WO2015172220A1 - Processo de produção de um ou mais alcoóis a partir de matéria-prima lignocelulósica - Google Patents

Processo de produção de um ou mais alcoóis a partir de matéria-prima lignocelulósica Download PDF

Info

Publication number
WO2015172220A1
WO2015172220A1 PCT/BR2015/050054 BR2015050054W WO2015172220A1 WO 2015172220 A1 WO2015172220 A1 WO 2015172220A1 BR 2015050054 W BR2015050054 W BR 2015050054W WO 2015172220 A1 WO2015172220 A1 WO 2015172220A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
stream
process according
sugar
alcohols
generation
Prior art date
Application number
PCT/BR2015/050054
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Edmar Lopes FALEIROS
Carlos Eduardo CALMANOVICI
Lars Villadsgaard TOFT
Martin Dan JEPPESEN
Original Assignee
Odebrecht Agroindustrial Sa
Inbicon A/S
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Odebrecht Agroindustrial Sa, Inbicon A/S filed Critical Odebrecht Agroindustrial Sa
Publication of WO2015172220A1 publication Critical patent/WO2015172220A1/pt

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/02—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group
    • C12P7/04—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group acyclic
    • C12P7/06—Ethanol, i.e. non-beverage
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/02—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group
    • C12P7/04—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group acyclic
    • C12P7/06—Ethanol, i.e. non-beverage
    • C12P7/08—Ethanol, i.e. non-beverage produced as by-product or from waste or cellulosic material substrate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/02—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group
    • C12P7/04—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group acyclic
    • C12P7/06—Ethanol, i.e. non-beverage
    • C12P7/08—Ethanol, i.e. non-beverage produced as by-product or from waste or cellulosic material substrate
    • C12P7/10—Ethanol, i.e. non-beverage produced as by-product or from waste or cellulosic material substrate substrate containing cellulosic material
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel

