TR2022012060T2 - Modified alkylsulfonic acid and uses thereof - Google Patents

Abstract

Method of delignification of plant material, said method comprising: providing said plant material comprising cellulose fibers and lignin; exposing said plant material requiring to a composition comprising: alkane sulfonic acid; and a peroxide, wherein said alkylsulfonic acid and peroxide are present in a molar ratio ranging from 1:1 to 15:1 and the time of exposure is sufficient to remove substantially all of the lignin present on said plant material. Compositions capable of achieving delignification are also disclosed.

Description

TARIFNAME MODIFIYE EDILMIS ALKANSÜLFONIK ASIT VE KULLANIMLARI Mevcut bulus, bununla sinirli olmamak üzere odun maddesinin delignifikasyonu gibi oksidasyon araciligiyla organik materyalin ayristirilmasinda faydali bir yöntem ve bilesime, genis bir örnek olarak daha spesifik olarak kraft prosesinin yürütüldügü kosullardan ilimli kosullar altinda bunlarin gerçeklestirilmesine yönelik bir yöntem ve bilesime yöneliktir. B L N ALTYAPI I Kagit üretimindeki ilk adim ve en enerji yogun adim, hamurun üretilmesidir. Bununla beraber hamuru yapmak üzere kullanilan su, odun ve diger bitki materyalleri üç ana bilesen içerir: selüloz lifler; lignin; ve hemiselüloz. Hamur yapiminin birincil amaci, ligninden liflerin ayirilmasidir. Lignin, tüm lifleri bitki içerisindeki bir arada tutmak üzere mecazen bir harç olarak hareket eden üç boyutlu bir polimerdir. Bitmis hamurdaki varligi istenmez ve bitmis ürüne herhangi bir sey eklemez. Odunun hamur haline getirilmesi, yongalar, saplar veya diger bitki parçalari gibi lif kaynaginin hacimli yapisinin bütünü olusturan liflere parçalanmasina refere eder. Selüloz lifler, kagit yapimi söz konusu oldugun en çok istenen bilesendir. Hemiselüloz, rastgele amorf polimerik bir yapiyi olusturan çesitli seker monomerlerinden olusan daha kisa dallanmis bir karbohidrat polimerdir. Bitmis hamurda hemiselüloz varligi, kagit sertligi için selüloz kadar kritik degildir. Bu ayrica biyokütle dönüsümü için de geçerlidir. Zorluklar benzerdir. Sadece istenen sonuç farklidir. Biyokütle dönüsümü, istenen bir sonuç olarak monokarbohidratlari daha fazla parçalarken bir hamur & kagit prosesi normal olarak lignin çözünmesinden hemen sonra durur. Odun hamuru veya odunsu biyokütlenin hazirlanmasina yönelik iki ana yaklasim mevcuttur: mekanik islem ve kimyasal islem. Mekanik islem veya hamur yapma islemi genel olarak odun yongalarinin fiziksel olarak parçalanmasindan ve dolayisiyla selüloz liflerinin bunlari birbirinden ayirmak üzere parçalanmasindan olusur. Bu yaklasimin dezavantajlari sunlari içerir: kirilmis veya hasar görmüs selüloz lifler, dolayisiyla selüloz lifler üzerindeki daha kisa lifler; ve lignin kontaminasyonu veya kalinti, dolayisiyla nihai ürünün yabanci maddelerinin sunulmasi veya arkada birakilmasi. Bu proses ayrica büyük miktarda enerji tüketir ve yüksek basinç, asindirici kimyasallar ve gerekli isi nedeniyle sermaye yogundur. Kimyasal hamur yapimina dahil edilen birkaç yaklasik veya proses mevcuttur. Bunlar genellikle lignin ve hemiselülozun suda çözülebilir moleküllere parçalanmasina odaklanir. Bu noktada parçalanan bu bilesenler, selüloz liflerine hasar verilmeden ikinci belirtilenin yikanmasi ile selüloz liflerinden ayrilir. Tipik olarak yüksek miktarlarda isi gerekli oldugundan kimyasal proses mevcut durumda enerji bakimindan da yogundur; ve birçok durumda ayrica prosese verimsizlikler ve maliyetler ekleyen ajitasyon veya mekanik müdahale gerektirir. Hamur yapiminin kimyasal açilarini çesitli bir ölçüde mekanik hamur yapim açilari ile kombine eden hamur yapimi yöntemleri mevcuttur. Birkaç isim vermek gerektiginde termomekanik hamur yapimi (ayrica yaygin sekilde TMP olarak refere edilir) ve kimyasal termomekanik hamur yapimi (CTMP) göz önünde bulundurulmalidir. Her bir genel hamur yapim yöntemi ile saglanan avantajlarin seçimi yoluyla islemler, hamur yapim isleminin mekanik tarafinin gerekli gördügü enerji miktarini azaltmak üzere tasarlanir. Bu ayrica bu kombine edilmis hamur yapim yaklasimlarina tabi tutulan liflerin mukavemet kaybini dogrudan etkileyebilir. Genel olarak bu yaklasimlar, lifleri ayirmak üzere mekanik islemi takip eden kisaltilmis kimyasal islemi (geleneksel kimyasal hamur yapimina kiyasla) içerir. Kagit üretimi için hamur yapmak üzere en yaygin proses kraft prosesidir. Kraft prosesinde odun yongalari, neredeyse tamamen saf selüloz lifler olan odun hamuruna dönüstürülür. Çok adimli kraft prosesi, odun yongalarinin kimyasal bir solüsyon ile emprenye edildigi bir birinci adimdan olusur. Bu, odun yongalarinin islatilmasi ve bunlarin buhar ile ön isitilmasi yoluyla yapilir. Bu odun yongalarini sisirir ve bunlarin içinde bulunan havayi disari çikarir ve havayi sivi ile degistirir. Daha sonra yongalar, siyah likör ve