FI120878B

FI120878B - Förfarande för processering av kolhydrathaltigt råmaterial

Info

Publication number: FI120878B
Application number: FI20075644A
Authority: FI
Inventors: Tarja Tamminen; Matti Siika-Aho; Markku Leskelae; Anna Suurnaekki; Jaana Uusitalo; Petro Lahtinen; Anne Kallioinen; Timo Repo; Weymarn Niklas Von
Original assignee: Valtion Teknillinen
Priority date: 2007-09-14
Filing date: 2007-09-14
Publication date: 2010-04-15
Also published as: FI20075644A; FI20075644A0; WO2009034235A1

Claims

1. Förfarande för processering av ett kolhydrathaltigt rämaterial, kännetecknat av att 5. rämaterialet utsätts för en behandling, som utförs med ett alkaliskt ämne i ett vattenhal- tigt medium i närvaro av O2 för att bryta ner ätminstone en del av rämaterialet, varvid en vattenhaltig suspension erhälls som innehäller fasta ämnen och upplösta beständsde-lar, - ätminstone en del av den vattenhaltiga suspensionen tas tillvara, och 10 - ätminstone en del av den tillvaratagna suspensionen används för fiberfria tillämpning- ar, varvid det kolhydrathaltiga rämaterialet utsätts för en första behandling i närvaro av en övergängsmetallkatalysator, som bildas av en koppaijon och en kvävedonerande ligand, varvid koppaijonema är koordinerade med en kväveinnehällande organisk förenings kvä-15 veatomer, vilken förening uppvisar en struktur, där ätminstone tvä kväveatomer ligger ät-skilda pä ett avständ frän varandra medelst en kolkedja med 1-4 kolatomer.

2. Förfarande i enlighet med patentkrav 1, kännetecknat av att det kolhydrathaltiga rämaterialet väljs ur gruppen av kolhydratinnehällande biomassor bestäende av trä, agri- 20 kulturella och industriella sidoflöden, energiväxter, säsom vide, rörflen, jimgfruhirs och Miscanthus, samt bagasse, havsbiomassa och samhällsavfall.

3. Förfarande i enlighet med patentkrav 1 eller 2, kännetecknat av att rämaterialet behandlas vid en konsistens av ca 0,1 - 75 % (vikt/vikt), företrädesvis ca 1 - 15 % av torr- 25 vikten. 1 2 Förfarande i enlighet med nägot av patentkraven 1-3, kännetecknat av att ca 5 - 90 % av rämaterialets vikt löses upp, och ätminstone en del därav tas tillvara i form av vattensuspensionens vattenfas. 30 2 Förfarande i enlighet med nägot av patentkraven 1-4, kännetecknat av att det tillvaratagna material et används för framställning av kolhydrater, vilka väljs ur gruppen bestäende av monosackarider, disackarider, oligosackarider och polysackarider eller kemi-kalier, som väljs ur gruppen bestäende av alkoholer, lignin och extrakt. 26

6. Förfarande i enlighet med nägot av patentkraven 1-4, k ä n n e t e c k n a t av att det tillvaratagna materialet används för framställning av nanopartikel- eller nanofiberkristall-strukturer eller andra nanoskalenliga strukturer, vilka bestär av ämnen valda ur gruppen 5 omfattande kolhydrater, lignin och extrakt.

7. Förfarande i enlighet med nägot av patentkraven 1-6, k ä n n e t e c k n a t av att det tillvaratagna materialet utsätts för ett ytterligare behandlingssteg, som väljs ur gruppen omfattande fraktionering, mekaniska behandlingar, kemiska behandlingar, enzymatiska 10 behandlingar och kombinationer därav.

8. Förfarande i enlighet med nägot av patentkraven 1-7, kännetecknat av att det tillvaratagna materialet utsätts för ett ytterligare behandlingssteg med hydrolys, fermentation eller oxidering eller kombinationer därav. 15

9. Förfarande i enlighet med nägot av patentkraven 1-8, kännetecknat av att det tillvaratagna materialet utsätts för en andra behandling för att öka utbytet av kolhydrater, kemikalier, lignin, nanopartiklar, nanofiberkristaller, nanofibriller eller nanofibrer. 20 10. Förfarande i enlighet med nägot av patentkraven 1-9, kännetecknat av att ätminstone en del av det modifierade materialets fasta del tas tillvara.

