生物質(zhì)的轉(zhuǎn)化的制作方法
【專利摘要】將生物質(zhì)原料(例如，植物生物質(zhì)、動物生物質(zhì)和城市廢物生物質(zhì))進(jìn)行加工以產(chǎn)生有用的產(chǎn)品，諸如燃料。例如，本發(fā)明描述了能夠?qū)⒃喜牧限D(zhuǎn)化成糖溶液，然后可化學(xué)轉(zhuǎn)化成糠醛產(chǎn)品和糠醛衍生產(chǎn)品的系統(tǒng)。
【專利說明】生物質(zhì)的轉(zhuǎn)化
[0001] 發(fā)明背景
[0002] 相關(guān)申請
[0003] 本申請要求2012年7月3日提交的美國臨時申請序列No. 61/667,481的優(yōu)先權(quán)。 該臨時申請的全部公開內(nèi)容以引用方式在此并入本文。
[0004] 各種如呈纖維形式的碳水化合物（諸如，纖維素和木質(zhì)纖維素材料）在許多應(yīng)用 中大量地生產(chǎn)、加工和使用。此類材料往往使用一次，然后就作為廢物丟棄，或簡單視為廢 棄材料，如污物、甘蔗渣、鋸屑以及秸桿。
[0005] 各種纖維素和木質(zhì)纖維素材料、它們的用途和應(yīng)用已描述于：美國專 利No. 7, 846, 295、7, 307, 108、7, 074, 918、6, 448, 307、6, 258, 876、6, 207, 729、 5, 973, 035和5, 952, 105中；和各種專利申請中，包括2006年3月23日提交 的PCT/US2006/010648"FIBROUSMATERIALSANDCOMPOSITES"、美國專利公布 No. 2007/0045456"FIBROUSMATERIALSANDCOMPOSITES"和美國專利公布No. 12/704,515 ? 12/417,720"SACCHARIFYINGBIOMASS"。
[0006] 概述
[0007]總體上，本發(fā)明涉及用于將纖維素、淀粉或木質(zhì)纖維素原料轉(zhuǎn)化成有用的產(chǎn)品，有 機(jī)糖衍生產(chǎn)品（例如糠醛和糠醛衍生產(chǎn)品）的方法。
[0008] 木糖可被化學(xué)轉(zhuǎn)化成許多有用中間體和產(chǎn)品。中間體和產(chǎn)品包括但不限于：糠醛、 糠醇、甲基呋喃、甲基四氫呋喃、呋喃、四氫呋喃和類似結(jié)構(gòu)。木糖呈如I的半縮醛結(jié)構(gòu)示 出。木糖可呈不同化學(xué)形式存在。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于轉(zhuǎn)化糖的方法，所述方法包括： 將木糖化學(xué)轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品或中間體，所述木糖通過以照射和糖化處理生物質(zhì)獲得。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述產(chǎn)品或中間體包括糠醛。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中化學(xué)轉(zhuǎn)化還包括將所述木糖經(jīng)酸催化劑轉(zhuǎn)化。
4. 如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述糠醛被進(jìn)一步化學(xué)轉(zhuǎn)化成糠醛衍生產(chǎn)品。
5. 如權(quán)利要求4所述的方法，其中所述化學(xué)轉(zhuǎn)化的糠醛包括選自由以下組成的組的反 應(yīng)：環(huán)化反應(yīng)、聚合反應(yīng)、縮合反應(yīng)、還原反應(yīng)、氧化反應(yīng)、酯化反應(yīng)、燒基化反應(yīng)、脫羰反應(yīng)、 醒醇縮合反應(yīng)、胺化反應(yīng)、氫化反應(yīng)、歧化反應(yīng)、脫芳構(gòu)化反應(yīng)、狄爾斯阿爾德爾反應(yīng)及其組 合。
6. 如權(quán)利要求4所述的方法，化學(xué)轉(zhuǎn)化的糠醛包括選自由以下組成的組的至少兩種相 繼反應(yīng)：環(huán)化反應(yīng)、聚合反應(yīng)、縮合反應(yīng)、還原反應(yīng)、氧化反應(yīng)、酯化反應(yīng)、燒基化反應(yīng)、脫羰 反應(yīng)、醒醇縮合反應(yīng)、胺化反應(yīng)、氫化反應(yīng)、歧化反應(yīng)、脫芳構(gòu)化反應(yīng)、狄爾斯阿爾德爾反應(yīng) 及其組合。
