生物质的转化的制作方法
【专利摘要】将生物质原料(例如，植物生物质、动物生物质和城市废物生物质)进行加工以产生有用的产品，诸如燃料。例如，本发明描述了能够将原料材料转化成糖溶液，然后可化学转化成糠醛产品和糠醛衍生产品的系统。
【专利说明】生物质的转化
[0001] 发明背景
[0002] 相关申请
[0003] 本申请要求2012年7月3日提交的美国临时申请序列No. 61/667,481的优先权。 该临时申请的全部公开内容以引用方式在此并入本文。
[0004] 各种如呈纤维形式的碳水化合物（诸如，纤维素和木质纤维素材料）在许多应用 中大量地生产、加工和使用。此类材料往往使用一次，然后就作为废物丢弃，或简单视为废 弃材料，如污物、甘蔗渣、锯屑以及秸杆。
[0005] 各种纤维素和木质纤维素材料、它们的用途和应用已描述于：美国专 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；和各种专利申请中，包括2006年3月23日提交 的PCT/US2006/010648"FIBROUSMATERIALSANDCOMPOSITES"、美国专利公布 No. 2007/0045456"FIBROUSMATERIALSANDCOMPOSITES"和美国专利公布No. 12/704,515 ? 12/417,720"SACCHARIFYINGBIOMASS"。
[0006] 概述
[0007]总体上，本发明涉及用于将纤维素、淀粉或木质纤维素原料转化成有用的产品，有 机糖衍生产品（例如糠醛和糠醛衍生产品）的方法。
[0008] 木糖可被化学转化成许多有用中间体和产品。中间体和产品包括但不限于：糠醛、 糠醇、甲基呋喃、甲基四氢呋喃、呋喃、四氢呋喃和类似结构。木糖呈如I的半缩醛结构示 出。木糖可呈不同化学形式存在。
【权利要求】
1. 一种用于转化糖的方法，所述方法包括： 将木糖化学转化成产品或中间体，所述木糖通过以照射和糖化处理生物质获得。
2. 如权利要求1所述的方法，其中所述产品或中间体包括糠醛。
3. 如权利要求1所述的方法，其中化学转化还包括将所述木糖经酸催化剂转化。
4. 如权利要求2所述的方法，其中所述糠醛被进一步化学转化成糠醛衍生产品。
5. 如权利要求4所述的方法，其中所述化学转化的糠醛包括选自由以下组成的组的反 应：环化反应、聚合反应、缩合反应、还原反应、氧化反应、酯化反应、烧基化反应、脱羰反应、 醒醇缩合反应、胺化反应、氢化反应、歧化反应、脱芳构化反应、狄尔斯阿尔德尔反应及其组 合。
6. 如权利要求4所述的方法，化学转化的糠醛包括选自由以下组成的组的至少两种相 继反应：环化反应、聚合反应、缩合反应、还原反应、氧化反应、酯化反应、烧基化反应、脱羰 反应、醒醇缩合反应、胺化反应、氢化反应、歧化反应、脱芳构化反应、狄尔斯阿尔德尔反应 及其组合。
7. 如权利要求3所述的方法，其中所述酸催化剂选自由以下组成的组：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_(巯基丙基）三甲氧基硅烷、路易斯酸、微孔磷酸 硅铝、金属氧化物、21〇241203、!102、5102、￥ 203、硫酸盐、（順4)2504、金属卤化物、1%(：1 2、1^(：13、 FeCl3、金属碳酸盐、CS2C03、离子液体、氧化钨、钨酸盐、磷酸、膦酸、硫酸、盐酸、硝酸、全氟化 树脂-磺酸及其组合。
8. 如权利要求1或3所述的方法，其中转化包括向所述木糖施加大于大气压力的压力。
9. 如权利要求1或3所述的方法，其中转化包括将所述木糖加热至大于50°C至320°C 的温度。
10. 如权利要求1所述的方法，其还包括分离所述产品或所述中间体。
11. 如权利要求4所述的方法，其中所述糠醛衍生产品选自由以下组成的组：糠醇、乙 酰丙酸、四氢糠醇、二氢卩比喃、糠酸、甲基呋喃、甲基四氢呋喃、呋喃、四氢呋喃、卩比咯、噻吩、 1，4- 丁二醇、马来酸酐、糠胺、呋喃丙烯酸、呋喃丙烯腈、亚糠基丙烯醛、烷基亚糠基酮、具有 环戊二烯的狄尔斯阿尔德尔加合物、聚（糠醇）。
12. 如权利要求1所述的方法，其中所述木糖通过包括水解所述经处理的生物质材料 的方法来源于所述经处理的生物质材料。
13. 如权利要求12所述的方法，其中水解包括使所述经处理的生物质材料与酸、碱、 热、微波能、声能、机械能、剪切、碾磨或酶中的至少一种接触。
14. 如权利要求12所述的方法，其中水解包括使所述经处理的生物质与酶接触。
15. 如权利要求14所述的方法，其中所述酶是包括木聚糖酶的酶复合物。
16. 如上文权利要求中任一项所述的方法，其还包括产生葡萄糖。
17. 如权利要求16所述的方法，其还包括在化学转化所述木糖之前从所述木糖分离所 述葡萄糖。
18. 如权利要求16或17所述的方法，其还包括发酵所述葡萄糖。
19. 如权利要求1所述的方法，其中生物质包括半纤维素，所述半纤维素还包括木聚 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. 如上文权利要求中任一项所述的方法，其中所述照射包括在lOMrad与200Mrad之 间的辐射剂量。
21. 如权利要求1所述的方法，其中所述照射通过电子束提供。
22. 如权利要求21所述的方法，其中所述电子束的功率在0. 5MeV与lOMeV之间。
23. 如上文权利要求中任一项所述的方法，其中所述生物质选自由以下组成的组：纸、 纸制品、纸废物、木材、碎料板、锯屑、农业废物、污物、青贮饲料、草、麦秸、稻壳、甘蔗渣、棉 花、黄麻、大麻、亚麻、竹、剑麻、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. -种用于转化糖的方法，所述方法包括： 将木糖化学转化成产品或中间体，所述木糖通过以照射和糖化处理生物质获得， 其中所述产品包括糠醛，所述糠醛被进一步转化成糠醛衍生产品，以及 其中所述糠醛衍生产品选自由以下组成的组：糠醇、乙酰丙酸、四氢糠醇、二氢吡喃、糠 酸、甲基呋喃、甲基四氢呋喃、呋喃、四氢呋喃、吡咯、噻吩、1，4- 丁二醇、马来酸酐、糠胺、呋 喃丙烯酸、呋喃丙烯腈、亚糠基丙烯醛、烷基亚糠基酮、具有环戊二烯的狄尔斯阿尔德尔产 品和聚糠醇。
【文档编号】C12P19/02GK104508138SQ201380038981
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2013年7月3日 优先权日:2012年7月3日
【发明者】C·库珀, M·梅多夫, J·卡恩, T·C·马斯特曼 申请人:希乐克公司