11. Förfarande i enlighet med patentkrav 10, kännetecknat av att den fasta delen utsätts för samtidig försockring och fermentation för framställning av en fermentationspro- 25 dukt, som väljs ur gruppen bestäende av etanol, mjölksyra, sockersyror, ättiksyra och dyli-ka kemikalier, som kan framställas medelst fermentation frän monosackarider.

12. Förfarande i enlighet med patentkrav 10, kännetecknat av att den fasta delen utsätts för separat försockring och fermentation för framställning av en fermentationspro- 30 dukt, som väljs ur gruppen kemikalier, som kan framställas medelst fermentation frän monosackarider, i synnerhet etanol, mjölksyra och sockersyror. 27

13. Förfarande i enlighetmedpatentkrav 11 eller 12, kännetecknat avattätminsto-ne en del av vätskeandelen tas tillvara och utsätts för försockring och fermentation eventu-ellt tillsammans med den tillvaratagna delen av den fasta delen. 5 14. Förfarande i enlighet med nägot av patentkraven 1-13, kännetecknat avatt ätminstone en del av vätskeandelen tas tillvara och utsätts för ytterligare behandling för att ta tillvara ätminstone lite av det upplösta kolhydratmaterialet eller ligninet.

15. Förfarande i enlighet med nägot av de föregäende patentkraven, kännetecknat 10 av att rämaterialet behandlas med det alkaliska ämnet i vattenhaltig vätskefas.

16. Förfarande i enlighet med nägot av de föregäende patentkraven, kännetecknat av att rämaterialet behandlas med det alkaliska ämnet vid ett pH av ätminstone 8, företrä-desvis ätminstone 12. 15

17. Förfarande i enlighet med nägot av de föregäende patentkraven, kännetecknat av att rämaterialet behandlas med det alkaliska ämnet vid en temperatur av 50-150 °C.

18. Förfarande i enlighet med nägot av de föregäende patentkraven, kännetecknat 20 av att det alkaliska ämnet väljs ur gruppen bestäende av alkalimetall- och jordalkalimetall- hydroxider och -karbonater och -bikarbonater.

19. Förfarande i enlighet med nägot av de föregäende patentkraven, kännetecknat av att övergängsmetallkatalysatom omfattar en homogen katalysator. 25

20. Förfarande i enlighet med nägot av de föregäende patentkraven, kännetecknat av att övergängsmetallkatalysatom är kapabel att effektivare bryta lignocellulosa- eller cellullosamaterialets struktur. 30 21. Förfarande i enlighet med nägot av de föregäende patentkraven, kännetecknat av att övergängsmetallkatalysatom omfattar en övergängsmetalljon, som är koordinerad med en alifatisk eller aromatisk amin. 28

22. Förfarande i enlighet med nägot av de föregäende patentkraven, kännetecknat av att en kväveinnehällande organisk förening uppvisar en struktur, väri ätminstone tvä kväveatomer ligger ätskilda frän varandra medelst en kolkedja med tvä kväveatomer. 5 23. Förfarande i enlighet med patentkrav 21 eller 22, kännetecknat av att den kvä veinnehällande organiska föreningen utgörs av en heterocyklisk förening, som omfattar tvä eller ett flertal fusionerade eller ringsamlade kvävehaltiga ringar.

24. Förfarande i enlighet med patentkrav 23, kännetecknat av att de kvävehaltiga 10 ringama väljs bland ringar, som härstammar frän pyrrol, imidazol, pyrazol, pyridin, pyra- zin, pyrimidin, pyridazin, indol, isoindol, indazol, purin, kinolin och kinoxalin.

25. Förfarande i enlighet med patentkrav 23 eller 24, kännetecknat av att katalysa-tom utgörs av kopparfenantrolin [Cu(II)-l,10-fenantrolinat]. 15

26. Förfarande i enlighet med patentkrav 21 eller 22, kännetecknat av att alifatisk eller aromatisk amin c uppvisar en allmän struktur, som väljs frän strukturen R1 (R2)nUiiN^[CR3R4] m_N^(R5)„R6 I 20 där varje substituent R1 - R6 avser självständigt väte, en alkyl-, alkenyl-, alkynyl-, alkoxi- eller hydroxylgrupp, som eventuellt är substituerad, eller tvä av nämnda substituenter bildar 25 tillsammans med en intermediär kväveatom en alicyklisk eller aromatisk ring, som omfattar 1 - 3 ringar, varvid varje ring uppvisar 5-7 ringmedlemmar och vilka eventuellt inne-häller ätminstone en ytterligare heteroatom, vilka väljs bland heteroatomema N, O och S, m och n är självständigt 0 eller 1, och „. avser en enkel- eller dubbelbindning.