Definitions

  • the present invention relates to a process for producing alcohol from lignocellulosic feedstock comprising reusing sugar stream (s) from the process itself or from another process for producing alcohol in the solubilization of a mixture.
  • alkaline comprising lime and, optionally, other pH regulating agents, to improve the efficiency of pH control.
  • Ethanol production is a solution to the need to find alternatives to non-renewable fuels.
  • ethanol is produced by processes from a variety of raw materials such as sugar cane, maize and beet, etc. These raw materials have as their basic substrate for fermentation sucrose, glucose, fructose, and other raw materials easily metabolized by yeast and bacteria.
  • sucrose in particular, is a well-developed process in Brazil for both exclusive ethanol production and simultaneous sugar and ethanol production.
  • sugarcane the most commonly used raw material, is fed in the extraction stage through mills or diffusers, generating two main streams: bagasse and juice.
  • sugarcane juice is used for this purpose.
  • the microorganism used in the fermentation may be a bacterium, yeast or even a genetically modified microorganism, but in practice Saccharomyces cerevisiae is used predominantly. This process is called the "first generation ethanol" production process.
  • Document PI1101295-1 relates to the use of vinasse as a buffering agent in the lignocellulosic biomass saccharification process and an additional source of nitrogen in fermentation processes, where there is integration between first and second generation processes through vinasse.
  • this document states that excess vinasse in the reaction medium impairs the final hydrolysis yield of the cellulosic material.
  • the predominant agent in reactor pH control is caustic soda and vinasse is an aid in this control.
  • Document BR102012032807-0 discloses a way to reuse effluents, particularly the stream, and energetically integrate first and second generation technologies for ethanol production, biofuels in general and / or miscellaneous chemicals from lignocellulosic biomass.
  • document BR 102012007299-8 describes the use of streams and / or effluents, particularly the flegmaça current, present in the first generation ethanol production process to supply part of the energy demand of the 2G ethanol production plant and vice versa.
  • NREL / TP-510-32438 (2002) describes a process of producing ethanol from corn husk using acid hydrolysis as pretreatment and enzymatic hydrolysis.
  • sulfuric acid used for pretreatment is reacted with a suspension of calcium hydroxide in water.
  • the formed calcium sulfate precipitate (gypsum) is filtered.
  • This process has the drawback of overconsumption of chemicals, various additional unit operations and effluent with environmental impact.
  • NREL has developed a new process using ammonia as an alkaline agent (Technical Report NREL / TP-5100-47764 of 2011). The authors state that this new approach has the advantage of eliminating solid (lime and plaster) operations while adding nitrogen, which is an important nutrient for metabolic fermentation processes.
  • US 2009/0117635 and WO 2008/095098 describe a process of producing ethanol from lignocellulosic biomass that employs an excess strong alkaline base, typically NaOH, and temperature for lignin removal.
  • the solid and delignified pretreated biomass is sent to a pH-adjusting reactor, the sulfuric acid being cited as preferred, and then sent to the hydrolysis reactor.
  • BRPI0605017 discloses a process for producing ethanol from lignocellulosic material comprising acid pretreatment of biomass and filtration separation of the pentose-rich fraction from the lignin and cellulose-rich solid fraction.
  • the soluble fraction is treated with strong alkaline mixture (lime) and filtered to remove the insoluble calcium sulfate (plaster). Soluble pentoses are sent to the fermenter.
  • the insoluble fraction is washed with strong alkaline solution (4% w / w NaOH) to partially remove lignin and then washed with weak acid solution (HCl) to reach neutral pH before sending to the cellulose hydrolysis reactor for enzymes and of simultaneous glucose fermentation.
  • This process is characterized by the high consumption of acids and bases, H 2 S0 4 , NaOH, HCl and Ca (OH) 2 , besides the consumption of water itself.
  • Such consumptions generate environmental problems due to liquid effluents and no synergy with the first generation processes, that is, with the sugarcane juice.
  • WO 2009/004273 and PI0505299-8 also use a similar process to PI0605017.
  • the inventors describe an acid pretreatment with sulfuric acid followed by filtration. Excess sulfuric acid present in the filtered fraction is removed by the addition of a suspension of calcium hydroxide in water, followed by a filtration step to remove CaSO 4 as solid (gypsum). The soluble pentose-rich stream is then fermented through the Pichia stipitis microorganism to produce ethanol.
  • US 2008/0057555 uses a process also based on pretreatment with sulfuric acid and followed by the addition of sodium hydroxide to remove excess sulfate ions and other fermentation inhibiting agents. Excess sodium hydroxide is added to the heat and sulfuric acid pretreated biomass to pH 8 to 10 to react with various fermentation inhibiting compounds, such as excess sulfate ions and lignocellulosic material degradation products. The stream rich in water-soluble pentoses is treated with a suspension of calcium hydroxide in water to precipitate sulfate ions in the form of insoluble plaster.
  • lime is employed in a mixture of high purity hot water with a concentration of about 6%.
  • concentration about 99% of the hydroxide is in solid form and is ineffective in controlling pH because very little calcium is in ionized form to react with acidity. Only after this neutralization reaction has progressed will the ionic equilibrium shift and solid calcium hydroxide begin its solubilization again. This process requires time to complete and, as a result, pH control is delayed due to complex serial reactions. For this reason, lime is not the best pH control agent and is avoided for processes where pH is critical.
  • the present invention relates to a second generation alcohol production process which involves the reuse of alcohol production process stream (s) to solubilize an alkaline lime-containing mixture and optionally other pH regulating agents. to improve the efficiency of pH control.
  • the present invention proposes to use an integrated process between the first generation alcohol production process and the second generation alcohol production process, which involves the reuse of sugar stream from the first generation alcohol production process in the solubilization of an alkaline mixture containing lime and optionally other pH regulating agents for pH control in one or more of the stages of the second generation alcohol production process.
  • the sugar stream is reused from the second generation alcohol production process itself to solubilize said alkaline mixture to be used for pH control in one or more of the stages of the production process. second alcohol generation.
  • the sugar stream is reused from both a first generation alcohol production process and a second generation alcohol production process to solubilize said alkaline mixture to be used in the process. pH control in one or more of the stages of the second generation alcohol production process.
  • Figure 1 depicts a generic second generation alcohol production process.
  • Figure 2 illustrates the reuse of sugar stream from the first generation broth clarification step to prepare a sugary alkaline mixture for use in the second generation alcohol production process.
  • the sugar stream is reused from the first generation process clarification sludge, and is applied to a second generation process with fewer production steps.
  • Figure 4 illustrates the reuse of liquid waste flowing from the sludge filtration step flowing from the clarification step.
  • Figure 5 represents the reuse of the sugar rich stream obtained after the clarification step.
  • Figure 6 shows the reuse of sugar stream after crystallization of first generation sugar, also known as honey or molasses.
  • Figure 7 demonstrates the reuse of liquid waste flowing from the hydrolyzed biomass filtration step flowing from the hydrolysis step.
  • the reused sugar stream corresponds to effluent water from the pre-treated biomass filtration and washing step.
  • the process of producing alcohol from the lignocellulosic biomass of the present invention is based on the pretreatment, hydrolysis, fermentation and distillation steps, in addition to the addition in one or more of its steps of an alkaline mixture comprising lime ( calcium oxide or calcium hydroxide) and, optionally, other pH regulating agents, which involves the reuse of at least one stream containing from 1 to 30% by weight of sugars and preferably from 4 to 12% by weight of sugars. , of a process of producing one or more alcohols in solubilizing said alkaline mixture, thus resulting in a sugary alkaline mixture which improves the efficiency of pH control.
  • an alkaline mixture comprising lime ( calcium oxide or calcium hydroxide) and, optionally, other pH regulating agents
  • Lignocellulosic biomass the main raw material of this process, is composed of three main components: lignin, cellulose and hemicellulose. In addition to these, we also have water and inorganic material. In the specific case of lignocellulosic biomass from sugarcane, the proportions of the components may vary greatly depending on the variety of sugarcane, time of year, or part of the plant. In addition to this raw material from sugarcane, it is also possible to have several other lignocellulosic raw materials, but not limited to only them, such as sorghum, wood chips, sawdust, soybean straw, corn, beans. , forage grass, corncob, etc. Given the diversity of raw materials available, the process must be robust and flexible to operate with all alternatives.
  • the pretreatment used in this process is hydrothermal or steam blast and has been shown to be effective for working with various raw materials.
  • the biomass (stream 1 in figure 1) from the milling process, diffusers, bagasse stock or supplemental biomass supply unit (straw, forest waste, agricultural waste, etc.) is fed under pressure into a chamber. which receives water vapor injection as heating and dilution medium (streams 2 and 3 of figure 1).
  • the biomass remains in the reactor long enough for the hemicellulose-rich fraction to be hydrolyzed and solubilized in water.
  • Temperature, time and proportion of water are critical factors and correlated with each other.
  • the temperature is between 130 ° C to 220 ° C and preferably between 170 ° C to 190 ° C.
  • the reaction time is from 5 minutes to 1 hour and preferably from 10 minutes to 20 minutes.
  • the proportion of water is between 50% to 90% and preferably between 65% to 85%.
  • no external catalysts, whether basic, acidic, or oxidizing are added, except for products occurring at low concentrations in reuse process waters within first and second generation plants.
  • the raw material itself releases autocatalytic products such as organic acids, with acetic acid being particularly relevant. It is also important to highlight that the chemical and crystalline structure of these raw materials release self-calipers in very varied quantities.
  • the output of this process step is a mixture of lignin, cellulose, hemicellulose, water, inorganic matter and various reaction products, especially the lower molecular weight derivatives of hemicellulose and organic acids. .
  • the pretreatment reactor output has reduced pressure to recover energy through steam from flash (stream 6 of figure 1), and optional washing and filtration with water and pH regulating agents (stream 7 of figure 1) to remove the hemicellulose rich fraction. This evaporation occurs in one or more steps to produce steam at different temperature levels, or in a single equipment in which countercurrent stage operations help to reduce the concentration of volatile products in the output stream (current 5 of figure D-b). Hydrolysis
  • the treated, washed, partially adjusted pH lignocellulosic material (stream 9 of Figure 1) is sent to a reactor assembly for hydrolysis.
  • the temperature is adjusted to the range of 30 ° C to 80 ° C, with a range of 45 ° C to 60 ° C being particularly recommended.
  • a cocktail of enzymes capable of hydrolyzing the cellulosic component of the biomass that is, converting the oligomers into fermentable sugar monomers (stream 11 of Figure 1) is added.
  • a change in the pH of the medium occurs and at least one pH regulating agent (stream 12 of Figure 1) is added, such as alkaline products: NaOH, KOH, Ca (OH) 2 , NH 3 , etc., or agents.
  • acids H 2 S0 4 , HCl, S0 2 , C10 2 , etc., or amphoteric: bicarbonates, ammonium salts, etc., or first-generation process streams with qualities useful for pH control.
  • the present invention proposes that an alkaline mixture comprising lime and optionally other pH regulating agents be particularly used, which mixture is particularly effective when in contact with a sugar rich solution such as pentose, hexoses, or sucrose, or mixtures thereof. as described below.
  • the present invention proposes that the pH of the reaction medium be in the range of 4 to 7, with the range of 4,5 to 6 being particularly useful.
  • the hydrolysis is considered to have reached its target and the product (stream 13 of Figure 1) is optionally sent to a series of filtrations and washes to removal of the lignin fraction,
