加工生物量制造技术

加工生物量（例如，植物生物量、动物生物量、微生物和城市废物生物量）以产生有用产物，例如燃料。例如，描述了系统，其可以使用原料材料例如纤维素和／或木质纤维素材料和／或淀粉质材料，以例如通过发酵产生乙醇和／或丁醇。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】加工生物量相关申请本申请要求于2008年12月19日提交的美国临时申请序列号61/139，473的优先权。这个临时申请的完全公开内容通过引用在此合并入本文。背景例如以纤维形式的各种碳水化合物，例如纤维素和木质纤维素材料在许多应用中大量产生、加工且使用。通常此类材料使用一次，并且随后作为废物抛弃，或仅视为废物材料，例如污水、甘蔗渣、锯屑和秸秆。各种纤维素和木质纤维素材料、其用途和应用已例如在美国专利号7，307，108、 7，074，918,6, 448，307,6, 258，876,6, 207，729,5, 973，035 和 5，952，105 中描述。概述—般地，本专利技术涉及含碳水化合物材料(例如生物量材料或生物素衍生的材料， 例如淀粉质材料和/或纤维素或木质纤维素材料)、制备和加工此类材料以改变其结构和/ 或其不顺应水平的方法、以及由改变材料制备的产物。例如，本文描述的方法中的许多可以提供相对于天然材料，具有富氧功能性、较低分子量和/或结晶度的纤维素和/或木质纤维素材料。本文公开的方法中的许多例如芬顿(Fenton)氧化方法提供了可以由各种微生物 (连同或不连同酶促水解)更容易地利用以产生有用产物的材料，所述有用产物例如氢、醇 (例如，乙醇或丁醇)、有机酸(例如，乙酸)、烃、共同产物(例如，蛋白质)或这些中的任何的混合物。获得的许多产物例如乙醇或正丁醇可以用作燃料，例如作为内部燃烧燃料或燃料电池原料。此外，本文描述的产物可以用于电力生成，例如在常规蒸汽发电厂或燃料电池工厂中。在一个方面，本专利技术的特征在于改变材料中的分子结构和/或减少不顺应的方法，所述材料例如含烃材料和/或生物量材料，例如纤维素或木质纤维素材料，例如本文描述的任何一种或多种未经加工(例如切割的草)、半加工(例如研细的草)或经加工的材料 (例如研细且照射的草)。该方法的特征在于采用芬顿型化学减少纤维素或木质纤维素材料中的不顺应的氧化方法。芬顿型化学在 Pestovsky 等人，Angew. Chem.，Int. Ed. 2005，44，6871-6874 中讨论，其完整公开内容通过引用在此合并入本文。该方法的特征还可以在于芬顿氧化和本文描述的任何其他预处理方法以任何次序的组合。不希望受任何具体理论束缚，认为氧化增加纤维素和/或木质素上的氢-键合基团的数目，例如羟基、醛基、酮基、羧酸基团或酐基，这可以增加其分散性和/或其可溶性。在一个方面，本专利技术的特征在于这样的方法，其包括在混合物中使具有第一个不顺应水平的第一种纤维素或木质纤维素材料与一种或多种化合物和任选地一种或多种氧化剂接触，所述化合物包括一种或多种天然存在的、非放射性金属元素，例如非放射性族5、 6、7、8、9、10或11的元素，所述氧化剂能够增加所述元素中的至少一些的氧化状态，以产生具有比第一个不顺应水平低的第二个不顺应水平的第二种纤维素或木质纤维素材料。其他方法包括使含烃材料与一种或多种化合物相组合，所述化合物包括一种或多种天然存在的、非放射性金属元素，例如非放射性族5、6、7、8、9、10或11的元素，以提供其中一种或多种化合物接触含烃材料的混合物；和使接触维持一段时间并在足以改变含烃材料结构的条件下。在某些实施方案中，该方法进一步包括使第一种纤维素、木质纤维素或含烃材料与一种或多种氧化剂相组合，所述氧化剂能够增加元素中的至少一些的氧化状态。在此类情况下，一种或多种氧化剂使材料与混合物中的一种或多种化合物接触。在某些实施方案中，一种或多种氧化剂包括臭氧和/或过氧化氢。在某些实施方案中，一种或多种元素处于1+、2+、3+、4+或5+氧化状态。在特定情况下，一种或多种元素处于2+、3+或4+氧化状态。例如，铁可以以铁(II)、铁(III)或铁 (IV)的形式。