[发明专利]加工含纤维素的生物质的方法

说明书

本发明描述了一种用硫酸和某些添加剂加工含纤维素的生物质的方法，尤其是用于在糖化之前预处理含纤维素的生物质。

由含纤维素的生物质产生的糖可用作生产燃料、塑料和其他产品的原料。由于化石原料供应的有限性和不稳定性以及由于环境原因，用非化石原料(即由可再生资源获得的原料)替代化石原料变得越来越重要。该非化石原料的一个潜在来源是含纤维素的生物质，其可通过将纤维素酶解糖化成葡萄糖而加工，所述葡萄糖可以以化学方式或通过发酵进一步加工成多种产物。例如，通过将获得的葡萄糖发酵，可获得乙醇(有时称为生物乙醇)，其可用作内燃机，例如汽车的燃料。

为了促进酶解糖化，通常对含纤维素的生物质进行预处理，以通过降解或分解存在于含纤维素的生物质中的半纤维素和/或木质素而提高纤维素生物质的可用性。本领域已知数种预处理方法。

WO 2008/134037公开了一种消化木质纤维素生物质的方法，包括用表面活性剂和任选的酸(例如硫酸)处理木质纤维素生物质，并用酶对经表面活性剂处理的木质纤维素生物质进行培养。优选的表面活性剂选吐温80、吐温20、PEG(未指明摩尔质量)、DDBSA、glucopone/215、glucopone/225和glucopone/625。

WO 2004/081185公开了一种水解木质纤维素的方法，包括在温和条件下使所述木质纤维素与至少一种化学品接触以产生经处理的木质纤维素，并使所述经处理的木质纤维素与至少一种能够水解木质纤维素的酶接触，其中所述化学品选自氧化剂、变性剂、洗涤剂、有机溶剂、碱及其组合。就此而言，“洗涤剂”意欲指代可形成胶束以螯合油的化合物。所述洗涤剂包括阴离子、阳离子和中性洗涤剂，包括但不限于Nonidet(N)P-40、十二烷基硫酸钠(SDS)、磺基甜菜碱、正辛基葡糖苷、脱氧胆酸盐、Triton X-100和吐温20。

在Bioresource Technology 169(2014)713-722的公开文献中，研究了选自聚乙二醇PEG 8000(摩尔质量为约8000g/mol的聚乙二醇)、PEG 2000(摩尔质量为约2000g/mol的聚乙二醇)、Triton-X、吐温20、吐温80、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和尿素的添加剂在50℃下提高里氏木霉(Trichoderma reesei)纤维素酶对热酸预处理的小麦秸秆的酶水解的能力。此处，将所述添加剂添加至热酸预处理的小麦秸秆的悬浮液中。没有公开在热酸预处理期间存在添加剂。

相关技术还有Hong-Yuan Wang等，Bioresource Technology，第102卷第11期，2011年2月24日，第6515-6521页；EP 0 472 474A1；Hairong Zhang等，AppliedBiochemistry and Biotechnology，第170卷第7期，2013年8月1日，第1780-1791页；WO2013/162881A1，US 7,419,568B2，EP 2 033 974A1和WO 2015/049345A1。

WO 2008/134037和WO 2004/081185泛泛地公开了在糖化之前用于预处理含纤维素的生物质的一般类别的添加剂。然而，已发现该添加剂的化学结构以及分子尺寸对所述添加剂的效果具有强烈的影响。令人惊讶地发现，当将如下文所定义的式(I)化合物用于加工含纤维素的生物质，特别是在糖化之前用于预处理含纤维素的生物质时，对可通过酶解糖化经处理的含纤维素生物质而获得的葡萄糖的产率具有有利的影响。

这些和其他目的通过本发明的加工含纤维素的生物质的方法来实现。所述加工含纤维素生物质的方法包括以下步骤：

使包含所述含纤维素的生物质、水和硫酸的处理混合物在100-4000kPa的压力下经历100-220℃的温度，其中对压力加以选择以使得至少一部分水处于液态，从而产生经处理的含纤维素的生物质，

其中所述处理混合物进一步包含一种或多种式(I)化合物：

其中在式(I)中：