carolos de milho, bagaço de cana-de-açúcar, polpa de beterraba sacarina, cachos vazios da produção de óleo de palma, palha (e.g. trigo ou arroz), casca de soja, farinhas residuais da indústria de óleos vegetais (e.g. soja, amendoim, milho ou colza), farelo de trigo e resíduos da fermentação das indústrias da cerveja e do vinho.

Os restos de colheitas incluem, mas não se lhes limitam, palha-de-milho, plantas do algodão pós-colheita, arbustos de soja pós-colheita e plantas de colza pós-colheita.

Os materiais lenhocelulósicos também incluem "culturas energéticas" tais como painço ("switchgrass") e erva-das-vassouras ("broom grass") que crescem rapidamente e geram biomassa de baixo custo especificamente como fonte de hidratos de carbono.

Estas fontes de hidratos de carbono lenhocelulósicos que contêm celulose, hemicelulose e lenhina como principais componentes podem também conter sais minerais (cinzas) e compostos orgânicos lipófilos, tais como ácidos de resina de talóleos, ácido gordos, triglicéridos e outros compostos orgânicos, incluindo compostos orgânicos voláteis tais como terebentina. 0 grau e tipo destes materiais que não hidratos de carbono pode criar problemas técnicos na produção de hidratos de carbono solúveis.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Um amplo aspecto da invenção refere-se à preparação de material lenhocelulósico para processamento adicional a jusante de polímeros de celulose. De acordo com vários exemplos de concretizações da invenção, a preparação inclui a remoção de água e/ou impurezas lipófilas e/ou cinza. Opcionalmente, a remoção de água e/ou de impurezas lipófilas e/ou de cinza contribui para facilitar o funcionamento do 3 equipamento utilizado no processamento a jusante. Alternativa ou adicionalmente, a preparação inclui um tratamento termomecânico.

Um aspecto de algumas concretizações da invenção refere-se ao melhoramento de uma velocidade de filtração de lenhina sólida a partir de um hidrolisado ácido. Em algumas concretizações, o pré-tratamento de um substrato lenhocelulósico com um solvente orgânico solúvel em água, opcionalmente incluindo um ácido fraco, contribui para o melhoramento da velocidade de filtração. Alternativa ou adicionalmente, a aplicação de um perfil predeterminado de pressão-temperatura-tempo ao substrato lenhocelulósico contribui para o melhoramento da velocidade de filtração.

Um aspecto de algumas concretizações da invenção refere-se à extracção de um substrato lenhocelulósico com um solvente orgânico solúvel em água, opcionalmente na presença de um ácido fraco, para produzir substrato extraído e um extracto líquido (mistela).

Outro aspecto de algumas concretizações da invenção refere-se à aplicação de um perfil predeterminado de pressão-temperatura-tempo a um substrato lenhocelulósico. Como se utiliza no presente fascículo e nas reivindicações anexas, a expressão "perfil predeterminado de pressão-temperatura-tempo" inclui qualquer tratamento termomecânico. Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, a aplicação de um perfil predeterminado de pressão-temperatura-tempo pode produzir um substrato que sofreu ruptura. Opcionalmente, a aplicação de um perfil predeterminado de pressão-temperatura-tempo pode ser seguida por extracção com um solvente orgânico solúvel em água. De acordo com várias concretizações exemplificativas da invenção o perfil predeterminado de pressão-temperatura-tempo inclui explosão com vapor e/ou tratamento extractor (e.g. utilizando um sem-fim de alimentação pressurizado {‘‘plug screw feeder") ) e/ou explosão de fibra com amoníaco (AFEX, do inglês "Ammonia Fiber EXplosion") . Em algumas concretizações, o tratamento com sem-fim de alimentação pressurizado inclui a utilização de um equipamento Impressafiner (Andritz; Graz, Áustria). É proporcionada uma descrição do AFEX por Taherzade e Karimi 4 (Int. J. Mol. Sei. (2008) 9: 1621-1651) que é aqui completamente incorporado por referência.

Exemplos dos perfis predeterminados de pressão-temperatura-tempo estão descritos nos pedidos co-pendentes US 61/552,402, US 61/558,374 e US 61/559529; cada um aqui completamente incorporado por referência.

Em algumas concretizações da invenção, o perfil predeterminado de pressão-temperatura-tempo é aplicado antes do contacto do substrato que sofreu ruptura com o agente de extraeção.

Em concretizações exemplificativas em que a explosão com vapor proporciona o perfil predeterminado de pressão-temperatura-tempo, o vapor da explosão com vapor pode opcionalmente ser utilizado para evaporar o solvente do substrato extraído.

Em algumas concretizações da invenção, o solvente inclui um álcool e/ou uma cetona com menos de 5 átomos de carbono. Em algumas concretizações, o solvente inclui acetona ou acetona em combinação com água.

Em algumas concretizações da invenção, a produção de um substrato que sofreu ruptura contribui para uma capacidade do solvente penetrar no substrato. Em algumas concretizações, o aumento da penetração contribui para a eficiência da extraeção de um ou mais materiais no substrato, e/ou para um aumento da recuperação do solvente aplicado.

Um aspecto adicional de algumas concretizações da invenção refere-se à remoção de pelo menos 50% da cinza do substrato lenhocelulósico. Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, a porção removida da cinza inclui pelo menos 40%, 50% ou 60% do magnésio (Mg) e do cálcio (Ca) originalmente presentes no substrato. Opcionalmente, a remoção de cinza em general e/ou de Ca e/ou de Mg contribuem para uma redução nas complicações de processamento a jusante do substrato extraído. 5

Um aspecto adicional de algumas concretizações da invenção refere-se à remoção de pelo menos 50% do total de materiais lipófilos do substrato lenhocelulósico. Opcionalmente, a remoção de materiais lipófilos contribui para uma redução nas complicações de processamento a jusante do substrato extraído.

De acordo com concretizações exemplificativas da invenção, o processamento a jusante inclui hidrólise na presença de um fluido reactivo, tal como um fluido supercrítico, e/ou hidrólise na presença de um ácido inorgânico tal como HC1 e/ou H2SO4 e/ou pirólise e/ou gaseificação.

Um aspecto adicional de algumas concretizações da invenção refere-se à extracção com um solvente orgânico solúvel em água, na presença de um ácido fraco, para produzir substrato extraído e mistela, remoção da mistela, e sujeição do substrato extraído a hidrólise e/ou pirólise e/ou gaseificação.

Em algumas concretizações exemplificativas, a hidrólise é conduzida na presença de HC1 e/ou H2SO4 e/ou de um fluido reactivo.

Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, a extracção é conduzida a uma temperatura inferior a cerca de 60°C.

Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, o solvente inclui um álcool e/ou uma cetona e/ou um aldeído e/ou um éster com menos de 5 átomos de carbono. Em algumas concretizações, o solvente inclui acetona.

Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, o ácido fraco tem um ponto de ebulição de 120°C ou inferior, à pressão atmosférica.

Em algumas concretizações exemplificativas, o ácido fraco inclui ácido sulfuroso e/ou ácido acético. 6

Alternativa ou adicionalmente, pelo menos um entre o ácido fraco e o solvente não forma um azeótropo com água.

Opcionalmente, estas caracteristicas do ácido e/ou do solvente contribuem para uma facilidade de remoção do agente de extracção residual do substrato extraído.

Em algumas concretizações exemplificativas, o ácido fraco hidrolisa menos de 10% da celulose no substrato durante o processo de extracção.

Em algumas concretizações exemplificativas, o ácido fraco hidrolisa menos de 10% da hemicelulose no substrato durante o processo de extracção.

Em algumas concretizações exemplificativas, o processo da presente invenção inclui duas ou mais etapas de extracção, podendo cada uma ser caracterizada por uma proporção entre o ácido fraco e o solvente que é independente da proporção entre ácido e solvente nas outras etapas de extracção.

Em algumas concretizações exemplificativas, o processo da presente invenção inclui contacto em contracorrente em múltiplas etapas entre o substrato e o agente de extracção.

Em algumas concretizações exemplificativas, o processo da presente invenção compreende a realização de uma extracção adicional com um segundo agente de extracção incluindo um solvente orgânico solúvel em água.

Em algumas concretizações exemplificativas, o agente de extracção compreende um solvente orgânico solúvel em água e um álcali.

Em algumas concretizações exemplificativas, a mistela é removida por drenagem e/ou por remoção activa. o substrato

Em algumas concretizações exemplificativas, lenhocelulósico é madeira. 7

Em algumas concretizações exemplificativas, o substrato lenhocelulósico é colhido pelo menos 5 dias antes da extracção.

Outro aspecto adicional de algumas concretizações da invenção refere-se ao fraccionamento da mistela, opcionalmente por remoção por passos do solvente, para recuperar materiais extraídos.

De acordo com várias concretizações exemplificativas da invenção os materiais extraídos incluem um ou mais componentes lipófilos, tais como óleos, resinas e ácidos resínicos. Em algumas concretizações, o fraccionamento é baseado num grau de hidrofobicidade. Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, os componentes extraídos têm por si só valor económico que pode ser utilizado para, pelo menos parcialmente, compensar os custos do processo. Alternativa ou adicionalmente, o fraccionamento da mistela para recuperar materiais extraídos contribui para a recuperação e/ou reutilização do solvente e/ou do ácido fraco como descrito no aspecto anterior.

Em algumas concretizações exemplificativas, o solvente e/ou o ácido fraco são recuperados da mistela. Opcionalmente, esta recuperação contribui para uma redução dos custos do processo.

Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, a recuperação inclui a separação do solvente e/ou do ácido fraco da mistela. Em algumas concretizações exemplificativas, a separação inclui destilação da mistela para formar uma fase de solvente, uma fase aquosa e uma fracção lipófila.

Em algumas concretizações, a fase de solvente inclui o solvente e uma porção de ácido fraco.

Em algumas concretizações exemplificativas, a separação inclui o fraccionamento da fase lipófila.

Em algumas concretizações exemplificativas, a fase aquosa é submetida a um tratamento anaeróbico para produzir metano. 8

Ainda outro aspecto adicional de algumas concretizações da invenção refere-se à utilização de hidrocarbonetos solúveis em água da mistela. Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, estes hidrocarbonetos solúveis em água são utilizados para produzir metano. Opcionalmente, o metano é produzido num digestor anaeróbico.

Ainda outro aspecto adicional de algumas concretizações da invenção refere-se a um sistema para processamento de material lenhocelulósico que inclui um módulo de extracção adaptado para extrair o material lenhocelulósico antes da hidrólise num módulo de hidrólise.

Em algumas concretizações, o sistema inclui um secador para remoção do agente de extracção residual. Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, o módulo de hidrólise emprega uma corrente de ácido concentrado, por exemplo, uma corrente de HC1 concentrado.

De acordo com várias concretizações exemplificativas da invenção a corrente de HC1 concentrado inclui HC1 a 35%, 37%, 40%, 42% ou 43% ou percentagens intermédias ou superiores expressas como (HC1/ (HCl+água)).

Um aspecto adicional de algumas concretizações da invenção refere-se a um sistema compreendendo uma coluna de destilação para separação de impurezas da mistela e reciclagem da referida mistela, por um lado, e para formação de uma corrente da fracção lipófila e uma fase aquosa contendo hidrocarbonetos, por outro lado. Várias concretizações exemplificativas da invenção referem-se a processos para processamento de um substrato extraído como descrito acima para produzir uma mistura de açúcares. Em algumas concretizações, a mistura de açúcares pode depois ser convertida num produto de conversão utilizando um ou mais processos adicionais. Várias concretizações exemplificativas da invenção referem-se a processos para conversão de pelo menos uma porção de um substrato extraído como descrito acima num produto de 9 conversão. Opcionalmente, a conversão nao envolve uma etapa de açúcares intermediários.

Um aspecto adicional de algumas concretizações da invenção refere-se a madeira de pinheiro extraída. Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, a madeira extraída compreende pelo menos 35% de celulose; pelo menos 7,4% de hemicelulose; e menos de 0,7% de cinza, numa base de peso seco. Optimamente, a madeira extraída compreende menos de 2% de extractáveis em diclorometano (DCM). Alternativa ou adicionalmente, a madeira extraída opcionalmente compreende menos de 50%, menos de 30%, menos de 20% ou menos de 10% do teor de humidade da madeira de pinheiro numa base absoluta antes da extracção. Em algumas concretizações, pelo menos 10% das células na madeira extraída sofreram ruptura. Em algumas concretizações, a madeira extraída inclui acetona.

Em algumas concretizações, a madeira inclui cerca de 50% de água. Em algumas concretizações, o substrato inclui cerca de 60% de água após um tratamento termomecânico. Alternativa ou adicionalmente, o mesmo substrato inclui cerca de 13-16% de água após a extracção.

Um aspecto adicional de algumas concretizações da invenção refere-se a uma mistura de extracção. Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, a mistura compreende uma parte de substrato lenhocelulósico e pelo menos 2 partes de acetona, numa base em peso. Opcionalmente, a mistura de extracção inclui menos de 3 partes de acetona.

De acordo com várias concretizações exemplificativas da invenção, a mistura de extracção inclui um ácido fraco, por exemplo ácido acético e/ou ácido sulfuroso. Opcionalmente, a mistura de extracção inclui água adicionada.

Será entendido que os vários aspectos descritos acima se referem à solução de problemas técnicos associados às impurezas presentes em substratos lenhocelulósicos. Estes problemas técnicos podem variar nos seus detalhes específicos consoante se considerem as várias utilizações a jusante do substrato. Os exemplos de utilizações a jusante incluem, mas não se lhes limitando, hidrólise ácida para produzir açúcares 10 solúveis e/ou lenhina e produção de papel a partir do material lenhocelulósico.

Alternativa ou adicionalmente, será entendido que os vários aspectos descritos acima se referem à solução de problemas técnicos relacionados com a realização de valor económico associado com impurezas presentes em substratos lenhocelulósicos. Estes problemas técnicos podem variar nos seus detalhes específicos consoante variem as impurezas específicas e as suas quantidades de substrato para substrato e mesmo entre diferentes lotes do mesmo substrato.

Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, é proporcionada uma composição lenhocelulósica incluindo (numa base de matéria seca) celulose, hemicelulose, lenhina e caracterizada por pelo menos uma característica seleccionada do grupo que consiste em: menos de 5000 ppm, opcionalmente menos de 3000 ppm, opcionalmente menos de 2000 ppm, opcionalmente menos de 1000 ppm, opcionalmente menos de 500 ppm de material lipófilo; menos de 5000 ppm, opcionalmente menos de 3000 ppm, opcionalmente menos de 2000 ppm, opcionalmente menos de 1000 ppm, opcionalmente menos de 500 ppm de cinza; menos de 2000 ppm, opcionalmente menos de 1500 ppm, opcionalmente menos de 1000 ppm, opcionalmente menos de 500 ppm de Ca; menos de 10 000 ppm, opcionalmente menos de 8000 ppm, opcionalmente menos de 6000 ppm, opcionalmente menos de 4000 ppm, opcionalmente menos de 2000 ppm, opcionalmente menos de 1000 ppm de pectina; menos de 2000 ppm, opcionalmente menos de 1500 ppm, opcionalmente menos de 1000 ppm, opcionalmente menos de 500 ppm de furfural; pelo menos 10 ppm de um marcador seleccionado do grupo que consiste em furfural, enxofre organicamente ligado e solvente solúvel em água (e.g. acetona); e um teor de humidade de 5% a 30%, opcionalmente 8-s a 25 o, opcionalmente 10% a 20%. 11

Em algumas concretizações, a composição é caracterizada por pelo menos duas, opcionalmente pelo menos três, opcionalmente pelo menos quatro, opcionalmente pelo menos 5 caracteristicas seleccionadas entre o grupo anterior.

Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, é proporcionado um processo incluindo: (a) proporcionar um substrato lenhocelulósico; (b) promover o contacto do substrato lenhocelulósico com um agente de extracção compreendendo um solvente orgânico solúvel em água para formar um substrato extraído e uma mistela; (c) remover a mistela do substrato extraído (d) hidrolisar o substrato extraído para formar um hidrolisado e sólidos de lenhina; e (e) filtrar os sólidos de lenhina do hidrolisado; em que a velocidade de filtração da filtração é mais rápida em pelo menos 10% comparativamente com a velocidade de filtração de sólidos de lenhina do hidrolisado formado por hidrólise do substrato sem o agente extracção, utilizando um filtro idêntico e condições de filtração idênticas.

Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, é proporcionado um processo incluindo: (a) proporcionar um substrato lenhocelulósico; (b) promover o contacto do substrato lenhocelulósico com um agente de extracção compreendendo um solvente orgânico solúvel em água para formar um substrato extraído e uma mistela; (c) remover a mistela do substrato extraído; e (d) hidrolisar o substrato extraído utilizando um processo catalisado quimicamente.

Em algumas concretizações, a hidrólise emprega um ácido inorgânico como catalisador.

Em algumas concretizações, o ácido inorgânico inclui HC1.

Em algumas concretizações, o ácido inorgânico inclui H2S04.

Em algumas concretizações, a hidrólise emprega um fluido reactivo como catalisador.

Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, é proporcionado um processo incluindo: (a) proporcionar um 12 substrato lenhocelulósico; (b) promover o contacto do substrato lenhocelulósico com um agente de extracção compreendendo um solvente orgânico solúvel em água para formar um substrato extraido e uma mistela; (c) remover a mistela do substrato extraido; e (d) hidrolisar enzimaticamente o substrato extraido.

Em algumas concretizações, o processo inclui submeter o substrato extraido a um processo com sulfito.

Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, é proporcionado um processo incluindo: (a) proporcionar um substrato lenhocelulósico; (b) promover o contacto do substrato lenhocelulósico com um agente de extracção compreendendo um solvente orgânico solúvel em água para formar um substrato extraido e uma mistela; (c) remover a mistela do substrato extraido; e (d) submeter o substrato extraido a um processo térmico envolvendo exposição a temperaturas superiores a 200°C.

Em algumas concretizações, o processo térmico inclui pirólise.

Em algumas concretizações, o processo térmico inclui gaseificação.

Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, é proporcionado um processo incluindo: (a) proporcionar um substrato lenhocelulósico; (b) promover o contacto do substrato lenhocelulósico com um agente de extracção compreendendo um solvente orgânico solúvel em água para formar um substrato extraido e uma mistela; (c) remover a mistela do substrato extraido; e (d) submeter o substrato extraído a um processo com sulfito.

Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, é proporcionado um processo de processamento de um substrato, o processo incluindo: (a) promover o contacto de um substrato lenhocelulósico com um primeiro agente de extracção incluindo um solvente orgânico solúvel em água e um ácido fraco para formar um substrato extraido e uma mistela; (b) remover pelo menos uma porção da mistela do substrato extraido; e 13 (c) hidrolisar o substrato extraído com um ácido forte para produzir um hidrolisado contendo açúcares solúveis.

Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, é proporcionado um processo compreendendo (a) aplicar de um perfil predeterminado de pressão-temperatura-tempo a um substrato lenhocelulósico; (b) promover o contacto do substrato com um agente de extracção compreendendo um solvente orgânico solúvel em água e um ácido fraco para formar um substrato extraído e uma mistela; e (c) processar o substrato extraído.

Em algumas concretizações, a aplicação do perfil predeterminado de pressão-temperatura-tempo provoca a ruptura do substrato.

Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, é proporcionado um processo incluindo: (a) proporcionar um substrato lenhocelulósico; (b) promover o contacto do referido substrato lenhocelulósico com um agente de extracção compreendendo um solvente orgânico solúvel em água para formar um substrato extraído; (c) hidrolisar o referido substrato extraído para formar um hidrolisado e sólidos de lenhina; e (d) filtrar os referidos sólidos de lenhina do referido hidrolisado, em que a velocidade de filtração da referida filtração é mais rápida em pelo menos 10% comparativamente com a velocidade de filtração de sólidos de lenhina do hidrolisado formado por hidrólise do referido substrato sem o referido agente de extracção, utilizando um filtro idêntico e condições de filtração idênticas.

Opcionalmente, o agente de extracção forma uma mistela, e o processo inclui a remoção de pelo menos uma porção da mistela do substrato extraído.

Opcionalmente, o solvente orgânico solúvel em água inclui pelo menos um solvente seleccionado do grupo que consiste em 14 cetonas, aldeídos, ésteres e álcoois com até quatro átomos de carbono.

Opcionalmente, o solvente orgânico solúvel em água inclui acetona.

Opcionalmente, os processos incluem a aplicação de um perfil predeterminado de pressão-temperatura-tempo antes do contacto do substrato com o agente de extracção.

Em algumas concretizações exemplificativas, o processamento do substrato extraído inclui hidrólise na presença de um fluido reactivo para produzir açúcares solúveis.

Em algumas concretizações exemplificativas, o processamento do substrato extraído inclui hidrólise na presença de um ácido inorgânico para produzir açúcares solúveis. Opcionalmente, o ácido inorgânico compreende pelo menos um entre ácido clorídrico e ácido sulfúrico.

Em algumas concretizações exemplificativas, o processamento do substrato extraído inclui a hidrólise enzimática para produzir açúcares solúveis.

Em algumas concretizações exemplificativas, o processamento do substrato extraído inclui pirólise.

Em algumas concretizações exemplificativas, o processamento do substrato extraído que sofreu ruptura inclui gaseificação.

Em algumas concretizações exemplificativas, o perfil predeterminado de pressão-temperatura-tempo compreende um tratamento de explosão com vapor. Opcionalmente, o tratamento de explosão com vapor compreende a aplicação de vapor a uma pressão e a uma temperatura desejadas durante um período de tempo na gama de cerca de 10 segundos a cerca de 5 minutos, opcionalmente de cerca de 30 segundos a cerca de 3 minutos. Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, a pressão desejada pode estar na gama de cerca de 6 atm a cerca de 45 atm. A aplicação de vapor sob pressão é seguida por 15 ventilação rápida da pressão. Opcionalmente, o vapor é aplicado a uma temperatura na gama de cerca de 170°C a cerca de 230°C, opcionalmente de cerca de 190°C a cerca de 210°C. Opcionalmente, o vapor do tratamento de explosão com vapor é utilizado para evaporar o solvente do substrato extraído.

Em algumas concretizações exemplificativas, a extracção é conduzida a uma temperatura inferior a 70°C, opcionalmente inferior a 60°C.

Em algumas concretizações exemplificativas, a extracção é conduzida a uma pressão ambiente.

Em algumas concretizações exemplificativas, o perfil predeterminado de pressão-temperatura-tempo compreende um tratamento de explosão com amoníaco.

Em algumas concretizações exemplificativas, o perfil predeterminado de pressão-temperatura-tempo compreende tratamento com um sem-fim de alimentação pressurizado ("plug screw feeder”) .

Opcionalmente, o agente de extracção inclui um ácido fraco.

Opcionalmente, o ácido fraco é seleccionado do grupo que consiste em ácido sulfuroso e ácido acético.

Opcionalmente, o ácido fraco no agente de extracção hidrolisa menos de 10% de celulose no substrato durante a referida extracção até à referida remoção.

Opcionalmente, o ácido fraco no referido agente de extracção hidrolisa menos de 10% de hemicelulose no substrato durante a extracção e até à remoção.

Opcionalmente, a extracção é conduzida a uma temperatura inferior a 70°C.

Opcionalmente, a extracção é conduzida a uma pressão ambiente. 16

Opcionalmente, o substrato extraído contém menos de 50%; opcionalmente menos de 40%; opcionalmente menos de 35%; opcionalmente menos de 25% da água proporcionada no referido substrato lenhocelulósico. 16 substrato extraído proporcionado no

Opcionalmente, o do teor da cinza lenhocelulósico. contém menos de 50% referido substrato

Opcionalmente, o substrato extraído contém menos de 50% do teor de Mg + Ca proporcionado no referido substrato lenhocelulósico.

Opcionalmente, o substrato extraído contém menos de 50% dos materiais lipófilos proporcionados no referido substrato lenhocelulósico.

Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, é proporcionado um processo compreendendo (a) o contacto de um substrato lenhocelulósico com um agente de extracção compreendendo um solvente orgânico solúvel em água para formar um substrato extraído e uma mistela; (b) a remoção da mistela do substrato extraído; e (c) a hidrólise do substrato extraído utilizando a ácido inorgânico como catalisador.

Opcionalmente, o ácido inorgânico compreende ácido clorídrico.

Opcionalmente, o ácido inorgânico compreende ácido sulfúrico.

Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, é proporcionado um processo compreendendo (a) o contacto de um substrato lenhocelulósico com um agente de extracção compreendendo um solvente orgânico solúvel em água para formar um substrato extraído e uma mistela; (b) a remoção da mistela do substrato extraído; e (c) a pirólise do substrato extraído.

Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, é proporcionado um processo compreendendo (a) o contacto de um substrato lenhocelulósico com um agente de extracção compreendendo um solvente orgânico solúvel em água para formar 17 um substrato extraído e uma mistela; (b) a remoção da mistela do substrato extraído; e (c) a gaseificação do substrato extraído.

Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, é proporcionado um processo compreendendo; (a) o contacto de um substrato lenhocelulósico com um agente de extracção compreendendo um solvente orgânico solúvel em água para formar um substrato extraído e uma mistela; (b) a remoção da mistela do substrato extraído; e (c) a hidrólise do substrato extraído na presença de um fluido reactivo.

Em algumas concretizações exemplificativas, subsequentemente remoção da mistela do substrato extraído, o substrato é submetido a um processo com sulfito.

Opcionalmente, o agente de extracção compreende um ácido fraco.

Opcionalmente, o processo compreende a aplicação de um perfil predeterminado de pressão-temperatura-tempo ao referido substrato lenhocelulósico. Em algumas concretizações, a aplicação de um perfil predeterminado de pressão-temperatura-tempo provoca a ruptura de estruturas celulares no substrato. Opcionalmente, a remoção de mistela inclui drenagem.

Opcionalmente, a remoção inclui remoção activa.

Opcionalmente, o processo inclui colher um substrato lenhocelulósico e esperar pelo menos 5 dias entre a colheita e o contacto.

Opcionalmente, o substrato lenhocelulósico é madeira.

Opcionalmente, menos de 10% da celulose no referido substrato lenhocelulósico hidrolisa antes da referida remoção.

Opcionalmente, menos de 10% da hemicelulose no referido substrato lenhocelulósico hidrolisa antes da referida remoção.

Opcionalmente, o solvente orgânico solúvel em água inclui pelo menos um solvente seleccionado do grupo que consiste em 18 cetonas, aldeídos, ésteres e álcoois com até quatro átomos de carbono.