  • the sugar-rich hydrolyzed broth produced (stream 17 of Figure 1) is sent to fermentation for the production of alcohol. Depending on the concentration of sugars in this stream, their concentration may be required in single or multiple effect evaporator.
  • the equipment may be exclusive to the second generation broth, or shared with the first generation broth.
  • the present invention proposes the fermentation of hydrolyzed cellulosic sugars in a batch or batch process fermenter for alcohol production.
  • the hydrolyzed broth may be mixed with first generation sugarcane juice or first generation honey (co-fermentation).
  • first generation sugarcane juice or first generation honey co-fermentation
  • the hydrolyzed broth should have its fractions rich in hemicellulose and lignin removed by washing and filtration.
  • Micronutrients may also be added to the fermenter, especially compounds to supplement nitrogen to the substrate (stream 19 of figure 1), as well as water and other pH regulating agents (stream 20 of figure 1).
  • the microorganism used (stream 18 of FIG.
  • the Saccharomyces cerevisiae microorganism is particularly suitable as it can be shared with the first generation alcohol production process.
  • the wine produced (stream 21 of figure 1) may be sent directly for distillation or undergo a centrifugation step to recover the microorganisms and recycle them back to fermentation, and / or be washed and filtered before and after distillation. for removal of residual lignin. Prior to recycling the microorganism into the fermentation reactor, it may undergo an acid or antibiotic treatment to control biological contamination.
  • the present invention proposes that the wine produced be sent to distillation columns. Distillation may have as its cargo the wine originating in the second generation process or mixing it with the first generation wine.
  • the streams that will come out of this step will be vinasse (stream 22 of figure 1), flegmace (stream 23 of figure 1), one or more organic acid alcohols, acetones, ethers, aldehydes or olefins, preferably containing 2 to 6 carbon atoms (C2-C 6 ), or a mixture thereof (stream 25 of figure 1), light gases (stream 26 of figure 1), fusel oil (stream 24 of figure 1) and light non-condensable products (stream 27 of figure 1).
  • Vinasse, phlegm and fossil oils from first generation and second generation processes can vary greatly.
  • second-generation wine can be processed in exclusive distillation devices or in conjunction with that of the first-generation alcohol production process, and shared use to leverage the equipment is particularly interesting.
  • the bottom stream (stream 5 of Figure 1) may optionally undergo successive filtration and washing processes with clean water, reuse or pH regulating agents.
  • This washing can be performed on the filter itself through the feed cycle of new liquid streams, or by premixing in a vessel prior to a new liquid-solid separation operation, for example a filtration.
  • Water washing of the solid fraction significantly reduces the amount of fermentation inhibitors in the lignocellulosic fraction. It also reduces the residual organic acid content in the solid fraction and the cost of pH-regulating chemicals.
  • the present invention proposes a set of washing and filtering operations of hydrolyzed biomass which are similar to those for treated biomass, whose main feature is the separation of unhydrolyzed lignocellulosic biomass as solid part, especially lignin.
  • This solid waste (stream 16 of Figure 1) has several uses, and it is particularly interesting to use it as a fuel.
  • Filtration of the hydrolyzed biomass further serves to separate the sugar-rich hydrolyzed broth and send it for fermentation.
  • the liquid-solid separation apparatus of this stream may be "gravity” decanter type equipment; or filter type "press” type, "belt” type, “roll” type, “calender” type, "mill” type, “screw” type, or “screw” type, or like "drum” or “vacuum” type.
  • filter type "press” type "belt” type, “roll” type, “calender” type, "mill” type, "screw” type, or “screw” type, or like "drum” or “vacuum” type.
  • At least one biomass scrubbing operation is applied to recover the sugars and enzymes still present in the solid biomass of the separation operation, returning to the hydrolysis reactor (stream 15 of Figure 1). Successive washing with water of the solid fraction significantly reduces the amount of sugars and enzymes present in the lignocellulosic fraction.
  • the present invention proposes that the process streams used in the removal and recovery of sugars (stream 14 of figure 1) be with pure water and / or reuse.
  • the hemicellulosic fraction of biomass is significant, ranging from 15% to 30% when it comes to sugarcane bagasse.
  • harnessing the intrinsic economic value of this stream is necessary to enable a technology of one or more second generation alcohols.
  • the present invention proposes six alternatives for harnessing this stream: a) concentration and use as a fuel, b) concentration and sale as raw material for other purposes, c) use as an animal feed supplement, d) biogas production, e) fermentation for the production of one or more alcohols or f) in pH control.
  • the present invention proposes that at least one of the biomass washing operations be performed with a pH control base product.
  • This product is an alkaline mixture comprising lime (calcium oxide or calcium hydroxide) and, to a lesser extent, other components, such as sodium hydroxide, ammonia, potassium hydroxide, phosphates, organic acids, or mixtures thereof, and other components. present as traces in first and second generation process streams.
  • the present invention proposes that lime be used to control pH in the form of "saccharate" (sugary alkaline mixture).
  • the present invention proposes to use a mixture of water and a sugar stream comprising hexoses, pentoses, hexose oligomers and pentose, sucrose oligomers or mixtures thereof, which is reused from a production process of alcohol for solubilising an alkaline mixture comprising 50 to 100% lime (calcium oxide or calcium hydroxide) and optionally other pH regulating agents.
  • Said sugar stream may be reused from an alcohol production process first generation, or the process of producing second generation alcohol itself, or by reusing sugar streams from both the first and second generation processes.
  • the concentration of sugars in the reused stream may be in the range of 1 to 30% by weight and is particularly interesting when in the range of 3 to 12% by weight.
  • the vinasse and / or flame stream obtained from the bottom of the distillation columns may be used.
  • Lime is poorly soluble in water and therefore its effectiveness as a pH controlling agent is impaired.
  • the present invention proposes the use of a mixture of sugars and water to improve lime solubilization (calcium oxide or calcium hydroxide) and, consequently, the effectiveness of pH control.
  • Table 1 below demonstrates the solubility of calcium hydroxide in solutions of water and sucrose, glucose, xylose and a mixture comprising them.
  • the current of Sugar is reused from the first generation alcohol production process for use in the second generation alcohol production process.
  • the sugar stream can be reused from the decanter in the broth clarification step (figure 2).
  • Sugar cane brings with it a large amount of impurities that are incompatible with the production of first generation sugar and alcohol, so a clarification operation is carried out by decanting stimulated by calcium phosphate precipitation.
  • the sludge generated in this operation has around 15% to 20% of dry mass, and around 10% to 15% are sugars.
  • Unsweetened material is composed mostly of soil, bagasse, protein, calcium phosphate and has a pH around 7. To recover the sugar present in this stream, the sludge is filtered and washed with water. The filter cake is discarded in the field as fertilizer and the liquid returns to the beginning of the clarification operation as recycle.
  • the reused sugar stream is withdrawn from the decanter either in the bottom outlet pipe or in a collector just above the bottom and sent to a vessel where an alkaline mixture comprising lime is added and optionally other pH regulating agents.
  • the sugar alkaline mixture then formed from the clarification sludge of the first generation process is used for pH control in various stages of the second generation alcohol production process, such as:
  • This operation is to control the pH in the fermentation reaction, since microorganisms are very sensitive to pH variation; 4) in the fermentation step for pH adjustment, since the microorganisms are very sensitive to pH variation.
  • This fermentation may be from the hexose-rich fraction, or from pentoses, or both sugars;
  • the pretreated biomass is not filtered so that hydrolysis and fermentation of the cellulose and hemicellulose rich fractions occur simultaneously.
  • adding the pH-controlling mixture in one step does not prevent it from being added in another, as synergistic effects can often be obtained.
  • An example is when in the first step the coarser control of pH is made and in the second, the fine adjustment.
  • the sugar stream can be reused from the first generation process clarification sludge and applied to a second generation process with fewer production steps ( Figure 3).
  • the sugar alkaline mixture resulting from the addition of said reused stream to the water and lime mixture is applied in the simultaneous hydrolysis step for pH control or in the simultaneous fermentation step for pH control.
  • the present invention provides for the liquid waste flowing from the sludge filtration step flowing from the clarification step to be reused (Figure 4).
  • Figure 4 In contrast to the situation shown in Figure 3, in this case solids are removed in the filtration and a sequential wash with water reduces the residual sugar content in the filter cake.
  • the water quality for preparing the sugary alkaline mixture is superior because it is possible to have a low solids mixture.
  • two streams are available: the first is the filtrate and has a high sugar content, typically between 10% and 15% and is an excellent means for preparing high solubility alkaline mixtures;
  • the second stream is permeated in the cake wash and has a lower sugar content, typically below 5%, but is still better than pure water to prepare a high solubility alkaline mixture.
  • the sugared alkaline mixture formed can be used for pH control at various stages of the second generation alcohol production process.
  • the stream to be reused may be a sugar rich stream obtained after the clarification step ( Figure 5).
  • the withdrawal of the current for use in the preparation of the sugary alkaline mixture may be through the outlet line, or from any part of the evaporation equipment, including multiple effect concentration equipment.
  • the current from the clarified broth is very pure, the sugar concentration ranging from 10% to 25%, which makes excellent mixtures for pH control possible. In the case of multiple effect concentration, the sugar content may be even higher.
  • the resulting sugary alkaline mixture is used for pH control at various stages of the second generation alcohol production process.
  • first generation sugar also known as honey or molasses. After successive sugar concentrations, crystallizations and separation, a highly concentrated sugar mixture is obtained, although some is partially degraded. This one Honey is usually diluted with water and sent for first generation fermentation.
  • part of this first-generation process honey (molasses) is added to the sugary alkaline mixture, which was previously prepared with water, or sugar stream, or a mixture of both.
  • honey molasses
  • the sugar mixture in the sugar alkaline mixture can be raised and the lime solubility improved, increasing the effectiveness of the mixture in pH control.
  • This sugary alkaline mixture is used for pH control at various stages of the second generation alcohol production process.
  • the sugar stream is reused from the second generation alcohol production process itself.
  • the reused stream may be liquid waste that flows from the hydrolyzed biomass filtration step that flows from the hydrolysis step ( Figure 7). After biomass filtration, the filter cake is washed with water to recover the residual sugar present.
  • This filtrate stream can be used to prepare the sugary alkaline mixture because residual sugar increases lime solubility and improves pH control effectiveness.
  • the sugar alkaline mixture is used for pH control in various stages of the second generation alcohol production process.
  • the reused stream may be part of the hemicellulose and pentoses fraction concentrated in the C5 evaporation step ( Figure 9).
  • This stream is added to the water and lime mixture as this stream is rich in pentoses which increase the solubility of lime and make pH control more effective.
  • the resulting alkaline mixture is used for pH control in various stages of the second generation alcohol production process.
  • the reused stream corresponds to the portion of the pentose-hydrolyzed hemicellulose-rich fraction in the C5 hydrolysis step ( Figure 10).
  • Such a stream is added to the water and lime mixture, as this stream is rich in pentoses which increase the solubility of lime and make pH control more effective.
  • the resulting sugary alkaline mixture is used for pH control at various stages of the second generation alcohol production process.
  • the sugar stream may be reused in the aforementioned forms using both the first generation alcohol production process and the second generation alcohol production process.

