Спосіб варення біомаси, яка містить лігнін разом з целюлозою та/або геміцелюлозою

Реферат: Винахід належить до способу варення біомаси, що містить лігнін, целюлозу та геміцелюлозу. Заявлено спосіб варення біомаси, що містить лігнін разом із целюлозою та/або геміцелюлозою, у якому: а) вводять біомасу у контакт з першим розчинником для розчинення целюлози та/або геміцелюлози, б) розчинену целюлозу та/або геміцелюлозу вводять у контакт з осаджуючим реактивом для формування осаду, що містить целюлозу та/або геміцелюлозу та залишки лігніну, причому осаджуючий реактив вибирають із групи, яка складається з алканів, ефірів, і складних ефірів, і в) вводять осад у контакт із другим розчинником для видалення залишків лігніну з осаду та пристрій для здійснення способу, що включає: першу ємність для варення біомаси, що містить лігнін разом із целюлозою та/або геміцелюлозою, зокрема шнековий конвеєр або реактор з першим засобом введення для введення першого розчинника для розчинення целюлози та/або геміцелюлози в першу ємність для введення у контакт першого розчинника з біомасою, другим засобом введення для введення в першу ємність осаджуючого реактиву, щоб сформувати осад, що містить целюлозу та/або геміцелюлозу та залишковий лігнін, для введення у контакт осаджуючого реактиву з розчиненою целюлозою та/або геміцелюлозою, і третім засобом введення для подання другого розчинника в першу ємність для введення у контакт другого розчинника з осадом, щоб видалити з нього залишковий лігнін, причому перший, другий і третій засоби введення виконані таким чином, щоб дозволити скоординоване у часі подання першого розчинника, осаджуючого реактиву і другого розчинника в першу ємність, а засіб підживлення для рециркуляції осаджуючого реактиву орієнтований в UA 105188 C2 (12) UA 105188 C2 такий спосіб у першій ємності, що осаджуючий реактив може повторно подаватися в першу ємність. UA 105188 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Цей винахід стосується способу варення біомаси, що містить лігнін, разом із целюлозою та/або геміцелюлозою. Згідно з цим способом біомасу, що містить лігноцелюлозу, розділяють на фракції, щоб відокремити лігнін від вуглеводів, які можуть бути згодом ефективно ферментовані до корисних продуктів, таких як метан (біогаз), водень, етанол, ацетон, бутанол та/або ізопропанол. Цей спосіб дозволяє використовувати лігноцелюлозу як новий клас недорогих субстратів для процесів ефективної ферментації. Винахід також стосується пристрою для здійснення цього способу. Введення Процеси варення целюлози раніше використовувалися для того, щоб відокремити її від лігніну та інших компонентів речовин, які містять лігноцелюлозу. Наприклад, для модифікування лігніну, щоб зробити його розчинним у воді, застосовувалися різні типи неорганічних реагентів у воді. Проблемою цих процесів є екстрагування або руйнування цих неорганічних реагентів. Для того, щоб розчиняти лігнін з речовини, що містить лігноцелюлозу, були запропоновані інші процеси з використанням органічних розчинників. Такі процеси були дорогими через високу вартість необхідного екстрагування розчинників. Ще одні процеси включали комбінацію кислот і спиртів з водою. Однак наявність надлишкової води може бути шкідливою для процесу через високу вартість систем екстрагування. Крім того, високі температури багатьох відомих процесів викликають реакцію перетворення геміцелюлози у фурфурол, який пригнічує ферменти і мікроорганізми при наступній ферментації, що вимагає трудомістку та дорогу детоксикацію. У підсумку, багато способів, відомих з рівня техніки, є дорогими та супроводжуються труднощами екстрагування розчинника, що може викликати трудомісткість таких стадій способу, як поділ різних розчинників з використанням центрифугування або детоксикація. Стислий опис винаходу Відповідно, задача, що лежить в основі цього винаходу, полягає в