Opcionalmente, o solvente orgânico solúvel em água inclui acetona.

Opcionalmente, o agente de extracção compreende um ácido fraco.

Opcionalmente, o ácido fraco inclui pelo menos um ácido seleccionado do grupo que consiste em ácido sulfuroso e ácido acético. Opcionalmente, o ácido fraco tem um ponto de ebulição inferior a 120°C à pressão atmosférica.

Opcionalmente, pelo menos um entre o ácido fraco e o solvente não forma um azeótropo com água.

Opcionalmente, o contacto inclui duas ou mais etapas de extracção e cada uma das duas ou mais etapas de extracção é caracterizada por uma proporção entre o ácido fraco e o solvente no agente de extracção independente de uma mesma proporção em uma ou mais outras etapas de extracção das duas ou mais etapas de extracção.

Opcionalmente, a extracção inclui o contacto em contracorrente em múltiplas etapas entre o substrato e o agente de extracção.

Opcionalmente, o primeiro agente de extracção inclui água, em que a extracção inclui duas ou mais etapas de extracção e em que cada uma das duas ou mais etapas de extracção é caracterizada por uma proporção entre a água e o solvente no agente de extracção independente de uma mesma proporção em uma ou mais outras etapas de extracção das duas ou mais etapas de extracção.

Opcionalmente, uma proporção entre o solvente orgânico solúvel em água no primeiro agente de extracção e a água no substrato é de pelo menos 2,0 numa base em peso. 19

Opcionalmente, o processo inclui a separação de pelo menos uma porção de pelo menos um entre o solvente orgânico solúvel em água e o ácido fraco da mistela.

Opcionalmente, o processo inclui destilação da mistela para produzir uma fase de solvente, uma fase aquosa e uma fracção lipófila. Opcionalmente, o vapor gerado pelo perfil predeterminado de pressão-temperatura-tempo é aplicado à fracção lipófila para dela recuperar o solvente.

Opcionalmente, a fase de solvente inclui o solvente orgânico solúvel em água e pelo menos uma porção do ácido fraco.

Opcionalmente, o processo inclui o fraccionamento da fracção lipófila da mistela.

Opcionalmente, o processo inclui a utilização do vapor gerado pelo referido perfil predeterminado de pressão- temperatura-tempo para evaporar o referido solvente da referida mistela.

Opcionalmente, o processo inclui o tratamento anaeróbico da fase aquosa para produzir metano.

Opcionalmente, o substrato extraído contém menos de 50%; opcionalmente menos de 40%; opcionalmente menos de 30%; opcionalmente menos de 25%, opcionalmente menos de 20%, opcionalmente menos de 18% da água proporcionada no substrato lenhocelulósico.

Opcionalmente, o substrato extraído contém menos de 50% do teor de cinza proporcionado no substrato lenhocelulósico.

Opcionalmente, o substrato extraído contém menos de 50% do teor de Mg + Ca proporcionado no substrato lenhocelulósico.

Opcionalmente, o substrato extraído contém menos de 50% dos materiais lipófilos originalmente proporcionados no substrato lenhocelulósico. 20

Opcionalmente, o processo inclui a realização de uma extracção adicional com um segundo agente de extracção incluindo o solvente orgânico solúvel em água.

Opcionalmente, a hidrólise inclui hidrólise ácida num meio aquoso incluindo pelo menos 35% de HC1 :(HCl+água) P/P.

Opcionalmente, o processo inclui um tratamento alcalino de pelo menos um entre o substrato e o substrato extraído para formar um substrato esgotado de fracção lipófila e uma solução incluindo um sal de álcali de ácido gordo.

Opcionalmente, o agente de extracção inclui o solvente orgânico solúvel em água e um álcali.

Opcionalmente, o processo inclui a separação da mistela do substrato extraído.

Opcionalmente, o perfil predeterminado de pressão- temperatura-tempo compreende um tratamento de explosão com vapor.

Opcionalmente, o perfil predeterminado de pressão- temperatura-tempo inclui a aplicação de uma pressão na gama de cerca de 6 atm a cerca de 45 atm durante um período de tempo na gama de cerca de 10 segundos a cerca de 5 minutos, opcionalmente de cerca de 30 segundos a cerca de 3 minutos (tempo medido à pressão/temperatura alvo).

Opcionalmente, o contacto é conduzido a uma temperatura inferior a 60°C.

Opcionalmente, o perfil predeterminado de pressão- temperatura-tempo compreende um tratamento de explosão com amoníaco.

Opcionalmente, o perfil predeterminado de pressão- temperatura-tempo compreende tratamento com um sem-fim de alimentação pressurizado ("plug screw feeder") .

Opcionalmente, o ácido fraco é seleccionado do grupo que consiste em ácido sulfuroso e ácido acético. 21

Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, é proporcionado um processo incluindo: (a) promover o contacto de um substrato lenhocelulósico com um agente de extracção compreendendo um solvente orgânico solúvel em água para formar um substrato extraido e uma mistela; (b) remover a mistela do substrato extraido; (c) submeter o substrato extraido a um processo com sulfito; e (d) hidrolisar enzimaticamente o substrato extraido.

Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, é proporcionado um processo incluindo: (a) proporcionar um hidrolisado contendo açúcares solúveis como descrito acima; e (b) converter pelo menos uma porção dos açúcares num produto de conversão.

Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, é proporcionado um processo incluindo: (a) proporcionar um substrato extraido como descrito acima; e (b) converter pelo menos uma porção do referido substrato num produto de conversão.

Opcionalmente, a conversão dos açúcares inclui um processo seleccionado do grupo que consiste em fermentação, conversão química, conversão enzimática, redução electrolítica, hidrogenação catalítica e isomerização.

Opcionalmente, a conversão do substrato extraído inclui um processo seleccionado do grupo que consiste em pirólise, gaseificação, reforma em fase aquosa, hidrólise, hidrogenólise, conversão química, conversão enzimática, redução electrolítica, hidrogenação catalítica e isomerização.

Opcionalmente, a fermentação inclui fermentação anaeróbica.

Opcionalmente, o produto de conversão inclui pelo menos um membro seleccionado do grupo que consiste em álcoois, ácidos carboxílicos, aminoácidos, monómeros para a indústria dos polímeros, levedura, metano e proteínas. 22

Opcionalmente, o processo inclui o processamento do produto de conversão para produzir um produto de consumo seleccionado do grupo que consiste em detergente, produtos à base de polietileno, produtos à base de polipropileno, produtos à base de poliolefina, produtos à base de poli(ácido láctico) (polilactida), produtos à base de poli-hidroxialcanoato e produtos de base poliacrílica.

Opcionalmente, o detergente inclui um tensioactivo à base de açúcar, um tensioactivo à base de ácido gordo, um tensioactivo à base de álcool gordo ou uma enzima derivada de cultura celular.

Opcionalmente, o produto de base poliacrílica é seleccionado entre plásticos, polimentos para soalhos, alcatifas, tintas, revestimentos, adesivos, dispersões, floculantes, elastómeros, vidro acrílico, artigos absorventes, fraldas geriátricas, pensos higiénicos, produtos para higiene feminina e fraldas.

Opcionalmente, os produtos à base de poliolefina são seleccionados entre canecas de leite, garrafas de detergentes, tubos de margarina, contentores de lixo, tubagem de água, artigos absorventes, fraldas, não tecidos, brinquedos de HDPE e embalagens de HDPE de detergente.

Opcionalmente, os produtos à base de polipropileno são seleccionados entre artigos absorventes, fraldas e não tecidos.

Opcionalmente, os produtos à base de poli(ácido láctico) são seleccionados entre embalagens de produtos agrícolas e de produtos lácteos, garrafas de plástico, produtos biodegradáveis e descartáveis.

Opcionalmente, os produtos à base de poli-hidroxialcanoato são seleccionados entre embalagens de produtos agrícolas, garrafas de plástico, papéis revestidos, artigos moldados ou extrudidos, produtos para higiene feminina, aplicadores de tampões, artigos absorventes, não tecidos e toalhetes descartáveis, vestuário médico-cirúrgico, adesivos, elastómeros, filmes, revestimentos, dispersantes 23 aquosos, fibras, intermediários de produtos farmacêuticos e aglutinantes.

Opcionalmente, o produto de conversão inclui pelo menos um membro do grupo que consiste em metano, etanol, butanol, isobutanol, um ácido gordo, um éster de ácido gordo, um álcool gordo e biodiesel.

Opcionalmente, o processo inclui o processamento do produto de conversão para produzir pelo menos um produto seleccionado do grupo que consiste em um produto da condensação de isobuteno, combustível para aviação, gasolina, gasool, gasóleo, biocombustível "drop-in fuel", aditivos de gasóleo, e um seu precursor.

Opcionalmente, o gasool é gasolina enriquecida com etanol ou gasolina enriquecida com butanol.

Opcionalmente, o produto é seleccionado do grupo que consiste em gasóleo, gasolina, combustível para aviação e biocombustíveis "drop-in fuel''.

Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, é proporcionado um produto de consumo, um precursor de um produto de consumo, ou um ingrediente de um produto de consumo, produzidos a partir de um produto de conversão como descrito acima.

Opcionalmente, o produto de consumo, precursor de um produto de consumo ou ingrediente de um produto de consumo, incluem pelo menos um produto de conversão produzido por um processo descrito acima, em que o produto de fermentação é seleccionado entre ácidos carboxílicos e ácidos gordos, ácidos dicarboxílicos, hidroxiácidos carboxílicos, hidroxiácidos dicarboxílicos, hidroxiácidos gordos, metilglioxal, mono-, di-ou poli-álcoois, alcanos, alcenos, aromáticos, aldeídos, cetonas, ésteres, biopolímeros, proteínas, péptidos, aminoácidos, vitaminas, antibióticos e produtos farmacêuticos.

Opcionalmente, o produto é gasolina enriquecida com etanol, combustível para aviação ou biodiesel.

Opcionalmente, o produto de consumo, o precursor de um produto de consumo ou o ingrediente de um produto de consumo possui uma proporção de carbono-14 para carbono-12 de cerca de 2,0 x 10~13 ou superior.

Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, o produto de consumo inclui um ingrediente como descrito acima e um ingrediente adicional produzido a partir de uma matéria-prima que não um material lenhocelulósico.

Opcionalmente, o ingrediente e o ingrediente adicional produzidos a partir de uma matéria-prima que não um material lenhocelulósico têm essencialmente a mesma composição química.

Opcionalmente, o produto de consumo inclui uma molécula marcadora numa concentração de pelo menos 100 ppb.

Opcionalmente, a molécula marcadora é seleccionada do grupo que consiste em furfural, hidroximetilfurfural, produtos da condensação de furfural ou hidroximetilfurfural, compostos coloridos derivados da caramelização do açúcar, ácido levulínico, ácido acético, metanol, ácido galacturónico e glicerol.

Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, é proporcionado um sistema incluindo: (a) um módulo de extracção adaptado para extrair um substrato lenhocelulósico com um agente de extracção incluindo um solvente orgânico solúvel em água e um ácido fraco, e para produzir um substrato extraído e um extracto rico em impurezas; (b) um módulo de hidrólise adaptado para receber o substrato extraído e para promover o seu contacto com ácido clorídrico numa concentração de pelo menos 30% para produzir um hidrolisado ácido.

Opcionalmente, o módulo de extracção fornece um agente de extracção formulado para extrair pelo menos 30%; opcionalmente pelo menos 40%; opcionalmente 50% ou mais da cinza presente no referido substrato.

Opcionalmente, o sistema inclui um secador adaptado para remover o agente de extracção do substrato extraído; 25

Opcionalmente, o sistema inclui um módulo de ruptura adaptado para aplicar um perfil predeterminado de pressão- temperatura-tempo ao substrato.

Opcionalmente, o módulo de ruptura inclui pelo menos um item seleccionado do grupo que consiste em um sem-fim de alimentação pressurizado ("plug screw feeder") e um reactor de explosão (e.g. explosão com vapor ou explosão com amoníaco).

Opcionalmente, o sistema inclui uma coluna de destilação adaptada para obter o extracto rico em impurezas e devolver pelo menos uma porção do solvente ao módulo de extracção.

Opcionalmente, o sistema inclui um gerador de metano adaptado para obter o hidrocarboneto incluindo uma fase aquosa.

Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, é proporcionada uma composição de lenhocelulose extraída incluindo (numa base de peso seco) : (a) pelo menos 35% de celulose; (b) pelo menos 7,4% de hemicelulose; e (c) menos de 0,7% de cinza.

Opcionalmente, a composição inclui menos de 2% de extractáveis em DCM (diclorometano).

Opcionalmente, a composição inclui menos de 50% do teor de humidade da madeira de pinheiro antes da extracção.

Opcionalmente, pelo menos 10% das células sofrem ruptura.

Opcionalmente, a composição inclui acetona.

Opcionalmente, a lenhocelulose inclui madeira de pinheiro.

Opcionalmente, a composição inclui pelo menos 0,01%, opcionalmente 0,005% em peso, de um ácido seleccionado do grupo que consiste em ácido sulfuroso, ácido acético e ácido carbónico. 26

Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, é proporcionada uma mistura de extracção incluindo (numa base em peso) : (a) uma parte de substrato lenhocelulósico; e (b) pelo menos 2 partes de acetona.

Opcionalmente, a mistura inclui menos de 3 partes de acetona.

Opcionalmente, a mistura inclui um ácido fraco.

Opcionalmente, o ácido fraco inclui pelo menos um entre ácido acético, ácido sulfuroso e ácido carbónico.

Opcionalmente, a mistura inclui água adicionada.

Em algumas concretizações, é proporcionado um processo para processamento de um material lenhocelulósico num produto hidrolisado, um produto de lenhina primário e opcionalmente um produto de lenhina secundário, compreendendo: (a) proporcionar um material de alimentação lenhocelulósico compreendendo pelo menos um polissacárido insolúvel e lenhina; (b) hidrolisar uma fracção do referido polissacárido insolúvel num meio de hidrólise compreendendo HC1 para formar um hidrolisado, hidrolisado este que compreende pelo menos um hidrato de carbono e HC1, e uma corrente de lenhina compreendendo lenhina sólida, HC1 e água, (c) separar o referido hidrolisado da referida corrente de lenhina para formar um hidrolisado separado e uma corrente de lenhina separada, (d) desacidificar o referido hidrolisado separado para formar um hidrolisado compreendendo hidratos de carbono, desacidifiçado; (e) processar o referido hidrolisado compreendendo hidratos de carbono desacidifiçado em pelo menos um produto hidrolisado; (f) desacidificar a referida corrente de lenhina separada para formar lenhina desacidifiçada; (g) tratar a referida lenhina desacidifiçada a uma temperatura elevada, numa atmosfera deficiente em oxigénio, para formar pelo menos um produto de lenhina primário e opcionalmente converter o referido produto de lenhina primário para formar pelo menos um produto de lenhina secundário e excesso de calor, (h) opcionalmente tratar o pelo menos um do referido produto hidrolisado, do referido produto de lenhina primário, e do referido produto de 27 lenhina secundário e (i) utilizar o referido excesso de calor em pelo menos um dos passos (a) a (f) e (h).

De acordo com várias concretizações exemplificativas da invenção é utilizado no processo qualquer material lenhocelulósico. Por exemplo, o material pode incluir um ou mais de entre madeira, baqaço de cana-de-açúcar, biomassa de óleo de palma, outros resíduos aqrícolas e culturas energéticas. 0 material lenhocelulósico proporcionado compreende pelo menos um polissacárido insolúvel. Como aqui se utiliza, o termo "insolúvel" significa insolúvel em água. De acordo com uma concretização, o polissacárido insolúvel é seleccionado do grupo que consiste em hemicelulose, celulose amorfa e celulose cristalina. Em algumas concretizações, o material de alimentação lenhocelulósico compreende dois ou três desses polissacáridos. A hidrólise de uma fracção do referido polissacárido insolúvel num meio de hidrólise compreendendo HC1 compreende o contacto do referido material de alimentação lenhocelulósico com um meio de hidrólise. As formas exemplificativas de contacto estão descritas, por exemplo, no pedido co-pendente PCT/US11/57552; que é aqui completamente incorporado por referência.

Em algumas concretizações, no referido meio de hidrólise compreendendo HC1, a proporção em pesos entre HC1 e (HC1 + água) está na gama entre 0,25 e 0,50, entre 0,30 e 0,45 ou entre 0,35 e 0,40.

Em algumas concretizações, a proporção entre o peso de hidratos de carbono solúveis no hidrolisado e o peso dos hidratos de carbono solúveis combinado com o peso de água está entre 0,15 e 0,40. A hidrólise também forma uma corrente de lenhina compreendendo lenhina sólida, HC1 e água. Em algumas concretizações, a lenhina sólida constitui a maioria da corrente de lenhina, enquanto de acordo com outra concretização, a lenhina sólida está dispersa na corrente de 28 lenhina. Tipicamente a lenhina sólida é intumescida com uma solução aquosa de HC1. A corrente de lenhina pode conter, de acordo com várias concretizações, compostos adicionais, tais como hidratos de carbono e polissacáridos. Em algumas concretizações, a corrente de lenhina compreende lenhina sólida assim como um polissacárido insolúvel. Opcionalmente, o polissacárido insolúvel é um polissacárido residual do polissacárido insolúvel no material lenhocelulósico. De acordo com uma concretização, os referidos polissacáridos residuais insolúveis correspondem a pelo menos 5% do polissacárido insolúvel no material lenhocelulósico. De acordo com uma concretização, pelo menos 50%, pelo menos 70% ou mesmo pelo menos 90% do polissacárido insolúvel residual é cristalino.

Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, o processo inclui a separação do hidrolisado da corrente de lenhina para formar hidrolisado separado e corrente de lenhina separada, a desacidificação do hidrolisado separado e a desacidificação da corrente de lenhina separada. Qualquer forma de separação e de desacidificação é adequada. Em algumas concretizações, a desacidificação do hidrolisado, a desacidificação da corrente de lenhina, ou ambas, compreendem o contacto com um solvente orgânico.

Opcionalmente, o solvente orgânico é seleccionado do grupo que consiste em álcoois alifáticos ou aromáticos, cetonas e aldeidos possuindo pelo menos 5 átomos de carbono, e.g. vários pentanóis, hexanóis, heptanóis, octanóis, nonanóis, decanóis, metilisobutilcetona e metilbutilcetona e suas combinações. Como aqui se utiliza, o termo "álcoois" significa qualquer de mono-, di- e poli-álcoois, álcoois primários, secundários e terciários, álcoois de cadeia linear e de cadeia ramificada e qualquer sua combinação. De acordo com uma concretização preferida, o solvente é seleccionado entre hexanol e 2-etil-l-hexanol e uma sua mistura.

Alternativa ou adicionalmente, a desacidificação do hidrolisado inclui separação cromatográfica.

Detalhes adicionais de processos exemplificativos para desacidificar o hidrolisado podem ser encontrados nos pedidos co-pendentes IL 211093 e US 61/524,839; PCT/IL2011/000424 e 29 PCT/IL2011/000304; cujos ensinamentos sao aqui incorporados por referência. A desacidificação do hidrolisado forma um hidrolisado desacidifiçado contendo hidratos de carbono. De acordo com uma concretização, o referido hidrolisado desacidifiçado contendo hidratos de carbono é caracterizado por uma proporção em pesos entre ácido clorídrico e hidratos de carbono inferior a 0,01, inferior a 0,005 ou mesmo inferior a 0,002.

Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, o processo inclui o processamento do hidrolisado desacidifiçado contendo hidratos de carbono em pelo menos um produto hidrolisado. De acordo com várias concretizações exemplificativas da invenção este processamento inclui pelo menos um de entre polimento, hidrólise oligomérica, conversão quimicamente catalisada e conversão biocatalisada. Opcionalmente, o processamento inclui a fermentação dos hidratos de carbono no referido hidrolisado desacidifiçado contendo hidratos de carbono. De acordo com várias concretizações exemplificativas da invenção o produto hidrolisado é seleccionado do grupo que consiste em etanol, butanol, outros álcoois, aminoácidos, ácidos carboxílicos e monómeros para a indústria dos polímeros.

Alternativa ou adicionalmente, em algumas concretizações, a desacidificação da corrente de lenhina é conduzida como descrito no pedido co-pendente PCT/IL2011/000424 e PCT/IL2011/000304; cada um aqui completamente incorporado por referência. A desacidificação da corrente de lenhina forma lenhina desacidifiçada. Opcionalmente, a lenhina desacidifiçada é caracterizada por uma proporção em pesos entre ácido clorídrico e hidratos de carbono inferior a 0,01, inferior a 0,005 ou mesmo inferior a 0,002.

De acordo com várias concretizações exemplificativas da invenção a formação de lenhina desacidifiçada inclui pelo menos uma de entre separação da lenhina sólida de um meio aquoso, separação da lenhina sólida de um meio solvente e secagem da lenhina sólida. Em algumas concretizações, a 30 lenhina desacidifiçada é uma composição sólida incluindo principalmente lenhina. Opcionalmente, o sólido inclui polissacárido residual.

Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, o processo inclui o tratamento da lenhina desacidifiçada a uma temperatura elevada, numa atmosfera deficiente em oxigénio, para formar pelo menos um produto de lenhina primário. Opcionalmente, o processo inclui a conversão do produto de lenhina primário para formar pelo menos um produto de lenhina secundário e excesso de calor. Em algumas concretizações, o tratamento inclui pelo menos uma de entre pirólise e gaseificação. Alternativa ou adicionalmente, o produto de lenhina primário é seleccionado do grupo que consiste em biocrude, hidrogénio, monóxido de carbono e dióxido de carbono.

Em algumas concretizações, o processo inclui a conversão do produto de lenhina primário num produto de lenhina secundário. Como se utiliza no presente fascículo e nas reivindicações anexas, a expressão "produto de lenhina secundário" indica um produto formado por conversão de um produto de lenhina primário. De acordo com várias concretizações exemplificativas da invenção esta conversão inclui pelo menos uma de entre conversão quimicamente catalisada e conversão biocatalisada. Em algumas concretizações, a conversão biocatalisada inclui a fermentação do produto de lenhina primário.

De acordo com várias concretizações exemplificativas da invenção o produto de lenhina secundário é seleccionado do grupo que consiste em etanol, butanol, outros álcoois, aminoácidos, ácidos carboxílicos e monómeros para a indústria dos polímeros.

Em algumas concretizações, os teores de carbono do material lenhocelulósico, do hidrolisado compreendendo hidratos de carbono desacidifiçado e do pelo menos um produto de lenhina primário são Ml, M2 e M3, respectivamente, e (M2+M3)/M1 é superior a 0,85, superior a 0,90 ou mesmo superior a 0,95. 31

Em algumas concretizações, o material lenhocelulósico compreende extractáveis e a lenhina desacidifiçada inclui pelo menos 50% dos referidos extractáveis.

Em algumas concretizações, o processo inclui a extracção do material lenhocelulósico. Em algumas concretizações, a extracção inclui o contacto com um solvente orgânico. Em algumas concretizações, o solvente orgânico inclui acetona.

De acordo com várias concretizações, o tratamento térmico é conduzido a uma temperatura na gama entre 350°C e 1000°C. Alternativa ou adicionalmente, o tratamento térmico é conduzido a uma pressão acima de 10 MPa, acima de 30 MPa ou mesmo acima de 50 MPa. Alternativa ou adicionalmente, o tratamento térmico é conduzido numa atmosfera compreendendo menos de 5% em volume de oxigénio, menos de 3% em volume de oxigénio, ou mesmo menos de 1% em volume de oxigénio.

Em algumas concretizações, o processo inclui a combinação de pelo menos uma fracção do hidrolisado compreendendo hidratos de carbono desacidifiçado com pelo menos uma fracção do pelo menos um produto de lenhina primário para formar uma mistura, e o processamento de pelo menos um de entre o referido hidrolisado de hidratos de carbono e o referido produto de lenhina primário na referida mistura.

Em algumas concretizações, o processo inclui adicionalmente a reacção do produto hidrolisado com pelo menos um de entre o produto de lenhina primário e o produto de lenhina secundário.

Em algumas concretizações, o processamento do hidrolisado de hidratos de carbono gera um co-produto contendo carbono, e o processo inclui adicionalmente a combinação do co-produto com a corrente de lenhina desacidifiçada para formar um produto combinado, produto combinado esse que é depois tratado termicamente.

Um amplo aspecto da invenção refere-se a hidrólise de biomassa. 32

Um aspecto de algumas concretizações da invenção refere-se a fluidos supercríticos, quase-críticos ou subcríticos para pré-tratar e/ou hidrolisar a biomassa.

Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, os fluidos supercríticos, quase-críticos ou subcríticos incluem água e pelo menos um de entre S02 e um solvente. Em algumas concretizações, o solvente é miscível com água e não forma um azeótropo com água.

Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, é proporcionado um processo para o tratamento contínuo de biomassa compreendendo: um passo de pré-tratamento, em que a biomassa é colocada em contacto com um primeiro fluido supercrítico, quase-crítico, ou subcrítico, para formar uma matriz sólida e uma primeira fracção líquida; em que o primeiro fluido supercrítico ou quase-crítico compreende água e pelo menos um de entre S02 e um solvente; e em que o solvente é miscível com água e não forma um azeótropo com água; e um passo de hidrólise, em que a matriz sólida é colocada em contacto com um segundo fluido supercrítico ou quase-crítico para produzir uma segunda fracção líquida e uma fracção contendo lenhina insolúvel.

Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, é proporcionado um processo para o tratamento contínuo de biomassa compreendendo: um passo de pré-tratamento, em que a biomassa é colocada em contacto com um primeiro fluido supercrítico, quase-critico ou subcrítico para formar uma matriz sólida e uma primeira fracção líquida; e um passo de hidrólise, em que a matriz sólida é colocada em contacto com um segundo fluido supercrítico ou quase-crítico para produzir uma segunda fracção líquida e uma fracção contendo lenhina insolúvel; em que o segundo fluido supercrítico ou quase-crítico compreende água e pelo menos um de entre S02 e um 33 solvente; e em que o solvente é miscível com água e nao forma um azeótropo com água.

Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, é proporcionado um processo para o tratamento contínuo de biomassa compreendendo: um passo de pré-tratamento, em que a biomassa é colocada em contacto com um primeiro fluido supercrítico, quase-crítico ou subcrítico para formar uma matriz sólida e uma primeira fracção líquida; em que o primeiro fluido supercrítico ou quase-crítico compreende água e pelo menos um de entre SO2 e um solvente; em que o solvente é miscível com água e não forma um azeótropo com água: e um passo de hidrólise, em que a matriz sólida é colocada em contacto com um segundo fluido supercrítico ou quase-crítico para produzir uma segunda fracção líquida e uma fracção contendo lenhina insolúvel; em que o segundo fluido supercrítico ou quase-crítico compreende água e pelo menos um de entre SO2 e um solvente; e em que o solvente é miscível com água e não forma um azeótropo com água.

Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, é proporcionado um processo de processamento de biomassa compreendendo: um passo de pré-tratamento, em que a biomassa é colocada em contacto com um primeiro fluido supercrítico, quase-crítico ou subcrítico para formar uma pasta pré-tratada compreendendo uma matriz sólida e uma primeira fracção líquida compreendendo xi10-0ligossacáridos; em que o primeiro fluido supercrítico ou quase-crítico compreende água e pelo menos um de entre SO2 e um solvente; e em que o solvente é miscível com água e não forma um azeótropo com água; um primeiro passo de separação, em que a matriz sólida e a primeira fracção líquida são separadas; um primeiro passo de hidrólise, em que a matriz sólida é colocada em contacto com um segundo fluido supercrítico ou quase-crítico para formar uma fracção contendo lenhina 34 insolúvel e uma segunda fracçao líquida compreendendo celo-oligossacáridos; um segundo passo de separação, em que a fracção contendo lenhina insolúvel e a segunda fracção líquida são separadas; e um segundo passo de hidrólise, em que a segunda fracção líquida é colocada em contacto com um terceiro fluido quase-crítico ou subcrítico para formar um produto compreendendo monómeros de glucose; e em que o terceiro fluido quase-crítico ou subcrítico compreende água e, opcionalmente, ácido.

Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, é proporcionado um processo de processamento de biomassa compreendendo: um passo de pré-tratamento, em que a biomassa é colocada em contacto com um primeiro fluido supercrítico, quase-crítico ou subcrítico para formar uma pasta pré-tratada compreendendo uma matriz sólida e uma primeira fracção líquida compreendendo xilo-oligossacáridos; um primeiro passo de separação, em que a matriz sólida e a primeira fracção líquida são separadas; um primeiro passo de hidrólise, em que a matriz sólida é colocada em contacto com um segundo fluido supercrítico ou quase-crítico para formar uma fracção contendo lenhina insolúvel e uma segunda fracção líquida compreendendo celo-oligossacáridos; em que o primeiro fluido supercrítico ou quase-crítico compreende água e pelo menos um de entre S02 e um solvente; e em que o solvente é miscível com água e não forma um azeótropo com água; um segundo passo de separação, em que a fracção contendo lenhina insolúvel e a segunda fracção líquida são separadas; e um segundo passo de hidrólise, em que a segunda fracção líquida é colocada em contacto com um terceiro fluido quase-crítico ou subcrítico para formar um produto compreendendo monómeros de glucose; e em que o terceiro fluido quase-crítico ou subcrítico compreende água e, opcionalmente, ácido. 35

Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, é proporcionado um processo de processamento de biomassa compreendendo: um passo de pré-tratamento, em que a biomassa é colocada em contacto com um primeiro fluido supercrítico, quase-critico ou subcritico para formar uma pasta pré-tratada compreendendo uma matriz sólida e uma primeira fracção liquida compreendendo xi1o-oligossacáridos; em que o primeiro fluido supercrítico ou quase-critico compreende água e pelo menos um de entre SO2 e um solvente; em que o solvente é miscível com água e não forma um azeótropo com água; um primeiro passo de separação, e em que a matriz sólida e a primeira fracção líquida são separadas; um primeiro passo de hidrólise, em que a matriz sólida é colocada em contacto com um segundo fluido supercrítico ou quase-critico para formar uma fracção contendo lenhina insolúvel e uma segunda fracção líquida compreendendo celo-oligossacáridos; em que o primeiro fluido supercrítico ou quase-critico compreende água e pelo menos um de entre SO2 e um solvente; em que o solvente é miscível com água e não forma um azeótropo com água; um segundo passo de separação, e em que a fracção contendo lenhina insolúvel e a segunda fracção líquida são separadas; e um segundo passo de hidrólise, em que a segunda fracção líquida é colocada em contacto com um terceiro fluido quase-critico ou subcritico para formar um produto compreendendo monómeros de glucose; e em que o terceiro fluido quase-critico ou subcritico compreende água e, em algumas concretizações, ácido.

Em algumas concretizações, o primeiro fluido supercrítico, quase-critico ou subcritico compreende pelo menos 100 ppm, pelo menos 500 ppm, pelo menos 1000 ppm ou mesmo pelo menos 2000 ppm de SO2.

Em algumas concretizações, o primeiro fluido supercrítico, quase-critico ou subcritico compreende menos de 10%, menos de 8%, menos de 6%, ou mesmo menos de 4% de S02. 36

Em algumas concretizações, o segundo fluido supercrítico, quase-critico ou subcritico compreende pelo menos 100 ppm, pelo menos 500 ppm, pelo menos 1000 ppm ou mesmo pelo menos 2000 ppm de S02.

Em algumas concretizações, o segundo fluido supercritico, quase-crítico ou subcritico compreende menos de 10%, menos de 8%, menos de 6%, ou mesmo menos de 4% de SO2.

Em algumas concretizações, o solvente é acetona.

Em algumas concretizações, o primeiro fluido supercritico, quase-critico ou subcritico compreende pelo menos 10%, pelo menos 20%, pelo menos 30%, pelo menos 40%, pelo menos 50% ou mesmo pelo menos 60% de solvente.

Em algumas concretizações, o segundo fluido supercritico ou quase-critico compreende pelo menos 10%, pelo menos 20%, pelo menos 30%, pelo menos 40%, pelo menos 50% ou mesmo pelo menos 60% de solvente.

Em algumas concretizações, o passo de pré-tratamento ocorre a uma temperatura e a uma pressão inferiores ao ponto critico de pelo menos um componente do primeiro fluido supercritico, quase-critico ou subcritico.

Em algumas concretizações, o passo de pré-tratamento é realizado a uma temperatura de cerca de 100°C a cerca de 300 °C.

Em algumas concretizações, o passo de pré-tratamento é realizado a uma pressão de cerca de 30 bar a cerca de 115 bar.

Em algumas concretizações, o processo inclui um primeiro passo de separação após o passo de pré-tratamento e antes do passo de hidrólise, em que a matriz sólida e a primeira fracção liquida são separadas.

Em algumas concretizações, o primeiro passo de separação é realizado utilizando uma extrusora ou uma prensa centrífuga. 37

Em algumas concretizações, a primeira fracçao liquida compreende oligossacáridos de xilose.

Em algumas concretizações, a primeira fracção liquida compreende uma quantidade de oligossacáridos de xilose superior a cerca de 50% do rendimento teórico máximo.

Em algumas concretizações, o passo de pré-tratamento é continuo.

Em algumas concretizações, o segundo fluido supercrítico ou quase-critico não inclui um ácido.

Em algumas concretizações, o passo de hidrólise ocorre a uma temperatura e a uma pressão acima do ponto critico de pelo menos um componente do segundo fluido supercrítico ou quase-crit ico .

Em algumas concretizações, o passo de hidrólise ocorre a uma temperatura de cerca de 150°C a cerca de 450°C.

Em algumas concretizações, o passo de hidrólise ocorre a uma pressão de cerca de 100 bar a cerca de 250 bar.

Em algumas concretizações, o passo de hidrólise é contínuo.

Em algumas concretizações, a matriz sólida é mantida a uma temperatura de cerca de 100°C ou superior desde o início do passo de pré-tratamento até pelo menos o final do passo de hidrólise.

Em algumas concretizações, o processo inclui um segundo passo de separação após o passo de hidrólise, em que a fracção de lenhina e a segunda fracção líquida são separadas.

Em algumas concretizações, o processo inclui um segundo passo de hidrólise em que a segunda fracção líquida é colocada em contacto com um terceiro fluido quase-crítico ou subcrítico para produzir uma terceira fracção líquida compreendendo monómeros de glucose; e em que o terceiro fluido quase-crítico 38 ou subcrítico compreende água e, em algumas concretizações, ácido.

Em algumas concretizações, o segundo passo de hidrólise ocorre a uma temperatura de cerca de 150°C a cerca de 320°C.

Em algumas concretizações, o segundo passo de hidrólise ocorre a uma pressão de cerca de 20 bar a cerca de 90 bar.

Em algumas concretizações, o ácido está presente numa quantidade catalítica.

Em algumas concretizações, o ácido está presente numa quantidade inferior a cerca de 1%.

Em algumas concretizações, o ácido é seleccionado do grupo que consiste em ácido fluorídrico, ácido clorídrico, ácido bromídrico, ácido iodídrico, ácido sulfúrico, ácido sulfónico, ácido fosfórico, ácido fosfónico, ácido nítrico, ácido nitroso, e suas combinações.

Em algumas concretizações, a segunda fracção líquida tem um tempo de residência de cerca de 1 segundo a cerca de 30 segundos no segundo passo de hidrólise.

Em algumas concretizações, a terceira fracção líquida compreende glicolaldeído.

Em algumas concretizações, o glicolaldeído está presente numa quantidade de pelo menos 10% do rendimento teórico máximo.

Em algumas concretizações, a pressão exercida sobre a matriz sólida é reduzida para cerca de 105 kPa ou menos após o passo de hidrólise.

Em algumas concretizações, o processo inclui, após o passo de hidrólise, a redução da pressão exercida sobre a matriz sólida de modo a que a lenhina precipite.

Em algumas concretizações, o processo inclui: um passo de hidrólise de xilo-oligossacáridos, em que a primeira fracção 39 líquida é colocada em contacto com um quarto fluido quase-crítico ou subcrítico para produzir uma quarta fracção líquida compreendendo monómeros de xilose; e em que o quarto fluido quase-crítico ou subcrítico compreende água e, em algumas concretizações, um ácido.

Em algumas concretizações, o ácido é seleccionado do grupo que consiste em ácido fluorídrico, ácido clorídrico, ácido bromídrico, ácido iodídrico, ácido sulfúrico, ácido sulfónico, ácido fosfórico, ácido fosfónico, ácido nítrico, ácido nitroso, e suas combinações.

Em algumas concretizações, o ácido está presente numa quantidade inferior a cerca de 1%.

Em algumas concretizações, o passo de hidrólise dos xilo-oligossacáridos ocorre a uma temperatura de cerca de 150°C a cerca de 320°C.

Em algumas concretizações, o passo de hidrólise dos xilo-oligossacáridos ocorre a uma pressão de cerca de 20 bar a cerca de 90 bar.

Em algumas concretizações, o processo inclui um terceiro passo de hidrólise, em que a primeira fracção líquida é colocada em contacto com um quarto fluido quase-crítico ou subcrítico para formar um segundo produto compreendendo monómeros de xilose; e em que o quarto fluido quase-crítico ou subcrítico compreende água e, em algumas concretizações, ácido. A menos que definido em contrário, todos os termos técnicos e científicos aqui utilizados têm o mesmo significado que é vulgarmente entendido por uma pessoa competente na matéria a que pertence a presente invenção. Embora sejam adiante descritos processos e materiais adequados, podem ser utilizados processos e materiais similares ou equivalentes aos aqui descritos na prática da presente invenção. Em caso de conflito, o fascículo da patente, incluindo definições, serão prioritários. Todos os materiais, processos e exemplos são ilustrativos apenas e não limitantes. 40

Como se utiliza no presente fascículo e nas reivindicações anexas, a expressão "fluido supercrítico" significa um fluido a uma temperatura acima da sua temperatura crítica e a uma pressão acima da sua pressão crítica. Um fluido supercrítico existe no, ou acima do "ponto crítico," o ponto de mais elevada temperatura e pressão a que as fases líquida e de vapor (gasosa) podem existir em equilíbrio entre si. Acima da pressão crítica e da temperatura crítica, a distinção entre as fases líquida e gasosa desaparece. Um fluido supercrítico possui aproximadamente as propriedades de penetração de um gás simultaneamente com as propriedades solventes de um líquido. Desse modo, a extracção com fluidos supercríticos tem o benefício de uma elevada capacidade de penetração e uma boa solvatação.

As temperaturas e pressões críticas relatadas incluem: para água pura, uma temperatura crítica de cerca de 374,2°C, e uma pressão crítica de cerca de 221 bar. 0 dióxido de carbono tem um ponto crítico de cerca de 31 °C e cerca de 72,9 atmosferas (cerca de 1072 psig) . 0 etanol tem um ponto crítico de cerca de 243°C e cerca de 63 atmosferas. 0 metanol tem um ponto crítico de cerca de 239°C (512,8 K) e cerca de 1174,0 psia (80,9 bar). O ponto crítico para outros álcoois pode ser determinado a partir da literatura ou experimentalmente. A água quase-crítica possui uma temperatura a, ou superior a, cerca de 300°C e abaixo da temperatura crítica da água (374,2°C), e uma pressão suficientemente elevada para assegurar que todo o fluido está na fase líquida. A água subcrítica possui uma temperatura inferior a cerca de 300°C e uma pressão suficientemente elevada para assegurar que todo o fluido está na fase líquida. A temperatura da água subcrítica pode ser superior a cerca de 250°C e inferior a cerca de 300°C, e em muitos casos a água subcrítica tem uma temperatura entre cerca de 250°C e cerca de 280°C.

Como aqui se utiliza, um fluido que é "supercrítico" (e.g. água supercrítica, etanol supercrítico, CO2 supercrítico, etc.) indica um fluido que seria supercrítico se estivesse presente na forma pura sob um determinado conjunto 41 de condições de temperatura e pressão. Por exemplo, "água supercrítica" indica água presente a uma temperatura de pelo menos cerca de 374, 2°C e uma pressão de pelo menos cerca de 221 bar, guer a água seja água pura, guer esteja presente numa mistura (e.g. água e etanol, água e C02, etc.). Assim, por exemplo, "uma mistura de água subcritica e dióxido de carbono supercrítico" indica uma mistura de água e dióxido de carbono a uma temperatura e a uma pressão acima daquelas do ponto critico para o dióxido de carbono mas abaixo do ponto critico para a água, independentemente de a fase supercrítica conter água e independentemente de a fase de água conter qualquer dióxido de carbono. Por exemplo, uma mistura de água subcritica e C02 supercrítico pode ter uma temperatura de cerca de 250°C a cerca de 280°C e uma pressão de pelo menos cerca de 225 bar.

Como se utiliza no presente fascículo e nas reivindicações anexas, a expressão "matriz sólida" indica uma composição compreendendo um componente sólido ou em partículas.

Como se utiliza no presente fascículo e nas reivindicações anexas, a expressão "fracção líquida" indica um líquido compreendendo pelo menos um componente que é um produto de um passo de reacção ou de tratamento. Por exemplo e sem limitação, uma fracção líquida após um passo de hidrólise pode incluir um produto do passo de hidrólise com componentes que não reagiram e/ou um ou mais produtos ou subprodutos adicionais do passo de hidrólise e/ou um ou mais produtos de um passo de tratamento prévio.

Como se utiliza no presente fascículo e nas reivindicações anexas, o termo "contínuo" indica um processo que é ininterrupto quanto à sua duração, ou interrompido, pausado ou suspendo apenas momentaneamente em relação à duração do processo. 0 tratamento de biomassa é "contínuo" quando a biomassa é alimentada ao equipamento sem interrupção ou sem uma interrupção substancial, ou o processamento da referida biomassa não é efectuado num processo descontínuo.

Como se utiliza no presente fascículo e nas reivindicações anexas, o termo "reside" indica o período de 42 tempo que uma determinada porção ou bolus de material está dentro da zona de reacção ou num vaso reactor.

Como aqui se utilizam, os termos "compreendendo" e "incluindo" ou suas variantes gramaticais, devem ser entendidos como incluindo especificamente as características, os números, as acções ou os componentes indicados sem obstar à adição de uma ou mais caracteristicas, números, acções ou componentes adicionais, ou seus grupos.

Em todo o fascículo e nas reivindicações anexas, as percentagens (%) de produtos químicos são P/P (peso por peso) a menos que indicado em contrário. Nos casos em que a percentagem em peso é calculada relativamente a parte da composição, e.g. relativamente ao componente água, a definição é proporcionada explicitamente, e.g. a percentagem em peso de ácido clorídrico numa mistura aquosa pode ser proporcionada em 100 x HC1/(HCl+Água), em peso, numa determinada amostra da mistura.

BREVE DESCRIÇÃO DOS ESQUEMAS

De modo a entender a invenção e ver como ela pode ser realizada na prática, serão agora descritas concretizações, a título apenas de exemplos não limitantes, com referência às figuras anexas. Nas figuras, estruturas, elementos ou suas partes, idênticos e similares, que aparecem em mais do que uma figura, são geralmente marcados com as mesmas referências ou referências similares nas figuras em que aparecem. As dimensões de componentes e caracteristicas mostradas nas figuras são escolhidas principalmente por conveniência e clareza de apresentação e não estão necessariamente à escala. As figuras anexas são: A Fig. 1 é um diagrama de fluxos simplificado de um processo de acordo com algumas concretizações exemplificativas da invenção; A Fig. 2 é um diagrama de fluxos simplificado de um processo de acordo com algumas concretizações exemplificativas da representação da porção de extracção do processo com mais detalhes; 43 A Fig. 3 é um diagrama esquemático de um sistema de acordo com algumas concretizações exemplificativas da invenção; A Fig. 4 corresponde à análise de impurezas solúveis e insolúveis em água após extracção por explosão com vapor e é um gráfico da % em peso de sólidos totais/madeira seca em função do tempo para diferentes tratamentos associados a várias concretizações exemplificativas da invenção; 6a e 6b são diagramas de fluxos simplificados de acordo com algumas concretizações invenção; A Fig. 5 é um diagrama processo de acordo com algumas da invenção; A Figs. processos de exemplificativas da A Fig. 7 é um diagrama processo de acordo com algumas da invenção; A Fig. 8 é um diagrama processo de acordo com algumas da invenção; A Fig. 9 é um diagrama processo de acordo com algumas da invenção; e de fluxos simplificado de um concretizações exemplificativas de fluxos simplificado de um concretizações exemplificativas de fluxos simplificado de um concretizações exemplificativas de fluxos simplificado de um concretizações exemplificativas

As Fig. 10a e 10b são esquemas de fluxos esquemáticos de processos de acordo com várias concretizações exemplificativas da invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DE CONCRETIZAÇÕES

As concretizações da invenção referem-se a sistemas e processos para processamento de materiais lenhocelulósicos.

Especificamente, algumas concretizações da invenção podem ser utilizadas para pré-tratar substratos lenhocelulósicos antes da hidrólise ou de um processo de conversão directa. 44

Em algumas concretizações, este pré-tratamento remove impurezas presentes no substrato que não são substratos de hidrólise e/ou conversão directa. Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, esta remoção contribui para uma diminuição nas dificuldades de processamento a jusante causadas pelas impurezas. Estas dificuldades podem estar associadas com, por exemplo, acumulação de impurezas em partes móveis e/ou entupimento de passagens (e.g. filtros e/ou bocais) . As impurezas incluem, mas não se lhes limitando, cinza (e.g. cálcio e/ou magnésio) e material lipófilo. São descritos adiante exemplos de materiais lipófilos.

Em algumas concretizações exemplificativas, o substrato extraído é hidrolisado para formar um hidrolisado líquido e sólidos de lenhina residuais. De acordo com algumas concretizações exemplificativas, após a hidrólise, os sólidos de lenhina são separados do hidrolisado por filtração. Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, a extracção do material lenhocelulósico antes da hidrólise contribui para um melhoramento na velocidade de filtração (i.e. faz com que o hidrolisado líquido passe através do filtro mais depressa).

Os princípios e a operação dos sistemas e/ou processos de acordo com concretizações exemplificativas da invenção podem ser mais bem entendidos com referência aos esquemas e descrições que os acompanham. Os esquemas são referidos por uma ordem que se crê ser a que explica mais claramente as reivindicações anexas. A Fig. 4 inclui dados experimentais e é referida na secção de Exemplos.

Antes de explicar pelo menos uma concretização da invenção em detalhe, deve entender-se que a invenção não está limitada na sua aplicação aos detalhes apresentados na descrição que se segue ou exemplificados pelos exemplos. A invenção é susceptível de outras concretizações ou de ser posta em prática ou realizada de várias maneiras. Também, se deve entender que a fraseologia e a terminologia aqui empregues são para fins de descrição e não deverão ser consideradas como limitantes. 45

Panorâmica de um sistema exemplificativo A Fig. 3 é uma representação esquemática de um sistema, indicado genericamente por 300, de acordo com várias concretizações exemplificativas da invenção. 0 sistema 300 exemplificativo representado inclui um módulo de extracção 310 adaptado para extrair um substrato lenhocelulósico 100 com um agente de extracção 110. Opcionalmente, emprega-se equipamento de extracção disponível comercialmente tal como um extractor de leito raso, de ciclo contínuo disponível de Crown Iron Works (Minneapolis, MN, EUA) no módulo de extracção 310. Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, o agente de extracção 110 inclui um solvente orgânico solúvel em água (e.g. acetona e/ou etanol). Em algumas concretizações, o agente de extracção 110 inclui um ácido fraco (e.g. ácido sulfuroso e/ou ácido acético e/ou ácido fosforoso). 0 módulo 310 produz um substrato extraído 140 e uma mistela 130. 0 termo ''mistela", como se utiliza no fascículo e nas reivindicações anexas, indica o agente de extracção 110 contendo partículas suspensas e/ou materiais dissolvidos e/ou líquidos extraídos do substrato 100. A composição quantitativa e/ou qualitativa da mistela 130 variará dependendo do substrato 100 e do agente de extracção 110. De acordo com várias concretizações exemplificativas da invenção, a mistela 130 pode incluir resina(s) e/ou piche e/ou talóleo(s) e/ou terpeno(s) e/ou outro(s) composto(s) orgânico(s) volátil(eis) e/ou materiais proteináceos e/ou cinza. A composição quantitativa da mistela 130 pode também variar dependendo das condições de extracção.

De acordo com algumas concretizações exemplificativas, o módulo de extracção 310 realiza uma extracção que é realizada a uma temperatura acima da temperatura ambiente, superior a 30°, 40°, 50°, 60° ou 70°C. Alternativa ou adicionalmente, o módulo de extracção 310 realiza uma extracção que ocorre a uma temperatura inferior a 70°, 60°, 50°, 40° ou 30°C. Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, a extracção é realizada a uma temperatura na gama de cerca de 30° a cerca de 46 80°C, de cerca de 40° a cerca de 70°C, ou de cerca de 50° a cerca de 60°C. Opcionalmente, o aumento da temperatura da extracção 310 pode contribuir para um aumento da eficiência da extracção de um ou mais componentes do substrato 100.

Para realizar a extracção, o módulo 310 recebe substrato lenhocelulósico 100 e agente de extracção 110 separadamente e/ou conjuntamente como é ilustrado na Fig. 3 e promove o seu contacto mútuo. Opcionalmente, o módulo 310 inclui um equipamento de mistura (não representado) para contribuir para a eficiência deste contacto. Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, o equipamento de mistura faz circular o agente de extracção 110 através do substrato 100 (e.g. por bombagem e/ou pulverização). 0 sistema 300 exemplificativo representado inclui um módulo de hidrólise 320 adaptado para receber o substrato extraído 140, ou uma versão seca do substrato extraído 140 e coloca-o em contacto com um ácido 321. Opcionalmente, o módulo de hidrólise 320 está adaptado para hidrólise ácida. Os exemplos de ácidos que podem ser utilizados são ácidos inorgânicos, tais como ácido clorídrico, ácido sulfúrico, ácido nítrico, ácido fosfórico, e suas combinações. Em algumas concretizações exemplificativas, o ácido inorgânico inclui HC1 e/ou H2S04. Opcionalmente, a concentração do ácido é de 20, 30, 35, 37, 39, 41, 43 ou 45% ou percentagens intermédias ou superiores. O módulo de hidrólise 320 produz hidrolisado 270. Vários módulos de hidrólise adequados para utilização no contexto do módulo 320 estão divulgados, por exemplo, no pedido co-pendente PCT/US11/57552 "HYDROLISIS SYSTEMS AND METHODS" de JANSEN et al. apresentado em 24 de Outubro, 2011; que é aqui completamente incorporado por referência. Em algumas concretizações, o módulo de hidrólise 320 inclui um único reactor com uma zona de fluxo em contracorrente e uma zona de fluxo em co-corrente e um sistema de recirculação de leito gotejante ("trickling bed").

Em algumas concretizações, o sistema 300 inclui um secador 330 que remove o agente de extracção residual do substrato extraído 140. 0 secador 330 pode ser, por exemplo, um secador-torrador. Os secadores-torradores comercialmente 47 disponíveis adequados para utilização neste contexto incluem, mas não se lhes limitando, um dessolventizador-torrador-secador-arrefecedor ("Desolventizer-Toaster-Dryer-Cooler") da Crown Iron Works Company (Minneapolis, MN, EUA) e/ou Barr-Rosin (Maidenhead, Berkshire; RU) . Alternativa ou adicionalmente, o secador 330 pode incluir um secador "flash". Opcionalmente, pode utilizar-se um secador "flash" para uma segunda remoção. Opcionalmente, o agente de extracção residual removido pelo secador 330 é combinado com a mistela 130. Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, o secador 330 recebe vapor descarregado (não mostrado) do módulo de ruptura 340. Opcionalmente, este vapor serve como fonte de calor. Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, esta fonte de calor é utilizada para evaporar solvente adicional do substrato extraído 140 antes da entrada no módulo de hidrólise 320.

Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, o sistema 300 inclui um módulo de ruptura 340 adaptado para aplicar um perfil predeterminado de pressão-temperatura-tempo ao substrato lenhocelulósico 100 para produzir um substrato que sofreu ruptura 105. De acordo com várias concretizações exemplificativas, o módulo de ruptura 340 inclui um sem-fim de alimentação pressurizado (também conhecido como um extractor ou prensa extractora) e/ou um reactor de explosão com vapor (SE). Detalhes de equipamento exemplificativo comercialmente disponível para fornecimento de um tal perfil predeterminado de pressão-temperatura-tempo são proporcionados na secção intitulada "Tratamento Termomecânico Exemplificativo". De acordo com várias concretizações exemplificativas da invenção, a ruptura provoca uma quebra da microestrutura do substrato lenhocelulósico, sem alteração apreciável da macroestrutura. Nas concretizações em que o módulo de ruptura 340 opcional está presente, o substrato que sofreu ruptura 105 prossegue para o módulo de extracção 310.

Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, o sistema 300 inclui uma coluna de destilação 350 que recebe a mistela 130 e devolve pelo menos uma porção do solvente ao módulo de extracção 310 como indicado por uma seta. Alternativa ou adicionalmente, a coluna de destilação 350 separa impurezas da mistela 130 e produz uma fracção 48 lipófila 170 e uma fase aquosa 160 compreendendo hidrocarbonetos. Opcionalmente, a fracção lipófila 170 é processada para recuperar os componentes desejados (e.g. talóleos e/ou resinas). Vários componentes da fracção lipófila 170 podem ser utilizados para produzir adesivos, borrachas, tintas, emulsionantes (e.g. no asfalto), aglutinantes de cimento, sabões, lubrificantes, como um componente de um fluido de perfuração e em vernizes à base de óleo.

Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, a coluna de destilação 350 inclui equipamento comercialmente disponível. 0 equipamento adequado pode ser adquirido, por exemplo, a Applied Process Technology, Inc. (Cincinnati, Ohio; EUA) .

Em algumas concretizações, a coluna de destilação 350 inclui múltiplas colunas. Por exemplo, a coluna de destilação 350 pode incluir uma coluna de mistela, uma coluna de acetona e uma coluna de piche. A coluna de mistela pode utilizar um vácuo aplicado para remover 60% ou mais da acetona pelo topo na forma de uma mistura contendo VOC (compostos orgânicos voláteis) e água. Esta acetona pode continuar para uma coluna de acetona e o material remanescente no fundo da coluna de acetona pode ser dirigido para uma coluna de piche.

De acordo com estas concretizações, a coluna de acetona processa a mistura proveniente do topo da coluna de mistela sob vácuo. A acetona deixa a coluna de acetona através do topo; os VOC saem pelo meio; e a mistura água/acetona residual sai pelo fundo e vai para a coluna de piche.

Nestas concretizações, a coluna de piche efectua a ebulição da mistura água/acetona residual sob pressão ligeiramente negativa, até a acetona e uma pequena fracção da água saem pelo topo deixando os talóleos e a água remanescente no fundo. A fracção insolúvel é separada da fracção solúvel por meios mecânicos tais como decantação e/ou filtração e/ou centrifugação.

Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, a fase aquosa 160 é enviada para um gerador de metano 360. O 49 gerador de metano 360 opcional pode utilizar digestão anaeróbica para produzir metano. Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, o metano proveniente do gerador 360 serve como fonte de combustível para o sistema 300 (e.g. para aquecimento da coluna de destilação 350) e/ou como combustível num contexto não directamente relacionado com o sistema 300. Opcionalmente, o metano do gerador 360 suplementa combustíveis adicionais originários fora do sistema 300.

Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, a fase aquosa 160 é filtrada antes da digestão anaeróbica, por exemplo, utilizando uma membrana de ultrafiltração. A fase aquosa 160 é, alternativa ou adicionalmente, submetida a redução de sulfato, por exemplo, por tratamento com cal e separação da gipsite formada.

Processo Exemplificativo A Fig. 1 é um diagrama de fluxos simplificado de um processo de acordo com algumas concretizações exemplificativas da invenção genericamente representado por 101. 0 processo 101 exemplificativo representado inclui proporcionar um substrato lenhocelulósico 100 (e.g. madeira) e promover o contacto ou a extracção 120 do substrato, com um agente de extracção 110. De acordo com várias concretizações exemplificativas da invenção, o contacto ou extracção 120 é conduzido a uma temperatura de cerca de 30° a cerca de 80 °C, opcionalmente de cerca de 40° a cerca de 70°C, opcionalmente de cerca de 50° a cerca de 60°C.

Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, o agente de extracção 110 inclui um solvente orgânico solúvel em água. Opcionalmente, o agente de extracção 110 inclui um ácido fraco. A extracção 120 produz, após separação, um substrato extraído 140, e uma mistela 130. Na concretização exemplificativa representada, a mistela 130 é inicialmente removida do substrato extraído 140 passivamente, por exemplo por drenagem. No processo 101 exemplificativo representado, uma mistela adicional 240 é removida do substrato extraído 140 para formar substrato extraído seco 230 e mistela adicional 240. Opcionalmente, a remoção da mistela 50 adicional 240 é realizada por secagem 221. A secagem 221 pode incluir uma ou mais formas de remoção activa incluindo, mas não se lhes limitando, aguecimento (e.g. com vapor) e/ou centrifugação e/ou prensagem. Em algumas concretizações, o substrato extraído seco 230 é substancialmente dessolventizado por secagem 221. A mistela adicional 240 e a mistela 130 compreendem opcionalmente, cada uma, VOC, impurezas e/ou água e/ou ácido fraco e/ou solvente. Na concretização exemplificativa da invenção representada, a mistela adicional 240 é combinada com a mistela 130 para processamento adicional. Opcionalmente, as mistelas 130 e 240 podem ser processadas separadamente.

Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, o processo 101 inclui a hidrólise 250 de substrato extraído 140 separado e/ou de substrato extraído seco 230. De acordo com várias concretizações exemplificativas da invenção, a hidrólise 250 inclui um processo catalisado quimicamente e/ou um processo catalisado enzimaticamente. Em algumas concretizações, os processos catalisados quimicamente empregam um catalisador incluindo um ácido inorgânico (e.g. HC1 e/ou H2SO4) e/ou um fluido reactivo. Em algumas concretizações, a hidrólise 250 inclui a hidrólise enzimática do substrato extraído 140 e/ou do substrato extraído seco 230 utilizando uma ou mais enzimas. A hidrólise 250 produz um hidrolisado 270 rico em açúcares e também produz uma corrente de lenhina 260 residual incluindo sólidos de lenhina. Assim, a extracção 120 pode ser vista como um "pré-tratamento" do substrato 100 para remover impurezas que podem potencialmente complicar a hidrólise 250. Em algumas concretizações, o processo 101 inclui a filtração de sólidos de lenhina do hidrolisado 270. De acordo com estas concretizações da invenção, a extracção 120 contribui para um aumento da velocidade desta filtração. Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, a velocidade de filtração na filtração de sólidos de lenhina do hidrolisado 270 é mais rápida em pelo menos 10% comparativamente com a velocidade de filtração de sólidos de lenhina do hidrolisado formado por hidrólise do substrato sem a extracção 120, 51 utilizando um filtro idêntico e condições de filtração idênticas.

Em outras concretizações exemplificativas da invenção, um processo térmico envolvendo exposição a temperaturas superiores a 200°C substitui a hidrólise 250. Processos térmicos exemplificativos envolvendo exposição a temperaturas superiores a 200°C incluem, mas não se lhes limitando, pirólise e gaseificação. De acordo com várias concretizações exemplificativas da invenção o pré-tratamento contribui para uma redução das complicações no processamento a jusante do hidrolisado 270 e/ou da corrente de lenhina 260 e/ou dos produtos de pirólise e/ou dos produtos de gaseificação.

Em algumas concretizações, o processo inclui submeter o substrato extraído 140 e/ou 230 a um processo com sulfito.

Em algumas concretizações, o processo com sulfito inclui a reacção do substrato com sulfito de cálcio a um pH de cerca de 1 a cerca de 2 e/ou com sulfito de magnésio a um pH de cerca de 3 a cerca de 5. Opcionalmente, a reacção é realizada a uma temperatura de pelo menos 115°, 125°, 130°, 140°, 145° ou mesmo 150°C ou mais. Em algumas concretizações, o tempo de reacção é de cerca de 3, 4, 5, 6 ou mesmo 7 horas ou mais. Estas condições podem causar a sulfonação e/ou a hidrólise e/ou a condensação. Alternativamente, alguns processos com sulfito operam sob condições neutras ou alcalinas utilizando sódio ou amoníaco como base. Detalhes adicionais dos processos com sulfito podem ser encontrados em Saake, B. e Lehnen, R. (2007) Lignin in Ullmann's Enciclopédia of Industrial Chemistry [disponível em http: / /onl inell.br a ryPOTwl leyDQTcom/doi/10.1002/14356007. al5_30 5.pub3/fnli]; referência. que é aqui completamente incorporado por

Tratamento termomecânico exemplificativo

Em algumas concretizações da invenção, o processo 101 inclui um tratamento termomecânico 103. Opcionalmente, o tratamento 103 provoca ruptura do substrato 100 por aplicação de um perfil predeterminado de pressão-temperatura-tempo. De acordo com estas concretizações, o substrato que sofreu 52 ruptura 105 resultante é depois submetido a extracção 120. De acordo com algumas concretizações, o perfil predeterminado de pressão-temperatura-tempo é aplicado antes da extracção 120 do substrato que sofreu ruptura 105. De acordo com algumas concretizações, o substrato que sofreu ruptura extraído 140 resultante é depois submetido a processamento a jusante, como descrito adiante.

Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, o tratamento 103 influencia a extracção 120. Por exemplo, a ruptura física do substrato 100 pode contribuir para um aumento da penetração do agente de extracção 110 no substrato que sofreu ruptura 105 (relativamente ao substrato 100 sob condições de extracção similares) durante a extracção 120. Opcionalmente, este aumento na penetração contribui para um aumento na eficiência de extracção de um ou mais materiais no substrato. Alternativa ou adicionalmente, a proporção do agente de extracção 110 recuperada passivamente (e.g. por drenagem) na forma de mistela 130, relativamente à quantidade recuperada activamente (e.g. por centrifugação) na forma de mistela adicional 240 pode ser superior se o tratamento 103 for realizado. Alternativa ou adicionalmente, a quantidade total de agente de extracção 110 recuperado na forma de mistela 130 e mistela adicional 240 pode ser superior se o tratamento 103 for realizado. Por exemplo, em alguns casos, pelo menos 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90 ou 95% do agente de extracção 110 são recuperáveis através dos processos aqui descritos.

Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, o tratamento termomecânico 103 inclui um tratamento de explosão com vapor e/ou um tratamento de explosão de fibras com amoníaco. Opcionalmente, o tratamento de explosão com vapor inclui a aplicação de vapor durante um período de cerca de 30 segundos a cerca de 3 minutos, tal como, por exemplo, cerca de 30, 45, 60, 75, 90, 100, 110, 120, 150, 180 segundos, ou períodos de tempo intermédios ou mais longos. De acordo com algumas concretizações exemplificativas da invenção, o vapor é aplicado durante um período de cerca de 45 a cerca de 120 segundos. De acordo com várias concretizações exemplificativas da invenção o vapor é aplicado a uma temperatura de cerca de 190°, 195°, 200°, 205° ou 210°C ou a 53 temperaturas intermédias ou superiores. De acordo com várias concretizações exemplificativas da invenção o vapor é aplicado a uma pressão de cerca de 10, 11, 12, 13, 14 ou 15 atmosferas ou a pressões intermédias ou superiores. O tratamento 103 pode ser terminado por uma descarga abrupta de pressão (ventilação) para devolver o substrato à pressão ambiente e rapidamente arrefecer o substrato. A descarga abrupta pode ser realizada por libertação do substrato através de uma abertura (bocal), para formar substrato que sofreu ruptura 105. O equipamento para a explosão com vapor está disponível comercialmente, por exemplo de Andritz AG (Graz, Áustria). Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, a explosão com vapor é realizada utilizando uma autoclave e subitamente ventilando a pressão de vapor para provocar a explosão do substrato.

Alternativa ou adicionalmente, algumas concretizações exemplificativas da invenção empregam um extractor, tal como um sem-fim de alimentação pressurizado ("plug screw feeder") para o tratamento termomecânico 103 do substrato 100. Um exemplo de um sem-fim de alimentação pressurizado comercial susceptível de incorporação em várias concretizações exemplificativas da invenção é um Impressafiner (Andritz AG; Graz, Áustria). Alternativamente, podem empregar-se sem-fins de alimentação pressurizados Ajax LynFlow™ (Ajax Equipment; Bolton, RU). Os sem-fins de alimentação pressurizados são também fabricados por MST Corporation (Prineville, OR, EUA).

Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, são aplicados dois ou mais perfis predeterminados de pressão-temperatura-tempo. Por exemplo, explosão com vapor, seguida por um sem-fim de alimentação pressurizado ("plug screw feeder").

Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, o processamento a jusante do substrato que sofreu ruptura extraído 140 inclui pelo menos um de entre hidrólise 250, pirólise, e gaseificação.

Em algumas concretizações exemplificativas, a hidrólise 250 compreende hidrólise na presença de pelo menos 54 um de entre um fluido reactivo e/ou um ácido inorgânico para produzir açúcares solúveis. De acordo com várias concretizações exemplificativas da invenção estes açúcares solúveis podem servir de fonte de energia em respiração aeróbica e/ou respiração anaeróbica e/ou fermentação.

Como se utiliza no presente fascículo e nas reivindicações anexas, a expressão "fluido reactivo" é definida como um fluido que está a uma temperatura superior ao ponto de ebulição do estado líquido do fluido sob pressão atmosférica (1 atm). 0 fluido reactivo pode ser um líquido, um gás, um fluido supercrítico, ou uma mistura destes. Por exemplo, água a uma temperatura acima de 100°C e sob pressão atmosférica é considerada um fluido reactivo. Os fluidos supercríticos, quase- críticos e subcríticos são fluidos reactivos, dos quais são exemplos ilustrativos, mas não se lhes limitando, água subcrítica, água quase-crítica, água supercrítica, etanol supercrítico e CO2 supercrítico. A utilização de fluidos reactivos no contexto da hidrólise de lenhocelulose está descrita em WO 2010/009343 que é aqui completamente incorporado por referência.

Em algumas concretizações exemplificativas, o ácido inorgânico compreende pelo menos um de entre ácido clorídrico, ácido sulfúrico, ácido nítrico, ácido fosfórico. Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, o ácido inorgânico é ácido clorídrico. Em outras concretizações exemplificativas da invenção, o ácido inorgânico é ácido sulfúrico.

Em algumas concretizações exemplificativas, a hidrólise 250 compreende hidrólise enzimática para produzir açúcares solúveis. Os materiais removidos pelo agente de extracção 110 podem interferir com a actividade enzimática se estiverem presentes durante a reacção enzimática.

De acordo com várias concretizações exemplificativas da invenção, utilizam-se enzimas capazes de hidrolisar ligações alfa e/ou beta. 55

De acordo com várias concretizações exemplificativas da invenção, a hidrólise enzimática inclui a utilização de pelo menos uma enzima pertencente à classe EC 3.2.1 de acordo com a nomenclatura do Nomenclature Committee of the International Union of Biochemistry and Molecular Biology (NC-IUBMB) Enzyme Nomenclature Recommendations. Esta classe de enzimas inclui, mas não se lhes limita, amilases, celulases, hemicelulases, transglucosidases, glucoamilases, alfa-glucosidases e pululanases. Opcionalmente, empregam-se uma alfa-amilase e/ou uma beta-amilase e/ou uma 1-4 alfa-glucosidase. É espectável que durante a vigência da presente patente muitas enzimas EC 3.2.1 sejam caracterizadas e pretende-se que o âmbito da invenção inclua todas estas novas enzimas a priori.

Para os fins do presente fascículo e das reivindicações anexas, o termo "enzima" inclui uma única enzima assim como uma mistura incluindo duas ou mais enzimas. Opcionalmente, uma enzima é proporcionada na forma de uma preparação em bruto (e.g. um extracto celular) caracterizada por um tipo e/ou nível de actividade, em oposição a uma definição molecular precisa. Alternativa ou adicionalmente, as enzimas podem ser proporcionadas por incubação com células vivas (e.g. num fermentador utilizando um meio adequado). Opcionalmente, a especificidade para com um tipo de ligação desejada pode ser conseguida através da selecção apropriada de enzimas e/ou da selecção de condições de reacção adequadas. Em algumas concretizações exemplificativas da invenção pelo menos 10% dos dissacáridos na mistura são convertidos em monossacáridos através de um tratamento de hidrólise enzimática em 250. Alternativa ou adicionalmente, pelo menos 10% dos oligossacáridos numa mistura de hidrólise são enzimaticamente hidrolisados em 250 para libertação de monossacáridos adicionais. Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, as enzimas são imobilizadas (e.g. em contas e/ou numa membrana). Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, a imobilização contribui para um aumento no rendimento de um produto da hidrólise enzimática por unidade de enzima. 56

Em algumas concretizações exemplificativas, a lenhina extraída em 120 é menos de 10%; opcionalmente menos de 5%; opcionalmente menos de 2%; e opcionalmente menos de 1% da lenhina no substrato antes da extracção.

Considerações sobre Solvente e Ácido Exemplificativos 0 processo 101 exemplificativo representado emprega um agente de extracção incluindo um ou mais solventes orgânicos solúveis em água e opcionalmente inclui um ou mais ácidos fracos.

Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, o solvente orgânico solúvel em água no agente de extracção 110 tem uma solubilidade em água de cerca de 40%, 50%, 60% ou 70% em peso ou percentagens intermédias (percentagem em peso de solvente relativamente ao peso de água) a 25°C. Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, o solvente é completamente miscível com água.

Alternativa ou adicionalmente, em algumas concretizações da invenção, a água tem uma solubilidade no solvente de 40%, 50%, 60%, 70% em peso, ou percentagens intermédias, a 25°C.

Em algumas concretizações, o solvente orgânico solúvel em água tem uma solubilidade em água de pelo menos 50% a 25°C e/ou a água tem uma solubilidade no solvente de pelo menos 50% a 25°C. Como se utiliza no presente fascículo e nas reivindicações anexas, a expressão "ácido fraco" refere-se a um ácido possuindo um pKa na gama de 0 a 10, e seus análogos e derivados, incluindo seus óxidos.

Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, o ácido fraco tem um pKa superior a 0,1, opcionalmente superior a 0,5 e opcionalmente superior a 1,0. Alternativa ou adicionalmente, o ácido fraco tem um pKa inferior a 6, opcionalmente inferior a 5,5 e opcionalmente inferior a 5,0. Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, o ácido fraco tem um ponto de ebulição inferior a 120°C, opcionalmente inferior a 100°C, à pressão atmosférica. De acordo com algumas concretizações, a concentração de ácido fraco no solvente é superior a 100, 300, 700, 1000, 1500 ou 57 2000 ppm. Alternativa ou adicionalmente, de acordo com algumas concretizações, a concentração de ácido fraco no solvente é inferior a 20 000; 15 000; 12 000 ou 10 000 ppm. Em algumas concretizações, a concentração de ácido fraco no solvente é de cerca de 1000 a cerca de 15 000 ppm, ou de cerca de 2000 a cerca de 12 000 ppm. Opcionalmente, a concentração de ácido fraco no solvente está opcionalmente na gama de cerca de 100 a cerca de 20 000 ppm, de cerca de 1000 a cerca de 15 000 ppm, ou cerca de 2000 a cerca de 12 000 ppm. Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, o agente de extracção 110 é formado por adição de SO2 a uma mistura de solvente e água. Em algumas concretizações, as concentrações de SO2 podem ser de 0,05-5%, 0,1-4%, 0,3-3% ou 0,5-2%. Alternativa ou adicionalmente, o ácido fraco não forma um azeótropo com água.

Alternativa ou adicionalmente, o solvente não forma um azeótropo com água.

Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, um ponto de ebulição inferior a 100° C e/ou a incapacidade de formar um azeótropo com água, contribuem para facilitar a recuperação do ácido. Opcionalmente, isto torna mais fácil reciclar o ácido para utilização numa extracção 120 subsequente. Opcionalmente, apenas uma fracção do ácido é recuperada, de modo que existe uma necessidade de reposição de ácido.

Opcionalmente, o ácido fraco inclui ácido sulfuroso e/ou ácido acético e/ou ácido fosforoso e/ou ácido carbónico.

Como aqui se utiliza, a expressão "ácido sulfuroso" inclui S02 assim como H2SO3. Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, o agente de extracção é formado por contacto de SO2 com água. Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, o primeiro agente de extracção 110 é formado por contacto entre um solvente orgânico e S02.

Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, o contacto entre o solvente orgânico e o SO2 é conduzido numa fase de vapor para formar uma mistura de vapor, que por 58 condensação forma um primeiro agente de extracção 110. Opcionalmente, parte da mistura de vapor inclui vapores de água e o agente de extracção formado por condensação inclui água gue reage com S02 para formar ácido sulfuroso. Alternativa ou adicionalmente, é adicionada água após a condensação. Em algumas concretizações, parte da água utilizada para formar o ácido sulfuroso é adicionada ao primeiro agente de extracção 110 por contacto com material lenhocelulósico contendo água (i.e. durante a extracção 120).

Em algumas concretizações, o ácido sulfuroso está presente no agente de extracção 110 numa concentração de 500 a 10 000 ppm, opcionalmente 1000 a 8000 ppm, opcionalmente 1500 a 7000 ppm. Estas concretizações envolvem opcionalmente a dissolução de S02 num agente de extracção de acetona/água.

Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, o substrato 100 contém catiões. Em algumas concretizações, o agente de extracção 110 é proporcionado numa guantidade suficiente para proporcionar pelo menos 0,5, 1,0, 1,5, 2,0 ou 3,0 moles do ácido fraco por eguivalente de catiões ou quantidades intermédias ou superiores de ácido.

Em algumas concretizações, o substrato lenhocelulósico 100 contém ácidos orgânicos. Em algumas concretizações, o primeiro agente de extracção 110 é proporcionado numa quantidade suficiente para proporcionar pelo menos 0,5, 1,0, 1,5, 2,0, ou 3,0 moles do ácido fraco por equivalente de ácido orgânico ou quantidades intermédias ou superiores de ácido fraco.

Alternativa ou adicionalmente, em algumas concretizações exemplificativas da invenção, a proporção entre o solvente orgânico solúvel em água (e.g., acetona) no primeiro agente de extracção e a água no substrato é de pelo menos 2,0; pelo menos 2,5; pelo menos 2,7; pelo menos 2,9; ou pelo menos 3,5 ou valores intermédios ou superiores numa base em peso.

Considerações sobre a Extracção Exemplificativa

Com referência novamente à Fig. 1, a extracçao 120 opcionalmente inclui duas ou mais extracções em série. Em 59 algumas concretizações, cada uma destas duas ou mais extracções é realizada na forma de extracção em contracorrente.

Nas concretizações da invenção que empregam duas ou mais extracções em série, com contacto em contracorrente entre o substrato 100 e o agente de extracção 110, o substrato não extraído é colocado em contacto primeiro com o agente de extracção usado que já esteve em contacto com o substrato uma ou mais vezes e contém iões minerais e/ou matéria orgânica. Em alguns casos, são conduzidas 2 ou mais, 3 ou mais, 4 ou mais ou 5 ou mais extracções em série.

Após o contacto com este substrato não extraído, o líquido que é separado forma a mistela 130. Note-se que esta separação ocorre após a primeira extracção do ponto de vista do substrato 100, embora seja a última extracção na série do ponto de vista do agente de extracção.

Após a separação da mistela 130, o substrato lenhocelulósico 100 (agora parcialmente extraído) passa por uma ou mais etapas adicionais de contacto e é eventualmente colocado em contacto com um agente de extracção 110 fresco (i.e. não anteriormente usado). Note-se que esta é a última extracção do ponto de vista do substrato 100, embora seja a primeira extracção na série do ponto de vista do agente de extracção 110.

Nesta etapa, o material lenhocelulósico é separado do agente de extracção na forma de substrato extraído 140. De acordo com várias concretizações exemplificativas da invenção, podem ser empregues diferentes formas de separação. Em algumas concretizações, a separação do material lenhocelulósico do agente de extracção envolve prensagem e/ou decantação e/ou filtração e/ou centrifugação.

Em algumas concretizações, o agente de extracção 110 é passado através de dois ou mais vasos de contacto contendo substrato lenhocelulósico 100. Opcionalmente, o número de extracções 120 e/ou de vasos de contacto é superior a 3 e/ou inferior a 9. Em algumas concretizações, o número de extracções 120 e/ou de vasos de contacto é 5, 6 ou 7. 60

Opcionalmente, o número de extracções 120 e/ou de vasos de contacto pode ser ajustado com base na quantidade de impurezas no substrato 100, que pode ser determinada empiricamente utilizando técnicas laboratoriais. Alternativa ou adicionalmente, o aumento do número de extracções 120 e/ou de vasos de contacto contribui para um aumento na eficiência da extracção com um determinado volume de agente de extracção 110.

Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, a extracção 120 inclui duas ou mais extracções que não são idênticas umas às outras. De acordo com várias concretizações exemplificativas da invenção as extracções podem diferir em condições de temperatura e/ou na duração e/ou no número de etapas de extracção e/ou no agente de extracção 110.

Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, cada uma das referidas duas ou mais extracções é caracterizada por uma proporção [p/p] entre o ácido fraco e o solvente no agente de extracção 110 independente da mesma proporção numa ou mais outras extracções das duas ou mais extracções. Em algumas concretizações, durante a modificação para a reciclagem 210 adiante descrita, a reciclagem do extracto forma uma fracção esgotada de ácido e uma fracção rica em ácido que são utilizadas nas referidas duas ou mais extracções.

Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, a extracção 120 é realizada num extractor de leito raso de ciclo continuo. Um exemplo de um extractor de leito raso de ciclo continuo comercial que pode ser adaptado para utilização no contexto das concretizações exemplificativas da invenção é o Extractor "Model III Solvent Extractor" (Crown Iron Works Company; Roseville, MN, EUA).

Com referência agora à Fig. 2, a extracção 120, incluindo duas ou mais extracções, está ilustrada com mais detalhe num esquema de fluxos simplificado. Na concretização exemplificativa representada, encontra-se o diagrama do contacto em múltiplas etapas, com seis etapas, e a utilização de agentes de extracção possuindo diferentes teores de ácido 61 fraco. No diagrama, o fluxo do substrato é descendente e o fluxo do agente de extracção é ascendente. A Fig. 2 emprega números similares aos utilizados na Fig. 1 para referir materiais ou correntes similares. Na concretização representada, o agente de extracção é adicionado apenas nas etapas 3 e 6. De acordo com a concretização representada, o substrato lenhocelulósico 100 é colocado em contacto na etapa 1 com uma mistura que já esteve em contacto com substrato nas etapas 2 e 3. A mistura inclui um primeiro agente de extracção rico em ácido 110B e um segundo agente de extracção esgotado de ácido 110A. À medida que o substrato 100 progride para as etapas 2 e 3, a mistura com que está em contacto tem concentrações progressivamente inferiores de impurezas extraídas. À medida que o substrato 100 progride para as etapas 4 a 6, é extraído em série por agente de extracção esgotado de ácido 110A que entra na etapa 6 e tem fluxo ascendente. Em resultado, a última extracção de substrato 100 na etapa 6 é com um primeiro agente de extracção esgotado em relação ao ácido fraco.