beyaz likör ile doygun hale getirilmistir. Siyah likör, kraft prosesinden ortaya çikan bir üründür. Su, lignin kalintilari, hemiselüloz ve inorganik kimyasallari içerir. Beyaz likör, sodyum hidroksit ve sodyum sülfit içeren güçlü bir alkalin solüsyonudur. Odun yongalari, farkli solüsyonlara batirildiginda pisirme islemine tabi tutulurlar. Odun yongalarindaki delignifikasyonu gerçeklestirmek üzere pisirme islemi, 176 °C'ye ulasan sicakliklarda birkaç saatte gerçeklestirilir. Bu sicakliklarda lignin, suda çözünür parçalari saglamak üzere parçalanir. Geri kalan selülozik lifler, toplanir ve pisirme adimindan sonra yikanir. Ayrica peroksimonosülfürik asit (HzSOs) olarak bilinen karo asit bilinen en güçlü oksidanlardan biridir. Karo asidin hazirlanmasina yönelik bilinen birkaç reaksiyon mevcuttur ancak en basitlerinden biri, sülfürik asit (HzSO4) ile hidrojen peroksit (H202) arasindaki reaksiyonu içerir. Karo asidin bu yöntemde hazirlanmasi, birinin degerli bir agartma ajani ve oksitleyici olan ilave bir reaksiyon potasyum monopersülfat (PMPS) saglamasina olanak tanir. Karo asidi, bilinen birkaç faydali uygulamaya sahipken dikkate deger bir kullanimi odunun delignifikasyonudur. US patent numarasi 5,080,756, bir geri kazanma firininda dehidrasyon, piroliz ve indirgemeye tabi tutulan toplam sülfür içerigi bakimindan zenginlestirilmis bir karisim saglamak üzere organik madde içeren harcanmis konsantre bir sülfürik asit bilesiminin bir kraft geri kazanim sistemine eklenmesi ile karakterize edilen gelistirilmis bir kraft hamur yapim prosesini açiklar. Sülfürik asit bilesiminin organik maddesi, firinda gerçeklesen oksidasyon ve indirgeme reaksiyonlarini kolaylastirmak üzere yüksek isi seviyelerinin kolay sekilde sürdürülmesini saglayan bir termal enerji kaynagi olarak özellikle faydalidir, dolayisiyla hamur yapimi için uygun pisirme likörünün hazirlanmasi için kullanilan sülfit olusumu ile sonuçlanir. Rackemann et al. in "The effect of pretreatment on Methanesulfonic acid-catalyzed hydrolysis of bagasse to levulinic acid, formic acid and furfural" (2018), bir alkalin solüsyonu ile ön isleme tabi tutulan küspe üzerinde metansülfonik asit kullanimini açiklar. aktiflestirilmis hidrojen peroksit dezenfekte edici bilesimleri açiklar. Bir son kullanici tarafindan dilüsyona yönelik bir konsantre saglanir, bu, bir hidrojen peroksit kaynagi, bir sürfaktan disi organik sülfonik asit veya tuzu, bir iyonik olmayan sürfaktan ve bir istege bagli organik asit. Ayrica kullanima hazir bir hidrojen peroksit, hidrojen peroksidin biyosidal bir miktarini içeren dezenfektan solüsyonu, bir sürfaktan disi organik sülfonik asit veya tuzu, iyonik olmayan bir sürfaktan, solvent olarak su ve istege bagli bir organik asit. Bir son kullanici, yüzey üzerinde bulunan mikroplarin çogunu öldürmek üzere etkili bir zaman miktarinda dezenfekte edici bilesim ile yüzeyin temas ettirilmesi yoluyla mikroorganizmalarin yüzeyini dezenfekte edebilir. Biyoyakit üretimi, kraft prosesi için bir baska potansiyel uygulamadir. Biyoyakit üretiminin mevcut dezavantajlarindan biri, karbohidratlari makul sekilde etkili bir proseste yakita dönüstürmek amaciyla gida derecesinde bitki parçalarinin (tohumlar gibi) kullanimini gerektirmesidir. Karbohidratlar, kraft prosesinde gida derecesinde olmayan biyo kütlenin kullanimi ile selülozik liflerden elde edilebilir; ancak delignifikasyon için kraft prosesinin enerji yogun yapisi, bunu ticari olarak daha az uygulanabilir bir seçenek haline getirir. Bir bitki bazli kimyasal kaynak döngüsünü olusturmak amaciyla inan gida üretimi ile rekabet etmeyen bitki bazli besleme stoklarini kullanabilen enerji etkili proseslere yönelik ihtiyaç büyüktür. Kraft hamur yapim prosesi, dünyada en yaygin sekilde kullanilan kimyasal hamur yapim prosesiyken asiri miktarda enerji yogundur ve örnegin hamur üretim tesisleri etrafina yayilan önemli boyuttaki kokular gibi diger dezavantajlara sahiptir. Insan yapimi kirlenme nedeniyle meydana gelen mevcut çevresel zorluklar ve iklim degisiklikleri isiginda ilimli oksidasyon araciligiyla organik materyal dekompzoisyonunun gerçeklestirilebilmesi istenebilir. Bu, üretimi sirasinda çevreye önemli boyutta zarar vermeden iyi kalitede lifler saglamak üzere hamur yapim teknolojisini güncelleyecektir. Buna uygun olarak orta sicaklik ve basinç altinda odun maddesi üzerinde delignifikasyonu gerçeklestirebilen bir bilesime yönelik ihtiyaç devam etmektedir. B L NKI AA IKLAMA I Mevcut bulusun bir açisina göre aköz asidik bir bilesim saglanir, söz konusu bilesim asagidakileri içerir: - bir alkilsülfonik asit; ve - bir peroksit; burada söz konusu alkilsülfonik asit ve peroksit, 1:1 ila 15:1 araliginda bir molar oranda Bulusçular, odun materyalinin (bununla sinirli olmamak üzere yongalar veya talas gibi) delignifikasyonunun geleneksel kraft hamur yapimi sirasinda kullanilanlardan