створенні способу варення біомаси, яка містить лігнін разом із целюлозою та/або геміцелюлозою (біомаса, що містить лігноцелюлозу), який був би недорогим та міг бути здійснений без необхідності використання дорогого встаткування. Ця задача вирішується за допомогою способу за цим винаходом. Стисло, такий спосіб варення біомаси, що містить лігнін разом із целюлозою та/або геміцелюлозою, може містити такі етапи. По-перше, біомасу вводять у контакт з першим розчинником для розчинення целюлози та геміцелюлози. По-друге, целюлозу та/або геміцелюлозу осаджують, при контакті її/їх з осаджуючим реактивом, до компактного твердого тіла, причому осаджуючий реактив вибирають із групи, яка складається з алканів,ефірів і складних ефірів або їхньої суміші. Осад, отриманий таким чином, може містити невелику кількість залишкового лігніну на додаток до целюлози та/або геміцелюлозі. Краще, щоб сформований осад мав відносно низький вміст першого розчинника та, зокрема, осаджуючого реактиву, який знижує об'єм розчинника, необхідного у наступних етапах. По-третє, осад вводять у контакт з другим розчинником для розчинення лігніну в осаді. Цей етап також може виконуватися при осадженні целюлози та/або геміцелюлози. По-четверте, осад, що містить аморфну целюлозу та геміцелюлозу, можна промити за допомогою біологічно сумісного третього розчинника, щоб видалити залишені сліди першого розчинника, осаджуючого реактиву та/або другого розчинника. По-п'яте, при необхідності можна провести аеробне або анаеробне ферментування целюлози, геміцелюлози та/або лігніну, наприклад, ферментування біогазу, спиртове бродіння або AB-ферментацію (ацетон-бутанол ферментація – прим. перекл.) Ця ферментація включає розщеплення целюлози та геміцелюлозі до більш малих цукрових олігомерів. Цей спосіб має перевагу в тому, що він є порівняно дешевий. Більш того, його можна здійснити без трудомістких етапів виділення або екстрагування розчинників, таких як ті, що вимагають розділення фаз та/або центрифугування. Причому спосіб за цим винаходом не потребує ніякого додаткового етапу детоксикації. Спосіб за цим винаходом може бути безперервним процесом одержання сахарів з біомаси лігноцелюлози, але може також бути періодичним процесом або процесом з періодичним поданням сировини (див. фіг. 1 і 2). Спосіб за цим винаходом може бути об‘єднаним з аеробним або анаеробним ферментуванням, зокрема для одержання розчинників, біогазу, біопалива та/або інших хімічних продуктів. Крім того, винахід стосується пристрою для здійснення способу за цим винаходом. Детальний опис винаходу Представлений спосіб варення біомаси, що містить лігнін разом із целюлозою та/або геміцелюлозою, включає такі етапи. 1 UA 105188 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 По-перше, у біомасу вводять у контакт з першим розчинником для розчинення целюлози та/або геміцелюлози. Це краще проводити протягом менше 4 годин при температурі нижче 120°C і тиску нижче 300 кПа. По-друге, розчинену целюлозу та/або геміцелюлозу осаджують шляхом контактування з осаджуючим реактивом для формування осаду, що містить целюлозу та/або геміцелюлозу, та залишковий лігнін, краще при температурі нижче 120°C і при тиску нижче 300 кПа протягом менше 30 хв. Осаджуючий реактив, використовуваний на цьому етапі, вибирають з групи, що складається з алканів, ефірів і складних ефірів, які більш докладно описані нижче По-третє, осад вводять у контакт з другим розчинником для видалення залишкового лігніну з осаду шляхом його розчинення, краще коли цей етап протікає при температурі нижче 120 °C і тиску нижче 300 кПа протягом менше ніж 60 хв. Цей етап може також виконуватися разом, тобто паралельно в часі з другим етапом осадження целюлози та/або геміцелюлози. Використання алкану, ефіру та/або складного ефіру у якості осаджуючого реактиву приводить до того, що осад містить низьку кількість