Em algumas concretizações, os agentes de extracção 110A e/ou 110B incluem água. De acordo com várias concretizações exemplificativas da invenção, a proporção entre água e solvente em cada uma das etapas é controlada independentemente, por exemplo por controlo da quantidade de agente de extracção adicionado em cada uma das etapas, tendo em conta a quantidade de água contida no referido substrato 100 em cada uma das etapas e o seu caudal.

Segunda Extracção Opcional Exemplificativa

Com referência novamente à Fig. 1: Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, o processo 101 inclui a realização de uma extracção adicional com um segundo agente de extracção que contém um solvente orgânico solúvel em água. De acordo com várias concretizações exemplificativas da invenção este agente de extracção adicional pode ser o mesmo agente de extracção 110 ou podem ser empregues dois agentes de extracção diferentes (veja-se 110A e 110B da Fig. 2) . Em 62 algumas concretizações, as diferenças entre os agentes de extracção podem incluir diferenças no tipo de ácido e/ou na concentração de ácido e/ou no tipo de solvente e/ou na concentração de solvente.

Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, o segundo agente de extracção compreende uma menor concentração de ácido fraco do que o primeiro agente de extracção ou não compreende ácido fraco.

Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, o segundo agente de extracção compreende solvente orgânico similar ao solvente do primeiro agente de extracção.

Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, a extracção adicional inclui molhar o substrato 100 com o segundo agente de extracção antes do tratamento termomecânico 103.

Processamento Exemplificativo do Substrato Extraído

Como mostrado na Fig. 1, em algumas concretizações exemplificativas da invenção, a extracção 120 de um substrato lenhocelulósico 100 com um agente de extracção 110 compreendendo um solvente orgânico solúvel em água produz, após remoção da mistela 130, um substrato extraído 140.

Em algumas concretizações, a remoção da mistela 130 compreende a remoção passiva, tal como por drenagem. Alternativa ou adicionalmente, a remoção da mistela 130 compreende a remoção activa, tal como por centrifugação.

Em algumas concretizações da invenção, o substrato extraído 140 é hidrolisado 250 para produzir um hidrolisado 270 rico em açúcares assim como uma corrente de lenhina residual 260. A hidrólise 250 pode ser realizada na presença de um ou mais ácidos inorgânicos, tais como ácido clorídrico e/ou ácido sulfúrico e/ou ácido nítrico e/ou ácido fosfórico. Em algumas concretizações exemplificativas, o ácido inorgânico é HC1. Em outras concretizações exemplificativas da invenção, o ácido inorgânico é H2SO4. 63

Alternativa ou adicionalmente, o substrato extraído 140 pode ser submetido a pirólise e/ou gaseificação e/ou hidrólise na presença de um fluido reactivo.

Em algumas concretizações exemplificativas, a pirólise compreende a utilização de pelo menos um de entre um reactor de leito fixo, um reactor Auger, um reactor ablativo, um reactor de cone rotativo e um reactor de leito fluidizado.

Em algumas concretizações, o agente de extracção 110 compreende um ácido fraco (e.g. ácido sulfuroso e/ou ácido acético).

Em algumas concretizações, o substrato 100 sofre ruptura por aplicação de um perfil predeterminado de pressão-temperatura-tempo .

Em algumas concretizações, após a extracção, o agente de extracção 110 é separado da mistela 130.

Em algumas concretizações, subsequentemente à remoção da mistela 130 do substrato extraído 140, o substrato 140 é submetido a um processo com sulfito.

Como se utiliza no presente fascículo e nas reivindicações anexas, a expressão "processo com sulfito" indica qualquer processo que produz fibras de celulose a partir de um substrato lenhocelulósico por utilização de vários sais de ácido sulfuroso para extrair a lenhina do substrato. Em algumas concretizações, a extracção é realizada em grandes vasos pressurizados denominados digestores. De acordo com várias concretizações exemplificativas da invenção, os sais utilizados no processo de formação de pasta são sulfitos (S032-) , ou bissulfitos (HS03“) , dependendo do pH. Opcionalmente, o contra-ião pode ser sódio (Na+) , cálcio (Ca2+) , potássio (K+) , magnésio (Mg2+) ou amónio (NH4+) .

De acordo com várias concretizações da invenção o processo com sulfito é seguido por hidrólise 250 do substrato extraído 140 utilizando um ácido inorgânico como catalisador, e/ou pirólise do substrato extraído 140, e/ou gaseificação do 64 substrato extraído 140 e/ou hidrólise do substrato extraído 140 na presença de um fluido reactivo.

Processo Exemplificativo Adicional A Fig. 7 é um diagrama de fluxos simplificado de um processo de hidrólise enzimática de um substrato lenhocelulósico indicado genericamente como processo 700. 0 processo 700 exemplificativo representado inclui a extracção 120 do substrato lenhocelulósico 100 com um agente de extracção 110 compreendendo um solvente orgânico solúvel em água. A extracção 120 produz um substrato extraído 140 e uma mistela 130. 0 processo 700 também inclui a remoção da mistela 130 do substrato extraído 140.

De acordo com o processo 700 exemplificativo representado, o substrato extraído 140 é submetido a um processo com sulfito 702. 0 processo com sulfito 702 dissolve a lenhina. 0 processo 700 exemplificativo representado, continua com a hidrólise enzimática 704 do substrato extraído 140. Em outras concretizações exemplificativas da invenção, são empregues outros tipos de hidrólise (e.g. utilizando um ácido inorgânico e/ou um fluido reactivo). A hidrólise 704 produz um hidrolisado 706. Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, o agente de extracção 110 inclui um ácido fraco como descrito acima. Em algumas concretizações, o ácido fraco inclui ácido sulfuroso. Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, o ácido sulfuroso é formado por adição de S02 a uma mistura de solvente e água. Opcionalmente, as concentrações de ácido fraco são como acima descrito.

Alternativa ou adicionalmente, em algumas concretizações exemplificativas, é aplicado um perfil predeterminado de pressão-temperatura-tempo ao substrato 100 antes da extracção 120 como descrito acima.

Considerações sobre Reciclagem Exemplificativa

Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, o processo 101 (Fig. 1) inclui a separação do solvente e/ou do ácido fraco da mistela 130 para formar uma corrente de 65 reciclagem (155 e/ou 111) incluindo solvente e/ou ácido fraco. Em algumas concretizações, a separação do solvente inclui evaporação 150 e/ou extracção para outro solvente. Na concretização representada, o solvente é separado por evaporação 150, opcionalmente num módulo de evaporação. Em algumas concretizações, o ácido fraco é ácido sulfuroso e o excesso de SO2 é evaporado da mistela 130. De acordo com várias concretizações exemplificativas da invenção o processo inclui a separação de pelo menos uma porção do solvente orgânico solúvel em água e/ou do ácido fraco da mistela 130 e/ou 240.

Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, a evaporação 150 é conduzida para adicionalmente separar o solvente reciclado 155 e/ou o ácido fraco e para formar uma fracção rica em ácido (fracção de vapor rica em SO2) e uma fracção esgotada de ácido. Opcionalmente, a fase de vapor esgotada de ácido é condensada para formar uma fase liquida esgotada de ácido fraco e a fase vapor rica em ácido é condensada para formar uma fase liquida rica em ácido fraco. Opcionalmente, o solvente reciclado 155 é combinado com o agente de extracção 111 reciclado como indicado pelas setas a tracejado.

Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, (Fig. 2) a fase liquida esgotada de ácido fraco 110A e/ou a fracção de vapor rica em ácido 110B, colectivamente designadas na Fig. 1 como agente de extracção 110, são modificadas separadamente e recicladas separadamente por via do módulo 210 para a extracção 120.

Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, a mistela 130 inclui água (na fase aquosa 160) e uma fracção lipófila 170. Opcionalmente, a fracção lipófila 170 é gradualmente separada (e.g. por destilação por passos) da mistela 130 para formar uma fase aquosa 160 e uma fracção lipófila 170 por exemplo por evaporação gradual do solvente, ácido fraco e compostos orgânicos voláteis. Como se utiliza no presente fascículo e nas reivindicações anexas, os termos "destilar" e "destilação" incluem todos os processos de separação baseados na evaporação diferencial. Opcionalmente, a separação do solvente orgânico solúvel em água e do ácido 66 fraco da mistela 130 forma uma fase aquosa 160. Em algumas concretizações, a água e as impurezas solúveis em água na fase aquosa 160 são modificadas e recicladas no tratamento 165 opcional da fase aquosa.

Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, a fase aquosa 160 inclui uma quantidade substancial de hidratos de carbono e o tratamento 165 da fase aquosa compreende o tratamento anaeróbico da fase aquosa 160 para produzir metano. Em algumas concretizações, este metano é utilizado como fonte de energia no processo (e.g. combustível para aquecimento de um alambique ou para proporcionar vapor para a explosão com vapor).

Em algumas concretizações da invenção, a evaporação 150 inclui a destilação da mistela 130 para produzir uma fase de solvente (representada pela seta 155), uma fase aquosa 160 e uma fracção lipófila 170. Em algumas concretizações, a fase de solvente inclui a cabeça da destilação. Em algumas concretizações, a fase aquosa 160 e/ou a fracção lipófila 170 permanecem na fase do fundo. Em algumas concretizações, a fase aquosa 160 e a fracção lipófila 170 são separadas, por exemplo por decantação, por separadores de ciclone ou centrífugas. Em algumas concretizações, a separação do material lipófilo 190 é conduzida a uma temperatura elevada. A temperatura elevada pode ser importante se o material lipófilo possuir um ponto de fusão elevado. Em algumas concretizações, a fase aquosa 160 separada é biologicamente (opcionalmente anaerobicamente) digerida. De acordo com várias concretizações exemplificativas da invenção, a COD (do inglês "Chemical Oxigénio Demand" -Carência Química de Oxigénio) da fase aquosa 160 separada está na gama de 5000 a 100 000 ppm, opcionalmente 10 000 a 80 000 ppm, opcionalmente 15 000 a 70 000 ppm, opcionalmente 20 000-50 000 ppm. Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, o teor de sulf ito/sulf ato da fase aquosa 160 a tratar é mantido abaixo de 10 000 ppm, opcionalmente abaixo de 8000 ppm, opcionalmente abaixo de 6000 ppm, opcionalmente abaixo de 4000 ppm, opcionalmente abaixo de 2000 ppm. Em algumas concretizações, a fase aquosa 160 é tratada com cal antes da digestão biológica para remover enxofre na forma de precipitado de CaS03/CaS04. 67

Em algumas concretizações, o processo 101 inclui o tratamento 180 da fracção lipófila da fracção lipófila 170. Em algumas concretizações exemplificativas, a fase de solvente compreende o solvente orgânico solúvel em água 200 e pelo menos uma porção do ácido fraco. Em algumas concretizações, o tratamento 180 inclui fraccionamento adicional da fracção lipófila 170 em lipófilos separados 190 e solvente separado 200.

Em algumas concretizações exemplificativas, a fase aquosa 160 compreende menos de 10%, 8%, 5%, 3% ou 1% de hidratos de carbono ou quantidades inferiores ou intermédias.

Em algumas concretizações, a fase lipófila 170 é dessolventizada, opcionalmente utilizando vapor da explosão com vapor 103.

Em algumas concretizações, o processo 101 inclui a recolha periódica de uma fracção lipófila 170 separada da mistela 130 durante a destilação do solvente orgânico solúvel em água e o ácido fraco por evaporação 150. Nas concretizações da invenção que empregam explosão com vapor, o vapor libertado pode opcionalmente ser utilizado como fonte de energia calorífica para a evaporação 150, que opcionalmente toma a forma de destilação.

Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, o tratamento 180 da fracção lipófila inclui o fraccionamento da fracção lipófila 170. Em algumas concretizações, o fraccionamento é por remoção do solvente por passos.

Alternativa ou adicionalmente, o tratamento 180 da fracção lipófila inclui a evaporação adicional de SO2 e solvente, conjuntamente, para formar uma mistura de vapor. Opcionalmente, a mistura de vapor é condensada para formar a solução de solvente separado 200 que inclui solvente e S02 (opcionalmente na forma de H2SO3) . Opcionalmente, a solução 200 é reciclada para a extracção 120. Em algumas concretizações, o solvente separado 200 que vai ser reciclado é modificado no do módulo de modificação 210. 68

Opcionalmente, o ácido fraco não é completamente separado. Parte do ácido fraco pode formar sais (solúveis em água) que permanecem na mistela. Por exemplo, quando se utiliza ácido sulfuroso/S02, este pode oxidar-se parcialmente em ácido sulfúrico/S03, que é mais difícil de separar. Opcionalmente, o ar é removido do substrato 100 antes da extracção 120, e.g. por aplicação de vapor. Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, esta aplicação de vapor contribui para uma redução no contacto entre o ar e o agente de extracção 110 durante a extracção 120.

Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, a modificação inclui a remoção de uma fracção dos, opcionalmente substancialmente todos os VOC do solvente, e.g. por destilação. De acordo com várias concretizações exemplificativas da invenção o agente de extracção 111 reciclado é utilizado como agente de extracção 110 num ciclo subsequente de extracção, opcionalmente em combinação com solvente reciclado 155.

Reciclagem de solvente exemplificativa

Com referência novamente à Fig. 1: Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, o solvente solúvel em água no agente de extracção 110 é pelo menos parcialmente reciclado a partir de uma extracção prévia e/ou de uma etapa de extracção prévia (e.g. 155 e/ou 111 na

Fig. 1). Em algumas concretizações, a reciclagem envolve destilação a partir de uma mistela (e.g. 130 e/ou 240) . Tipicamente, a destilação deixa alguma água no solvente. A condensação de vapores da coluna de destilação forma uma mistura de água e solvente. Por exemplo, se for utilizada acetona como solvente, a condensação pode formar uma mistura de acetona: água numa proporção de cerca de 90:10. 0 agente de extracção 110 pode então ser preparado por adição de SO2 a esta mistura acetona/água.

Em algumas concretizações, a fase de solvente 155 inclui solvente orgânico solúvel em água e pelo menos uma porção do ácido fraco proporcionado no agente de extracção. Como indicado na Fig. 1, o solvente recuperado 155 é opcionalmente 69 reutilizado como parte do agente de extracçao 110 na extracção 120.

De acordo com várias concretizações exemplificativas da invenção o agente de extracção reciclado contém cerca de 70% a 95% de solvente e 30% a 5% de água. Em algumas concretizações, o agente de extracção reciclado contém cerca de 90% de solvente e cerca de 10% de água. De acordo com estas concretizações, a extracção 120 é com um agente de extracção compreendendo solvente e água.

Em algumas concretizações, a proporção solvente/substrato é seleccionada de modo a que o teor de água no agente de extracção aumente para cerca de 20%, opcionalmente para cerca de 30%, opcionalmente para cerca de 40%, opcionalmente para cerca de 50%, opcionalmente para cerca de 60% ou mesmo para cerca de 70% ou mais devido à transferência de água proveniente do substrato.

Durante a subsequente extracção 120, o agente de extracção 110 toma água do substrato 100. Se o substrato 100 for madeira, tal como madeira de pinheiro, tipicamente inclui ligeiramente mais de 50% de água no inicio da extracção 120 e sai na forma de substrato extraído 140 com cerca de 10% de água. Ao mesmo tempo, a mistela 130 transporta uma quantidade de água correspondentemente maior do que o agente de extracção 110.

Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, a mistela 130 contém cerca de 45% de água. De acordo com várias concretizações exemplificativas da invenção, esta percentagem pode variar com um ou mais de entre o teor de água do substrato 100 (ou substrato que sofreu ruptura 105) e/ou a quantidade de água no agente de extracção 110 e/ou a proporção entre agente de extracção e substrato aplicada durante a extracção 120.

Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, o solvente é primeiro destilado da mistela 130 e os vapores são condensados para reformar uma mistura solvente-água. Em muitos casos o ácido fraco é extraído com o solvente e é condensado com ele para reformar o agente de extracção 110. Em algumas 70 concretizações, a reconstituição de agente de extracção 110 inclui alguma reposição de ácido (i.e. adição de ácido fresco). À medida que a concentração do solvente na mistela diminui, o(s) material(ais) lipófilo(s) podem precipitar. Em alguns casos, este material lipófilo precipitado pode ainda conter algum solvente. Opcionalmente, outra destilação (tratamento 180 da fracção lipófila) separa o solvente residual 200.

Opcionalmente, o vapor formado na despressurização da explosão com vapor (tratamento termomecânico 103) pode ser utilizado para a destilação (e.g. 180) da fracção lipófila 170. Opcionalmente, a destilação do solvente da mistela é dividida em vários passos. Isto resulta na divisão da fracção lipófila 170 em várias fracções. Opcionalmente, esta divisão contribui para um aumento do valor total.

Efeitos da extracção exemplificativa

Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, o substrato lenhocelulósico 100 inclui água. Opcionalmente, a extracção 120 transfere água do substrato 100 para o agente de extracção 110.

De acordo com várias concretizações exemplificativas da invenção o teor inicial de água do substrato lenhocelulósico 100 está na gama de cerca de 10% a cerca de 90% em peso, opcionalmente de cerca de 20% a cerca de 80% em peso, de cerca de 30% a cerca de 70% em peso, ou de cerca de 40% a cerca de 60% em peso.

De acordo com várias concretizações exemplificativas da invenção o teor de água do substrato extraído 140 está opcionalmente na gama de cerca de 1% a cerca de 40% em peso, de cerca de 2% a cerca de 30% em peso, de cerca de 5% a cerca de 25% em peso, ou de cerca de 10% a cerca de 20% em peso. De acordo com várias concretizações exemplificativas da invenção, a extracção 120 diminui o teor de água do substrato de cerca de 50% para cerca de 25%, de cerca de 50% para cerca de 20%, de cerca de 50% para cerca de 18%, de cerca de 50% para cerca 71 de 16%, ou percentagens intermédias ou inferiores. Alternativa ou adicionalmente, de acordo com várias concretizações exemplificativas da invenção, a extracção 120 diminui o teor de água do substrato extraído 140 para menos de cerca de 25%, opcionalmente menos de 20%, e opcionalmente menos de cerca de 18% da água proporcionada no substrato lenhocelulósico 100.

Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, o tratamento termomecânico 103 contribui para um aumento na diferença do teor de água entre o substrato 100 e o substrato extraído 140. De acordo com várias concretizações da invenção, o teor inicial de água do agente de extracção 110 está na gama de cerca de 1% a cerca de 30% em peso, ou cerca de 2% a cerca de 20% em peso, ou cerca de 5% a cerca de 15% em peso, ou cerca de 8% a cerca de 12% em peso. Alternativa ou adicionalmente, o teor de água do agente de extracção após a extracção está na gama de cerca de 20% a cerca de 80% em peso, ou de cerca de 30% a cerca de 70% em peso, ou de cerca de 40% a cerca de 60% em peso.

Em algumas concretizações, o teor de água na mistela 130 é superior ao teor de água do agente de extracção 110 em pelo menos 10%, pelo menos 20%, pelo menos 30% ou mais. Esta diferença provém em grande parte da água extraída do substrato. Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, pelo menos 50% da água originalmente presente no substrato 100 é removida e transferida para a mistela 130 e/ou para a mistela adicional 240. Em algumas concretizações, o teor de água do substrato extraído 140 é inferior a 20% em peso, inferior a 15% em peso, ou inferior a 8% em peso.

Em algumas concretizações da invenção, 50%, 65% ou mesmo, 75% ou mais do teor de cinza do substrato 110 é extraído para a mistela 130. Em alguns substratos 100, o cálcio e o magnésio formam uma grande fracção do teor de catiões da cinza. Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, pelo menos 50%, pelo menos 60%, ou mesmo 75% ou mais dos teores de magnésio e/ou de cálcio do substrato 100 são extraídos para a mistela 130. Estes níveis de extracção de cinza do substrato 100 são significativamente mais eficientes do que alternativas previamente disponíveis. 72

Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, o substrato extraído 140 contém menos de 50% do teor de cálcio e de magnésio proporcionado no substrato 110. Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, o substrato extraído 140 contém menos de 80%, menos de 70%, menos de 60%, ou menos de 50% do material da fracção lipófila originalmente presente no substrato 100. Estes níveis de remoção da fracção lipófila do substrato 100 são significativamente mais eficientes do que alternativas previamente disponíveis.

Por outras palavras, pelo menos 20%, pelo menos 30%, pelo menos 40%, pelo menos 50%, pelo menos 60%, pelo menos 70%, pelo menos 80% ou pelo menos 90% do material da fracção lipófila originalmente presente no substrato 100, como determinado por extracção com DCM, migra para a mistela 130.

Alternativa ou adicionalmente, o substrato extraído 140 contém menos de 60%, 50%, 40%, ou 30% da pectina proporcionada no substrato lenhocelulósico 100.

Alternativa ou adicionalmente, a quantidade total de material extraído durante o contacto (extracção 120) é de 0,5-10%, 1% a 9%, 2% a 8%, ou 3% a 7%, calculada com base no peso seco do substrato 100.

Alternativa ou adicionalmente, o teor de hidratos de carbono da mistela 130 é inferior a 10%, inferior a 8%, inferior a 4% ou inferior a 2% dos hidratos de carbono no substrato 100.

Considerações sobre a Hidrólise Exemplificativa

Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, o substrato extraído seco 230 é hidrolisado 250. Em algumas concretizações, a hidrólise 250 é realizada por contacto com um meio aquoso de hidrólise com uma proporção em pesos de HC1 para (HCl + água) de 30%, 35%, 37%, 40%, 42%, 45% ou percentagens intermédias ou superiores.

Em algumas concretizações da invenção, a hidrólise é melhorada pela extracção descrita acima. Opcionalmente, o melhoramento pode ser na velocidade da hidrólise e/ou em um ou 73 mais parâmetros do hidrolisado. Os parâmetros do hidrolisado incluem, mas não se lhes limitando, composição em açúcares e/ou concentração de impurezas derivadas do substrato e/ou concentração de produtos da degradação de açúcares. A hidrólise 250 produz hidrolisado 270 incluindo HC1 e pelo menos um hidrato de carbono assim como uma corrente de lenhina 260 residual que inclui lenhina, HC1 e água. Tipicamente, as correntes 260 e 270 são separadas e cada uma é submetida a processamento a jusante apropriado. O hidrolisado 270 é processado para remover ácido e/ou aumentar o teor de açúcares e/ou modificar a composição em açúcares. 0 processamento a jusante do hidrolisado 270 pode ser, por exemplo, de acordo com processos divulgados no pedido de patente provisória co-pendente US 61/500,169. A corrente de lenhina 260 é processada para remover ácido e/ou desacidificar a lenhina e/ou secar a lenhina e/ou recuperar açúcares residuais. 0 processamento a jusante da lenhina 260 pode ser, por exemplo, de acordo com processos divulgados no pedido de patente provisória co-pendente US 61/491,243 que é aqui completamente incorporado por referência.

Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, o hidrolisado 270 contém 2%, 1% ou mesmo 0,5% ou menos de sólidos. A prática de processos de extracção como descrito acima opcionalmente contribui para uma redução desta percentagem de sólidos.

Interacções Exemplificativas entre Substrato e Prática de Processos Exemplificativos

De acordo com várias concretizações da invenção, qualquer material lenhocelulósico pode servir como substrato 100. Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, o substrato 100 inclui um ou mais de entre madeira, bagaço de cana-de-açúcar, resíduos agrícolas, biomassa de óleo de palma, culturas energéticas e biomassa reciclada. Em algumas concretizações o substrato 100 é proporcionado na forma de madeira aparas, por exemplo aparas com uma medida maior de 74 4 polegadas, 3 polegadas, 2 polegadas, 1,5 polegadas ou 1 polegada ou medidas intermédias ou inferiores. Em algumas concretizações da invenção, é utilizada uma madeira macia, tal como pinho, como substrato 100.

Tipicamente, o substrato 100 inclui pelo menos 10%, 20% ou mesmo 30% ou mais de água. Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, o substrato 100 não é seco antes da extracção 120 ou é ligeiramente seco até um nível de água na gama de 40% a 50%. Esta ligeira secagem pode ser realizada, por exemplo, por recolha do substrato e deixando-o em repouso antes da sua utilização como substrato 100. Em algumas concretizações, o repouso continua durante 5, 10, 15, 20, 30 ou 40 ou um número de dias intermédio ou superior. Em algumas concretizações da invenção, a madeira serve como substrato e repousa durante pelo menos 5 dias antes da sua utilização. Alternativa ou adicionalmente, o substrato é processado para aumentar a área da superfície antes do repouso. Opcionalmente, o substrato é madeira e consegue-se um aumento da superfície partindo os toros e/ou lascando a madeira. Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, o aumento da área da superfície contribui para um aumento da velocidade da secagem e/ou uma redução nos compostos orgânicos voláteis e/ou resinas presentes no substrato.

Impurezas exemplificativas e problemas associados 0 substrato 100 foi descrito como contendo impurezas que incluem cinza e uma fracção lipófila. 0 termo "cinza" refere-se aos materiais que permanecem após a combustão completa do substrato conforme é aceite na especialidade. A fracção lipófila inclui material que não lenhina, não celulósico, que não cinza, tal como resinas, piche, talóleos, terpenos (e outros compostos orgânicos voláteis) e materiais proteináceos. A medição da fracção lipófila num substrato é mais frequentemente conduzida por extracção.

Na indústria alimentar, a extracção Soxhlet com éter é tipicamente empregue e a "fracção lipófila" de um alimento é referida como o "extracto etéreo". Este bem conhecido procedimento está descrito, por exemplo, em "Experimental 75 organic chemistry: Principies and Practice" (1996) de Harwood e Moody; Blackwell Scientific Publications, Oxford England. Na indústria da pasta de papel a extracção em Diclorometano (DCM) é mais comum e a "fracção lipófila" da madeira é referida como extractáveis em DCM {"DCM extractives") (ASTM D3971 -89 (2010)) . A determinação de extractáveis em Etanol é também conhecida (ASTM E1690 - 08). A expressão "fracção lipófila" como se utiliza no presente fascículo e nas reivindicações anexas refere-se a ácido gordos e/ou ácidos de resina e/ou triglicéridos assim como qualquer material orgânico menos de 1% solúvel em água a 25 °C. A fracção lipófila pode incluir materiais que não se encontram tipicamente em extractáveis em DCM (como determinado por procedimentos convencionais), tais como produtos intermediários do processo formados em passos que precedem a extracção, ou na extracção na presença do ácido fraco.