büyük ölçüde daha düsük sicakliklarda meydana gelebildigi kesfedilmistir. Aslinda mevcut bulusa göre tercih edilen bilesimler ile oda sicakliginda gerçeklestirilen deneylerin, yüksek kalitede selüloz liflerini saglamak üzere odun yongalarinda bulunan lignini parçaladigi gösterilmistir. Mevcut bulasa göre bir yöntemin tercih edilen bir düzenlemesine göre bir odun numunesi, mevcut bulusun tercih edilen bir düzenlemesine göre bir bilesime maruziyet üzerinde 30 °C"de isleme tabi tutulmustur. Mevcut bulusun tercih edilen bir düzenlemesine göre mevcut bulusun tercih edilen bir bilesimi içeren bir yöntemin uygulanmasi ile hamur delignifikasyonuna katilan enerji maliyetleri büyük ölçüde azaltilabilir. Enerji gereksinimleri ve dolayisiyla hamur yapim prosesindeki sermaye maliyetleri azaltilarak bu ögretiler, geleneksel hamur yapim prosesinde gerekli olan gerekli isiyi üretmek üzere daha az fosil yakit veya organik madde yakarak hamur yapim prosesini çevreyi daha az kirleten bir proses haline getirecektir. Ayrica aromatik monomerler gibi Kraft prosesi sirasinda tipik olarak parçalanan veya yikima ugrayan biyokütledeki degerli bilesenlerin çogunu tutacaktir. Burada açiklanan teknoloji, çevresel odak bakimindan ve ayrica birkaç endüstriyel kimyasal proseste yapi bloklari veya baslangiç materyalleri olarak kullanilan kimyasal bilesikleri üretmek üzere bir yöntem olarak önemli bir ilerleme sunar. Mevcut bulusun bir açisina göre asagidakileri içeren aköz asidik bir bilesim saglanir: - bir alkilsülfonik asit; ve - bir peroksit; burada asit, bilesimin toplam agirliginin agirlikça %20 - 65"i araligindaki bir miktarda bulunur ve burada peroksit, bilesimin toplam agirliginin agirlikça %1 - 30'u araligindaki bir miktarda bulunur. Mevcut bulusun bir baska açisina göre asagidakileri içeren aköz asidik bir bilesim saglanir: - bir alkilsülfonik asit; ve - bir peroksit; burada söz konusu alkilsülfonil asit ve söz konusu peroksit, 1:1"den daha az olmayan bir molar oranda bulunur. Tercihen bilesim ayrica bir amin kismi içeren bir bilesik içerir. Tercihen söz konusu alkilsülfonik asit, sunlardan olusan gruptan seçilir: alkilsülfonik asitler burada alkil gruplari, C1-C6 araligindadir ve lineer veya dallanmistir; ve kombinasyonlari. Tercihen bir sülfonik asit kismi içeren söz konusu bilesik, sunlardan olusan gruptan seçilir: metansülfonik asit; etansülfonik asit; propansülfonik asit; 2- propansülfonik asit; izobütilsülfonik asit; t-bütilsülfonik asit, bütansülfonik asit; izo- pentilsülfonik asit; t-pentilsülfonik asit; pentansülfonik asit; t-bütilhekzansülfonik asit; ve kombinasyonlari. Daha çok tercihen söz konusu alkilsülfonik asit, metansülfonik Mevcut bulusun yine bir baska açisina göre biyokütle/odunun delignifikasyonunda kullanima yönelik aköz bir bilesim saglanir, burada söz konusu bilesim asagidakileri - alkilsülfonik asit; ve - bir peroksit, burada söz konusu alkilsülfonik asit ve peroksit, 1:1 ila 15:1 araliginda bir molar oranda Tercihen peroksit, hidrojen peroksittir. Mevcut bulusun bir baska açisina göre biyokütle / bitki materyalinin delignifikasyon yöntemi saglanir, söz konusu yöntem asagidakileri içerir: - selüloz lifleri ve lignin içeren söz konusu bitki materyalinin saglanmasi; - söz konusu bitki materyalinin asagidakileri içeren bir bilesime maruz birakilmasi: - alkensülfonik asit; ve - bir peroksit, burada söz konusu alkensülfonik asit ve peroksit, 1:1 ila 15:1 araliginda bir molar oranda bulunur ve maruziyet süresi, söz konusu bitki materyali üzerinde bulunan ligninin tümünü büyük ölçüde uzaklastirmak üzere yeterlidir. Tercihen bilesim ayrica bir amin kismi içeren bir bilesik içerir. Tercihen bir amin kismi içeren bilesik, 300 g/mol"ün altinda bir moleküler agirliga sahiptir. Tercihen ayrica bir amin kismi içeren bilesik, bir primer amindir. Daha çok tercihen bir amin kismi içeren bilesik, bir alkanolamindir. Tercihen bir amin kismi içeren bilesik, bir tersiyer amindir. Mevcut bulusun tercih edilen bir düzenlemesine göre alkanolamin, sunlardan olusan gruptan seçilir: monoetanolamin; dietanolamin; trietanolamin; ve kombinasyonlari. Tercihen alkanolamin, trietanolamindir. Bulusçular, odun materyalinin (bununla sinirli olmamak üzere odun yongalari veya diger yaygin biyokütle gibi) delignifikasyonunun geleneksel kraft hamur yapimi sirasinda kullanilanlardan büyük ölçüde daha düsük sicakliklarda meydana gelebildigi kesfedilmistir. Gerçekte bazi düzenlemeler, tercih edilen bilesimler ile 18 - 21 °C araliginda ortalama oda sicakliklarinda yürütülmüstür ve mevcut bulusa göre selüloz liflerini oldukça etkili sekilde mevcut hale getirmek üzere odun yongalari üzerinde bulunan lignini parçaladigi göstermistir. Mevcut bulasa göre bir yöntemin tercih edilen bir baska düzenlemesine göre bir odun numunesi, mevcut bulusun tercih edilen bir düzenlemesine göre bir bilesime maruziyet üzerinde 