осаджуючого реактиву, тобто в невеликому об'ємі. Це дозволяє використовувати невеликі кількості розчинників у наступних етапах способу за цим винаходом. Отже, витрати на такий спосіб нижче, ніж для способів з використанням відомих осаджуючих реактивів. Термін "варення" або "варення біомаси" використовується тут, зокрема, як посилання на створення біомаси, тобто принаймні одного з її компонентів, доступних для аеробного або анаеробного ферментування целюлози, геміцелюлози та/або лігніну. У кращому варіанті винаходу спосіб додатково містить етап введення осаду, що містить аморфну целюлозу та/або геміцелюлозу, у контакт з третім розчинником або змішування з ним для видалення з осаду залишкового першого розчинника, осаджуючого реактиву та/або залишкового другого розчинника. На цьому етапі віддаляють будь-які залишкові речовини (а саме, перший розчинник, осаджуючий реактив та/або другий розчинник), які можуть усе ще перебувати в осаді та негативно впливати на можливий наступний етап ферментації. Тому, цей етап приводить продукти варення у біологічно сумісний стан. У кращому випадку цей етап виконують при температурі нижче 120°C, тиску нижче 300 кПа та протягом менше 60 хв. При необхідності, у наступному кращому варіанті цього винаходу, спосіб додатково містить етап введення у контакт або змішування осаду із четвертим розчинником, який може бути водою або буферним розчином, наприклад, розчином цитрату, фосфорнокислим розчином, розчином HEPES (N-2-гідроксиетилпіперазін-N'-2-етансульфонової кислоти), трис-розчином (трис(гідрооксиметил)амінометан), розчином МОР (Muriate Of Potash, KCl:NaCl (95:5 or higher)) або подібним розчином для розчинення та/або суспендування целюлози та/або геміцелюлози. Цей етап переважно виконується при температурі нижче 100°C протягом менше 60 хв. Далі може бути виконане аеробне або анаеробне ферментування целюлози, геміцелюлози та/або лігніну з використанням принаймні одного мікроорганізму, зокрема, принаймні однієї бактерії або принаймні одних дріжджів для ферментування пентози та гексози, які утворюються представленим способом. У представленому способі краще, коли перший використовуваний розчинник вибирається із групи, яка складається з - мінеральні кислоти, краще сірчані кислоти, соляну кислоту, азотну кислоту, фосфорну кислоту, і поліфосфорну кислоту; - неорганічні гідроокиси, краще гідроокис калію, гідроокис натрію, гідроокис літію; - органічні кислоти, краще мурашину кислоту, оцтову кислоту, пропіонову кислоту, масляну кислоту; - аміак і гідразин; - іонні розчини, краще хлористого літію/N,N-диметилацетаміду, бромистого літію/N, Nдиметилацетаміду, 1-бутил-3-метилімидазолію гексафторфосфату, фтористого тригідрату диметилсульфоксиду/тетрабутиламонію; - розчини принаймні одного комплексу з перехідним металом і їхні суміші (краще з двох компонентів), краще 1,2-етилендіамін гідроокису кадмію (Cadoxen, [Cd(H2N-(CH2)2-NH2)3](OH)2), мідно-аміачного гідроокису (Cuam, [Cu(NHs)4](OH)2), 1,2-етилендіамін гідроокис міді (Куен, [Cu(H2N-(CH2)2-NH2)2](OH)2), 1,3-пропилендіамін гідроокису міді (Cupren, [Cu(H 2N-(CH2)3NH2)2](OH)2), 1,2-етилендіамін гідроокису паладію (Pd-en, [Pd(H2N-(CH2)2-NH2)](OH)2), 1,2етилендіамін гідроокису кобальту (Cooxen, [Co(H 2N-(CH2)2-NH2)2](OH)2), Zincoxen, [Zn(H2N(CH2)2-NH2)2](OH)2), нікеле-аміачного гідроокису (Nioxam, [Cu(NH3)6] (OH)2), 1,2-етилендіамін гідроокису нікелю (Nioxen [Ni(H2N-(CH2)2- NH2)3](OH)2), три-аміноетил-амін гідроокису нікелю (Nitren, [Ni(NH2CH2CH2)3N](OH)2); - воду; і 2 UA 105188 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 - суміші будь-яких з вищезгаданих речовин. Краще, коли іонний розчин або іонна рідина містять принаймні одну іонну речовину. Така іонна речовина може мати кільцеву конструкцію або конструкцію відкритого ланцюга. Краще, якщо температура плавлення речовини становить нижче 100 °C. Іонна рідина може