[发明专利]由木质纤维素原料生产有机酸的方法

说明书

本发明涉及由木质纤维素原料生产有机酸的方法。所述方法与制浆厂整合，并包括以下步骤：a)提供木质纤维素原料；b)从所述制浆厂获得碱液；c)用所述碱液预处理所述木质纤维素原料，从而得到预处理的纤维素原料和黑液；d)从所述制浆厂获得氧化钙；e)将来自步骤c)的预处理的纤维素进料进行酶水解，从而获得糖类进料；f)使用来自步骤d)的氧化钙作为中和剂，使来自步骤e)的糖类进料进行微生物发酵，从而获得有机酸钙盐；g)用硫酸处理所述有机酸钙盐，从而获得石膏和所述有机酸；h)可选地从步骤c)中获得的所述黑液中分离出木质素，从而获得木质素和稀黑液；和i)将步骤c)中获得的所述黑液和/或步骤h)中获得的稀黑液返回到所述制浆厂，与所述制浆厂化学回收过程整合；其中步骤e)和f)顺序地或同时进行。

技术领域

本公开涉及生物质增值(biomass valorisation)领域，并且更具体而言涉及通过糖化和发酵由生物质生产有机酸。

背景技术

为了实现社会可持续发展，长期需要用来自可再生源(renewable sources)的材料替代基于化石的材料，如燃料，商品和特种化学品。这会导致人们越来越关注基于生物的化学品的生产和普及。

有机酸如乳酸是已经通常由可再生源生产的化学品之一。现在，乳酸的大规模生产通过对包含低聚糖或淀粉的原料如玉米、甜菜糖或蔗糖进行微生物发酵而进行实施。乳酸是一种平台化学品，能够用于生产诸如聚乳酸(PLA)的产品，而聚乳酸是一种日益普遍的可生物降解的热塑性聚合物。

淀粉质原料(starchy feedstock)的使用需要转变农田的用途，因此会与粮食生产产生竞争。因此，在基于生物的材料领域中普遍希望开发出利用非食品生物质如林业材料、草或来自食品加工的废料作为原料的下一代方法。

WO 2009/025547描述了一种从木质纤维素生物质生产作为发酵产物的有机酸的方法。所述方法包括用碱性试剂预处理所述木质纤维素生物质(lignocellulosicbiomass)的步骤；同时糖化和发酵(SSF)所述预处理的木质纤维素生物质；和可选地回收所述发酵产物。所述木质纤维素生物质选自由草(grass)，木材，甘蔗渣，稻草(straw)，纸，植物材料及其组合组成的所述组中。

US2009/0226979公开了使用来自制浆过程(pulping process)或来自另一种纤维素生物质过程的所述废液介质将纤维素材料水解成糖的方法。

对于从木质纤维素原料(lignocellulosic feedstock)生产有机酸如乳酸或乙酸的改进方法仍存需要。

发明内容

本发明的发明人已经确定与用于由木质纤维素原料生产有机酸如乳酸和乙酸的现有技术方法相关的许多缺陷。为了获得产物有机酸的合适产率，需要预处理步骤，但这种预处理需要使用大量的碱液。这种预处理是昂贵的，使现有技术方法在商业上不太可行。此外，生产有机酸的所述方法会产生大量需要处置的废产物。

因此，本发明的一个目的是提供一种由木质纤维素原料生产有机酸的方法，与现有技术方法相比，所述方法具有更大的经济可行性和更良性的环境影响。

这个目的通过根据所附权利要求由木质纤维素原料生产有机酸的方法实现。所述方法与制浆厂(pulp mill)进行整合并包括以下步骤：

a)提供木质纤维素原料；

b)从所述制浆厂获得碱液；

c)用所述碱液预处理所述木质纤维素原料，从而获得预处理的纤维素原料和黑液(black liquor)；

d)从所述制浆厂获得氧化钙；

e)使来自步骤c)的所述预处理纤维素进料进行酶水解，从而获得糖类进料；

f)使用来自步骤d)的所述氧化钙作为中和剂，使来自步骤e)的糖类进料进行微生物发酵，从而获得有机酸钙盐；