Em algumas concretizações, a fracção lipófila inclui pelo menos 70%, 80%, 90% ou 100% dos extractáveis em DCM presentes no substrato antes da extracção. Alternativa ou adicionalmente, a fracção lipófila pode incluir menos de 30%, 20%, 10%, 5% ou substancialmente 0% de materiais que não pertencem aos extractáveis em DCM.

Utilizando o presente fascículo como guia, será possível a um técnico especializado caracterizar a fracção lipófila de um substrato 100 candidato utilizando dados disponíveis e/ou procedimentos analíticos padrão, e ajustar o processo 101 com base no perfil específico da fracção lipófila do substrato candidato. De acordo com várias concretizações exemplificativas da invenção, esse ajustamento pode envolver a alteração do solvente e/ou do ácido fraco empregues e/ou das suas quantidades.

Em geral, a fracção lipófila e/ou a cinza no substrato lenhocelulósico podem não estar homogeneamente distribuídas. Por exemplo, em madeira de pinheiro, encontram-se grandes diferenças nos extractáveis na direcção radial nos troncos da madeira. Os pinheiros têm muito mais ácidos de resina no cerne 76 do que no alburno. 0 cerne também contém menos triglicéridos e mais ácidos gordos livres do que o alburno. Muitos extractáveis são incorporados bem fundo no interior das estruturas celulares e portanto podem não ser de fácil acesso e facilmente removidos pelo solvente durante o pré-tratamento. Por estas razões, o tratamento termomecânico 103 pode contribuir para a eficiência da extracção. A fracção de cinza do substrato 100 pode incluir catiões inorgânicos, aniões inorgânicos ou ambos. Os catiões comuns presentes no substrato 100 incluem, mas não se lhes limitando, cálcio, magnésio, potássio e sódio. Em muitos casos, o substrato 100 inclui tanto cálcio como magnésio e a separação destes catiões do substrato pode ser considerada um problema técnico a ultrapassar. A presença de cinza e/ou de fracção lipófila no hidrolisado 270 e/ou na corrente de lenhina 260 podem causar complicações de processamento indesejáveis. Estas complicações podem ser associadas com, por exemplo, a extracção do solvente utilizado para a separação de HC1 dos açúcares e/ou da lenhina.

Os componentes da fracção lipófila tendem a acumular-se no solvente utilizado para remover o HC1. Como este solvente é dispendioso, é frequentemente reciclado. Se os componentes da fracção lipófila não forem removidos, a reciclagem não é industrialmente exequível. A remoção da fracção lipófila deste solvente requer um tratamento dispendioso que reduz a exequibilidade industrial. Alternativa ou adicionalmente, os aniões presentes na cinza podem ser convertidos na sua forma de ácido por contacto com HC1 e complicar a utilização da extracção com solventes para a recuperação de HC1. Alternativa ou adicionalmente, a cinza pode causar dificuldades para outros processos de separação do HC1 dos hidratos de carbono no hidrolisado, tais como processos cromatográficos. Alternativa ou adicionalmente, os componentes da fracção lipófila podem interferir com a hidrólise 250 por incrustação nos filtros e/ou causando aglomeração ("clumping") da madeira parcialmente hidrolisada e/ou da lenhina. Em adição, a fracção lipófila e/ou a cinza tendem a contaminar a lenhina e diminuem o seu valor. 77

Considerações Exemplificativas sobre o Custo

Algumas concretizações exemplificativas da invenção contribuem para uma redução dos custos do processamento a jusante do hidrolisado 270 e/ou da corrente de lenhina 260 e/ou da hidrólise 250. Opcionalmente, esta contribuição pode ser um factor decisivo sobre a exequibilidade económica da hidrólise 250. Alternativa ou adicionalmente, esta contribuição pode alterar um substrato particular de um "fraco candidato" à hidrólise ácida para um "bom candidato" à hidrólise ácida.

Por exemplo, a remoção de cinza e/ou de impurezas lipófilas do substrato 100 de acordo com um processo exemplificativo da invenção diminui o custo da energia e dos reagentes necessários para a formação de hidrolisado 270, para a separação do ácido e para a purificação dos hidratos de carbono do hidrolisado e/ou para o tratamento da lenhina. Assim, de acordo com uma concretização, pelo menos um de entre o custo da energia e o custo dos reagentes para o tratamento do hidrolisado 270 e/ou o tratamento da lenhina formada a partir da referida alimentação extraída separada é inferior em pelo menos 2%, pelo menos 3%, pelo menos 5% ou pelo menos 10% comparativamente com o do tratamento do hidrolisado formado a partir do referido substrato lenhocelulósico.

Tratamento alcalino opcional exemplificativo A Fig. 5 é um diagrama de fluxos simplificado de um processo de acordo com algumas concretizações exemplificativas da invenção indicado genericamente por 501. 0 processo 501 exemplificativo representado inclui o contacto 510 de um substrato 500 com um agente de extracção 505 alcalino para formar uma alimentação extraída esgotada de fracção lipófila 520 e uma solução compreendendo um sal de álcali de ácidos gordos (solução de álcali 530). De acordo com várias concretizações da invenção o substrato 500 inclui substrato 100 e/ou substrato extraído 140 (Fig. 1). De acordo com várias concretizações exemplificativas da invenção 78 o agente de extracção 505 compreende um álcali, opcionalmente em combinação com um solvente orgânico solúvel em água.

De acordo com algumas concretizações o referido solvente orgânico solúvel em água inclui, mas não se lhes limita, cetonas, aldeídos, ésteres e álcoois com até quatro átomos de carbono. Em algumas concretizações, o solvente do agente de extracção 505 é uma mistura de vários solventes orgânicos solúveis em água. Em algumas concretizações, o agente de extracção 505 inclui acetona. Em algumas concretizações, a acetona é o único solvente no agente de extracção 505.

Considerações sobre o perfil exemplificativo

Com referência novamente à Fig. 1: nas concretizações exemplificativas da invenção que envolvem a aplicação de um perfil predeterminado de pressão-temperatura-tempo (103) ao substrato 100, a predeterminação dos parâmetros do perfil pode ser baseada, por exemplo, na análise de um grau de ruptura do substrato. Uma maneira de avaliar um grau de ruptura do substrato consiste em estimar a proporção de ruptura estrutural que ocorre em resultado do tratamento. Opcionalmente, esta estimativa é realizada utilizando microscopia, opcionalmente microscopia electrónica. De acordo com várias concretizações exemplificativas da invenção pode ser avaliada a ruptura de células e/ou de estruturas multicelulares (e.g. vasos que transportam água).

Em algumas concretizações, a predeterminação dos parâmetros do perfil é baseada no cálculo de um factor de severidade que prevê a extensão da degradação química do substrato. 0 "factor de severidade" do perfil é definido como: j-ioii lo&tt * sxp f----------------------Ί) " 1.4.75 '

Assim, um ligeiro aumento na temperatura causa um grande aumento em "R" devido à dependência exponencial. Contudo, diferentes substratos lenhocelulósicos respondem de forma diferente ao tratamento com vapor a alta pressão pelo que esta fórmula é apenas informativa em relação a alterações no perfil para um mesmo substrato. Em algumas concretizações, o perfil 79 predeterminado de pressão-temperatura-tempo é caracterizado por um factor de severidade de pelo menos 3, 3,2, 3,4, 3,6, 3.8, ou pelo menos 4,0. Alternativa ou adicionalmente, em algumas concretizações, o perfil predeterminado de pressão-temperatura-tempo é caracterizado por um factor de severidade inferior a 5, 4,8, 4,6, 4,4 ou mesmo menos de 4,2.

Em algumas concretizações, o perfil predeterminado de pressão-temperatura-tempo é caracterizado por um factor de severidade na gama de 3,4 a 4,2; a gama de 3,6 a 4,0. Em algumas concretizações, o factor de severidade é de cerca de 3.8. Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, o perfil predeterminado de pressão-temperatura-tempo é seleccionado de modo a que pelo menos 10%, opcionalmente pelo menos 20%, opcionalmente pelo menos 30%, opcionalmente pelo menos 40% das células, ou proporções intermédias ou superiores de células, sofram ruptura. Em algumas concretizações, o perfil predeterminado de pressão-temperatura-tempo é seleccionado de modo a que pelo menos 10%, pelo menos 20%, pelo menos 30%, pelo menos 40% das estruturas multicelulares, ou proporções intermédias ou superiores das estruturas multicelulares, sofram ruptura. De acordo com várias concretizações da invenção as temperaturas aplicadas no perfil predeterminado de pressão-temperatura-tempo podem ser superiores a 150°, 160°, 170°, 180°, 190°C ou temperaturas intermédias ou superiores. Em algumas concretizações, as temperaturas aplicadas no perfil predeterminado de pressão-temperatura-tempo podem ser inferiores a 250°, inferiores a 240°, inferiores a 230°, inferiores a 220°, inferiores a 210° C ou temperaturas intermédias ou inferiores. De acordo com várias concretizações da invenção as temperaturas aplicadas no perfil predeterminado de pressão-temperatura-tempo podem estar na gama de 150° a 250°C, 160° a 240°C, 170°C a 230°C, 180° a 220°C, 190° a 210°C, ou gamas intermédias. De acordo com várias concretizações da invenção o tempo durante o qual o perfil predeterminado de pressão-temperatura-tempo é aplicado pode ser superior a 0,1, superior a 0,2, superior a 0,3, superior a 0,4 minutos ou tempos intermédios ou superiores. Em algumas concretizações, o tempo durante o qual o perfil predeterminado de pressão-temperatura-tempo é aplicado é inferior a 10, inferior a 6, inferior a 3, inferior a 2 minutos, ou tempos intermédios ou inferiores. De acordo com várias concretizações 80 exemplificativas da invenção o tempo durante o qual o perfil predeterminado de pressão-temperatura-tempo é aplicado está na gama de 0,1 a 10,0, 0,2 a 6,0, 0,3 a 3,0 ou 0,4 a 2,0 minutos ou gamas intermédias. Em algumas concretizações, a pressão aplicada durante o perfil predeterminado de pressão-temperatura-tempo é de pelo menos 6, pelo menos 8, pelo menos 10, pelo menos 12, pelo menos 14, pelo menos 15, pelo menos 16 bar ou pressões intermédias ou superiores. Opcionalmente, a análise quantitativa de um grau atingido de ruptura a partir de um perfil aplicado inicial sobre um determinado substrato, pode levar à conclusão de que o perfil é "demasiado forte" ou "não suficientemente forte". A fórmula dada acima proporciona um principio para como ajustar o perfil para ser "mais forte" ou "menos forte" e permite ao praticante avaliar previamente que grandeza de ajustamento pode ser apropriada.

Considerações sobre a hidrólise exemplificativa

Com referência novamente à Fig. 1: de acordo com várias concretizações da invenção, é empregue um agente de extracção 110 incluindo um ácido fraco na extracção 120. Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, é executado o controlo sobre a quantidade de hidrólise de celulose e/ou hemicelulose resultantes do contacto deste ácido fraco com o substrato. Em algumas concretizações, o ácido fraco no agente de extracção 110 hidrolisa menos de 10%, menos de 8%, menos de 5%, menos de 3%, menos de 1%, menos de 0,5% ou percentagens intermédias ou inferiores, de celulose no substrato durante a extracção 120 antes da mistela 130 ser removida.

Alternativa ou adicionalmente, em algumas concretizações, o ácido fraco no agente de extracção 110 hidrolisa menos de 10%, menos de 8%, menos de 5%, menos de 3%, menos de 1%, menos de 0,5%, ou percentagens intermédias ou inferiores de hemicelulose no substrato durante a extracção 120 antes da mistela 130 ser removida.

Considerações sobre a filtração exemplificativa A Fig. 8 é um diagrama de fluxos simplificado de um processo de acordo com outra concretização exemplificativa da invenção representada genericamente por 800. O processo 800 81 exemplificativo representado inclui a extracção 120 do substrato lenhocelulósico 100 com um agente de extracção 110 compreendendo um solvente orgânico solúvel em água para formar um substrato extraído 140.

De acordo com o processo 800 exemplificativo representado, o substrato extraído 140 é hidrolisado em 250 para formar o hidrolisado 270 (Veja-se a Fig. 1) e uma corrente de lenhina residual 260. A corrente de lenhina residual 270 inclui lenhina sólida, aqui representada por 806. De acordo com o processo 800 exemplificativo, o hidrolisado 260 é separado por filtração 802, para obter o hidrolisado 804 separado e a lenhina sólida 806 separada . Após a filtração 802, o hidrolisado separado 804 contém menos de 2, menos de 1, menos de 0,5, ou menos de 0,1% de sólidos. Em algumas concretizações do processo 800 a extracção 120 contribui para um aumento na velocidade de filtração relativamente à velocidade de filtração obtida por hidrólise do substrato 100 sem a extracção 120, utilizando um filtro idêntico e condições de filtração idênticas. Opcionalmente, a velocidade de filtração é mais rápida em pelo menos 10%, em pelo menos 25%, em pelo menos 40%, em pelo menos 50%, ou percentagens intermédias ou superiores. Em algumas concretizações, cada um de entre o hidrolisado separado 804 e a lenhina sólida 806 é submetido a processamento a jusante apropriado. Alternativa ou adicionalmente, em algumas concretizações exemplificativas, é aplicado um perfil predeterminado de pressão-temperatura-tempo ao substrato 100 antes da extracção 120 como descrito acima no contexto da Fig. 1.

Processamento a jusante exemplificativo A Fig. 6a é um diagrama de fluxos simplificado de um processo de acordo com outra concretização exemplificativa da invenção representado genericamente por 600. 0 processo 600 exemplificativo representado inclui proporcionar 610 um hidrolisado (e.g. 270) contendo açúcares solúveis como descrito acima e converter 620 pelo menos uma porção dos açúcares num produto de conversão 630. 82 A Fig. 6b é um diagrama de fluxos simplificado de um processo de acordo com outra concretização exemplificativa da invenção representada genericamente por 601. 0 processo 601 exemplificativo representado inclui proporcionar 611 um substrato extraído (e.g. 140 ou 230) como descrito acima e converter 620 pelo menos uma porção dos açúcares num produto de conversão 630.

De acordo com várias concretizações exemplificativas da invenção, a conversão 620 inclui pelo menos um de entre fermentação (fermentação aeróbica e/ou anaeróbica), um processo térmico envolvendo exposição a temperaturas superiores a 200°C, conversão química, conversão enzimática, redução electrolítica, hidrogenação catalítica e isomerização.

Para concretizações compreendendo fermentação, o processo de fermentação pode empregar um organismo geneticamente modificado (OGM) . Uma ampla gama de OGM são potencialmente compatíveis com açúcares produzidos pelos processos aqui descritos. Os OGM podem incluir, mas não se lhes limitando, membros dos géneros Clostridium, Escherichia, Salmonella, Zymomonas, Rhodococcus, Pseudomonas, Bacillus, Enterococcus, Alcaligenes, Lactobacillus, Klebsiella, Paenibacillus, Corynebacterium, Brevibacterium, Pichia, Candida, Hansenula e Saccharomyces. Os hospedeiros que podem particularmente ter interesse incluem: Oligotropha carboxidovorans, Escherichia coli, Bacillus licheniformis, Paenibacillus macerans, Rhodococcus erythropolis, Pseudomonas putida, Lactobacillus plantarum, Enterococcus faecium, Enterococcus gallinarium, Enterococcus faecalis, Bacillus subtilis e Saccharomyces cerevisiae. Igualmente, qualquer das estirpes conhecidas destas espécies pode ser utilizada como microorganismo de partida. Em várias concretizações exemplificativas, o microorganismo é um actinomicetes seleccionado entre Streptomyces coelicolor, Streptomyces lividans, Streptomyces hygroscopicus ou Saccharopolyspora erytlzraea. Em várias concretizações exemplificativas, o microorganismo é uma eubactéria seleccionada entre Escherichia coli, Pseudomonas flucrescens, Pseudomonas putida, Pseudomonas aeruginosa, Bacillus subtilis ou Bacillus cereus. 83

Em algumas concretizações exemplificativas, o OGM é uma bactéria Gram-negativa. Em algumas concretizações exemplificativas, o microorganismo recombinante é seleccionado entre os géneros Zymomonas, Escherichia, Alcaligenes e Klebsiella. Em algumas concretizações exemplificativas, o microorganismo recombinante é seleccionado entre as espécies Escherichia coli, Cupriavidus necator e Oligotropha carboxidovorans. Em algumas concretizações exemplificativas, o microorganismo recombinante é uma estirpe de E. coli.

Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, o produto de conversão 630 pode compreender ácido láctico. 0 potencial do ácido láctico como matéria-prima química, por exemplo para utilização na produção de vários polímeros industriais, é conhecido e foi descrito, por exemplo, nas Pat. U.S. 5,142,023; 5,247,058; 5,258,488; 5,357,035; 5,338,822; 5,446,123; 5,539,081; 5,525,706; 5,475,080; 5,359,026; 5,484,881; 5,585,191; 5,536,807; 5,247,059; 5,274,073; 5,510,526; e 5,594,095. (As divulgações completas destas dezassete patentes são aqui incorporadas por referência.) Várias concretizações exemplificativas de processos de conversão 620 incluindo fermentação e/ou processos químicos que são descritos em US 7,629,010; US 6,833,149; US 6,610,867; US 6,452,051; US 6,229,046; US 6,207,209; US 5,959,128; US 5,859,270; US 5,847,238; US 5,602,286; e US 5,357,035, cujos conteúdos são aqui incorporados por referência para todos os propósitos. De acordo com várias concretizações exemplificativas da invenção os açúcares presentes no hidrolisado proporcionado em 610 são incorporados num produto de fermentação como descrito nas seguintes Patentes US, cujos conteúdos são aqui incorporados por referência: US 7,678,768; US 7,534,597; US 7,186,856; US 7,144,977; US 7,019,170; US 6,693,188; US 6,534,679; US 6,452,051; US 6,361,990; US 6,320,077; US 6,229,046; US 6,187,951; US 6,160,173; US 6,087,532; US 5,892,109; US 5,780,678; e US 5,510,526, cujos conteúdos são aqui incorporados por referência para todos os propósitos. Alternativa ou adicionalmente, o produto de conversão 630 pode ser, por exemplo, um álcool, um ácido carboxílico, um aminoácido, metano ou um monómero para a indústria dos polímeros ou uma proteína. De acordo com várias concretizações exemplificativas da invenção a proteína pode 84 ser proporcionada na forma de uma ou mais enzimas, proteínas de alimentação animal, proteínas alimentares e microorganismos ricos em proteínas ("proteínas de célula única").

Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, o produto de conversão 630 é um produto final que é utilizado "tal e qual" como um produto de consumo. Noutras concretizações exemplificativas da invenção, o produto de conversão 630 serve como ingrediente num produto final que é utilizado por uma indústria e/ou por indivíduos. Em outras concretizações da invenção, o produto de conversão 630 é submetido a um ou mais ciclos adicionais de conversão (não representados) para produzir um produto de consumo. De acordo com várias concretizações da invenção, um produto de consumo pode ser seleccionado do grupo que consiste em um detergente, um produto à base de polietileno, um produto à base de polipropileno, um produto à base de poliolefina, um produto à base de poli(ácido láctico) (polilactida), um produto à base de poli-hidroxialcanoato e um produto de base poliacrílica. Opcionalmente, o detergente inclui um tensioactivo à base de açúcar, um tensioactivo à base de ácido gordo, um tensioactivo à base de álcool gordo ou uma enzima derivada de cultura celular.

Opcionalmente, o produto de base poliacrílica é um plástico, um polimento para soalhos, uma alcatifa, uma tinta, um revestimento, um adesivo, uma dispersão, um floculante, um elastómero, um vidro acrílico, um artigo absorvente, uma fralda geriátrica, um penso higiénico, um produto para higiene feminina e uma fralda.

Opcionalmente, o produto à base de poliolefina é uma caneca de leite, uma garrafa de detergente, um tubo de margarina, um contentor de lixo, uma tubagem de água, um artigo absorvente, uma fralda, um não tecido, um brinquedo de HDPE ou uma embalagem de HDPE para detergente.

Opcionalmente, o produto à base de polipropileno é um artigo absorvente, uma fralda ou um não tecido. Opcionalmente, o produto à base de poli(ácido láctico) é uma embalagem para um produto agrícola ou para um produto lácteo, uma garrafa de plástico, um produto biodegradável ou um descartável. 85

Opcionalmente, o produto à base de poli-hidroxialcanoato é uma embalagem para um produto agrícola, uma garrafa de plástico, um papel revestido, um artigo moldado ou extrudido, um produto de higiene feminina, um aplicador de tampões, um artigo absorvente, um não tecido ou lenço descartável, um vestuário médico-cirúrgico, um adesivo, um elastómero, um filme, um revestimento, um dispersante aquoso, uma fibra, um intermediário de um produto farmacêutico ou um aglutinante.

Opcionalmente, o produto de conversão 630 é etanol, butanol, isobutanol, um ácido gordo, um éster de ácido gordo, um álcool gordo ou biodiesel.

Em algumas concretizações da invenção, o processo 700 inclui o processamento do produto de conversão 630 para produzir pelo menos um produto tal como, por exemplo, um produto da condensação de isobuteno, combustível para aviação, gasolina, gasool, gasóleo, biocombustível "drop-in fuel", aditivo de gasóleo ou um seu precursor. Opcionalmente, o gasool é gasolina enriquecida com etanol e/ou gasolina enriquecida com butanol.

Em algumas concretizações da invenção, o produto produzido a partir do produto de conversão 630 é gasóleo, gasolina, combustível para aviação ou um biocombustível "drop-in fuel". Várias concretizações exemplificativas da invenção incluem produtos de consumo, precursores de produtos de consumo e ingredientes de produtos de consumo produzidos a partir do produto de conversão 630.

Opcionalmente, o produto de consumo, o precursor de um produto de consumo ou o ingrediente de um produto de consumo, incluem pelo menos um produto de conversão 630 tal como, por exemplo, um ácido carboxílico ou gordo, ácidos dicarboxílicos, hidroxiácidos carboxílicos, um hidroxiácido dicarboxílico, um hidroxiácido gordo, metilglioxal, mono-, di- ou poli-álcoois, um alcano, um alceno, um aromático, um aldeído, uma cetona, um éster, um biopolímero, uma proteína, um péptido, um aminoácido, uma vitamina, um antibiótico e um produto farmacêutico. Por exemplo, o produto pode ser gasolina enriquecida com etanol, combustível para aviação ou biodiesel. 86

Opcionalmente, o produto de consumo possui uma proporção de carbono-14 para carbono-12 de cerca de 2,0 x 10~13 ou superior.

De acordo com várias concretizações da invenção, o produto de consumo inclui um ingrediente de um produto de consumo como descrito acima e um ingrediente adicional produzido a partir de uma matéria-prima que não um material lenhocelulósico. Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, o ingrediente e o ingrediente adicional produzido a partir de uma matéria-prima que não um material lenhocelulósico têm essencialmente a mesma composição química.

Em algumas concretizações, o produto de consumo inclui uma molécula marcadora numa concentração de pelo menos 100 ppb.

De acordo com várias concretizações da invenção a molécula marcadora pode ser, por exemplo, furfural, hidroximetilfurfural, produtos de condensação de furfural ou hidroximetilfurfural, compostos coloridos derivados da caramelização de açúcares, ácido levulínico, ácido acético, metanol, ácido galacturónico ou glicerol.

Substratos extraídos exemplificativos

Um aspecto adicional de algumas concretizações da invenção refere-se a madeira de pinheiro extraída. De acordo com várias concretizações exemplificativas, a madeira extraída compreende pelo menos 35%, pelo menos 40%, pelo menos 45%, pelo menos 50% de celulose, ou percentagens intermédias ou superiores, numa base de peso seco. De acordo com várias concretizações exemplificativas, a madeira extraída compreende pelo menos 7,4%, pelo menos 8%, pelo menos 8,5%, pelo menos 9% de hemiceluloses ou percentagens intermédias ou superiores numa base de peso seco. De acordo com várias concretizações exemplificativas, a madeira extraída compreende menos de 1,0%, menos de 0,7%, menos de 0,6%, menos de 0,4%, menos de 0,3% de cinzas ou percentagens intermédias ou inferiores numa base de peso seco. Em algumas concretizações, a madeira extraída compreende menos de 2%, menos de 1,5%, menos de 1% ou 87 percentagens intermédias ou inferiores de extractáveis em DCM numa base de peso seco. Em algumas concretizações, a madeira extraída compreende menos de 50%, menos de 30%, menos de 20%, menos de 10% ou percentagens intermédias ou inferiores do teor de humidade da referida madeira de pinheiro antes da extracção. Em algumas concretizações, pelo menos 10%, pelo menos 20%, pelo menos 30%, pelo menos 40% ou percentagens intermédias ou superiores das células sofrem ruptura. Em algumas concretizações, a madeira extraída compreende acetona e/ou um ácido fraco.

Misturas de extracção exemplificativas

Um aspecto adicional de algumas concretizações da invenção refere-se a uma mistura de extracção. A mistura de extracção compreende uma parte de substrato lenhocelulósico e pelo menos 2 partes, e/ou menos de 3 partes, de acetona, numa base em peso. Em algumas concretizações, a mistura de extracção inclui um ácido fraco, tal como ácido acético e/ou ácido sulfuroso. Em algumas concretizações, a mistura de extracção inclui água adicionada.

Vantagens exemplificativas A prática de vários processos aqui descritos acima pode influenciar a composição do hidrolisado 270 (Fig. 3). Especificamente, as impurezas removidas na mistela 130 não estarão presentes no hidrolisado 270.

Embora seja possível remover estas impurezas do hidrolisado 270 após a sua formação, pode ser vantajoso poupar esta remoção pós-hidrólise. As vantagens podem estar relacionadas com a complexidade dos processos industriais e/ou com os custos.

Com referência novamente à Fig. 3: em geral, estas vantagens advêm do facto de que a proporção entre açúcares solúveis e todos os componentes do hidrolisado que não água e HC1 tenderão a ser superiores num hidrolisado 270 produzido num sistema com um módulo de extracção 310 e/ou um módulo de ruptura 340 do que num hidrolisado comparável produzido num sistema que não inclui estes módulos.