містити " " " принаймні один аніон, наприклад, галоген (Cl , Br та/або I ), карбоксилат (наприклад, ацетат, форміат, пропіонат, бутират, цитрат, оксалат та/або малеат), або фосфонат (метил - фосфонат 6" 4" та/або етил-фосфонат) або PF або BF . Іонна рідина може містити принаймні один катіон, наприклад імидазолій (можливо алкілований), піразолій (можливо алкілований), амоній (можливо алкілований), холиній (можливо алкілований), піперидиній (можливо алкілований), або пірролидиній (можливо алкілований). Краще, якщо іонна рідина складається з або містить бромід 1-бутил-3-метилімидазолію, хлорид 1-алкил-3-метилімидазолію, йодид N-трибутил-Nметиламонію, форміат 1-етил-3- метилімидазолію, ацетат 1-етил-3- метилімидазолію, ацетат холіну, форміат N,N-диметилбутанамонію та/або бутират N-метилпіперідинію. У якості першого розчинника краще використовувати фосфорну кислоту, поліфосфорну кислоту, Cuen, сірчану кислоту, суміш HCl і концентрованої оцтової кислоти, або суміш мурашиної кислоти та хлористого цинку. У якості осаджуючого реактиву краще використати алкани, наприклад, алкани з вісьмома або менше атомами вуглецю, найкраще відібрані із групи, що складається з пентану, гексану, циклогексану, гептану, октану і їхніх ізомерів, як окремо, так і суміші будь-яких з вищезгаданих алканів. Ще найкраще використовувати алкани циклопентан, гексан і циклогексан. Ефіри, які використаються цьому способі, як осаджуючі реактиви, можуть бути ефірами з вісьмома або менше атомами вуглецю, краще вибираються із групи, що містить з метил-третбутіловий ефір (Мтб ефір), етил-трет-бутиловий ефір (Етб ефір), пропил-трет-бутиловий ефір, бутил-трет-бутиловий ефір, диметиловий ефір, метилетиловий ефір, діетиловий ефір, метилпропиловий ефір, етилпропиловий ефір, метилбутиловий ефір, метилпентиловий ефір, етилбутиловий ефір, дипропиловий ефір, метилгексиловий ефір, етилпентиловий ефір, пропилбутиловий ефір, метилгептиловий ефір, етилгексиловий ефір, пропилпентиловий ефір, дибутиловий ефір, а також їхні ізомери, як окремо, так і в будь-якій суміші вищезгаданих ефірів. Найкраще застосовувати Мтб-ефір, Етб-ефір, диетиловий ефір і дипропиловий ефір. Ефіри, які використовуються як осаджуючий реактив є ефірами з вісьмома або менше атомами вуглецю, краще вибирають із групи, що включає метилацетат, етилацетат, пропилацетат, бутилацетат, пентилацетат, гексилацетат, метилформіат, етилформіат, пропилформіат, бутилформіат, пентилформіат, гексилформіат, гептилформіат, метилпропіонат, етилпропіонат, пропилпропіонат, бутилпропіонат, пентилпропіонат, метилбутират, етилбутират, пропилбутират, бутилбутират, метилпентаноат, етилпентаноат, пропилпентаноат, метилгексаноат, етилгексаноат та їхні ізомери, як окремо, так і в будь-якій суміші вищезгаданих складних ефірів. Найкращими складними ефірами є метилацетат, етилацетат, ізопропилацетат і етилформіат. У кращому варіанті способу, що заявляється другий розчинник вибирають із групи, яка включає: - кетони з сімома та менше атомами вуглецю, краще дипропилкетон, етилбутилкетон, метилпентилкетон, етилпропилкетон, метилбутилкетон, диетилкетон, метилпропилкетон, метилетилкетон, ацетон, а також ізомери вищезгаданих кетонів; - спирти, краще гексанол, пентанол, бутанол, пропанол, етанол, метанолу, а також ізомери вищезгаданих спиртів; - альдегіди, краще гексанал, пентанал, бутанал, пропанал, етанал, а також ізомери вищезгаданих альдегідів. - води; і - суміші будь-яких з вищезгаданих речовин. Найкраще, щоб другий розчинник був ацетоном, сумішшю ацетону та води, етанолом, бутанолом, сумішшю етанолу та води, етилметилкетоном, пропаналом або бутаналом. У наступному кращому варіанті способу, що заявляється, третій розчинник вибирається із групи, що складається з води, а також розчину геміцелюлози, зокрема насиченого розчину геміцелюлози. Також краще, щоб відношення першого розчинника до біомаси складало приблизно 5:1 у ваговому співвідношенні, однак при необхідності може бути більше. Об'ємне відношення першого розчинника до осаджуючого реактиву становить у кращому випадку від 1:1 до 1:3. Нижче використання представленого способу описано відносно його здійснення в відповідній ємності, зокрема реакторі (див. фіг. 1 і 2 і опис нижче), з варенням, зокрема, біомаси лігноцелюлози. 