30 °C'de çözünmüstür. Mevcut bulusun tercih edilen bir düzenlemesine göre dahil edilen enerji maliyetleri, sermaye maliyetleri önemli ölçüde azaltilabilir ve mevcut bulusun tercih edilen bir bilesimini içeren bir yöntemin uygulanmasi ile hamur delignifikasyonunda mevcut durumda yayilan iliskili emisyonlari büyük ölçüde azaltilabilir. Mevcut bulusun tercih edilen bir düzenlemesine göre mevcut bulusun tercih edilen bir bilesiminin sicakligi ve molar oranlari ve süreye bagli olarak çok adimli bir proses saglanir, burada ayri çözünme adimlari asagidakileri saglar: 1. Delignifikasyon; 3. Kristalin selülozun çözünmesi. SEKILLERIN KISA AçiKLAMAsi Bulus, ekli sekiller ile baglantili olarak bulusa ait çesitli düzenlemelerin asagidaki açiklamasi göz önüne alinarak daha kapsamli sekilde anlasilabilir, burada: Sekil 1, t = 1 dakikada mevcut bulusun tercih edilen bir düzenlemesine göre bir bilesim içerisindeki bir odun yongasinin bir resmidir; Sekil 2, t = 60 dakikada mevcut bulusun tercih edilen bir düzenlemesine göre bir bilesim içerisindeki bir odun yongasinin bir resmidir; Sekil 3, t = 1 günde mevcut bulusun tercih edilen bir düzenlemesine göre bir bilesim içerisindeki bir odun yongasinin bir resmidir; ve Sekil 4, t = 8 günde mevcut bulusun tercih edilen bir düzenlemesine göre bir bilesim içerisindeki bir odun yongasinin bir resmidir.. TERCIH EDILEN DÜZENLEMELERIN DETAYLI AçiKLAMAsi Sayisiz spesifik detayin, burada açiklanan örnek niteliginde düzenlemelerin iyice anlasilmasi için saglandigi kabul edilecektir. Ancak bununla birlikte teknikte uzman kisiler tarafindan burada açiklanan düzenlemelerin, bu spesifik detaylar olmaksizin uygulanabildigi anlasilacaktir. Diger örneklerde iyi bilinen yöntemler, prosedürler ve bilesenler, burada açiklanan düzenlemeleri anlasilmaz hale getirmemek amaciyla detayli olarak açiklanmamistir. Ayrica bu tarifname, burada açiklanan düzenlemelerin kapsamini herhangi bir sinirlandirabilecek sekilde degil bunun yerine sadece burada açiklanan çesitli düzenlemelerin uygulamasini açikladigi seklinde düsünülmelidir. Mevcut bulusun tercih edilen bir düzenlemesine göre bir alkilsülfonik asit bileseni ve bir peroksit bilesen içeren bir asidik bilesim saglanir. Bu bilesim, odun yongalari gibi biyokütle ile temas halinde oldugunda odun yongalarini delignifiye eder ve intakt selüloz ve hemiselülozu ayirir. Yukarida açiklanan sekilde islemin, hamur organik materyalden hazirlandiginda avantajli oldugu kanitlanabilir. Lignin materyalinin hem selülozik hem de hemiselülozik materyalden ayrilmasi, lignin monomerleri ve diger bilesenleri yeniden kazanmak üzere hat boyunca daha kolay isleme saglar. Lignin monomerleri ile materyal asit hidrolizi geçirmeden önce lignin yapisinin parçasi olan kimyasallar anlasilacaktir. Mevcut bulusun tercih edilen bir düzenlemesine göre hamuru ve/veya selülozik materyali elde etmek üzere organik materyali islemek üzere bir yöntem saglanir, burada söz konusu yöntem, asagidaki adimlari içerir: - selüloz ve lignin içeren organik bir materyalin saglanmasi; - bir alkilsülfonik asit bileseni ve bir peroksit bileseni içeren asidik bir bilesimin saglanmasi; - söz konusu organik materyalden liginin büyük ölçüde tümünü uzaklastirmak üzere yeterli bir zaman periyodunda söz konusu bilesim ile söz konusu organik materyalin temas ettirilmesi; ve - istege bagli olarak ligninin selülozdan ayrilmasi. Mevcut bulusun tercih edilen bir düzenlemesine göre geri kalan selüloz materyali ayrica en sonunda glukoz monomerleri elde etmek üzere islenebilir. Tercihen bu isleme adimi, sülfürik asit veya bir sülfürik asit bileseni içeren modifiye edilmis bir asit kullanilarak gerçeklestirilir. Tercihen delignifiye edilen organik materyalin islenmesi, bir ara adim içerir burada hemiselüloz, selülozdan ayrilir ve daha sonrasinda geri kalan selülozdan uzaklastirilir. Yeni ayrilan hemiselüloz ayrica gelecekte kullanim için çesitli kimyasal bilesikleri saglamak üzere islenebilir. Geri kalan selüloz ayrica glukoz monomerleri saglamak üzere asit hidrolizi araciligiyla parçalanabilir. Elde edilen glukoz daha sonra çesitli endüstriyel kimyasal proseslerde bir baslangiç blogu olarak kullanilabilir. Mevcut bulusa göre yöntemin tercih edilen bir düzenlemesine göre geri kazanilan lignin, yöntem oldukça seçici oldugundan bunu hemiselüloz ve/veya selülozdan ayirmak üzere önemli islem gerektirmez. Tercihen yöntemin düzgün kontrol altinda gerçeklestirilmesi, bunun diger alanlara uygulanmasindan önce daha fazla lignin islemesini büyük ölçüde kolaylastirir. Lignin, örnegin yag & petrol kuyusu sondaj katki maddeleri; tarimsal kimyasallar; özel polimerler; ve ayrica bir yakit kaynagi olarak en yaygin kullanimi gibi çok sayida uygulama alanina sahiptir. Aslinda lignin ve derivelerinin çesitli endüstrilerde uygulanmasi bu noktada çok milyar dolarlik bir pazardir ve gelecek kullanim