Abstract

A presente invenção se refere a um processo de produção de álcool a partir de matéria-prima lignocelulósica que compreende o reaproveitamento de corrente de açúcar proveniente do próprio processo ou de outro processo de produção de álcool na solubilização de uma mistura alcalina compreendendo cal e, opcionalmente, outros agentes reguladores de pH para melhorar a eficiência do controle de pH.

Description

"PROCESSO DE PRODUÇÃO DE UM OU MAIS ÁLCOOIS A PARTIR DE MATÉRIA-PRIMA LIGNOCELULÓSICA"
CAMPO TÉCNICO
[0001] A presente invenção se refere a um processo de produção de álcool a partir de matéria-prima lignocelulósica que compreende o reaproveitamento de corrente(s) de açúcar proveniente do próprio processo ou de outro processo de produção de álcool na solubilização de uma mistura alcalina compreendendo cal e, opcionalmente, outros agentes reguladores de pH, para melhorar a eficiência do controle de pH.
DESCRIÇÃO DO ESTADO DA TÉCNICA
[0002] A produção de etanol é uma solução para a necessidade de encontrar alternativas aos combustíveis não renováveis. Tradicionalmente, o etanol é produzido por processos a partir de uma variedade de matérias- primas, tais como cana-de-açúcar, milho e beterraba, etc. Estas matérias- primas têm como substrato básico para a fermentação a sacarose, glicose, frutose, e demais matérias-primas facilmente metabolizadas por leveduras e bactérias. A produção de etanol a partir de sacarose, em particular, é um processo bem desenvolvido no Brasil tanto para a produção exclusiva de etanol, quanto para produção simultânea de açúcar e de etanol. Neste processo, a cana-de-açúcar, matéria-prima mais comumente empregada, é alimentada na etapa de extração através de moendas ou difusores, gerando duas correntes principais: bagaço e caldo. Contudo, apenas o caldo da cana é utilizado para esta finalidade. O microrganismo utilizado na fermentação pode ser uma bactéria, levedura ou até mesmo um micro-organismo geneticamente modificado, mas, na prática, utiliza-se predominantemente a levedura Saccharomyces cerevisiae. Este processo denomina-se de processo de produção de "etanol de primeira geração".
[0003] Recentemente, novos processos estão sendo desenvolvidos para aproveitar plataformas que antes não eram possíveis como meios de fermentação, como a biomassa, constituída por bagaço e palha. Estes processos partem da hidrólise da celulose e/ou da hemicelulose, para se chegar aos açúcares de baixo peso molecular, e a partir destes proceder à fermentação por leveduras ou bactérias. Estes processos são denominamos de processos de produção de "etanol de segunda geração", ou "etanol celulósico" ou "etanol lignocelulósico" ou "etanol 2G", etc. Estes novos processos têm sido motivo de grande interesse tecnológico e económico, inclusive como uma alternativa ao processo de produção de etanol de primeira geração, pois geram energia renovável com grande escala de produção e com aumento da eficiência no uso de matérias-primas, vapor, energia elétrica e água tratada, principalmente, através de reaproveitamento de efluentes.
[0004] No entanto, os processos avançados de produção de etanol produzidos a partir de biomassas lignocelulósicas ainda variam significativamente, pois a tecnologia ainda está em desenvolvimento. Em geral, pode-se identificar algumas etapas de processo de produção de etanol de segunda geração em comum: a) pré-tratamento da biomassa, b) hidrólise da biomassa hidrolisada, c) fermentação dos açúcares produzidos e d) purificação final do etanol.
[0005] Outra questão a ser abordada quanto aos processos de produção de etanol de segunda geração diz respeito ao controle de pH.
[0006] Durante o processo, ocorrem alterações do pH do meio, que é ajustado pela adição de agentes reguladores de pH, tais como produtos alcalinos: NaOH, KOH, Ca(OH)2, NH3, etc, produtos ácidos: H2S04, HC1, S02, C102, etc, ou anfóteros: bicarbonatos, sais de amónio, etc. Contudo, o consumo excessivo desses ácidos e bases gera problemas ambientais devido aos efluentes líquidos.
[0007] O uso de soda cáustica e amónia tem sido amplamente empregado. Tais produtos se mostram muito eficazes no controle de pH porque são solúveis em água, mas têm a desvantagem do elevado custo e grande impacto ambiental. Assim, como alternativa, é possível usar cal (óxido de cálcio) na sua forma normal ou hidratada (hidróxido de cálcio). Embora empregada por seu baixo custo, a cal apresenta o inconveniente de solubilidade muito baixa. Para que toda a cal seja solubilizada por diluição, é preciso um volume de água muito grande o que desequilibra todo o balanço hídrico. Para evitar isto, é comum manter o hidróxido de cálcio em suspensão, para preservar o balanço hídrico, mas a efetividade reacional da mistura água e hidróxido de cálcio é prejudicada, porque a maior parte do hidróxido de cálcio não está na forma ionizada.
[0008] Diversos são os documentos do estado da técnica que citam processos para produção de etanol de segunda geração envolvendo as etapas supracitadas e esquemas de reaproveitamento energético e reutilização de correntes de efluentes de processo de produção de álcoois, porém nenhum deles antecipa ou sugere a presente invenção.
[0009] O documento PI1101295-1 está relacionado com o uso de vinhaça como agente tamponante no processo de sacarificação de biomassa lignocelulósica e fonte adicional de nitrogénio em processos fermentativos, em que há integração entre os processos de primeira e segunda geração através da corrente de vinhaça. Entretanto, este documento expõe que o excesso de vinhaça no meio reacional prejudica o rendimento final da hidrólise do material celulósico. O agente predominante no controle de pH do reator é a soda cáustica e a vinhaça é um auxiliar neste controle.
[00010] O documento BR102012032807-0 revela uma forma para reaproveitar efluentes, particularmente a corrente de flegmaça, e integrar energeticamente as tecnologias de primeira e segunda gerações para produção de etanol, biocombustíveis em geral e/ou químicos diversos a partir de biomassa lignocelulósica.
[00011] De forma semelhante, o documento BR 102012007299-8 descreve o aproveitamento de correntes e/ou efluentes, particularmente a corrente de flegmaça, presentes no processo de produção de etanol de primeira geração para suprimento de parte da demanda energética da planta de produção de etanol 2G e vice- versa.
[00012] O Relatório Técnico do NREL (National Renewable Energy
Laboratory) NREL/TP-510-32438 (2002) descreve um processo de produção de etanol a partir de palha de milho utilizando hidrólise ácida como pré- tratamento e hidrólise enzimática. Neste relatório, o ácido sulfúrico utilizado no pré-tratamento é reagido com uma suspensão de hidróxido de cálcio em água. O precipitado de sulfato de cálcio formado (gesso) é filtrado. Este processo tem o inconveniente do excesso de consumo de produtos químicos, várias operações unitárias adicionais e efluentes com impacto ambiental. Para contornar estes problemas, o NREL desenvolveu novo processo utilizando como agente alcalino a amónia (Technical Report NREL/TP-5100-47764 de 2011). Os autores afirmam que esta nova abordagem tem a vantagem de eliminar as operações com sólidos (cal e gesso) ao mesmo tempo que é adicionado nitrogénio, que é um nutriente importante para os processos metabólicos de fermentação.
[00013] Os documentos US 2009/0117635 e WO 2008/095098 descrevem um processo de produção de etanol a partir de biomassa lignocelulósica que emprega uma base alcalina forte em excesso, tipicamente NaOH, e temperatura para remoção da lignina. A biomassa pré-tratada sólida e deslignificada é enviada a um reator para ajuste de pH, sendo o ácido sulfúrico citado como preferencial, e em seguida enviada ao reator de hidrólise.
[00014] O documento BRPI0605017 divulga um processo de produção de etanol a partir de material lignocelulósico que compreende o pré- tratamento ácido da biomassa e separação por filtração da fração rica em pentoses da fração sólida rica em lignina e celulose. A fração com material solúvel é tratada com mistura alcalina forte (cal) e filtrada para remover o sulfato de cálcio insolúvel (gesso). As pentoses solúveis são enviadas ao fermentador. A fração insolúvel é lavada com solução alcalina forte (NaOH 4% m/m) para remover parcialmente a lignina e em seguida lavada com solução ácida fraca (HC1) para atingir o pH neutro antes de enviar ao reator de hidrólise da celulose por enzimas e da fermentação da glicose simultâneos. Este processo é caracterizado pelo grande consumo de ácidos e bases, H2S04, NaOH, HC1 e Ca(OH)2, além do consumo da própria água. Tais consumos geram problemas ambientais devido aos efluentes líquidos e nenhuma sinergia com os processos de primeira geração, ou seja, com o caldo de cana.
[00015] Os documentos WO 2009/004273 e PI0505299-8 também utilizam um processo similar ao documento PI0605017. Os inventores descrevem um pré-tratamento ácido com ácido sulfúrico seguido por uma filtração. O excesso de ácido sulfúrico presente na fração filtrada é removido com a adição de uma suspensão de hidróxido de cálcio em água, seguida por uma etapa de filtração para remover o CaS04 como sólido (gesso). A corrente solúvel rica em pentoses é então fermentada através do microrganismo Pichia stipitis para produzir etanol.
[00016] O documento US 2008/0057555 utiliza um processo também baseado no pré-tratamento com ácido sulfúrico e seguido pela adição de hidróxido de sódio para remoção do excesso de íons sulfato e demais agentes inibidores de fermentação. Adiciona-se excesso de hidróxido de sódio à biomassa pré-tratada com ácido sulfúrico e calor até se chegar ao pH de 8 a 10 para reagir com diversos compostos inibidores de fermentação, tais como excesso de íons sulfato e produtos de degradação do material lignocelulósico. A corrente rica em pentoses solúveis em água é tratada com uma suspensão de hidróxido de cálcio em água para precipitar os íons sulfatos na forma de gesso insolúvel.
[00017] Como pode ser notado a partir dos documentos discutidos acima, o estado da técnica revela o uso de solução de hidróxido de sódio ou amónia para o controle de pH. Estes dois produtos são muito eficazes do ponto de vista industrial, mas têm a desvantagem do elevado custo e grande impacto ambiental. Quando o hidróxido de sódio é adicionado ao processo industrial, devido à sua elevada solubilidade em água, o mesmo sai no efluente aquoso como um componente adicional na vinhaça, que é utilizada como fertilizante na irrigação agrícola. A presença destes sais de sódio na lavoura agrícola provoca a perda de fertilidade agrícola do solo devido ao acúmulo de sódio, que em elevada concentração saliniza o solo.