3 UA 105188 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Спосіб за цим винаходом в першому варіанті включає завантаження біомаси, зокрема біомаси, що містить лігноцелюлозу, у відповідну ємність, зокрема, реактор (див. фіг. 1 і 2 і опис нижче). В якості біомаси, що містить лігноцелюлозу, може використовуватися деревина (тверда або м'яка), деревні обрізки, листя, утилізований папір, макулатура, паперові відходи, кукурудзяна солома, зернові волокна, пшенична солома, рисова солома, житня солома, гніт цукрового очерету, стружка цукрового буряка, просо, бамбук, деревна маса та/або подібні органічні матеріали. Розмір часток матеріалу, що містить лігноцелюлозу, зменшують краще до 1 см або менше, після чого його обробляють, наприклад, миють та/або змінюють вміст води за допомогою способу, відомого фахівцеві в цій області техніки. Як описано, першим розчинником, який додають до біомаси в реакторі, може бути неорганічна кислота, неорганічний гідроокис, іонний розчин, органічна кислота та вода або будь-які їх суміші (Kl emm, 1998). Суміш біомаси та розчинника(ів) у кращому варіанті перемішують при температурі між 30 °C і 90 °C, причому немає необхідності, щоб температура була постійною. Тиск є нормальним атмосферним тиском, однак він може варіюватися. Залежно від виду біомаси та використовуваного першого розчинника, після 10 - 90 хвилин принаймні 60 % целюлози та геміцелюлози розчиняються. Інкубаційний період краще збільшують таким чином, щоб фактично вся целюлоза та геміцелюлоза в реакторі були розчинені. Після завершення варення целюлози/геміцелюлози як описано вище, реакцію зупиняють шляхом використання осаджуючого реактиву для осадження целюлози та геміцелюлози, утворюючи таким чином компактне тверде тіло (осад). Осаджуючий реактив за цим винаходом вибирають із алканів, ефірів та/або складних ефірів або їхньої суміші, які не дають целюлозі набухати або дають незначне набухання. Краще, щоб величина втримання рідини (ВВР) осаджуючого реактиву була менше, ніж ВВР для води використовуваної целюлози, причому ВВР визначають згідно Klemm, 1998, сторінка 237, у такий спосіб: ВВР (%) = (Маса сирого зразка - Маса сухого зразка) x 100 / Маса сухого зразка Об'ємне відношення першого розчинника та осаджуючого реактиву до осаду становить від 1:1 до 1:3, зі зниженням кількості розчинника, необхідного для цього та наступного етапу. Для цього етапу температурний режим і тиск відіграють незначну роль. Тому, краще, коли параметри температури та тиску підтримують такими, як у попередньому етапі. Далі тверду та рідку фазу відокремлюють друг від друга. Далі тверді речовини будуть обробляти (див. наступний етап, опис нижче), тоді як перший розчинник і осаджуючий реактив екстрагують і у кращому варіанті переробляють шляхом сепарування або випарювання. Лігнін, що залишається, можна розчинити за допомогою другого розчинника, що вибирають із кетону, альдегіду, спирту та/або води (Brauns, 1952). Краще об'ємне відношення першого розчинника до другого розчинника становить приблизно 1:1. Відокремлюють тверду та рідку фази. Тверде тіло обробляють на наступному етапі способу. Другий розчинник можна екстрагувати випарюванням і потім повторно використовувати. Лігнін випадає у твердий осад, і його екстрагують. Для подальшої оптимізації процесу етапи, в яких застосовують осаджуючий реактив і другий розчинник, краще об‘єднати та виконувати одночасно. Звичайно осад промивають за допомогою третього розчинника, щоб видалити сліди першого розчинника, другого розчинника та/або осаджуючого реактиву для досягнення біосумісності для можливої наступної ферментації. Осаджуючий реактив і другий розчинник звичайно екстрагують перегонкою, тоді як перший розчинник звичайно екстрагують осадженням мінеральних солей, які втримуються в матеріалі, що містить лігноцелюлозу. На наступному етапі целюлозу/геміцелюлозу осаду поміщають у відповідний реактор з відповідним буферним середовищем. У цьому реакторі целюлоза/геміцелюлоза розкладається на сахарози і коротко-ланцюгові сахарозні олігомери або шляхом гідролізу в кислому середовищі, або ферментативним розщепленням з використанням ферментів, ферментних комплексів та/або целюлолітичного організму, відомих фахівцеві з рівня техніки. При необхідності можна додати інше вуглеводне джерело для керування вмістом усіх сахароз, що присутні у середовищі як субстрати, який становить звичайно від 20 г/л до 200 г/л на виході цього етапу, однак може бути більш високим. Далі, виконують аеробну або анаеробну ферментацію, використовуючи принаймні один вид організму, наприклад, бактерії або дріжджі, щоб одержати корисні продукти, наприклад, біогаз (метан), водень, етанол, бутанол, ацетон або подібні продукти. Описаний вище спосіб може використовуватися для варення біомаси, що містить лігнін разом із целюлозою та/або геміцелюлозою. 4 UA 105188 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Інший аспекті цього винаходу стосується пристрою для здійснення описаного вище способу. Зокрема цей пристрій для здійснення такого способу, краще як безперервного процесу, містить: - першу ємність для варення біомаси, що містить лігнін разом із целюлозою та/або геміцелюлозою, зокрема шнековий конвеєр або реактор, які включають: - перший засіб введення для введення в першу ємність першого розчинника для розчинення целюлози та/або геміцелюлози для введення першого розчинника у контакт з біомасою; - другий засіб введення для введення в першу ємність осаджуючого реактиву, щоб сформувати осад, що містить целюлозу та/або геміцелюлозу та залишковий лігнін, для введення осаджуючого реактиву у контакт з розчиненою целюлозою та/або геміцелюлозою; і - третій засіб введення для подання другого розчинника в першу ємність для введення другого розчинника у контакт з осадом, щоб видалити з нього залишковий лігнін, причому перший, другий і третій засоби введення виконані таким чином, щоб дозволити скоординоване у часі подання першого розчинника, осаджуючого реактиву і другого розчинника в першу ємність. У кращому варіанті цього пристрою він додатково містить четвертий засіб введення для подання третього розчинника в першу ємність щоб ввести третій розчинник у контакт з осадом для видалення з нього залишків першого розчинника, осаджуючого реактиву та/або залишків другого розчинника. Далі цей винахід стосується використання пристрою, який описаний тут і вище та призначений для здійснення заявленого способу варення біомаси, що містить лігнін разом із целюлозою та/або геміцелюлозою. Бібліографія Klemm, 1998: Klemm, D., Philipp, B., Heintz, T., Heintze, U., Wagenknecht, U. Comprehensive Cellulose Chemistry Vol. 1, Weinheim, VCH-Wiley 1998. Brauns, 1952: Brauns, F.E. The Chemistry of Lignin, New York, Academic Press 1952 Креслення На фіг. 1 наведений пристрій для здійснення способу, що заявляється, як періодичного процесу або періодичного процесу з підживленням. Етап подання другого розчинника може бути об'єднаний з етапом подання осаджуючого реактиву (етап осадження). На фіг. 2 наведений пристрій для здійснення способу, що заявляється, як безперервного процесу. Етапи подання другого та третього розчинників можуть також бути виконані протитечійним шляхом. Етап подання другого розчинника може бути об'єднаний з етапом подання осаджуючого реактиву (етап осадження) Фіг. 1 і 2 ілюструють різні версії виконання пристрою для здійснення способу коректування біомаси, що містить лігнін разом із целюлозою та/або геміцелюлозою. Фіг. 1 ілюструє пристрій для здійснення способу за цим винаходом як періодичного процесу, так і періодичного процесу з підживленням, тоді як фіг. 2 ілюструє пристрій для здійснення способу за цим винаходом як безперервного процесу. Аспекти, властиві обом варіантам пристрою за цим винаходом, що ілюструється на фіг. 1 і 2, будуть описані нижче з посиланням на обидві версії. Для відмінностей, буде зроблено спеціальне посилання на версії, наведені на фіг. 1 або 2. Різні версії пристрою за цим винаходом, наведені на фіг. 1 і 2, містять першу ємність 101, 201 для варення біомаси, що містить лігнін, разом із целюлозою та/або геміцелюлозою. У випадку варіанта на фіг. 1 краще, щоб перша ємність була реактором із засобом перемішування 102 і, при необхідності, із засобом нагрівання 103. У випадку варіанта на фіг. 2 краще, щоб перша ємність 201 була шнековим конвеєром, що, можливо, обладнана засобом нагрівання 203 для того, щоб нагрівати вміст першої ємності 201. У цьому випадку, шнековий конвеєр 201 містить різні відсіки A, B, C (або перший відсік (A), другий відсік (B) і третій відсік (C)), причому в кожному відсіку певну рідину (розчинник або осаджуючий реактив) уводять у біомасу або продукти біомаси. В одному з варіантів шнекового конвеєра 201 відсік B і відсік A ідентичні. В обох випадках, перша ємність 101, 201 містить перший засіб введення 104, 204, наприклад, трубу для подання першого розчинника в першу ємність 101, 201 для введення у контакт або змішування біомаси з першим розчинником для розчинення целюлози та/або геміцелюлози біомаси. Перший розчинник зберігають у другій ємності 105, 205 (живильний бак для першого розчинника) і може подаватися в першу ємність через перший засіб введення 104, 204 за допомогою нагнітаючого засобу 106, 206, такого як насос-дозатор. Перша ємність 101, 201 також містить другий засіб введення 107, 207 для подання осаджуючого реактиву в першу ємність 101, 201 для введення у контакт або змішування розчиненої целюлози та/або геміцелюлози з осаджуючим реактивом у першій ємності 101, 201 5 UA 105188 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 (або, у випадку першої ємності, що є шнековим конвеєром 201, у відсіку А першій ємності 201) для формування осаду, що містить целюлозу та/або геміцелюлозу, а також залишковий лігнін. Осаджуючий реактив зберігається в третій ємності 108, 208 (живильний бак для осаджуючого реактиву), з якого осаджуючий реактив подають у першу ємність 101, 201 через другий засіб введення 107, 207 за допомогою нагнітального засобу 109, 209, такого як насос-дозатор. Перша ємність 101, 201 може при необхідності містити третій засіб введення 110, 210 для подання другого розчинника в першу ємність 101, 201 для введення у контакт або змішування осаду в першій ємності 101, 201 (або, у випадку першої ємності, що є шнековим конвеєром 201, у відсіку B першої ємності 201) із другим розчинником, щоб видалити залишковий лігнін з осаду. Другий розчинник подають у першу ємність 101, 201 з додаткової четвертої ємності 111, 211 (живильний бак для другого розчинника) за допомогою нагнітального засобу 112, 212, такого як насос - дозатор. У пристрої за цим винаходом перший засіб введення 104, 204, другий засіб введення 107, 207, і третій засіб введення 110, 210 виконані таким чином, щоб дозволити скоординоване у часі подання першого розчинника, осаджуючого реактиву та другого розчинника, відповідно в першу ємність так, щоб виконувався спосіб варення біомаси, що містить лігнін разом із целюлозою та/або геміцелюлозою. Краще, щоб у варіанті на фіг. 2, перший засіб введення 204 був з'єднаний з першою ємністю 201 у відсіку першої ємності 201. Другий засіб введення 207 краще з'єднати з першою ємністю 201 у відсіку А першій ємності 201, а третій засіб введення 210 краще з'єднати з першою ємністю 201 у відсіку B першої ємності 201. Засіб підживлення 225 може знаходитися у відсіку B першої ємності 201, і він виконаний з можливістю повторно подавати осаджуючий реактив з першої ємності 201 назад у другий засіб введення 207, який веде до відсіку А першій ємності 201. Отже, осаджуючий реактив можна використовувати повторно, внаслідок чого знижується кількість споживаного осаджуючого реактиву, необхідного в способі за цим винаходом. Коли осаджуючий реактив, можливо разом з розчинниками (див. нижче), повторно подають у другий засіб введення 207, до переробленого осаджуючого реактиву може бути доданий свіжий осаджуючий реактив із третьої ємності 208 . Перевагою є відсутність необхідності очищати осаджуючий реактив, що виходить із відсіку B першої ємності 201 перед його поданням у відсік А першої ємності 201. Наприклад, немає необхідності в етапі фільтрації та/або перегонки осаджуючого реактиву, що виходить із однієї ємності та подається повторно. Хоча осаджуючий реактив, який повторно використовується, є нечистим, це не шкодить способу за цим винаходом. Зокрема, немає необхідності видаляти будь-які отруйні речовини, які можуть бути присутні в осаджуючому реактиві. Тобто немає необхідності видаляти отруйні речовини, заощаджуючи на додатковому оброблянні при здійсненні способу за цим винаходом, який здійснюється таким пристроєм дешевше і з меншим споживанням енергії в порівнянні з пристроями, відомими з рівня техніки. Як показано на фіг. 2, найкраще, щоб засіб підживлення 225 був виконаний для повторного введення першого розчинника, осаджуючого реактиву, а також другого розчинника назад у першу ємність 201. Автор винаходу показав, що таке повторне введення може бути виконане без трудомістких етапів виділення осаджуючого реактиву від розчинників. Це приводить до економії енергії та хімічних продуктів, знижуючи в такий спосіб витрати. Щоб біомаса, яку вводять у першу ємність 101, 201, мала відповідний розмір, в пристрій, що заявляється, може бути встановлений засіб для зниження розміру біомаси 113, 213 (наприклад, дробарка або млин) як окремий, так і інтегрований. Додатково, цей пристрій може містити четвертий засіб введення 114, 214 для подання третього розчинника для введення у контакт з осадом, щоб видалити з нього залишки першого розчинника, осаджуючого реактиву та/або другого розчинника в першій ємності 101, 201 (або, у випадку коли перша ємність, є шнековим конвеєром 201, у відсік C першої ємності 201). Третій розчинник вводять у першу ємність 101, 201 через четвертий засіб введення з п'ятої ємності 115, 215 за допомогою нагнітального засобу 116, 216, наприклад, насоса - дозатора. У варіанті, показаному на фіг. 1, перший випускний засіб 117, наприклад, труба, який краще розташований біля основи першої ємності 101, яким можна керувати за допомогою засобу керування 118, наприклад, клапану, для повернення першого розчинника, осаджуючого реактиву та/або другого розчинника в шосту ємність 119. Із цієї шостої ємності 119, можна одержувати лігнін. Із шостої ємності 119 повернені рідини можна повторно подавати у відповідну ємність (живильний бак) 105, 108, 111, а саме, перший розчинник - у другу ємність 105, осаджуючий реактив - у третю ємність 108, а другий розчинник - у четверту ємність 111. Перша ємність 101 також має другий засіб випускання 120, наприклад трубу, який керується засобом керування 121, наприклад клапаном, для подавання третього розчинника в сьому 6 UA 105188 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 ємність 122, щоб видалити третій розчинник з ємності, звідки розчинник можна буде повторно використати в п'ятій ємності 115, що є живильним баком для третього розчинника першої ємності 101. П'ята ємність 115 з'єднана із сьомою ємністю 122 через сполучний засіб 123. Завдяки цьому пристрою можливо повторно використати третій розчинник. