[发明专利]包含木质纤维素生物质和有机溶剂的组合物

说明书

发明领域

本公开至少部分地涉及包含木质纤维素生物质和有机溶剂的组合物。本公开进一步涉及用途、装置、方法等。

背景技术

出于环境、经济和资源安全性原因，期望从生物可再生资源和尤其从“废物”和/或非食品生物质原料中获得能量和材料产品。典型的生物质内的多种化学成分可以以许多方式使用。例如，植物物质中的纤维素和半纤维素可以发酵成燃料级的醇、合成生物柴油、燃料级的丁醇、木糖醇、琥珀酸及其他有用的材料。来自生物质的木质素及其他类型的提取物具有用作用于某些工业应用的化学品的有用来源的潜力。从生物质提取这些有价值的资源可以增加多种生物精练/制浆工艺的商业可行性。然而，迄今为止，已经优化了由工业使用的大部分生物质分馏技术用于生产高质量纤维而不是生产木质素及其衍生物。因此，提取物，尤其是在用于制备纸张生产的纸浆的常规制浆工艺中分离的那些提取物的大规模商业应用已经由于例如其化学和功能性质的不一致性而被限制。这些不一致性可以例如归因于原料供给中的变化、特定的提取、产生和/或回收条件。这些问题通过由各种提取方法产生的提取物例如木质素衍生物的分子结构的复杂性和在进行所回收提取物的结构一致性和完整性的可靠的常规分析中的困难而加剧。尽管经由有机溶剂法提取例如Alcell法(Alcell是Lignol Innovations Ltd.，Burnaby，BC，CA的注册商标)获得的这种木质素衍生物已经用于橡胶产品、粘合剂、树脂、塑料、柏油、水泥、铸模树脂、农产品、油田产品并作为用于生产精细化学品的原料。

用于木质纤维素原料的生物精练的多种方法是已知的。这些包括例如氨预处理、稀酸预处理、稀氨预处理、浓酸水解、蒸汽爆炸、石灰处理等。这些处理方法通常产生富含碳水化合物的物流，其经常发酵成生物燃料例如生物柴油。这些方法通常还产生化学品例如木质素衍生物等。此外，这些方法可以残留固体或半固体木质(lignaceaus)残渣，其可以包含木质素、难分解性纤维素(recalcitrant cellulose)及其他物质。这种材料通常被认为是‘废物’并可能因为其燃料值而被燃烧。

发明简述

本公开至少部分地涉及包含木质纤维素生物质和有机溶剂的组合物，其中所述木质纤维素生物质包含35％或更多的木质素材料。本公开至少部分地涉及包含木质纤维素生物质和有机溶剂的组合物，其中所述木质纤维素生物质包含50％或更少的碳水化合物。所述木质纤维素生物质可以包含35％或更多的木质素材料和50％或更少的碳水化合物。

本公开至少部分地涉及包含木质纤维素生物质和有机溶剂的组合物，其中所述木质纤维素生物质包含5％或更多的难分解性纤维素。

在某些实施方式中，所述组合物的粘度可以为5000cps或更低。

本公开至少部分地涉及处理木质残渣的方法。本公开部分地提供用于从纤维质生物乙醇植物的木质残渣中提取木质素和/或其他衍生物的方法。例如，本公开的一种实施方式提供有机溶剂法从蒸汽爆炸型方法的木质残渣中提取木质素衍生物。如前所述，木质残渣通常被认为仅以其燃料值使用。现已经发现这种残渣可经由有机溶剂法工艺处理来产生有用的产品例如反应性碳水化合物(其可以例如用于生产乙醇)、木质素衍生物和/或其他提取物。

本公开的组合物、方法、工艺或系统可以改进生物精练工艺的经济可行性。例如，本公开的组合物、方法、工艺或系统可以可以提供用于转化为生物燃料和/或其他提取物的额外的碳水化合物残渣。包含木质纤维素生物质和有机溶剂的本组合物可以为‘可泵抽的’形式，其更易于以连续方式处理。

本公开部分地提供从木质残渣提取的化合物。

本公开部分地提供可以从木质残渣提取的化合物的用途。

如本文所使用，术语“生物精练”是指从生物质生产碳水化合物和/或其他的生物基产品(例如木质素衍生物)。碳水化合物通常发酵成生物燃料例如乙醇。生物精练方法的实例包括但不限于氨预处理、稀酸预处理、稀氨预处理、浓酸水解、蒸汽爆炸、石灰处理等。

如本文所使用，术语“木质残渣”是指木质纤维素原料已在生物精练方法中被处理之后残留的固体或半固体材料。这种残渣通常包含木质素和/或难分解性纤维素。其他材料例如蛋白质和灰也可以存在。

术语“难分解性纤维素”是指生物质经历生物精练之后残留的相对不具反应性的纤维素部分。如本文所使用，“难分解性”是指当在40℃下在20mg纤维素酶/g纤维素基质的存在下以小于10％/天的速度水解为葡萄糖的纤维素。

如本文所使用，术语“有机溶剂法”是指其中生物质经历在高温下采用有机溶剂的提取步骤的生物质提取方法。