[00018] Alternativamente, emprega-se cal em uma mistura com água quente de alta pureza com concentração de cerca de 6%. No entanto, nesta concentração cerca de 99% do hidróxido está na forma sólida e não tem eficácia no controle de pH, pois muito pouco do cálcio está na forma ionizada para reagir com a acidez. Somente depois desta reação de neutralização progredir, o equilíbrio iônico será deslocado e o hidróxido de cálcio sólido iniciará a sua solubilização novamente. Este processo requer tempo para completar-se e, por consequência, o controle de pH apresenta um atraso devido as complexas reações em série. Por esta razão, a cal não é o melhor agente de controle de pH e é evitada para os processos onde o pH seja crítico.
[00019] Portanto, quando usada, as aplicações que envolvem o uso de cal em processos de etanol de segunda geração do estado da técnica se destinam a:
a) gerar um produto insolúvel (sulfato de cálcio) para posterior remoção por filtração quando o processo de pré-tratamento envolve hidrólise catalisada por ácido sulfúrico;
b) solubilizar a lignina através da adição de excesso de cal no pré-tratamento da biomassa bruta e, posteriormente, efetuar filtração para isolar as frações ricas em celulose e hemicelulose. Em alguns casos, esta biomassa deslignificada é tratada posteriormente com ácido sulfúrico, gerando um sólido insolúvel (gesso) que é filtrado; e c) remover o excesso de ácido sulfúrico, através da adição de cal à fração solúvel do pré-tratamento de biomassa que é rico em fração de hemiceluloses, precipitando na forma de gesso.
[00020] E possível verificar, portanto, que não há no estado da técnica processos relacionados com a produção de etanol de segunda geração que reaproveitem corrente(s) de açúcar proveniente do próprio processo ou de outro processo de produção de álcool na solubilização de uma mistura alcalina contendo cal (óxido de cálcio ou hidróxido de cálcio) e, opcionalmente, outros agentes reguladores de pH para, assim, melhorar a eficiência do controle de pH.
OBJETIVO DA PRESENTE INVENÇÃO
[00021] A presente invenção refere-se a um processo de produção de álcool de segunda geração que envolve o reaproveitamento de corrente(s) de processos de produção de álcool para solubilizar uma mistura alcalina contendo cal e, opcionalmente, outros agentes reguladores de pH para melhorar a eficiência do controle de pH.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
[00022] De forma a alcançar o objetivo acima, em uma primeira modalidade, a presente invenção propõe utilizar um processo integrado entre o processo de produção de álcool de primeira geração com o processo de produção de álcool de segunda geração, que envolve o reaproveitamento de corrente de açúcar proveniente do processo de produção do álcool de primeira geração na solubilização de uma mistura alcalina contendo cal e, opcionalmente, outros agentes reguladores de pH para controle de pH em uma ou mais das etapas do processo de produção de álcool de segunda geração.
[00023] Em uma segunda modalidade da invenção, a corrente de açúcar é reaproveitada do próprio processo de produção de álcool de segunda geração para solubilizar a dita mistura alcalina a ser usada no controle de pH em uma ou mais das etapas do processo de produção de álcool de segunda geração.
[00024] Em uma terceira modalidade da invenção, a corrente de açúcar é reaproveitada tanto de um processo de produção de álcool de primeira geração, quanto de um processo de produção de álcool de segunda geração, para solubilizar a dita mistura alcalina a ser usada no controle de pH em uma ou mais das etapas do processo de produção de álcool de segunda geração.
[00025] As diversas formas de utilizar estas correntes reaproveitadas serão discutidas a seguir.
DESCRIÇÃO DAS FIGURAS
[00026] A Figura 1 descreve um processo genérico de produção de álcool de segunda geração.
[00027] A Figura 2 ilustra o reaproveitamento de corrente de açúcar proveniente da etapa de clarificação de caldo de primeira geração para preparação de uma mistura alcalina açucarada a ser utilizada no processo de produção de álcool de segunda geração.
[00028] Na Figura 3, a corrente de açúcar é reaproveitada do lodo de clarificação do processo de primeira geração, e é aplicada em um processo de segunda geração com menos etapas de produção.
[00029] A Figura 4 ilustra o reaproveitamento dos resíduos líquidos que fluem da etapa de filtração de lodo que flui da etapa de clarificação.
[00030] A Figura 5 representa o reaproveitamento da corrente rica em açúcar obtida após a etapa de clarificação.
[00031] Na Figura 6 tem-se o reaproveitamento de corrente de açúcar após a cristalização do açúcar de primeira geração, também conhecida como mel ou melaço.
[00032] A Figura 7 demonstra o reaproveitamento de resíduos líquidos que fluem da etapa de filtração da biomassa hidrolisada que flui da etapa de hidrólise.
[00033] Na Figura 8, a corrente de açúcar reaproveitada corresponde a água efluente da etapa de filtragem e lavagem da biomassa pré-tratada.
[00034] Na Figura 9, reaproveita- se parte da fração de hemicelulose e pentoses concentrada na etapa de evaporação de hemicelulose (C5).
[00035] Na Figura 10, reaproveita-se parte da fração de hemicelulose hidrolisada em pentoses na etapa de hidrólise de C5.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
[00036] O processo de produção de álcool a partir da biomassa lignocelulósica da presente invenção baseia-se nas etapas de pré-tratamento, hidrólise, fermentação e destilação, além da adição em uma ou mais de suas etapas de uma mistura alcalina compreendendo cal (óxido de cálcio ou hidróxido de cálcio) e, opcionalmente, outros agentes regulador de pH, que envolve o reaproveitamento de pelo menos uma corrente contendo de 1 a 30% em peso de açúcares e, preferencialmente, de 4 a 12% em peso de açúcares, de um processo de produção de um ou mais álcoois na solubilização da dita mistura alcalina, resultando, assim, em uma mistura alcalina açucarada que melhora a eficiência do controle do pH.
a) Pré-tratamento
[00037] A biomassa lignocelulósica, matéria-prima principal deste processo, é composta de três principais componentes: lignina, celulose e hemicelulose. Além destas, temos também a água e o material inorgânico. No caso específico de biomassa lignocelulósica proveniente de cana-de-açúcar, as proporções dos componentes podem variar muito dependendo da variedade da cana, da época do ano, ou da parte da planta. Além desta matéria-prima proveniente da cana-de-açúcar, também é possível dispor de várias outras matérias-primas lignocelulósicas, mas não limitada à apenas elas, tais como: sorgo, cavaco de madeira, serragem, palha de soja, milho, feijão, capim forrageiro, sabugo de milho, etc. Considerando a diversidade de matéria- prima disponível, o processo deve ser robusto e flexível para operar com todas as alternativas. [00038] O pré-tratamento utilizado neste processo é o hidrotérmico ou por explosão a vapor e tem se mostrado eficaz para se trabalhar com várias matérias-primas. A biomassa (corrente 1 da figura 1) proveniente do processo das moendas, dos difusores, do estoque de bagaço ou da unidade de suprimento de biomassa suplementar (palha, resíduos florestais, resíduos agrícolas, etc), é alimentada sob pressão dentro de uma câmara que recebe injeção de vapor de água como meio de aquecimento e diluição (correntes 2 e 3 da figura 1).
[00039] Depois de aquecida e diluída em água, a biomassa permanece tempo suficiente no reator para que a fração rica em hemicelulose seja hidrolisada e se solubilize em água. A temperatura, o tempo e a proporção de água são fatores críticos no pré-tratamento e correlacionados entre si. Nesta invenção a temperatura está entre 130°C a 220°C e preferencialmente entre 170°C a 190°C. O tempo de reação está entre 5 minutos a 1 hora e preferencialmente entre 10 minutos a 20 minutos. A proporção de água está entre 50% a 90% e preferencialmente entre 65% a 85%. E importante destacar que nesta invenção não são adicionados catalisadores externos, sejam eles básicos, ou ácidos, ou oxidantes, exceto os produtos que ocorrem em baixas concentrações nas águas de processo de reuso dentro das plantas de primeira e segunda geração. Também é importante destacar que nesta invenção a própria matéria-prima libera produtos autocatalíticos, tais como ácidos orgânicos, sendo particularmente relevante o ácido acético. Também é importante destacar que a estrutura química e cristalina destas matérias-primas liberam autocalisadores em quantidades muito variadas.
[00040] A saída desta etapa de processo (corrente 4 da figura 1) é uma mistura de lignina, celulose, hemicelulose, água, matéria inorgânica e diversos produtos de reação, com destaque para os derivados de menor peso molecular de hemicelulose e ácidos orgânicos. A saída do reator de pré- tratamento tem a pressão reduzida para recuperar energia através de vapor de flash (corrente 6 da figura 1), e opcional lavagem e filtração com água e agentes reguladores de pH (corrente 7 da figura 1) para remoção da fração rica em hemicelulose. Esta evaporação ocorre em uma ou mais etapas para produzir vapor com diferentes níveis de temperatura, ou em um único equipamento na qual operações de estágio contracorrente ajudam a reduzir a concentração de produtos voláteis na corrente de saída (corrente 5 da figura D- b) Hidrólise
[00041] O material lignocelulósico tratado, lavado e com pH parcialmente ajustado (corrente 9 da figura 1) é enviado a um conjunto de reatores para hidrólise. Neste reator a temperatura é ajustada para a faixa de 30°C a 80°C, sendo particularmente recomendada a faixa de 45°C a 60°C. Então é adicionado um coquetel de enzimas capazes de hidrolisar o componente celulósico da biomassa, isto é, converter os oligômeros em monômeros de açúcar fermentáveis (corrente 11 da figura 1). Como exemplo, é possível citar as enzimas da categoria das celulases, das hemicelulases e das isomerases. Estas reações podem ocorrer em regime contínuo ou transiente (batelada). Durante a reação, ocorre alteração do pH do meio e são adicionados pelo menos um agente regulador de pH (corrente 12 da figura 1), tais como produtos alcalinos: NaOH, KOH, Ca(OH)2, NH3, etc, ou agentes ácidos: H2S04, HC1, S02, C102, etc, ou anfóteros: bicarbonatos, sais de amónio, etc, ou ainda correntes do processo de primeira geração com qualidades úteis ao controle de pH. A presente invenção propõe que seja particularmente utilizada uma mistura alcalina compreendendo cal e, opcionalmente, outros agentes reguladores de pH, sendo esta mistura particularmente eficaz quando em contato com uma solução rica em açúcares, tais como pentose, hexoses, ou sacarose, ou suas misturas conforme descrito à frente. A presente invenção propõe que o pH do meio reacional fique na faixa de faixa de 4 a 7, sendo particularmente útil a faixa de 4,5 a 6. [00042] Depois de decorrido um tempo de reação entre 2 dias a 10 dias, considera-se que a hidrólise atingiu o seu objetivo e o produto (corrente 13 da figura 1) é, opcionalmente, enviado para uma série de filtrações e lavagens para a remoção da fração de lignina,