için islem gereksinimleri azaltirken tedarik zincirinin gelistirilmesi oldukça avantajli olacaktir. Mevcut bulusun tercih edilen bir düzenlemesine göre aköz asidik bir bilesimin kullanilmasi ile gerçeklestirilen deneyler, odun yongalarinin, kontrollü reaksiyon kosullari altinda delignifiye olabildigini ve selülozun parçalanmasini ortadan kaldirabildigi veya en azindan büyük ölçüde en aza indirebildigini göstermistir. Parçalanmanin selüloz üzerinde kontrolsüz bir asit saldirisinin ve bunun lekelenmesinin sembolü olan selülozun koyulasmasi veya karbonizasyon (karbon siyahina dönüsme) anlamina geldigi anlasilir. Mevcut bulusa göre bilesimin tercih edilen bir düzenlemesi, bir odun yongasini delignifiye etme gücünü belirlemek üzere test edilmistir. Deneyler, yaklasik olarak 0.2 g odun ve yaklasik olarak 20 g solüsyon kullanilarak tamamlanmistir. Karisim, bir saat 30 °C"lik bir sicaklikta 200 rpm'de karistirilmistir (Sekiller 1 ve 2). Sekiller 3 ve 4, zaman içerisinde solüsyon içindeki odun yongalarini gösterir. Test edilen solüsyonda 5.6 ila 1 olan bir konsantrasyonda metansülfonik asit ve hidrojen peroksit bulunur. Ortaya çikan bilesimin titrasyonu, permanganat kullanilarak yapilmistir ve sonuçlar asagidaki Tablo 1'de tablo halinde sunulur. Tablo 1: Örnek 1'e ait bilesimin titrasyonu Süre MSA-HzOz (H202 verim %'si) Sentez (karistirma) 100 durumunda 4 gün sonra 97.6 7 gün sonra 95.8 Kaydedilen pH degeri, ortam kosullarinda (pH < 0) -O.45'tir. MSA'in perokside molar orani 5.6: 1'dir. Mevcut bulusun tercih edilen bir düzenlemesine göre metansülfonik asit, mevcut bulusa ait bilesimin hacmi ve agirlik yüzdesi bakimindan ana bilesendir. Mevcut bulusun tercih edilen bir düzenlemesine göre bilesimin pH degeri, 1'den daha azdir. Mevcut bulusun tercih edilen bir baska düzenlemesine göre bilesimin pH degeri, 0.5'ten daha azdir. Sekiller 3 ve 4, yaklasik olarak 22 °C'lik bir sicaklikta 8 gün kadar bir zaman periyodunda bir alkilsülfonik asit (metansülfonik asit) ve hidrojen peroksit varliginda bir odun yongasinin delignifikasyonunu gösterir. Deney sonunda (8. gün) karbon siyahina dair herhangi bir belirtinin bulunmadiginin belirtilmesi önemlidir. Bu, selülozik materyalin bunun en temel yapi bloguna herhangi bir parçalanmasinin olmadigina dair bir göstergedir. Yukaridaki deney, mevcut bulusa göre bilesimin bitki materyalini delignifiye etmek üzere sadece yeterli bir çözünen asit saglamaz ayni zamanda tesis operatörleri için daha yüksek verim ve çalisanlara, yüklenicilere ve kamuya yönelik emisyonlari ve riskleri azaltirken artmis kararlilik ile sonuçlanarak selülozik materyalin karbon siyahi kalintisina parçalanmasin sinirlandirilmasinda degerli olduguna dair belirgin bir göstergedir. Odun hamurundan glikozu saglamak üzere bir yöntem, mevcut proses için önemli bir gelisme sunar, burada bunun dönüsümü kimyasal olarak, enerji ve emisyon bakimindan yogundur; maliyetlidir; ve özellikle genis ölçekli islemlerde yüksek derecede etkili sonuçlar saglamazken tehlikelidir. Odunu delignifiye edebilen ve ayrica verimliligi ve verimi iyilestirmek, güvenligi artirmak ve genel maliyetleri azaltmak amaciyla bunun karbon siyahina parçalanmasi yerine selülozu korumak amaciyla operatörün bazi kontrolleri yapmasina olanak tanir. Tercihen alkilsülfonik asit bilesigi ve hidrojen peroksit, 1:1 ila 15:1 molar oran araligindaki bir miktarda bulunur. Tercihen bilesimin ortaya çikan pH deger 1'den daha azdir. Daha çok tercihen bilesimin ortaya çikan pH deger 0.5'ten daha azdir. Mevcut bulusun tercih edilen bir düzenlemesine göre bir sülfonik asit içeren bilesik, sunlardan olusan gruptan seçilir: alkilsülfonik asitler burada alkil gruplari, C1-C6 araligindadir ve lineer veya dallanmistir; ve kombinasyonlari. Tercihen bir sülfonik asit kismi içeren söz konusu bilesik, sunlardan olusan gruptan seçilir: metansülfonik asit; etansülfonik asit; propansülfonik asit; 2-propansülfonik asit, izobütilsülfonik asit; t- bütilsülfonik asit, bütansülfonik asit; izo-pentilsülfonik asit; t-pentilsülfonik asit; pentansülfonik asit; t-bütilhekzansülfonik asit; ve kombinasyonlari. Daha çok tercihen bir sülfonik asit kismi içeren söz konusu bilesik, metansülfonik asittir. Teknikte uzman kisi tarafindan anlasildigi üzere aIkiIsüIfonik asidin aIkiIsüIfonik asit bilesenlerini kapsadigi anlasilacaktir, burada alkil, soymus veya doymamis, sikIik, düz veya dallanmis ve/veya sübstitüe edilmis veya sübstitüe ediImemistir. Mevcut bulusun tercih edilen bir düzenlemesine göre bir aIkiIsüIfonik asit ve bir peroksidin yüksek bir konsantrasyonunun kombinasyonu, bir organik materyalin kontrollü delignifikasyonunu saglayabilen ve selülozik lifleri nispeten etkilenmemis sekilde birakan modifiye edilmis bir asit bilesimi saglar. Mevcut bulusun tercih edilen bir düzenlemesine göre bir bilesim kullanilarak odunun delignifikasyonu gerçeklestirildiginde