Claims (108)

1. Em algumas concretizações, a implementação de um módulo de ruptura 340 em conjunto com um módulo de extracção 310 proporciona uma vantagem incremental relativamente à utilização do módulo de extracção 310 sem o módulo de ruptura 340 em termos da proporção entre os açúcares solúveis e todos os componentes do hidrolisado que não água e HC1 no hidrolisado 270. Alternativa ou adicionalmente, o aumento da proporção entre os açúcares solúveis e todos componentes do hidrolisado que não água e HC1 pode melhorar o escoamento dos materiais no módulo de hidrólise 320 e/ou na saída deste e/ou o processamento no equipamento a jusante (não representado). Em algumas concretizações, este melhoramento no escoamento dos materiais pode estar relacionado com alterações na viscosidade de uma fase líquida do hidrolisado 270 e/ou no comportamento de sólidos não dissolvidos (e.g. lenhina) no hidrolisado. Estes melhoramentos no escoamento dos materiais pode ser mais facilmente observável em componentes do sistema como filtros, drenos e bombas. Alternativa ou adicionalmente, a lenhina presente no hidrolisado 270 não terá impurezas removidas na mistela 130 a ela associadas. Novamente, embora seja possível remover estas impurezas da lenhina após a sua separação do hidrolisado 270, pode ser vantajoso poupar esta remoção pós-hidrólise. Tal como com os açúcares, as vantagens podem estar relacionadas com a complexidade dos processos industriais e/ou com os custos. Em relação à lenhina, as impurezas tais como extractáveis em DCM e cinzas (e.g. sulfatos e fosfatos) são particularmente relevantes. Vantagens adicionais exemplificativas Com referência novamente à Fig. 1: a remoção da mistela 130 foi descrita acima em termos de como melhora a velocidade de filtração da lenhina do hidrolisado 270. Alternativa ou adicionalmente, a implementação da extracção 120 com o agente de extracção 110 para separar a mistela 130 e/ou 240 do substrato pode representar um ou mais outros 89 melhoramentos do processamento a jusante do substrato extraído 140 e/ou 230 e/ou do hidrolisado 270. Em algumas concretizações, a extracção 120 contribui para uma redução na velocidade de incrustação nos filtros da lenhina em 10%, 20%, 30%, 40% ou mesmo 50% ou mais. Alternativa ou adicionalmente, em algumas concretizações, a extracção 120 contribui para uma redução na velocidade de incrustação na resina utilizada na separação cromatográfica de açúcares no hidrolisado 270 em 10%, 20%, 30%, 40% ou mesmo 50% ou mais. As resinas cromatográficas exemplificativas e a sua utilização na separação de açúcares estão descritas nos pedidos co-pendentes IL 211093 e US 61/524,839; cada um aqui completamente incorporado por referência. Alternativa ou adicionalmente, em algumas concretizações, a extracção 120 contribui para uma redução na velocidade de incrustação em filtros utilizados para filtrar material particulado não definido do hidrolisado 270 em 10%, 20%, 30%, 40% ou mesmo 50% ou mais. Alternativa ou adicionalmente, em algumas concretizações, a extracção 120 contribui para uma redução na taxa de entupimento de bocais utilizados num processo térmico (e.g. pirólise e/ou gaseificação) e/ou no tratamento de fluidos reactivos em 10%, 20%, 30%, 40% ou mesmo 50% ou mais. Alternativa ou adicionalmente, em algumas concretizações, a extracção 120 contribui para uma redução na quantidade de sólidos filtrados por vários filtros no sistema em 10%, 20%, 30%, 40% ou mesmo 50% ou mais. Alternativa ou adicionalmente, em algumas concretizações, a extracção 120 contribui para uma redução na aglomeração de lenhina na corrente de lenhina 260 em 10%, 20%, 30%, 40% ou mesmo 50% ou mais. Processo exemplificativo descrito em detalhe Com referência novamente à Fig. 1: Em algumas concretizações, o substrato 100 é proporcionado na forma de aparas de madeira de pinheiro e o tratamento termomecânico 103 inclui a explosão com vapor (e.g. com um factor de severidade de cerca de 3,8). Em algumas concretizações, a extracção 120 emprega um agente de extracção 110 incluindo acetona e 0,005% 90 a 0,01% em peso de ácido acético numa mistura com água. As mistelas 130 e/ou 240 são removidas e o agente de extracçao 110 é regenerado a partir delas como descrito acima. Após a secagem 221, o substrato extraído seco 230 é hidrolisado em 250 com 42% de HC1/(HCl+água) em peso para produzir o hidrolisado 270 e a corrente de lenhina 260. Composições exemplificativas Em algumas concretizações da invenção, é proporcionada uma composição lenhocelulósica incluindo (numa base de matéria seca) celulose, hemicelulose, lenhina e caracterizada por uma ou mais das seguintes características. Em algumas concretizações, a composição é caracterizada por menos de 5000 ppm, menos de 3000 ppm, menos de 2 000 ppm, menos de 1000 ppm, ou menos de 500 ppm de material lipófilo. Alternativa ou adicionalmente, em algumas concretizações, a composição é caracterizada por menos de 5000 ppm, opcionalmente menos de 3000 ppm, opcionalmente menos de 2000 ppm, opcionalmente menos de 1000 ppm, opcionalmente menos de 500 ppm de cinza. Alternativa ou adicionalmente, em algumas concretizações, a composição é caracterizada por menos de 2000 ppm, menos de 1500 ppm, menos de 1000 ppm ou menos de 500 ppm de Cálcio. Alternativa ou adicionalmente, em algumas concretizações, a composição é caracterizada por menos de 10 000 ppm, menos de 8000 ppm, menos de 6000 ppm, menos de 4000 ppm, menos de 2000 ppm, ou menos de 1000 ppm de pectina. Alternativa ou adicionalmente, em algumas concretizações, a composição é caracterizada por menos de 2000 ppm, opcionalmente menos de 1500 ppm, opcionalmente menos de 1000 ppm, opcionalmente menos de 500 ppm de furfural. Alternativa ou adicionalmente, a composição é caracterizada por pelo menos 10 ppm de marcador seleccionado do grupo que consiste em: furfural, enxofre organicamente ligado, e um solvente solúvel em água (e.g. acetona). 99 concretizações, o solvente é miscível com água e nao forma um azeótropo com água. Em algumas concretizações, o segundo fluido 1032 inclui água e pelo menos um de entre S02 e um solvente. Em algumas concretizações, o solvente é miscivel com água e não forma um azeótropo com água. Em algumas concretizações, ambos, o primeiro fluido 1013 e o segundo fluido 1032, incluem água e pelo menos um de entre S02 e um solvente como descrito acima. Com referência novamente à Fig. 10a, em algumas concretizações, o processo 1000 inclui um passo de pré-tratamento 1010 como descrito acima que forma uma pasta pré-tratada 1015 incluindo a matriz sólida 1016 e uma primeira fracção liquida 1018 incluindo xilo-oligossacáridos. Em algumas concretizações, o processo representado inclui um primeiro passo de separação 1020 em que a matriz sólida 1016 e a primeira fracção liquida 1018 são separadas e um primeiro passo de hidrólise 1030 em que a matriz sólida 1016 é colocada em contacto com um segundo fluido 1032 supercritico ou quase-critico para formar uma fracção contendo lenhina insolúvel 1026 e uma segunda fracção liquida 1028 incluindo celo-oligossacáridos. Em algumas concretizações, processo 1000 inclui um segundo passo de separação 1040, em que a fracção contendo lenhina insolúvel 1026 e a segunda fracção liquida 1028 são separadas. Alternativa ou adicionalmente, em algumas concretizações o processo 1000 inclui um segundo passo de hidrólise 1050 em que a segunda fracção liquida 1028 é colocada em contacto com um terceiro fluido 1054 quase-critico ou subcritico para formar um produto 1056 incluindo monómeros de glucose. Em algumas concretizações, o terceiro fluido 1054 inclui água. Em algumas concretizações, o terceiro 1054 inclui ácido. Com referência novamente à Fig. 10a, em algumas concretizações, o processo 1000 inclui um passo de pré-tratamento 1010 como descrito acima que produz pasta pré- 1/19 REIVINDICAÇÕES 1. Processo para a produção de açúcares e/ou lenhina caracterizado por compreender: (a) proporcionar um substrato lenhocelulósico; (b) promover o contacto do referido substrato lenhocelulósico com um agente de extracção compreendendo um solvente orgânico solúvel em água para formar um substrato extraído e uma mistela; (c) remover a mistela do referido substrato extraído; e (d) hidrolisar o referido substrato extraído utilizando um processo catalisado quimicamente.
2. 2. Processo para a produção de açúcares e/ou lenhina caracterizado por compreender: (a) proporcionar um substrato lenhocelulósico; (b) promover o contacto do referido substrato lenhocelulósico com um agente de extracção compreendendo um solvente orgânico solúvel em água para formar um substrato extraído e uma mistela; (c) remover a mistela do referido substrato extraído; (d) hidrolisar o referido substrato extraído para formar um hidrolisado e sólidos de lenhina; e (e) filtrar os referidos sólidos de lenhina do referido hidrolisado, em que a velocidade de filtração da referida filtração é mais rápida em pelo menos 10% comparativamente com a velocidade de filtração de sólidos de lenhina do hidrolisado formado por hidrólise do referido substrato sem o referido agente de extracção, utilizando um filtro idêntico e condições de filtração idênticas.
3. 3. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou a reivindicação 2, caracterizado por a referida hidrólise empregar um ácido inorgânico como catalisador.
4. 4. Processo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por o referido ácido inorgânico incluir HC1. 2/19
5. 5. Processo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por o referido ácido inorgânico incluir H2S04.
6. 6. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou a reivindicação 2, caracterizado por a referida hidrólise empregar um fluido reactivo como catalisador.
7. 7. Processo para a produção de açúcares e/ou lenhina caracterizado por compreender: (a) proporcionar um substrato lenhocelulósico; (b) promover o contacto do referido substrato lenhocelulósico com um agente de extracção compreendendo um solvente orgânico solúvel em água para formar um substrato extraído e uma mistela; (c) remover a mistela do referido substrato extraído; e (d) hidrolisar enzimaticamente o referido substrato extraído.
8. 8. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado por compreender submeter o referido substrato extraído a um processo com sulfito.
9. 9. Processo para a produção de açúcares e/ou lenhina caracterizado por compreender: (a) proporcionar um substrato lenhocelulósico; (b) promover o contacto do referido substrato lenhocelulósico com um agente de extracção compreendendo um solvente orgânico solúvel em água para formar um substrato extraído e uma mistela; (c) remover a mistela do referido substrato extraído; e (d) submeter o referido substrato extraído a um processo térmico envolvendo a exposição a temperaturas superiores a 200°C.
10. 10. Processo de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por o referido processo térmico compreender pirólise.
11. 11. Processo de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por o referido processo térmico compreender gaseificação. 3/19
12. 12. Processo para a produção de açúcares e/ou lenhina caracterizado por compreender: (a) proporcionar um substrato lenhocelulósico; (b) promover o contacto do referido substrato lenhocelulósico com um agente de extracção compreendendo um solvente orgânico solúvel em água para formar um substrato extraído e uma mistela; (c) remover a mistela do referido substrato extraído; (d) submeter o referido substrato extraído a um processo com sulfito.
13. 13. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado por o referido solvente orgânico solúvel em água compreender pelo menos um solvente seleccionado do grupo que consiste em cetonas, aldeídos, ésteres e álcoois com até quatro átomos de carbono.
14. 14. Processo de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por o referido solvente orgânico solúvel em água compreender acetona.
15. 15. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado por o referido agente de extracção compreender um ácido fraco.
16. 16. Processo de acordo com a reivindicação 15, caracterizado por o referido ácido fraco compreender pelo menos um ácido seleccionado do grupo que consiste em ácido sulfuroso, ácido acético, ácido carbónico e ácido fosforoso.
17. 17. Processo de acordo com a reivindicação 15, caracterizado por o referido ácido fraco compreender ácido sulfuroso.
18. 18. Processo de acordo com a reivindicação 17, caracterizado por o referido ácido sulfuroso estar presente numa concentração de 500 a 10 000 ppm.
19. 19. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 15 a 18, caracterizado por o referido contacto 4/19 compreender duas ou mais etapas de extracção possuindo cada uma das referidas duas ou mais etapas de extracção uma proporção entre o referido ácido fraco e o referido solvente no referido agente de extracção independente de uma mesma proporção em uma ou mais outras etapas de extracção das referidas duas ou mais etapas de extracção.
20. 20. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 19, caracterizado por compreender a aplicação de um perfil predeterminado de pressão-temperatura-tempo ao referido substrato.
21. 21. Processo de acordo com a reivindicação 20, caracterizado por a referida aplicação do referido perfil predeterminado de pressão-temperatura-tempo ocorrer antes do referido contacto com um agente de extracção.
22. 22. Processo de acordo com a reivindicação 20 ou 21, caracterizado por o referido perfil predeterminado de pressão-temperatura-tempo incluir pelo menos um tratamento termomecânico seleccionado do grupo que consiste em explosão com vapor, explosão com amoníaco e utilização de um sem-fim de alimentação pressurizado ("plug screw feeder").
23. 23. Processo de acordo com a reivindicação 22, caracterizado por o referido perfil predeterminado de pressão-temperatura-tempo incluir pelo menos dois tratamentos termomecânicos seleccionados entre o referido grupo.
24. 24. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por o referido substrato lenhocelulósico ser colhido pelo menos 5 dias antes da referida extracção.
25. 25. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por o referido substrato lenhocelulósico compreender madeira.
26. 26. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por a referida extracção incluir o contacto em contracorrente em múltiplas 5/19 etapas entre o referido substrato e o referido agente de extracção.
27. 27. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por compreender a separação de pelo menos uma porção de pelo menos um entre o referido solvente orgânico solúvel em água e o referido ácido fraco, da referida mistela.
28. 28. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por compreender a destilação da referida mistela e a formação de uma fase de solvente, uma fase aquosa e uma fracção lipófila a partir da referida mistela.
29. 29. Processo de acordo com a reivindicação 28, caracterizado por a referida fase de solvente compreender o referido solvente orgânico solúvel em água e pelo menos uma porção do referido ácido fraco.
30. 30. Processo de acordo com a reivindicação 28, caracterizado por compreender o fraccionamento da referida fracção lipófila da referida mistela.
31. 31. Processo de acordo com a reivindicação 28, caracterizado por compreender o tratamento anaeróbico da referida fase aquosa para produzir metano.
32. 32. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por compreender o contacto do referido substrato com um segundo agente de extracção compreendendo o referido solvente orgânico solúvel em água.
33. 33. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por compreender um tratamento alcalino de pelo menos um entre o referido substrato e o referido substrato extraído para formar uma fracção lipófila esgotada do substrato e uma solução compreendendo um sal de álcali de ácido gordo. 6/19
34. 34. Processo de acordo com a reivindicação 33, caracterizado por o referido agente de extracção compreender o referido solvente orgânico solúvel em água e um álcali.
35. 35. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por o referido substrato extraído conter menos de 50% da água proporcionada no referido substrato lenhocelulósico.
36. 36. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por o referido substrato extraído conter menos de 50% do teor de cinza proporcionado no referido substrato lenhocelulósico.
37. 37. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por o referido substrato extraído conter menos de 50% do teor de Mg + Ca proporcionado no referido substrato lenhocelulósico.
38. 38. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por o referido substrato extraído conter menos de 50% dos materiais lipófilos proporcionados no referido substrato lenhocelulósico.
39. 39. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por o referido substrato extraído conter menos de 50% da pectina proporcionada no referido substrato lenhocelulósico.
40. 40. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por a quantidade total de material extraído durante o referido contacto ser de 0,5-10% calculada com base no peso seco do substrato.
41. 41. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por o teor de hidratos de carbono da referida mistela ser inferior a 10% dos hidratos de carbono no substrato proporcionado.
42. 42. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 20 a 23, caracterizado por compreender a utilização de vapor gerado pelo referido perfil predeterminado 7/19 de pressão-temperatura-tempo para evaporar o referido solvente da referida mistela.
43. 43. Composição lenhocelulósica caracterizada por compreender, numa base de matéria seca, celulose, hemicelulose e lenhina, e por pelo menos uma caracteristica seleccionada do grupo que consiste em: (i) menos de 5000 ppm de material lipófilo; (ii) menos de 5000 ppm de cinza; (iii) menos de 2000 ppm de Ca; (iv) menos de 10 000 ppm de pectina; (v) menos de 2000 ppm de furfural; (vi) pelo menos 10 ppm de um marcador seleccionado entre furfural, enxofre organicamente ligado e um solvente solúvel em água; e (vii) um teor de humidade de 5 a 30%.
44. 44. Composição lenhocelulósica de acordo com a reivindicação 43, caracterizada por pelo menos duas características seleccionadas entre o referido grupo.
45. 45. Composição lenhocelulósica de acordo com a reivindicação 43, caracterizada por pelo menos três características seleccionadas entre o referido grupo.
46. 46. Composição lenhocelulósica de acordo com a reivindicação 43, caracterizada por pelo menos quatro características seleccionadas entre o referido grupo.
47. 47. Composição lenhocelulósica de acordo com a reivindicação 43, caracterizada por pelo menos cinco características seleccionadas entre o referido grupo.
48. 48. Processo para processamento de um material lenhocelulósico num produto hidrolisado, um produto de lenhina primário e opcionalmente um produto de lenhina secundário, caracterizado por compreender: a) proporcionar um material de alimentação lenhocelulósico compreendendo pelo menos um polissacárido insolúvel e lenhina; 8/19 b) hidrolisar a fracção do referido polissacárido insolúvel num meio de hidrólise contendo HC1 para formar um hidrolisado, hidrolisado este que compreende pelo menos um hidrato de carbono e HC1, e uma corrente de lenhina compreendendo lenhina sólida, HC1 e água; c) separar o referido hidrolisado da referida corrente de lenhina para formar um hidrolisado separado e uma corrente de lenhina separada, d) desacidificar o referido hidrolisado separado para formar um hidrolisado desacidifiçado contendo hidratos de carbono; e) processar o referido hidrolisado desacidifiçado contendo hidratos de carbono em pelo menos um produto hidrolisado; f) desacidificar a referida corrente de lenhina separada para formar uma lenhina desacidifiçada; g) tratar a referida lenhina desacidifiçada a uma temperatura elevada, numa atmosfera deficiente em oxigénio, para formar pelo menos um produto de lenhina primário e opcionalmente converter o referido produto de lenhina primário para formar pelo menos um produto de lenhina secundário e excesso de calor, h) opcionalmente, tratar pelo menos um de entre o referido produto hidrolisado, o referido produto de lenhina primário e o referido produto de lenhina secundário para formar pelo menos um produto tratado, e i) utilizar o referido excesso de calor em pelo menos um de entre os passos (a) a (f) e (h).
49. 49. Processo de acordo com a reivindicação 48, caracterizado por, no referido meio de hidrólise contendo HC1, a proporção em pesos entre HC1 e (HC1 + água) estar na gama entre 0,25 e 0,50.
50. 50. Processo de acordo com a reivindicação 48, caracterizado por a referida corrente de lenhina compreender pelo menos um polissacárido insolúvel residual e o referido polissacárido insolúvel residual constituir pelo menos 5% do polissacárido insolúvel na referida alimentação lenhocelulósica. 9/19
51. 51. Processo de acordo com a reivindicação 50, caracterizado por pelo menos 50% do referido polissacárido insolúvel residual ser cristalino.
52. 52. Processo de acordo com a reivindicação 48, caracterizado por o referido produto de lenhina primário ser seleccionado do grupo que consiste em biocrude, hidrogénio, monóxido de carbono e dióxido de carbono.
53. 53. Processo de acordo com a reivindicação 48, caracterizado por o teor de carbono do referido material de alimentação lenhocelulósico, do referido hidrolisado compreendendo hidratos de carbono desacidifiçados e do referido pelo menos um produto de lenhina primário serem Ml, M2 e M3, respectivamente, e (M2+M3)/M1 ser superior a 0,85.
54. 54. Processo de acordo com a reivindicação 48, caracterizado por a referida desacidificação do referido hidrolisado compreender pelo menos um de entre extracção com um solvente orgânico e cromatografia.
55. 55. Processo de acordo com a reivindicação 48, em que o referido hidrolisado desacidifiçado contendo hidratos de carbono é caracterizado por uma proporção em pesos entre ácido clorídrico e hidratos de carbono inferior a 0,01.
56. 56. Processo de acordo com a reivindicação 48, caracterizado por o processamento do referido hidrolisado desacidifiçado contendo hidratos de carbono em pelo menos um produto hidrolisado compreender biocatálise.
57. 57. Processo de acordo com a reivindicação 48, caracterizado por a desacidificação da referida corrente de lenhina compreender pelo menos um de entre destilação e contacto com um solvente orgânico.
58. 58. Processo de acordo com a reivindicação 48, em que a referida lenhina desacidifiçada é caracterizada por uma proporção em pesos entre ácido clorídrico e lenhina inferior a 0, 01. 91 Alternativa ou adicionalmente, a composição é caracterizada por um teor de humidade de 5% a 30%, 8% a 25%, ou 10% a 20%. De acordo com várias concretizações exemplificativas da invenção a composição é caracterizada por pelo menos duas, pelo menos três, pelo menos quatro, ou pelo menos cinco das caracteristicas apresentadas acima. A Fig. 9 representa um processo exemplificativo para o processamento de um material lenhocelulósico de acordo com algumas concretizações da invenção indicado genericamente por 900. O processo 900 exemplificativo representado inclui proporcionar um material lenhocelulósico 902 de alimentação compreendendo pelo menos um polissacárido e lenhina. Qualquer material lenhocelulósico é adequado. De acordo com várias concretizações exemplificativas da invenção o material lenhocelulósico 902 é seleccionado do grupo que consiste em madeira, bagaço de cana-de-açúcar, biomassa de óleo de palma, resíduos agrícolas, culturas de biomassa ou biomassa reciclada. Em algumas concretizações, proporcionar o material lenhocelulósico 902 inclui o pré-tratamento 910. Opcionalmente, o pré-tratamento 910 inclui a cominuição e/ou a dessolventização. Em algumas concretizações, o excesso de calor E4 da pirólise descrita adiante proporciona energia para o pré-tratamento 910. Na concretização representada, o material lenhocelulósico 904 tratado é hidrolisado 920 de modo a que pelo menos uma fracção do polissacárido seja convertida num hidrolisado ácido 932 (e.g. HC1) que é separado em 930 da corrente de lenhina 934. 0 hidrolisado 932 inclui pelo menos um hidrato de carbono e HC1 e a corrente de lenhina 934 inclui lenhina sólida, HC1 e água. Em algumas concretizações, o meio de hidrólise é formado pelo contacto do material lenhocelulósico 902 com uma corrente de HC1 reagente reciclado (reagentes reciclados 928) . Numa concretização, a concentração de HC1 no meio de hidrólise está na gama entre 25% e 50% em peso, como calculado pelo peso de HC1 dividido pelos pesos combinados de HC1 e água multiplicado por 100. Em algumas concretizações, a concentração de HC1 no 10/19
59. 59. Processo de acordo com a reivindicação 48, caracterizado por a referida alimentação lenhocelulósica compreender extractáveis e a referida corrente de lenhina desacidifiçada compreender pelo menos 50% dos referidos extractáveis.
60. 60. Processo de acordo com a reivindicação 48, caracterizado por o referido tratamento térmico ser conduzido a uma temperatura na gama entre 350°C e 1000°C.
61. 61. Processo de acordo com a reivindicação 48, caracterizado por o referido tratamento térmico ser conduzido a uma pressão acima de 10 MPa.
62. 62. Processo de acordo com a reivindicação 48, caracterizado por o referido tratamento térmico ser conduzido numa atmosfera compreendendo menos de 5% vol de oxigénio.
63. 63. Processo de acordo com a reivindicação 48, caracterizado por compreender adicionalmente os passos de combinação de pelo menos uma fracção do referido hidrolisado desacidifiçado contendo hidratos de carbono com pelo menos uma fracção do referido pelo menos um produto de lenhina primário para formar uma mistura e o processamento de pelo menos um de entre o referido hidrolisado de hidratos de carbono e o referido produto de lenhina primário na referida mistura.
64. 64. Processo de acordo com a reivindicação 48, caracterizado por compreender adicionalmente os passos de reacção do referido produto hidrolisado com pelo menos um de entre o referido produto de lenhina primário e o referido produto de lenhina secundário.
65. 65. Processo de acordo com a reivindicação 48, caracterizado por o referido processamento do referido hidrolisado desacidifiçado contendo hidratos de carbono gerar um co-produto contendo carbono, e compreender adicionalmente os passo de combinação do referido co-produto com a referida corrente desacidifiçada de lenhina para formar um produto combinado, produto combinado esse que é então termicamente tratado. 11/19
66. 66. Processo para o tratamento contínuo de biomassa caracterizado por compreender: um passo de pré-tratamento, em que a referida biomassa é colocada em contacto com um primeiro fluido supercrítico, quase-crítico ou subcrítico para formar uma matriz sólida e uma primeira fracção líquida; em que o referido primeiro fluido supercrítico ou quase-crítico compreende água e pelo menos um de entre SO2 e um solvente; e em que o referido solvente é miscível com água e não forma um azeótropo com água; e um passo de hidrólise, em que a referida matriz sólida é colocada em contacto com um segundo fluido supercrítico ou quase-crítico para produzir uma segunda fracção líquida e uma fracção contendo lenhina insolúvel.
67. 67. Processo para o tratamento contínuo de biomassa caracterizado por compreender: um passo de pré-tratamento, em que a referida biomassa é colocada em contacto com um primeiro fluido supercrítico, quase-crítico ou subcrítico para formar uma matriz sólida e uma primeira fracção líquida; e um passo de hidrólise, em que a referida matriz sólida é colocada em contacto com um segundo fluido supercrítico ou quase-crítico para produzir uma segunda fracção líquida e uma fracção contendo lenhina insolúvel; em que o referido segundo fluido supercrítico ou quase-crítico compreende água e pelo menos um de entre SO2 e um solvente; e em que o referido solvente é miscível com água e não forma um azeótropo com água.