c) Fermentação
[00043] O caldo hidrolisado produzido rico em açúcares (corrente 17 da figura 1) é encaminhado à fermentação para produção de álcool. A depender da concentração de açúcares nesta corrente, pode ser necessária a sua concentração em evaporador de efeito único ou múltiplo. O equipamento pode ser exclusivo para o caldo de segunda geração, ou compartilhado com o caldo de primeira geração.
A presente invenção propõe a fermentação dos açúcares celulósicos hidrolisados em um conjunto de fermentadores em processo contínuo ou batelada para produção de álcool. Para melhorar as propriedades fermentativas do substrato, pode-se misturar o caldo hidrolisado ao caldo de cana de primeira geração ou ao mel de primeira geração (co-fermentação). Nesta hipótese, idealmente, o caldo hidrolisado deve ter as suas frações ricas em hemicelulose e lignina removidas por meio de lavagem e filtração. Também pode ser adicionados micronutrientes no fermentador, sobretudo compostos para suplementar nitrogénio ao substrato (corrente 19 da figura 1), além de água e outros agentes reguladores de pH (corrente 20 da figura 1). O micro-organismo utilizado (corrente 18 da figura 1) pode ser bactéria, levedura ou algas, sendo a levedura o micro-organismo sugerido e, em especial, os micro-organismos do género Saccharomyces. O micro-organismo Saccharomyces cerevisiae é particularmente indicado, pois pode ser compartilhado com o processo de produção de álcool de primeira geração. Na presente invenção, também é possível utilizar micro-organismos geneticamente modificados para melhorar as suas características de produção de álcool, o que possibilita a fermentação simultânea dos monômeros de açúcar das frações ricas em hemicelulose e celulose. O vinho produzido (corrente 21 da figura 1) pode ser diretamente enviado para destilação ou passar por uma etapa de centrifugação para recuperar os micro-organismos e reciclá-los de volta à fermentação, e/ou ser lavado e filtrado antes e após a destilação para remoção da lignina residual. Antes de reciclar o microorganismo para o reator de fermentação, este pode passar por um tratamento ácido ou com antibióticos para controle de contaminações biológicas.
d) Destilação
A presente invenção propõe que o vinho produzido seja enviado para colunas de destilação. A destilação pode ter como carga o vinho originário do processo de segunda geração, ou mistura deste com o vinho de primeira geração. As correntes que sairão desta etapa serão a vinhaça (corrente 22 da figura 1), a flegmaça (corrente 23 da figura 1), um ou mais álcoois ácidos orgânicos, acetonas, éteres, aldeídos ou olefinas, preferencialmente contendo 2 a 6 átomos de carbono (C2-C6), ou mistura destes (corrente 25 da figura 1), gases leves (corrente 26 da figura 1), óleo fúsel (corrente 24 da figura 1) e produtos leves não condensáveis (corrente 27 da figura 1). As vinhaças, flegmaças e óleos fúseis dos processos de primeira geração e segunda geração podem variam muito entre si. Apesar destas diferenças, o vinho de segunda geração pode ser processado em aparelhos de destilação exclusivos ou em conjunto com o do processo de produção de álcool de primeira geração, sendo particularmente interessante o uso compartilhado para aproveitar os equipamentos.
e) Filtração e lavagem multiestágios
[00044] Após o pré-tratamento, a corrente de fundo (corrente 5 da figura 1) pode opcionalmente passar por sucessivos processos de filtração e de lavagem com água limpa, de reuso ou com agentes reguladores de pH.
[00045] Quando efetuada a filtração da corrente de saída de fundo do vaso de flash, a maior parte dos produtos derivados de hemicelulose é separada na fração líquida. Também são separados juntos nesta fração os compostos de lignina solúveis, inibidores de fermentação, inclusive o hidroximetilfurfural, o furfural e os ácidos orgânicos. Alguns íons solúveis também são separados. Parte desta corrente é recirculada de volta ao reator de pré-tratamento (corrente 8 da figura 1). A outra parte (corrente 10 da figura 1) segue como corrente de alimentação de três alternativas de processo: evaporação ou fermentação ou biogás. A corrente sólida gerada ainda contém significativa quantidade de líquido; portanto, a presente invenção prevê, opcionalmente, pelo menos mais uma etapa de lavagem deste sólido. Esta lavagem pode ser realizada no próprio filtro através do ciclo de alimentação de novas correntes líquidas, ou através da pré-mistura em um vaso que antecede uma nova operação de separação líquido-sólido, por exemplo, uma filtração. A lavagem com água da fração sólida reduz significativamente a quantidade de inibidores de fermentação na fração lignocelulósica. Também reduz o teor de ácidos orgânicos residuais na fração sólida e o custo de produtos químicos para regulação de pH.
[00046] Opcionalmente, a presente invenção propõe um conjunto de operações de lavagem e de filtração da biomassa hidrolisada que são semelhantes às operações para a biomassa tratada, cuja principal característica é a separação da biomassa lignocelulósica não hidrolisada como parte sólida, sobretudo a lignina. Este resíduo sólido (corrente 16 da figura 1) possui diversos usos, sendo particularmente interessante utilizá-lo como combustível.
[00047] A filtração da biomassa hidrolisada serve ainda para separar o caldo hidrolisado, rico em açúcares, e enviá-lo para a fermentação.
[00048] O aparato de separação líquido-sólido desta corrente pode ser um equipamento do tipo decantador "por gravidade"; ou filtro do tipo "prensa", ou do tipo "belt", ou do tipo "rolo", ou do tipo "calandra", ou do tipo "moenda", ou do tipo "rosca", ou do tipo "parafuso", ou do tipo "tambor", ou do tipo "a vácuo". Além destes equipamentos, também pode ser utilizada a alternativa de "centrifugação", ou "hidrociclone". Pode ser utilizado um único equipamento acima, ou combinação entre eles.
[00049] E aplicada pelo menos uma operação de lavagem à biomassa para recuperar os açúcares e enzimas ainda presentes na biomassa sólida da operação de separação, retornando ao reator de hidrólise (corrente 15 da figura 1). A sucessiva lavagem com água da fração sólida reduz significativamente a quantidade de açúcares e enzimas presentes na fração lignocelulósica.
[00050] A presente invenção propõe que as correntes de processo utilizadas na remoção e recuperação de açúcares (corrente 14 da figura 1) sejam com água pura e/ou reuso.
[00051] Já a corrente de material sólido, sobretudo composto por lignina, por celulose não hidrolisada e por umidade, além de outros compostos em menores quantidades, é encaminhada para queima em caldeira no próprio local, mas também pode ser vendida como combustível de baixo impacto ambiental.
Tratamento da fração hemicelulósica
[00052] A fração hemicelulósica da biomassa é significativa, estando na faixa de 15% a 30% quando se trata de bagaço de cana. Logo aproveitar o valor económico intrínseco desta corrente é necessário para viabilizar uma tecnologia de um ou mais álcoois de segunda geração. A presente invenção propõe seis alternativas para aproveitamento desta corrente: a) concentração e uso como combustível, b) concentração e venda como matéria-prima para outros fins, c) uso como suplemento de ração alimentar animal, d) produção de biogás, e) fermentação para produção de um ou mais álcoois ou f) no controle de pH.
[00053] Quanto ao uso da fração rica em hemicelulose no controle de pH, vale ressaltar que é particularmente útil desviar parte desta fração rica em pentose e seus monômeros para a preparação de uma mistura alcalina açucarada para uso no controle de pH.
Controle de pH
[00054] Na preparação da mistura de controle de pH, é particularmente interessante o uso de correntes de processo de produção de álcool de primeira geração que são utilizadas como reciclo, ou que tenham alto teor de açúcares. Estas correntes têm elevadas sinergias com o processo de segunda geração porque podem ser utilizadas para aumentar solubilidade da cal e sua efetividade.
[00055] E também interessante utilizar estas correntes no sentido inverso, ou seja, utilizar correntes de reciclo, ou águas efluentes, ou até correntes principais do processo de segunda geração na preparação de misturas alcalinas açucaradas para posterior uso como agente de controle de pH tanto no processo de primeira geração, quanto no de segunda geração.
[00056] E relevante destacar que o uso inventivo destas correntes tem efeito sinergético, pois de uma lado melhora a eficácia do controle de pH e de outro permite o reuso de água, com a consequente melhoria energética e hídrica de ambos os processo integrados. Também se observa o efeito de tamponamento da mistura de controle de pH, pois a corrente de diluição já possui diversos íons e o resultado final é um efeito tampão da mistura.
[00057] A presente invenção propõe que pelo menos uma das operações de lavagem de biomassa seja realizada com um produto básico para controle de pH. Este produto é uma mistura alcalina compreendendo cal (óxido de cálcio ou hidróxido de cálcio) e, em menor quantidade, outros componentes, tais como hidróxido de sódio, amónia, hidróxido de potássio, fosfatos, ácidos orgânicos, ou mistura destes, e demais componentes presentes como traços nas correntes de processo de primeira e segunda geração.
[00058] Diferentemente do estado da técnica que sugere o uso da cal como reagente para remover e precipitar o gesso (sulfato de cálcio) e desintoxicar a corrente para posterior fermentação, a presente invenção propõe que o cal seja utilizado no controle de pH na forma de "sacarato" (mistura alcalina açucarada).
[00059] Assim, a presente invenção propõe que seja utilizada uma mistura de água e de uma corrente de açúcar compreendendo hexoses, pentoses, oligômeros de hexose e oligômeros de pentose, sacarose ou suas misturas, a qual é reaproveitada de um processo de produção de álcool para solubilização de uma mistura alcalina compreendendo 50 a 100% de cal (óxido de cálcio ou hidróxido de cálcio) e, opcionalmente, outros agentes reguladores de pH.A dita corrente de açúcar pode ser reaproveitada a partir de um processo de produção de álcool de primeira geração, ou do próprio processo de produção de álcool de segunda geração ou, ainda, reaproveitando correntes de açúcar de ambos os processo de primeira e segunda geração.