proses, geleneksel kraft hamur yapim prosesinde mevcut durumda kullanilanlardan büyük ölçüde daha düsük sicakliklarda ve basinçlarda gerçeklestirilebilir. Avantajlar oldukça fazladir, burada birkaçi su sekildedir: Kraft hamur yapim prosesi, delignifikasyon prosesini gerçeklestirmek amaciyla 176 - 180 °C civarinda sicakliklar gerektirir, mevcut bulusa göre prosesin tercih edilen bir düzenlemesi, 25 °C kadar düsük sicakliklarda odunu delignifiye edebilir. Mevcut bulusun tercih edilen bir düzenlemesine göre odunun delignifikasyonu, 10 °C kadar düsük sicakliklarda gerçeklestirilebilir. Mevcut bulusun tercih edilen bir düzenlemesine göre odunun delignifikasyonu, 0 °C kadar düsük sicakliklarda gerçeklestirilebilir. Mevcut bulusun tercih edilen bir düzenlemesine göre odunun delignifikasyonu, 20 °C kadar düsük sicakliklarda gerçeklestirilebilir. Mevcut bulusun tercih edilen bir düzenlemesine göre odunun delignifikasyonu, 30 °C kadar düsük sicakliklarda gerçeklestirilebilir. Mevcut bulusun tercih edilen bir baska düzenlemesine göre odunun delignifikasyonu, 40 °C kadar düsük sicakliklarda gerçeklestirilebilir. Mevcut bulusun yine tercih edilen bir baska düzenlemesine göre odunun delignifikasyonu, 50 °C kadar düsük sicakliklarda gerçeklestirilebilir.Mevcut bulusun yine tercih edilen bir baska düzenlemesine göre odunun delignifikasyonu, 60 °C kadar düsük sicakliklarda gerçeklestirilebilir. Mevcut bulusun tercih edilen yine bir baska düzenlemesine göre odunun delignifikasyonu, 80 °C kadar düsük sicakliklarda gerçeklestirilebilir. Mevcut bulusun tercih edilen yine bir baska düzenlemesine göre odunun delignifikasyonu, 90 °C kadar düsük sicakliklarda gerçeklestirilebilir. Mevcut bulusun tercih edilen yine bir baska düzenlemesine göre odunun delignifikasyonu, 100 °C kadar düsük sicakliklarda gerçeklestirilebilir. Mevcut bulusun yine tercih edilen bir baska düzenlemesine göre odunun delignifikasyonu, 120 °C kadar düsük sicakliklarda gerçeklestirilebilir.Mevcut bulusun yine tercih edilen bir baska düzenlemesine göre odunun delignifikasyonu, 130 °C kadar düsük sicakliklarda gerçeklestirilebilir. Yukarida tercih edilen düzenlemelerin her birinde proseslerin gerçeklestirildigi sicaklik, mevcut enerji yogun ve karsilastirmali olarak etkisiz kraft prosesinden büyük ölçüde daha düsüktür. Ek olarak kraft prosesi, odunun delignifikasyonunu gerçeklestirmek üzere yüksek basinç gerektirir. Mevcut bulusun tercih edilen bir düzenlemesine göre odunun delignifikasyonu, atmosferik basinçta gerçeklestirilebilir. Bu dolayisiyla oldukça özel ve pahali endüstriyel ekipmana yönelik ihtiyaci ortadan kaldirir. Ayrica odunun birçok parçasinda delignifikasyon birimlerinin uygulanmasina olanak tanir burada bir hamur ve kagit tesisinin uygulanmasi çesitli nedenlerden dolayi daha önceden uygulanamaz olacaktir. Mevcut bulusun tercih edilen bir düzenlemesine göre bir prosesin geleneksel kraft prosesine göre avantajlarindan bazilari, ikinci bahsedilen için girilen isinin sadece büyük bir kirlilik kaynagi degil ayni zamanda büyük ölçüde ortaya çikan hamurun çok pahali olmasinin nedeni oldugundan önemlidir. Tek basina Mevcut bulusun tercih edilen bir düzenlemesine göre bir prosesin uygulanmasindaki enerji tasarruflari, her ikisi, hizli bir etkiye ve çok jenerasyonlu ticari ve çevresel bir faydaya sahip olacak olan düsük fiyatli bir hamurda ve çevresel faydalarda yansitilacaktir. Mevcut bulusun tercih edilen bir düzenlemesine göre bir prosesin uygulamasinda ilave maliyet tasarruflari, yüksek sicaklikli ve yüksek basinçli hamur pisirenlerin çalismasi için kisitlayici düzenlemelerin yoklugunda veya minimizasyonunda bulunabilir. Odun hamurundan glukoz saglamak üzere bir yöntem, mevcut prosesler için önemli bir ilerleme sunar, burada bunun dönüsümü, kimyasal yogundur ve maliyetlidir ve özellikle genis ölçekli islemlerde önemli sonuçlar ile sonuçlanmaz. Biyokütleyi delignifiye edecek ve ayni zamanda operatörün bunu karbon siyahina parçalamak yerine selülozu korumak amaciyla bazi kontrolleri yapmasina olanak taniyan bir bilesimin kullanilmasi istenebilir. Bu tür tesislerin operatörleri için ek gelir akislarinin saglanmasi. Mevcut bulusa ait yöntemin tercih edilen bir düzenlemesine göre ligninin ayrilmasi gerçeklestirilebilir ve ortaya çikan selüloz lifler, glikoz monomerleri saglamak üzere ayrica islenebilir. Glikoz kimyasi, bunlarla sinirli olmamak üzere birkaç isim vermek gerekirse diasetonid, ditiyoasetal, etanol, glukosid, glukal ve hidroksiglukal dahil yaygin sekilde kullanilan kimyasallarin hazirlanmasinda bir prekürsör olarak dahil birçok kullanima sahiptir. Mevcut kraft hamur yapimina kiyasla mevcut bulusa göre tercih edilen bir bilesimin kullanilmasinin bir baska avantaji, zehirli gazlar veya buharin varligidir. Kraft hamur prosesindeki buhar kaynaginin esas olarak 802 emisyonu oldugu düsünülür. Mevcut bulusa