68. 68. Processo para o tratamento contínuo de biomassa caracterizado por compreender: um passo de pré-tratamento, em que a referida biomassa é colocada em contacto com um primeiro fluido supercrítico, quase-crítico ou subcrítico para formar uma matriz sólida e uma primeira fracção líquida; em que o referido primeiro fluido supercrítico ou quase-crítico compreende água e pelo menos um de entre SO2 e um solvente; e em que o referido solvente é miscível com água e não forma um azeótropo com água: e 12/19 um passo de hidrólise, em que a referida matriz sólida é colocada em contacto com um segundo fluido supercrítico ou quase-critico para produzir uma segunda fracção liquida e uma fracção contendo lenhina insolúvel; em que o referido segundo fluido supercrítico ou quase-critico compreende água e pelo menos um de entre SO2 e um solvente; e em que o referido solvente é miscível com água e não forma um azeótropo com água.
69. 69. Processo para processamento de biomassa caracterizado por compreender: um passo de pré-tratamento, em que a referida biomassa é colocada em contacto com um primeiro fluido supercrítico, quase-critico ou subcrítico para formar uma pasta pré-tratada compreendendo uma matriz sólida e uma primeira fracção líquida compreendendo xilo-oligossacáridos; em que o referido primeiro fluido supercrítico ou quase-critico compreende água e pelo menos um de entre SO2 e um solvente; e em que o referido solvente é miscível com água e não forma um azeótropo com água; um primeiro passo de separação, em que a referida matriz sólida e a referida primeira fracção líquida são separadas; um primeiro passo de hidrólise, em que a referida matriz sólida é colocada em contacto com um segundo fluido supercrítico ou quase-critico para formar uma fracção contendo lenhina insolúvel e uma segunda fracção líquida compreendendo ce10-0ligossacáridos; um segundo passo de separação, em que a referida fracção contendo lenhina insolúvel e a referida segunda fracção líquida são separadas; e um segundo passo de hidrólise, em que a referida segunda fracção líquida é colocada em contacto com um terceiro fluido quase-critico ou subcrítico para formar um produto compreendendo monómeros de glucose; e em que o referido terceiro fluido quase-critico ou subcrítico compreende água e, opcionalmente, ácido.
70. 70. Processo para processamento de biomassa caracterizado por compreender: 13/19 um passo de pré-tratamento, em que a referida biomassa é colocada em contacto com um primeiro fluido supercritico, quase-critico ou subcritico para formar uma pasta pré-tratada compreendendo uma matriz sólida e uma primeira fracção liquida compreendendo xilo-oligossacáridos; um primeiro passo de separação, em que a referida matriz sólida e a referida primeira fracção liquida são separadas; um primeiro passo de hidrólise, em que a referida matriz sólida é colocada em contacto com um segundo fluido supercritico ou quase-crítico para formar uma fracção contendo lenhina insolúvel e uma segunda fracção líquida compreendendo ce1o-oligossacáridos; em que o referido primeiro fluido supercritico ou quase-crítico compreende água e pelo menos um de entre SO2 e um solvente; e em que o referido solvente é miscível com água e não forma um azeótropo com água; um segundo passo de separação, em que a referida fracção contendo lenhina insolúvel e a referida segunda fracção líquida são separadas; e um segundo passo de hidrólise, em que a referida segunda fracção líquida é colocada em contacto com um terceiro fluido quase-crítico ou subcritico para formar um produto compreendendo monómeros de glucose; e em que o referido terceiro fluido quase-crítico ou subcritico compreende água e, opcionalmente, ácido.
71. 71. Processo para processamento de biomassa caracterizado por compreender: um passo de pré-tratamento, em que a referida biomassa é colocada em contacto com um primeiro fluido supercritico, quase-crítico ou subcritico para formar uma pasta pré-tratada compreendendo uma matriz sólida e uma primeira fracção liquida compreendendo xilo-oligossacáridos; em que o referido primeiro fluido supercritico ou quase-crítico compreende água e pelo menos um de entre SO2 e um solvente; e em que o referido solvente é miscível com água e não forma um azeótropo com água; um primeiro passo de separação, em que a referida matriz sólida e a referida primeira fracção líquida são separadas; 14/19 um primeiro passo de hidrólise, em que a referida matriz sólida é colocada em contacto com um segundo fluido supercritico ou quase-critico para formar uma fracção contendo lenhina insolúvel e uma segunda fracção liquida compreendendo celo-oligossacáridos; em que o referido primeiro fluido supercritico ou quase-crítico compreende água e pelo menos um de entre SO2 e um solvente; em que o referido solvente é miscível com água e não forma um azeótropo com água; um segundo passo de separação, e em que a referida fracção contendo lenhina insolúvel e a referida segunda fracção liquida são separadas; e um segundo passo de hidrólise, em que a referida segunda fracção liquida é colocada em contacto com um terceiro fluido quase-crítico ou subcrítico para formar um produto compreendendo monómeros de glucose; e em que o referido terceiro fluido quase-critico ou subcrítico compreende água e, opcionalmente, ácido.
72. 72. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 66, 68, 69 e 71, caracterizado por o referido primeiro fluido supercritico, quase-crítico ou subcrítico compreender pelo menos 100 ppm de SO2. uma das o referido subcrítico
73. 73. Processo de acordo com qualquer reivindicações 67, 68, 70 e 71, caracterizado por segundo fluido supercritico, quase-crítico ou compreender pelo menos 100 ppm de SO2.
74. 74. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 66 a 73, caracterizado por o referido solvente ser acetona.
75. 75. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 66, 68, 69 ou 71, caracterizado por o referido primeiro fluido supercritico, quase-crítico ou subcrítico compreender pelo menos 10% de solvente.
76. 76. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 67, 68, 70 ou 71, caracterizado por o referido 15/19 segundo fluido supercrítico, quase-crítico ou subcrítico compreender pelo menos 10% de solvente.
77. 77. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 66 a 76, caracterizado por o referido passo de pré-tratamento ocorrer a uma temperatura e a uma pressão inferiores ao ponto critico de pelo menos um componente do referido primeiro fluido supercrítico, quase-crítico ou subcrítico.
78. 78. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 66 a 77, caracterizado por o referido passo de pré-tratamento ser realizado a uma temperatura de cerca de 100°C a cerca de 300°C.
79. 79. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 66 a 78, caracterizado por o referido passo de pré-tratamento ser realizado a uma pressão de cerca de 30 bar a cerca de 115 bar.
80. 80. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 66 a 69, caracterizado por compreender adicionalmente um primeiro passo de separação após o referido passo de pré-tratamento e antes do referido passo de hidrólise, em que a referida matriz sólida e a referida primeira fracção liquida são separadas.
81. 81. Processo de acordo com a reivindicação 77, caracterizado por o referido primeiro passo de separação ser realizado utilizando uma extrusora ou uma prensa centrífuga.
82. 82. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 66 a 68, caracterizado por a referida primeira fracção líquida compreender oligossacáridos de xilose.
83. 83. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 66 a 82, caracterizado por a referida primeira fracção líquida compreender uma quantidade de oligossacáridos de xilose superior a cerca de 50% do rendimento teórico máximo. 16/19
84. 84. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 66 a 83, caracterizado por o referido passo de pré-tratamento ser contínuo.
85. 85. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 66 a 72 ou das reivindicações 74 a 84, caracterizado por o referido segundo fluido supercrítico ou quase-crítico substancialmente não incluir ácido.
86. 86. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 66 a 85, caracterizado por o referido passo de hidrólise ocorrer a uma temperatura e a uma pressão acima do ponto crítico de pelo menos um componente do referido segundo fluido supercrítico ou quase-crítico.
87. 87. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 66 a 86, caracterizado por o referido passo de hidrólise ocorrer a uma temperatura de cerca de 150°C a cerca de 450°C.
88. 88. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 66 a 87, caracterizado por o referido passo de hidrólise ocorrer a uma pressão de cerca de 100 bar a cerca de 250 bar.
89. 89. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 66 a 88, caracterizado por o referido passo de hidrólise ser contínuo.
90. 90. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 66 a 89, caracterizado por a referida matriz sólida ser mantida a uma temperatura de cerca de 100°C ou superior desde o início do referido passo de pré-tratamento até pelo menos o final do referido passo de hidrólise.
91. 91. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 66 a 68, caracterizado por compreender adicionalmente um segundo passo de separação após o referido passo de hidrólise, em que a referida fracção de lenhina e a referida segunda fracção líquida são separadas. 17/19
92. 92. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 66 a 68, caracterizado por compreender adicionalmente: um segundo passo de hidrólise em que a referida segunda fracção liquida é colocada em contacto com um terceiro fluido quase-critico ou subcritico para produzir uma terceira fracção liquida compreendendo monómeros de glucose; e em que o referido terceiro fluido quase-critico ou subcritico compreende água e, opcionalmente, ácido.
93. 93. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 69-71 caracterizado por o referido segundo passo de hidrólise ocorrer a uma temperatura de cerca de 150°C a cerca de 320°C.
94. 94. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 69-71 caracterizado por o referido segundo passo de hidrólise ocorrer a uma pressão de cerca de 20 bar a cerca de 90 bar.
95. 95. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 69-71, caracterizado por o referido ácido estar presente numa quantidade catalítica.
96. 96. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 69-71, caracterizado por o referido ácido estar presente numa quantidade inferior a cerca de 1%.
97. 97. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 69-71 caracterizado por o referido ácido ser seleccionado do grupo que consiste em ácido fluorídrico, ácido clorídrico, ácido bromídrico, ácido iodídrico, ácido sulfúrico, ácido sulfónico, ácido fosfórico, ácido fosfónico, ácido nítrico, ácido nitroso, e suas combinações.
98. 98. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 69-71 caracterizado por a referida segunda fracção líquida ter um tempo de residência de cerca de 1 segundo a cerca de 30 segundos no referido segundo passo de hidrólise. 18/19
99. 99. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 69-71 caracterizado por a referida terceira fracção liquida compreender glicolaldeido.
100. 100. Processo de acordo com a reivindicação 99, caracterizado por o referido glicolaldeido estar presente numa quantidade de pelo menos 10% do rendimento teórico máximo.
101. 101. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 66 a 100, caracterizado por a pressão exercida sobre a referida matriz sólida ser reduzida para cerca de 105 kPa ou menos após o referido passo de hidrólise.
102. 102. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 69 a 71, caracterizado por compreender adicionalmente, após o referido passo de hidrólise, a redução da pressão exercida sobre a referida matriz sólida de modo a que a referida lenhina precipite.
103. 103. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 69 a 71, caracterizado por compreender adicionalmente: um passo de hidrólise de xilo-oligossacáridos, em que a referida primeira fracção liquida é colocada em contacto com um quarto fluido quase-critico ou subcritico para produzir uma quarta fracção liquida compreendendo monómeros de xilose; e em que o referido fluido quase-critico ou subcritico compreende água e, opcionalmente, um ácido.
104. 104. Processo de acordo com a reivindicação 103, caracterizado por o referido ácido ser seleccionado do grupo que consiste em ácido fluoridrico, ácido clorídrico, ácido bromídrico, ácido iodídrico, ácido sulfúrico, ácido sulfónico, ácido fosfórico, ácido fosfónico, ácido nítrico, ácido nitroso, e suas combinações.
105. 105. Processo de acordo com a reivindicação 103, caracterizado por o referido ácido estar presente numa quantidade inferior a cerca de 1%. 103, xilo-
106. 106. Processo de acordo com a reivindicação caracterizado por o referido passo de hidrólise de 19/19 oligossacáridos ocorrer a uma temperatura de cerca de 150°C a cerca de 320°C.
107. 107. Processo de acordo com a reivindicação 103, caracterizado por o referido passo de hidrólise de xilo-oligossacáridos ocorrer a uma pressão de cerca de 20 bar a cerca de 90 bar.
108. 108. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 69 a 71, caracterizado por compreender adicionalmente: um terceiro passo de hidrólise, em que a referida primeira fracção liquida é colocada em contacto com um quarto fluido quase-critico ou subcritico para formar um segundo produto compreendendo monómeros de xilose; e em que o referido quarto fluido quase-critico ou subcritico compreende água e, opcionalmente, ácido. Lisboa, 2012-09-07 92 meio de hidrólise está na gama entre 35% e 38% em peso ou entre 30% e 36% em peso. Em algumas concretizações, a hidrólise 920 não é realizada na sua totalidade; deixando uma proporção significativa dos polissacáridos no estado insolúvel. Em algumas concretizações, a corrente de lenhina compreende polissacárido insolúvel residual e o polissacárido insolúvel residual constitui pelo menos 5% do polissacárido insolúvel no material lenhocelulósico 902, pelo menos 10%. Alternativa ou adicionalmente, os polissacáridos residuais insolúveis constituem menos de 30% do polissacárido insolúvel no material lenhocelulósico 902, opcionalmente menos de 20%. Em algumas concretizações, pelo menos 50% do polissacárido insolúvel residual é cristalino, opcionalmente pelo menos 70% ou mesmo pelo menos 90%. Diferentes partes da composição de polissacáridos do material lenhocelulósico 902 hidrolisam a diferentes velocidades. Em algumas concretizações, o polissacárido insolúvel residual é principalmente celulose, opcionalmente mais de 80% de celulose. Em alguns casos, a celulose do polissacárido insolúvel residual difere da celulose na alimentação lenhocelulósica, e.g. no seu peso molecular médio e/ou no seu grau de cristalinidade. De acordo com várias concretizações exemplificativas da invenção relaxar os requisitos para a extensão da hidrólise dos polissacáridos contidos no material lenhocelulósico 902 permite a utilização de menor concentração de ácido no meio de hidrólise, o que por sua vez reduz os custos do manuseamento e reciclagem do ácido e opcionalmente reduz o tempo de residência necessário do material lenhocelulósico 902 no contacto com o meio de hidrólise, permitindo um rendimento superior para uma dimensão de instalação fixada. A concretização representada inclui a separação 930 do hidrolisado 932 da corrente de lenhina 934. Qualquer processo de separação é adequado. De acordo com uma concretização, a separação 930 inclui filtração e/ou centrifugação. A concretização representada inclui a desacidificação 940 e opcionalmente o tratamento adicional do hidrolisado 932 para formar um hidrolisado compreendendo hidratos de carbono 93 desacidifiçado 942 e reagente Rl recuperado. Em algumas concretizações, HC1 e água são separados do hidrolisado 932 separado para formar hidrolisado esgotado de ácido 942 e ácido recuperado num processo compreendendo pelo menos um de entre extracção com um solvente SI e destilação. Como se utiliza no presente fascículo e nas reivindicações anexas, os termos "solvente Sl" ou "Sl" indicam um solvente orgânico com uma solubilidade em água inferior a 15% em peso, opcionalmente inferior a 5% em peso, opcionalmente inferior a 2% em peso e opcionalmente inferior a 1% em peso. Alternativa ou adicionalmente, a solubilidade da água em Sl é inferior a 20% em peso, opcionalmente inferior a 15% em peso, opcionalmente inferior a 10% em peso e opcionalmente inferior a 8% em peso. Sl é adicionalmente caracterizado por pelo menos um de entre: (1) ter um delta-P entre 5 e 10 MPa1/2, opcionalmente entre 6 e 9 MPa1/2 e opcionalmente entre 6,5 e 8,5 MPa1/2 e (b) ter um delta-H entre 5 e 20 MPa1/2, opcionalmente entre 6 e 16 MPa1/2 e opcionalmente entre 8 e 14 MPa1/2, em que delta-P é a componente relacionada com a polaridade do parâmetro de coesão de Hoy e delta-H é a componente relacionada com ligações de hidrogénio do parâmetro de coesão de Hoy. De acordo com várias concretizações exemplificativas da invenção o ponto de ebulição de Sl é superior ao da água, opcionalmente superior a 120°C à pressão atmosférica, opcionalmente superior a 140°C, e opcionalmente superior a 160°C. Alternativa ou adicionalmente, o ponto de ebulição de Sl é inferior a 250°C à pressão atmosférica, opcionalmente inferior a 220°C, e opcionalmente inferior a 200°C. Em algumas concretizações, Sl forma uma azeótropo heterogéneo com a água. Em algumas concretizações, no azeótropo heterogéneo com água, a proporção entre Sl e água está na gama entre 50 e 0,02 peso/peso, entre 5 e 0,2, entre 4 e 0,25, entre 3 e 0,3, ou entre 2 e 0,5. De acordo com uma concretização, o ponto de ebulição do azeótropo heterogéneo à pressão atmosférica é inferior a 100°C. Por exemplo, Sl pode ser seleccionado do grupo que consiste em álcoois alifáticos ou aromáticos, cetonas e 94 aldeídos possuindo pelo menos 5 átomos de carbono, e.g. vários pentanóis, hexanóis, heptanóis, octanóis, nonanóis, decanóis, metilisobutilcetona e metilbutilcetona e suas combinações. Como aqui se utiliza, o termo álcoois significa qualquer um de mono-, di- e poli-álcoois, primários, secundários e terciários, álcoois de cadeia linear e ramificada e qualquer sua combinação. Em algumas concretizações, SI é seleccionado entre hexanol e 2-etil-l-hexanol e suas misturas. Em algumas concretizações, o ácido recuperado (parte de Rl) é opcionalmente tratado por mistura com pelo menos uma outra corrente compreendendo ácido (e.g. R2) e/ou concentração (reciclagem de reagentes 950) para formar reagentes reciclados 928. De acordo com uma concretização, o excesso de calor E2 da pirólise aqui descrita proporciona pelo menos parte da energia para as necessidades de energia da desacidificação 940 e tratamento adicional. De acordo com uma concretização o referido hidrolisado esgotado de ácido é adicionalmente tratado para formar o hidrolisado desacidifiçado contendo hidratos de carbono. De acordo com uma concretização o referido tratamento do referido hidrolisado desacidifiçado compreende pelo menos uma de entre extracção com um solvente orgânico e separação cromatográfica. Em algumas concretizações, a formação do hidrolisado desacidifiçado inclui a remoção de solvente dissolvido e/ou tratamento com carbono activo e/ou tratamento de permuta iónica e/ou concentração. Em algumas concretizações, o excesso de calor E2 do passo de pirólise aqui descrito proporciona energia para a formação do hidrolisado desacidifiçado 942. Em algumas concretizações, o processo representado inclui o processamento 960 de hidrolisado desacidifiçado 942 em pelo menos um produto hidrolisado 962. Em algumas concretizações, o processamento 960 inclui o fraccionamento e/ou a separação e/ou purificação de hidratos de carbono, e/ou a hidrólise de oligómeros e/ou a conversão química ou a conversão biológica de hidratos de carbono em hidrolisado 942 para formar um produto compreendendo meio e/ou recuperação do produto do meio 95 e/ou purificação do produto. Em algumas concretizações, o processamento 960 inclui a fermentação de hidratos de carbono no hidrolisado desacidifiçado 942 para formar o produto 962 no caldo de fermentação, a separação do produto do caldo de fermentação e a purificação do referido produto. De acordo com várias concretizações exemplificativas da invenção o produto 962 é seleccionado do grupo que consiste em etanol, butanol, outros álcoois, aminoácidos, ácidos carboxílicos e monómeros para a indústria dos polímeros. Em algumas concretizações, o excesso de calor E5 do passo de pirólise proporciona energia para o processamento 960. Em algumas concretizações, o processo representado inclui a desacidificação 990 da corrente de lenhina 934 para formar lenhina desacidifiçada 992 e uma segunda corrente de ácido recuperado R2. Em algumas concretizações, a desacidificação da lenhina 990 inclui o contacto com um solvente e/ou destilação. Em algumas concretizações, a desacidificação da lenhina 990 inclui o contacto com um solvente SI ou um solvente similar seguido por dessolventização. Em algumas concretizações, a proporção entre HC1 e lenhina em peso na lenhina desacidifiçada 992 é inferior a 0,01, inferior a 0,005 ou inferior a 0,002. Alternativa ou adicionalmente, a lenhina desacidifiçada 992 é uma composição sólida incluindo principalmente lenhina. Em algumas concretizações, preferivelmente pelo menos 60%, ou mesmo pelo menos 80% da lenhina desacidifiçada 992 é lenhina. Em algumas concretizações, a lenhina desacidifiçada 992 inclui polissacárido insolúvel residual. Em algumas concretizações, o material lenhocelulósico 902 inclui extractáveis. Como utilizado no contexto do material 902, o termo "extractáveis" inclui talóleo, ácidos de resina, ácidos gordos, triglicéridos e compostos orgânicos voláteis. Em algumas concretizações, a lenhina desacidifiçada 992 compreende pelo menos 50% dos extractáveis do material lenhocelulósico 902, opcionalmente pelo menos 70%. Em algumas concretizações, a segunda corrente de ácido recuperado R2 na Fig. 9 é adicionalmente tratada na reciclagem 96 de reagentes 950 para formar ácido recuperado (parte dos reagentes reciclados 928) . Alternativa ou adicionalmente, em algumas concretizações, o excesso de calor do passo de pirólise aqui descrito proporciona energia (E6 e El, respectivamente) para a desacidificação da lenhina 990 e/ou para a reciclagem de reagentes 950. Em algumas concretizações, o processo 900 inclui o tratamento da lenhina desacidifiçada 992 a uma temperatura elevada (e.g. por pirólise), numa atmosfera deficiente em oxigénio (tratamento deficiente em oxigénio 980) para formar pelo menos um produto de lenhina primário 982 e opcionalmente a conversão do referido produto de lenhina primário em pelo menos um produto de lenhina secundário PIO e a produção de excesso de calor (El, E2, E3, E4, E5, E6 e E7). De acordo com várias concretizações exemplificativas da invenção o tratamento 980 inclui pirólise e/ou gaseificação. Em algumas concretizações, o produto de lenhina primário 982 é seleccionado do grupo que consiste em biocrude, hidrogénio, monóxido de carbono e dióxido de carbono. Como a pirólise é exotérmica, é produzido calor no tratamento 980 da lenhina desacidifiçada 992. A energia do calor assim produzido pode ser utilizada directamente e/ou pode ser convertida em electricidade. Em algumas concretizações, a lenhina desacidifiçada 992 é combinada com biomassa adicional 984 no tratamento 980. Em algumas concretizações, o produto de lenhina primário 982, opcionalmente combinado com biomassa adicional 984, é convertido em pelo menos um produto de lenhina secundário PIO. Em algumas concretizações, a conversão inclui pelo menos um de entre conversão quimicamente catalisada e conversão biocatalisada. Em algumas concretizações, a conversão biocatalisada inclui fermentação dos produtos de lenhina primários como tal ou após algum ajuste. 97 Em algumas concretizações, o produto de lenhina secundário PIO é seleccionado do grupo que consiste em etanol, butanol, outros álcoois, aminoácidos, ácidos carboxílicos e monómeros para a indústria dos polímeros. Em algumas concretizações do processo 900, o teor de carbono do material lenhocelulósico 902, do hidrolisado desacidifiçado 942 e dos produtos de lenhina primários 982 são Ml, M2 e M3, respectivamente, e (M2+M3)/M1 é superior a 0,85, opcionalmente superior a 0,90 e opcionalmente superior a 0,95. Em algumas concretizações, o processo representado inclui a mistura e o processamento 970 de pelo menos uma fracção do hidrolisado desacidifiçado 941 com pelo menos uma fracção do(s) produto(s) de lenhina primário(s) 982 em conjunto. Em algumas concretizações, o produto de lenhina primário 982 proporciona uma fonte de carbono para a fermentação e é combinado com o hidrolisado 942 para formar uma mistura combinada de fonte de carbono para a fermentação. Alternativa ou adicionalmente, o processo 900 inclui a reacção ou a combinação do produto hidrolisado 962 com pelo menos um de entre produto de lenhina primário 982 e produto de lenhina secundário P10. Em algumas concretizações, o produto hidrolisado é um biocombustível, e o produto de lenhina é biocrude e pelo menos uma fracção do biocombustível é combinada com pelo menos uma fracção do biocrude para formar um combustível misto. Alternativa ou adicionalmente, o produto hidrolisado é ácido acético e o produto de lenhina é hidrogénio, e o ácido acético é feito reagir com o hidrogénio para formar etanol. Alternativa ou adicionalmente, o produto hidrolisado ou um seu produto inclui uma ligação dupla, e.g. um alceno formado a partir de um álcool, o produto de lenhina é hidrogénio e o alceno é feito reagir com o referido hidrogénio para formar um alcano. Em algumas concretizações, o processamento 960 do hidrolisado desacidifiçado 942 gera um co-produto contendo carbono 964, e o processo inclui a combinação do co-produto 964 com lenhina desacidifiçada 992 para formar um produto combinado, produto combinado este que é então termicamente tratado (em 980). Em algumas concretizações, o 98 hidrolisado desacidifiçado 942 inclui compostos não fermentáveis. Em algumas concretizações, estes compostos não fermentáveis são separados antes da fermentação e combinados com lenhina desacidifiçada 992 para formar o produto combinado. Alternativa ou adicionalmente, em algumas concretizações, os compostos não fermentáveis são mantidos na alimentação da fermentação, são separados do caldo do produto e combinados com lenhina desacidifiçada 992, opcionalmente em conjunto com biomassa da fermentação, para formar os produtos combinados. De acordo com várias concretizações exemplificativas da invenção do processo 900 o excesso de calor, ou a energia do calor, (ilustrado por setas ponteadas) é utilizado em pelo menos um de entre o pré-tratamento 910 (E4) , a reciclagem de reagentes 950 (El), a desacidificação 940 (E2), a desacidificação de lenhina 990 (E6), a hidrólise 290 (E7) e o processamento 960 (E5). Alternativa ou adicionalmente, o excesso de calor, ou a energia do calor de uma reacção no tratamento deficiente em oxigénio 980, é utilizado para conduzir outra reacção no tratamento deficiente em oxigénio 980 (E3). Processos exemplificativos adicionais A Fig. 10a é uma representação esquemática de um processo para tratamento de biomassa indicado genericamente por 1000. Em algumas concretizações exemplificativas da invenção, o processo 1000 é para o tratamento continuo de biomassa e inclui um passo de pré-tratamento 1010 em que a biomassa 1012 é colocada em contacto com um primeiro fluido 1013 supercritico, quase-critico ou subcritico para formar uma matriz sólida 1016 e uma primeira fracção liquida 1018. 0 processo 1000 exemplificativo representado inclui um passo de hidrólise 1030 em que a matriz sólida 1016 é colocada em contacto com um segundo fluido 1032 supercritico ou quase-critico para produzir uma segunda fracção líquida 1028 e uma fracção contendo lenhina insolúvel 1026. Em algumas concretizações, o primeiro fluido 1013 inclui água e pelo menos um de entre SO2 e um solvente. Em algumas