在特定情况下，一种或多种元素包括Mn、Fe、Co、Ni、Cu或Si，优选!^e或&)。例如狗或Co可以以硫酸盐的形式，例如硫酸铁(II)或铁(III)。在某些实施方案中，将一种或多种氧化剂应用于第一种纤维素或木质纤维素材料和作为气体的一种或多种化合物，例如通过经由用粒子束例如电子或质子通过空气照射第一种纤维素或木质纤维素材料和一种或多种化合物原位生成臭氧。在某些实施方案中，混合物进一步包括一种或多种氢醌例如2，5_ 二甲氧基氢醌， 和/或一种或多种苯醌例如2，5_ 二甲氧基-1，4-苯醌。具有与木质素相似分子实体的此类化合物可以帮助电子传递。在某些希望的实施方案中，一种或多种氧化剂可以电化学提或电磁地原位生成。 例如，过氧化氢和/或臭氧可以在接触或反应器内或在容器外电化学地或电磁地产生，并且转移到容器内。该方法可以进一步包括使第二种纤维素或木质纤维素材料与酶和/或微生物接触。通过此类接触产生的产物可以包括本文描述的这些产物中的任何，例如食物或燃料，例如乙醇，或美国临时申请序列号61/139，453中描述的任何其他产物，其通过引用在此整体合并入本文。在另一个方面，本专利技术的特征在于包括包含混合物的结构或载体例如反应器的系统，所述混合物包括1)本文描述的任何材料，例如纤维素或木质纤维素材料，和2、包括一种或多种天然存在的、非放射性金属元素的一种或多种化合物，例如非放射性族5、6、7、8、 9、10或11的元素。任选地，混合物可以包括幻能够增加元素中的至少一些的氧化状态的一种或多种氧化剂。在另一个方面，本专利技术的特征在于组合物，其包括1)本文描述的任何材料，例如纤维素或木质纤维素材料，和2、包括一种或多种天然存在的、非放射性族5、6、7、8、9、10或 11的元素的一种或多种化合物。任选地，组合物可以包括能够增加元素中的至少一些的氧化状态的一种或多种氧化剂。在另一个方面，本专利技术的特征在于改变生物量材料中的分子结构和/或减少不顺应的方法，生物量材料例如纤维素或木质纤维素材料。该方法包括使具有第一个不顺应水平的第一种木质纤维素材料与一种或多种木质酶和/或一种或多种生物量破坏例如木质素破坏生物体相组合，以一种或多种木质酶和/或生物体接触第一种纤维素或木质纤维素材料的方式；和使接触维持一段时间并在足以产生第二种木质纤维素材料的条件下，所述第二种木质纤维素材料具有比第一个不顺应水平低的第二个不顺应水平。该方法可以进一步包括使第二种纤维素或木质纤维素材料与酶和/或微生物接触，例如以制备本文描述的任何产物，例如食物或燃料，例如乙醇或丁醇(例如正丁醇)，或美国临时申请序列号 61/139，453中描述的任何产物。木质酶可以是例如锰过氧化物酶、木质素过氧化物酶或漆酶中的一种或多种。生物量破坏生物体可以是例如白腐、褐腐或软腐中的一种或多种。例如，生物量破坏生物体可以是担子菌纲(Basidiomycetes)真菌。在特定实施方案中，生物量破坏生物体是白腐真菌(Phanerochaete chrysoporium)或密粘裙菌(Gleophyllum trabeum)。在特定实施方案中，第一种材料以纤维材料的形式，其包括通过剪切纤维来源提供的纤维。剪切单独可以减少纤维材料的结晶度，并且可以与也减少结晶度和/或分子量的任何加工技术协同作用。例如，剪切可以用旋转切割机进行。在某些实施方案中，纤维材料可以具有大于5/1的平均直径长度比。第本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．减少纤维素或木质纤维素材料中的不顺应的方法，所述方法包括：在混合物中使具有第一个不顺应水平的第一种纤维素或木质纤维素材料与一种或多种化合物接触，所述化合物包括一种或多种天然存在的、非放射性族５、６、７、８、９、１０或１１的元素，以产生具有比所述第一个不顺应水平低的第二个不顺应水平的第二种纤维素或木质纤维素材料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·梅多夫，
申请(专利权)人：希乐克公司，
类型：发明
国别省市：US