göre tercih edilen bir bilesimin kullanildigi delignifikasyon, bu zamana kadar ve mevcut en iyi saptama kabiliyetlerine göre 802 üretimi ile sonuçlanmamistir. Metansülfonik asit (MSA), terietanolamin (TEOA) ve hidrojen peroksit, degisken MSA, TEOA vehidrojen peroksit konsantrasyonlari ile harmanlanmistir ve molar oranlar üzerindeki varyasyon etkinligini degerlendirmek üzere ortam sicakligi ve basinç kosullarinda bir gece biyokütle (odun yongalari) ile reakte edilmistir. Kontrol testleri, biyokütleye karsi eklenen sadece kraft lignin veya sadece selüloz ile ilgili karisimlar için gerçeklestirilmistir. Ticari olarak temin edilebilir lignin (Sigma-Aldrich; Lignin, kraft; Prod# 471003), testte bir kontrol olarak kullanilmistir. Ticari olarak selüloz (Sigma-Aldrich; Selüloz, lifler (orta); Prod# C6288) ayrica testte bir kontrol olarak kullanilmistir. Her bir harmanin kati fazi, 20 saatlik reaksiyon süresinden sonra filtrelenmistir, su ile durulanmistir ve sabit kuru bir agirliga kadar 45°C'de bir firinda kurutulmustur. Tüm veriler, üç kopya halindeki çalismalarin ortalamasidir. Etkili bir formül, tüm lignini çözündürecektir ve selülozu mümkün oldugunca intakt ve hasarsiz sekilde birakacaktir. Deneylerin sonuçlari asagida Tablo 2"de belirtilir. Tabl02- 20 saatlik reaksiyon süresinden sonra katilarin geri kazanimi (baslangiçtaki kütle %'si) Formül Odun (reaksiyondan Lignin kontrolü Selüloz kontrolü Orani sonra kalan agirlikça (reaksiyondan sonra (reaksiyondan sonra Bir 1:1 moIar oranda MSA : H202 harmaninin - kullanildigi kesikIi proses Daha büyük bir kesikIi proses, biIesimIeri ve daha küçük hacimlerde daha önceden gerçeklestirildigi açiklanan prosesi degerlendirmek ve dogrulamak amaciyla gerçeklestirilmistir. Daha büyük bir kesikIi prosesin hazirlanmasi için 548g metansülfonik asit (MSA)(%70), ortam kosullarinda (minimal ekzotermik reaksiyon nedeniyle herhangi bir sogutmaya gerek yoktur) büyük bir beherde 453g hidrojen peroksit solüsyonu (%29) ile karistirilmistir. Molar harman orani 1:1"dir. Boyutlarina göre siralanmamis 50 g odun yongasi (talas) eklenmistir ve karisim, ortam kosullarinda karistirilmistir. 20 saat sonra reaksiyon karisimi, 20um Teflon filtre yapragi olan bir filtre sistemine transfer diImistir ve kalinti katilar, 12 saat 45°C"de kurutulmustur. Eklenen biyokütle iIe karsilastirilan kati verimi %54.2"dir. Ortaya çikan seIüIozun hidrokarbon içerigi, %930 olacak sekilde belirlenmistir, bu da bir karsilastirma olarak kullanilan Sigma-Aldrich seIüIoz lot# WXBC9745V - %95.7 standardina yakindir. Su içerigi, %338 olacak sekilde belirlenmistir, bu da bir karsilastirma olarak kullanilan Sigma-Aldrich seIüIoz lot# WXBC9745V - %3 standardi iIe karsilastirilabilir. Kappa# = 11, bu, deIignifikasyonun tam olarak tamamlanmadigini ancak kalin karton ve yardimci kagit için oldukça yeterli oldugu anlamina gelir. X-isini kirinimi, numune üzerinde gerçeklestirilmistir ve görünür kristalligin %582 oldugunu gösterir, bu da, daha önce test edilen sayilar ile ayni hizadir ve AIdrich'ten elde edilen ticari seIüIoz, %61.3 oldugu ölçülmüstür. Taramali elektron mikroskopisi, numuneler üzerinde gerçeklestirilmistir ve oldukça yüksek bir Iif içerigi göstermistir. Mevcut bulusun tercih edilen bir baska düzenlemesine göre bilesim, su isIemi, su saflastirma ve/veya su desalinasyonunda kullanilanlar gibi oksidasyon araciligiyla organik materyali dekompoze etmek üzere kullanilabilir. Bunun bir örnegi, filtrasyon membranlari üzerindeki alglerin uzaklastirilmasidir (diger bir ifadeyle yikim). Bu tür membranlar pahali oldugundan bunlarin mümkün oldugunca uzun süre kullanilmasi finansal açidan gereklidir. Ancak zamanla biriken organik maddeyi uzaklastirmadaki zorluk göz önüne alindiginda bunu etkili sekilde ve membrana mümkün oldugunca az zarar ile yapmak için yeni yaklasimlar gereklidir. Mineral asitler çok güçlüdür ve organik maddeyi uzaklastirirlarken filtrasyon membranlarina zarar verecektir. Mevcut bulusun tercih edilen bir bilesimi, mineral asitlerden daha az agresif oldugundan ve dolayisiyla organik kirletici maddeleri daha ilimli bir yaklasim ile uzaklastiracagindan, bu nedenle membran hasarini en aza indirerek bu sorunu çözmektedir. Daha önce belirtilen açiklama, belirginlik ve anlasilma amaçlarina yönelik olarak detayli sekilde açiklanirken ilgili teknikte uzman kisiler tarafindan, bu tarifnameye asina olduklarinda ekli istemlerde bulusun gerçek kapsamindan ayrilmaksizin form ve detay bakimindan çesitli degisikliklerin yapilabildigi kabul edilecektir. TR TR

Claims (21)

ISTEMLER
1. . Asagidakileri içeren aköz asidik bir bilesimdir: - bir alkilsülfonik asit; ve - bir peroksit; burada asit, bilesimin toplam agirliginin agirIikça %20 ila 65”i araligindaki bir miktarda bulunur ve burada peroksit, bilesimin toplam agirliginin agirIikça %1 ila 30'u araligindaki bir miktarda bulunur.
2. . Asagidakileri içeren aköz asidik bir bilesimdir: - bir alkilsülfonik asit; ve - bir peroksit; burada söz konusu alkilsülfonik asit ve söz konusu peroksit, 1:1”den daha az olmayan bir molar oranda bulunur.
3. Istemler 1 ila 2”den herhangi birine göre bilesim olup, özelligi ayrica bir amin kismi içeren bir bilesik içermesidir.
4. Istemler 1 ila 3'ten herhangi birine göre bilesim olup, özelligi söz konusu alkilsülfonik asidin, sunlardan olusan gruptan seçilmesidir: alkilsülfonik asitler burada alkil gruplari, C1-C6 araligindadir ve lineer veya dallanmistir; ve kombinasyonlari.
5. Istemler 1 ila 3”ten herhangi birine göre bilesim olup, özelligi söz konusu alkilsülfonik asidin, sunlardan olusan gruptan seçilmesidir: metansülfonik asit; etansülfonik asit; propansülfonik asit; 2-propansülfonik asit, izobütilsülfonik asit; t-bütilsülfonik asit; bütansülfonik asit; izo- pentilsülfonik asit; t-pentilsülfonik asit; pentansülfonik asit; t- bütilhekzansülfonik asit; ve kombinasyonlari.
6. Istemler 1 ila 5'ten herhangi birine göre bilesim olup, özelligi bir sülfonik asit kismi içeren söz konusu bilesigin, metansülfonik asit olmasidir.
7. Biyokütle/odunun delignifikasyonunda kullanima yönelik aköz bir bilesim özelligi söz konusu bilesimin asagidakileri içermesidir: alkilsülfonik asit; ve bir peroksit, burada söz konusu alkilsülfonik asit ve peroksit, 1:1 ila 15:1 araliginda bir molar oranda bulunur.
8. Istemler 1 ila 7”den herhangi birine göre bilesim olup, özelligi peroksidin hidrojen peroksit olmasidir.
9. Biyokütle/bitki materyalinin delignifikasyon yöntemi olup, özelligi söz konusu yöntemin asagidakileri içermesidir: selüloz lifleri ve lignin içeren söz konusu bitki materyalinin saglanmasi; söz konusu bitki materyalinin asagidakileri içeren bir bilesime maruz birakilmasi: alkilsülfonik asit; ve bir peroksit, burada söz konusu alkilsülfonik asit ve peroksit, 1:1 ila 15:1 araliginda bir molar oranda bulunur ve maruziyet süresi, söz konusu bitki materyali üzerinde bulunan ligninin tümünü büyük ölçüde uzaklastirmak üzere yeterlidir.
10. Istem 9'a göre yöntem olup, özelligi bilesimin ayrica bir amin kismi içeren bir bilesik içermesidir.
11. Istem 10”a göre yöntem olup, özelligi bir amin kismi içeren bilesigin 300 g/mol altinda moleküler agirliga sahip olmasidir.
12. Istem 9'a göre yöntem olup, özelligi bir amin kismi içeren bilesigin bir primer amin olmasidir.
13. Istem 9'a göre yöntem olup, özelligi bir amin kismi içeren bilesigin bir alkanolamin olmasidir.
14. Istem 9'a göre yöntem olup, özelligi bir amin kismi içeren bilesigin bir tersiyer amin olmasidir.
15. 15. Istem 13'e göre bilesim olup, özelligi söz konusu alkanolaminin sunlardan olusan gruptan seçilmesidir: monoetanolamin; dietanolamin; trietanolamin; ve kombinasyonlari.
16. 16. Istem 12”ye göre yöntem olup, özelligi söz konusu alkanolaminin, trietanolamin olmasidir.
17. 17. Bitki biyokütlesinin delignifikasyonunda kullanima yönelik aköz bir bilesim olup, özelligi söz konusu bilesimin asagidakileri içermesidir: - alkilsülfonik asit; ve - bir peroksit.
18. 18. Bir bitki biyokütle kaynagindan selülozun parçalanmasinda kullanima yönelik aköz bir bilesim olup, özelligi söz konusu bilesimin asagidakileri içermesidir: - alkilsülfonik asit; ve - bir peroksit.
19. 19. Bir bitki biyokütle kaynagindan hemiselülozun parçalanmasinda kullanima yönelik aköz bir bilesim olup, özelligi söz konusu bilesimin asagidakileri içermesidir: - alkilsülfonik asit; ve - bir peroksit, burada söz konusu alkilsülfonik asit ve peroksit, 1:1 ila 15:1 araliginda bir molar oranda bulunur ve maruziyet süresi, söz konusu bitki materyali üzerinde bulunan ligninin tümünü büyük ölçüde uzaklastirmak üzere yeterlidir.
20. 20. Istemler 15 ila 18'den herhangi birine göre bilesim olup, özelligi peroksidin hidrojen peroksit olmasidir.
21. 21. Bitki biyokütle veya biyokütle materyalinin delignifikasyon yöntemi olup, özelligi söz konusu yöntemin asagidakileri içermesidir: - selüloz lifleri ve lignin içeren söz konusu biyokütle materyalinin saglanmasi; - söz konusu biyokütle materyalinin asagidakileri içeren bir bilesime maruz birakilmasi: - alkilsülfonik asit; ve - bir peroksit, burada söz konusu alkilsülfonik asit ve peroksit, 1:1 ila 15:1 araliginda bir molar oranda bulunur ve maruziyet süresi, söz konusu bitki materyali üzerinde bulunan ligninin tümünü büyük ölçüde uzaklastirmak üzere yeterlidir.