[00060] A concentração de açúcares na corrente reaproveitada pode estar na faixa de 1% a 30% em peso, sendo particularmente interessante quando na faixa de 3% a 12% em peso. Para se regular a faixa desejada, pode- se utilizar a corrente de vinhaça e/ou flegmaça obtida do fundo das colunas de destilação. A cal é pouco solúvel em água e, portanto, a sua eficácia como agente controlador de pH é prejudicada. Contudo, a presente invenção propõe o uso de uma mistura de açúcares e água para melhorar a solubilização da cal (óxido de cálcio ou hidróxido de cálcio) e, consequentemente, a eficácia do controle de pH.
[00061] A tabela 1 abaixo demonstra a solubilidade de hidróxido de cálcio em soluções de água e sacarose, glicose, xilose e uma mistura compreendendo as mesmas. Solução Temperatura
27°C 65°C 85°C
Agua 0,21 + 0,01 0,13 + 0,03 0,02 ± 0
5% 0,13 + 0,02 0,08 ± 0,00 0,15 + 0,05
Sacarose 10% 0,85 ± 0,02 0,28 ± 0,06 0,54 ± 0,04
15% 2,24 + 0,11 1,29 + 0,05 1,19 + 0,06
5% 1,04 + 0,08 0,36 ± 0,03 0,16 + 0,01
Glicose 10% 2,34 ± 0,02 1,66 + 0,41 0,77 ± 0,05
15% 4,05 ± 0,00 4,59 ± 0,09 2,23 ± 0,07
5% 1,55 + 0,01 0,0 ± 0,0 0,0 ± 0,0
Xilose 10% 3,60 ± 0,04 0,0 ± 0,0 0,0 ± 0,0
15% 4,11 + 0,00 4,29 + 0,14 1,65 + 0,12
5% 1,01 + 0,06 0,35 ± 0,00 0,29 ± 0,01
Mistura (Sacarose,
10% 2,48 ± 0,02 1,91 + 0,02 0,40 ± 0,01 Glicose e Xilose)
15% 4,13 + 0,10 2,07 ± 0,35 1,44 + 0,26
Tabela 1. Solubilidade de cal em misturas de água e sacarose, glicose, xilose e uma mistura compreendendo as mesmas
[00062] Ademais, são apresentados na tabela 2 dados de testes que evidenciam a solubilidade do hidróxido de cálcio em diferentes concentrações de sacarose.
Figure imgf000020_0001
Tabela 2. Tabela de solubilidade de cal em misturas de água e sacarose
[00063] As diversas formas de utilizar estas correntes de açúcar reaproveitadas são discutidas a seguir, pois têm a característica de unir inventivamente duas características de processos: o que é resíduo ou corrente parasita de um processo pode ser o meio para agregar valor ao outro processo.
[00064] Em uma primeira modalidade da invenção, a corrente de açúcar é reaproveitada do processo de produção de álcool de primeira geração para uso no processo de produção de álcool de segunda geração. Por exemplo, a corrente de açúcar pode ser reaproveitada do decantador na etapa de clarificação do caldo (figura 2).
[00065] A cana de açúcar traz consigo grande quantidade de impurezas que são incompatíveis com a produção de açúcar e álcool de primeira geração, para tanto é realizada uma operação de clarificação do caldo por decantação estimulada pela precipitação do fosfato de cálcio. O lodo gerado nesta operação tem ao redor de 15% a 20% de massa seca, sendo que ao redor de 10% a 15% são açúcares. O material não-açucarado é composto na maior parte por terra, bagaço, proteínas, fosfato de cálcio e tem um pH ao redor de 7. Para recuperar o açúcar presente nesta corrente, o lodo é filtrado e lavado com água. A torta de filtração é descartada no campo como fertilizante e o líquido retorna ao início da operação de clarificação como reciclo.
[00066] Neste caso, a corrente de açúcar reaproveitada é retirada do decantador, seja na tubulação de saída de fundo, ou em um coletor pouco acima do fundo, e enviada para um vaso onde é adicionada uma mistura alcalina compreendendo cal e, opcionalmente, outros agentes reguladores de pH. A mistura alcalina açucarada então formada a partir do lodo de clarificação do processo de primeira geração, é utilizada no controle de pH em diversas etapas do processo de produção de álcool de segunda geração, tais como:
1) na biomassa pré-tratada na etapa de filtragem e lavagem. Esta operação serve para controlar o pH na etapa posterior de hidrólise;
2) na etapa de hidrólise, cujo pH é crítico para a eficiência da enzima;
3) na biomassa hidrolisada na etapa de filtragem e lavagem. Esta operação é para controlar o pH na reação de fermentação, haja vista que os microrganismos são muito sensíveis à variação de pH; 4) na etapa de fermentação para ajuste de pH, haja vista que os microrganismo são muito sensíveis à variação de pH. Esta fermentação pode ser da fração rica em hexoses, ou de pentoses, ou de ambos os açúcares;
5) na corrente rica em fração de hemicelulose para ajustar o pH e aumentar a eficiência da enzima de hidrólise da fração de hemicelulose;
6) na etapa de hidrólise da fração rica em hemicelulose, cujo pH é crítico para a eficiência da enzima;
7) na etapa de fermentação da fração rica em pentoses.
[00067] Neste processo, a biomassa pré-tratada não é filtrada de modo que a hidrólise e fermentação das frações ricas em celulose e hemicelulose ocorrem simultaneamente.
[00068] E importante destacar que a adição da mistura controladora de pH em uma etapa não impede que a mesma seja adicionada em outra, pois muitas vezes pode-se obter efeitos sinergéticos. Um exemplo é quando em uma primeira etapa é feita o controle mais grosseiro de pH e, na segunda, o ajuste fino.
[00069] Adicionalmente, a corrente de açúcar pode ser reaproveitada do lodo de clarificação do processo de primeira geração e aplicada em um processo de segunda geração com menos etapas de produção (figura 3). A mistura alcalina açucarada resultante da adição de dita corrente reaproveitada à mistura de água e cal é aplicada na etapa de hidrólise simultânea para controle de pH, ou na etapa de fermentação simultânea para controle de pH.
[00070] Ainda, a presente invenção prevê que sejam reaproveitados os resíduos líquidos que fluem da etapa de filtração de lodo que flui da etapa de clarificação (figura 4). Ao contrário da situação exposta na figura 3, neste caso os sólidos são removidos na filtração e uma lavagem em sequência com água reduz o teor de açúcares residuais na torta de filtração. Assim, a qualidade da água para preparar a mistura alcalina açucarada é superior porque é possível dispor de uma mistura com baixo teor de sólidos. Além disso, são disponíveis duas correntes: a primeira é o filtrado e possui elevado teor de açúcares, tipicamente entre 10% a 15% e é um excelente meio para preparar misturas alcalinas com alta solubilidade; a segunda corrente é permeado na lavagem da torta e tem um teor de açúcar menor, tipicamente abaixo de 5%, porém ainda é melhor do que a água pura para preparar uma mistura alcalina de alta solubilidade.
[00071] E proposto utilizar qualquer das duas correntes: a muito rica em açúcares, ou a mais pobre para a preparação da mistura alcalina açucarada, sendo particularmente interessante utilizar uma mistura de ambas para se adequar ao balanço hídrico da planta.
[00072] A mistura alcalina açucarada formada pode ser utilizada no controle de pH em diversas etapas do processo de produção de álcool de segunda geração.
[00073] Ainda, a corrente a ser reaproveitada pode ser uma corrente rica em açúcar obtida após a etapa de clarificação (figura 5). A retirada da corrente para uso na preparação da mistura alcalina açucarada pode ser feita pela linha de saída, ou em qualquer parte do equipamento de evaporação, inclusive em um equipamento de concentração de múltiplo efeito.
[00074] Neste caso, a corrente decorrente do caldo clarificado é muito pura, a concentração de açúcar variando entre 10% a 25%, o que possibilita excelentes misturas para controle de pH. No caso de concentração com múltiplo efeito, o teor de açúcares pode ser ainda maior. A mistura alcalina açucarada resultante é utilizada no controle de pH em diversas etapas do processo de produção de álcool de segunda geração.
[00075] Outra possibilidade é que o reaproveitamento de corrente se dê após a cristalização do açúcar de primeira geração (figura 6), também conhecida como mel ou melaço. Após as sucessivas concentrações, cristalizações e separação do açúcar, obtém-se uma mistura muito concentrada em açúcar, apesar de parte estar parcialmente degradado. Este mel é usualmente diluído em água e encaminhado à fermentação de primeira geração.
[00076] Neste caso em particular, adiciona-se parte deste mel (melaço) do processo de primeira geração à mistura alcalina açucarada, que fora preparada antes com água, ou corrente de açúcar, ou mistura de ambos. Deste modo, pode-se elevar a mistura de açúcar na mistura alcalina açucarada e melhorar a solubilidade da cal, aumentando a eficácia da mistura no controle de pH. Esta mistura alcalina açucarada é utilizada no controle de pH em diversas etapas do processo de produção de álcool de segunda geração.
[00077] Em uma segunda modalidade da invenção, a corrente de açúcar é reaproveitada do próprio processo de produção de álcool de segunda geração. A corrente reaproveitada pode ser de resíduos líquidos que fluem da etapa de filtração da biomassa hidrolisada que flui da etapa de hidrólise (figura 7). Após a filtração da biomassa, a torta de filtração é lavada com água para recuperar o açúcar residual presente. Esta corrente de filtrado pode ser aproveitada para preparar a mistura alcalina açucarada, porque o açúcar residual aumenta a solubilidade da cal e melhora a eficácia do controle de pH. A mistura alcalina açucarada é utilizada no controle de pH em diversas etapas do processo de produção de álcool de segunda geração.
[00078] Outra possibilidade é reaproveitar a água efluente da etapa de filtragem e lavagem da biomassa pré-tratada (figura 8), pois esta corrente é rica em pentoses que aumentam a solubilidade da cal e torna o controle de pH mais eficaz. A mistura alcalina açucarada formada é utilizada no controle de pH em diversas etapas do processo de produção de álcool de segunda geração.
[00079] Ainda, a corrente reaproveitada pode ser parte da fração de hemicelulose e pentoses concentrada na etapa de evaporação de C5 (figura 9). Esta corrente é adicionada na mistura de água e cal, pois esta corrente é rica em pentoses que aumentam a solubilidade da cal e tornam o controle de pH mais eficaz. A mistura alcalina resultante é utilizada no controle de pH em diversas etapas do processo de produção de álcool de segunda geração.
[00080] Outra hipótese é a corrente reaproveitada corresponder à parte da fração rica em hemicelulose hidrolisada em pentoses na etapa de hidrólise de C5 (figura 10). Tal corrente é adicionada na mistura de água e cal, pois esta corrente é rica em pentoses que aumentam a solubilidade da cal e torna o controle de pH mais eficaz. A mistura alcalina açucarada resultante é utilizada no controle de pH em diversas etapas do processo de produção de álcool de segunda geração.
[00081] Em uma terceira modalidade da invenção, a corrente de açúcar pode ser reaproveitada das formas supracitadas utilizando tanto do processo de produção de álcool de primeira geração, quanto do processo de produção de álcool de segunda geração.
[00082] Inúmeras variações incidindo no escopo de proteção do presente pedido são permitidas. Dessa forma, reforça-se o fato de que a presente invenção não esta limitada às configurações/concretizações particulares acima descritas.

Claims

REIVINDICAÇÕES
1. Processo de produção de um ou mais álcoois a partir de matéria-prima lignocelulósica, compreendo as etapas de:
a) pré-tratamento hidrotérmico ou por explosão a vapor da matéria-prima lignocelulósica;
b) hidrólise do material lignocelulósico pré-tratado através de um conjunto de enzimas capazes de converter oligômeros em monômeros de açúcares fermentáveis;
c) fermentação dos monômeros de açúcares fermentáveis; e d) destilação do produto de fermentação para obtenção de um ou mais álcoois, ácidos orgânicos, acetonas, éteres, aldeídos ou olefinas ou mistura destes;
dito processo compreendendo ainda a adição em uma ou mais de suas etapas de uma mistura alcalina compreendendo cal (óxido de cálcio ou hidróxido de cálcio) como agente regulador de pH,
caracterizado pelo fato de reaproveitar pelo menos uma corrente contendo de 1 % a 30% em peso de açúcares de um processo de produção de um ou mais álcoois na solubilização da mistura alcalina resultando em uma mistura alcalina açucarada,
2. Processo de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado pelo fato de que a mistura alcalina compreende de 50 a 100% de cal,
3. Processo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a mistura alcalina compreende ainda outros agentes reguladores de pH selecionados dentre hidróxido de sódio, amónia, hidróxido de potássio, fosfatos, ácidos orgânicos ou mistura destes,
4. Processo de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado pelo fato de que a corrente de açúcar reaproveitada compreende de 3 a 12% em peso de açúcares de um processo de produção de um ou mais álcoois.
5. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 4, caracterizado pelo fato de que os açúcares presentes na corrente reaproveitada são hexoses, pentoses, oligômeros de hexose e oligômeros de pentose, sacarose ou suas misturas,
6. Processo de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado pelo fato de que a etapa de pré-tratamento compreende injeção de vapor d' água sob pressão com subsequente despressurização e posterior evaporação.
7. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o um ou mais álcoois, ácidos orgânicos, acetonas, éteres, aldeídos ou olefinas contém 2 a 6 átomos de carbono.
8. Processo de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado pelo fato de que a etapa de fermentação utiliza bactéria, levedura, algas ou um micro-organismo geneticamente modificado.
9. Processo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a etapa de fermentação utiliza um micro-organismo geneticamente modificado capaz de fermentar simultaneamente os monômeros de açúcar das frações ricas em hemicelulose e celulose.
10. Processo de acordo com a reivindicação 8 e 9, caracterizado pelo fato de que compreende ainda lavagem e filtração antes e/ou após a etapa de destilação.
1 1. Processo de acordo com a reivindicação l, caracterizado pelo fato de que compreende ainda lavagem e filtração da matéria-prima lignocelulósica antes e/ou após a etapa de hidrólise,
12. Processo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a fração rica em hemicelulose e/ou de lignina é substancialmente removida das correntes pré-tratada e hidrolisada, respectivamente.
13. Processo de acordo com a reivindicação 11 ou 12, caracterizado pelo fato de que a corrente resultante da lavagem e filtração é co-fermentada com o caldo de um processo de produção de álcool de primeira geração,
14, Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a corrente de açúcar é reaproveitada de um processo de produção de um ou mais álcoois de primeira geração,
15, Processo de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado pelo fato de que a corrente de açúcar é reaproveitada de um processo de produção de um ou mais álcoois de segunda geração.
16, Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a corrente de açúcar é reaproveitada tanto de um processo de produção de um ou mais álcoois de primeira geração, quanto de um processo de produção de um ou mais álcoois de segunda geração.
17, Processo de acordo com a reivindicação 14 ou 16, caracterizado pelo fato de que a corrente de açúcar é reaproveitada de parte de uma ou mais dentre: corrente de fundo, ou de uma saída próxima ao fundo, do decantador de clarificação de caldo, corrente filtrada do lodo de fundo do decantador clarificador do caldo ou da corrente aquosa de lavagem da torta de filtro ou do caldo clarificado originário da etapa de clarificação de caldo e corrente de caldo evaporado e concentrado da etapa de concentração de caldo ou da corrente de mel ,
18, Processo de produção de um ou mais álcoois de acordo com a reivindicação 15 ou 16, caracterizado pelo fato de que a corrente é reaproveitada de parte de uma ou mais dentre: corrente de filtrado da biomassa lignocelulósica, corrente filtrada da etapa de filtração de biomassa hidrolisada, ou por parte da corrente de água efluente de lavagem da torta de biomassa hidrolisada e corrente concentrada de herni celulose, pen toses e oligômeros, obtida na etapa de processo de evaporação da fração de C5.
19, Processo de produção de um ou mais álcoois de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que a corrente de vinhaça e/ou flegmaça do fundo das colunas de destilação é utilizada para regular a concentração de açúcar na mi stura alcalina açucarada.
20. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a mistura alcalina açucarada é usada em uma ou mais das etapas de: lavagem de biomassa pré-tratada, hidrólise de biomassa pré-tratada, lavagem de biomassa hidrolisada e lignina, ajuste de pH da fração rica em pentoses e seus monômeros, hidrólise da fração rica em pentoses e seus oligômeros e fermentação simultânea de ambas as frações ricas em pentoses e hexoses.
PCT/BR2015/050054 2014-05-16 2015-05-07 Processo de produção de um ou mais alcoóis a partir de matéria-prima lignocelulósica WO2015172220A1 (pt)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BRBR102014011796-2 2014-05-16
BR102014011796A BR102014011796A2 (pt) 2014-05-16 2014-05-16 processo de produção de um ou mais alcoóis a partir de matéria-prima lignocelulósica

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015172220A1 true WO2015172220A1 (pt) 2015-11-19

Family

ID=54479068

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/BR2015/050054 WO2015172220A1 (pt) 2014-05-16 2015-05-07 Processo de produção de um ou mais alcoóis a partir de matéria-prima lignocelulósica

Country Status (2)

Country Link
BR (1) BR102014011796A2 (pt)
WO (1) WO2015172220A1 (pt)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3090642B1 (fr) * 2018-12-21 2020-12-25 Ifp Energies Now Procede de traitement de biomasse lignocellulosique

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011152067A (ja) * 2010-01-27 2011-08-11 Oji Paper Co Ltd エタノールの製造方法
US20120064574A1 (en) * 2009-05-22 2012-03-15 Incorp Adm Agency, Nat'l Agr & Food Res Org Method for converting lignocellulosic biomass
BRPI1101295A2 (pt) * 2011-03-30 2013-07-02 Ctc Ct De Tecnologia Canavieira S A utilizaÇço de vinhaÇa no processo de sacarificaÇço de biomassas lignocelulàsicas

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120064574A1 (en) * 2009-05-22 2012-03-15 Incorp Adm Agency, Nat'l Agr & Food Res Org Method for converting lignocellulosic biomass
JP2011152067A (ja) * 2010-01-27 2011-08-11 Oji Paper Co Ltd エタノールの製造方法
BRPI1101295A2 (pt) * 2011-03-30 2013-07-02 Ctc Ct De Tecnologia Canavieira S A utilizaÇço de vinhaÇa no processo de sacarificaÇço de biomassas lignocelulàsicas

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CHI, Z ET AL.: "Overliming detoxification of pyrolytic sugar syrup for direct fermentation of levoglucosan to ethanol.", BIORESOURCE TECHNOLOGY, vol. 150, 2013, pages 220 - 227, XP028786652, ISSN: 1873-2976 *
MARTINEZ, A ET AL.: "Effects of Ca(OH)(2) treatments (''overliming'') on the composition and toxicity of bagasse hemicellulose hydrolysates.", BIOTECHNOLOGY AND BIOENGINEERING, vol. 69, no. 5, 2000, pages 526 - 536, XP055236098, ISSN: 0006-3592 *
MOHAGHEGHI, A ET AL.: "Conditioning hemicellulose hydrolysates for fermentation: Effects of overliming pH on sugar and ethanol yields.", PROCESS BIOCHEMISTRY, vol. 41, 2006, pages 1806 - 1811, XP027984195, ISSN: 1359-5113 *
RABELO, SC ET AL.: "Lime pretreatment and fermentation of enzymatically hydrolyzed sugarcane bagasse.", APPLIED BIOCHEMISTRY AND BIOTECHNOLOGY, vol. 169, no. 5, 2013, pages 1696 - 1712, XP055236105, ISSN: 1559-0291 *
ZHANYOU, C ET AL.: "Overliming detoxification of pyrolytic sugar syrup for direct fermentation of levoglucosan to ethanol.", BIORESOURCE TECHNOLOGY, vol. 150, 2013, pages 220 - 227, XP028786652, ISSN: 1873-2976 *

Also Published As

Publication number Publication date
BR102014011796A2 (pt) 2016-02-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5209597B2 (ja) 穏やかな反応条件でのセルロース溶媒に基づくリグノセルロースの分別および試薬の再循環
US10421667B2 (en) Process for treating lignocellulosic feedstock comprising wet oxidation
US7670813B2 (en) Inorganic salt recovery during processing of lignocellulosic feedstocks
Dominguez et al. Dilute acid hemicellulose hydrolysates from corn cobs for xylitol production by yeast
ES2823455T3 (es) Proceso para la preparación de un producto de fermentación de material que contiene lignocelulosa
ES2738514T3 (es) Procedimiento para la hidrólisis enzimática de material lignocelulósico
Pateraki et al. Pretreatment of spent sulphite liquor via ultrafiltration and nanofiltration for bio-based succinic acid production
ES2930659T3 (es) Procedimiento para la preparación de ácido láctico
RU2542473C2 (ru) Способ получения спирта, включающий этап получения фурфураля
CA2862073C (en) Method for producing a soil conditioning composition from a lignocellulosic conversion process
BRPI0814755B1 (pt) Process for the production of alcohol and glucose from a lignocellulose prime matter
US20160298142A1 (en) Method for preparing sugar, bioethanol or microbial metabolite from lignocellulosic biomass
Cao et al. Membrane-assisted β-poly (L-malic acid) production from bagasse hydrolysates by Aureobasidium pullulans ipe-1
CA2956387C (en) Preparation of lactic acid and/or a lactate salt from lignocellulosic material by separate saccharification and fermentation steps
WO2013142934A1 (pt) Sistema e processo para a produção integrada de etanol de primeira e segunda gerações, e, uso de pontos de integração para dita produção
US20230121068A1 (en) Processes for co-producing xylitol with ethanol or other fermentation products
WO2013071180A1 (en) Lignocellulose processing methods and related products
US9611492B2 (en) Use of vinasse in the process of saccharification of lignocellulosic biomass
BR112012007929B1 (pt) Processo para produção de álcool, potência e polpa a partir de biomassa e processo para produção de álcool a partir de biomassa
BR112021012936A2 (pt) Método de tratamento de uma biomassa lignocelulósica
WO2015172220A1 (pt) Processo de produção de um ou mais alcoóis a partir de matéria-prima lignocelulósica
ES2856345T3 (es) Proceso para producir, en particular etanol, mediante hidrólisis enzimática secuenciada de celulosa y hemicelulosas de una materia prima lignocelulósica
CN114075579A (zh) 利用木质纤维素制备有机肥和生物液体燃料的方法
Amiri et al. Ethanol economy: Environment, demand, and marketing
JP6177535B2 (ja) 前加水分解液の処理システム

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15793115

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WD Withdrawal of designations after international publication

Designated state(s): BR

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 15793115

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1