7. 如權(quán)利要求3所述的方法，其中所述酸催化劑選自由以下組成的組：酸化沸石、酸化 二氧化硅、表面接枝二氧化硅、功能化介孔二氧化硅、聚酸、酸官能化聚合物、聚磺酸、聚乙 酸、聚膦酸、聚苯乙烯磺酸、四原硅酸酯、3_(巰基丙基）三甲氧基硅烷、路易斯酸、微孔磷酸 硅鋁、金屬氧化物、21〇241203、!102、5102、￥ 203、硫酸鹽、（順4)2504、金屬鹵化物、1%(：1 2、1^(：13、 FeCl3、金屬碳酸鹽、CS2C03、離子液體、氧化鎢、鎢酸鹽、磷酸、膦酸、硫酸、鹽酸、硝酸、全氟化 樹脂-磺酸及其組合。
8. 如權(quán)利要求1或3所述的方法，其中轉(zhuǎn)化包括向所述木糖施加大于大氣壓力的壓力。
9. 如權(quán)利要求1或3所述的方法，其中轉(zhuǎn)化包括將所述木糖加熱至大于50°C至320°C 的溫度。
10. 如權(quán)利要求1所述的方法，其還包括分離所述產(chǎn)品或所述中間體。
11. 如權(quán)利要求4所述的方法，其中所述糠醛衍生產(chǎn)品選自由以下組成的組：糠醇、乙 酰丙酸、四氫糠醇、二氫卩比喃、糠酸、甲基呋喃、甲基四氫呋喃、呋喃、四氫呋喃、卩比咯、噻吩、 1，4- 丁二醇、馬來酸酐、糠胺、呋喃丙烯酸、呋喃丙烯腈、亞糠基丙烯醛、烷基亞糠基酮、具有 環(huán)戊二烯的狄爾斯阿爾德爾加合物、聚（糠醇）。
12. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述木糖通過包括水解所述經(jīng)處理的生物質(zhì)材料 的方法來源于所述經(jīng)處理的生物質(zhì)材料。
13. 如權(quán)利要求12所述的方法，其中水解包括使所述經(jīng)處理的生物質(zhì)材料與酸、堿、 熱、微波能、聲能、機(jī)械能、剪切、碾磨或酶中的至少一種接觸。
14. 如權(quán)利要求12所述的方法，其中水解包括使所述經(jīng)處理的生物質(zhì)與酶接觸。
15. 如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述酶是包括木聚糖酶的酶復(fù)合物。
16. 如上文權(quán)利要求中任一項所述的方法，其還包括產(chǎn)生葡萄糖。
17. 如權(quán)利要求16所述的方法，其還包括在化學(xué)轉(zhuǎn)化所述木糖之前從所述木糖分離所 述葡萄糖。
18. 如權(quán)利要求16或17所述的方法，其還包括發(fā)酵所述葡萄糖。
19. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中生物質(zhì)包括半纖維素，所述半纖維素還包括木聚 糖、葡糖醛酸木聚糖、阿拉伯糖基木聚糖、葡甘露聚糖和/或木葡聚糖。
20. 如上文權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中所述照射包括在lOMrad與200Mrad之 間的輻射劑量。
21. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述照射通過電子束提供。
22. 如權(quán)利要求21所述的方法，其中所述電子束的功率在0. 5MeV與lOMeV之間。
23. 如上文權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中所述生物質(zhì)選自由以下組成的組：紙、 紙制品、紙廢物、木材、碎料板、鋸屑、農(nóng)業(yè)廢物、污物、青貯飼料、草、麥秸、稻殼、甘蔗渣、棉 花、黃麻、大麻、亞麻、竹、劍麻、蕉麻、稻草、玉米芯、玉米秸、苜蓿、干草、椰子毛、海草、海藻 及其混合物。
24. -種用于轉(zhuǎn)化糖的方法，所述方法包括： 將木糖化學(xué)轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品或中間體，所述木糖通過以照射和糖化處理生物質(zhì)獲得， 其中所述產(chǎn)品包括糠醛，所述糠醛被進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成糠醛衍生產(chǎn)品，以及 其中所述糠醛衍生產(chǎn)品選自由以下組成的組：糠醇、乙酰丙酸、四氫糠醇、二氫吡喃、糠 酸、甲基呋喃、甲基四氫呋喃、呋喃、四氫呋喃、吡咯、噻吩、1，4- 丁二醇、馬來酸酐、糠胺、呋 喃丙烯酸、呋喃丙烯腈、亞糠基丙烯醛、烷基亞糠基酮、具有環(huán)戊二烯的狄爾斯阿爾德爾產(chǎn) 品和聚糠醇。
【文檔編號】C12P19/02GK104508138SQ201380038981
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2013年7月3日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月3日
【發(fā)明者】C·庫珀, M·梅多夫, J·卡恩, T·C·馬斯特曼 申請人:希樂克公司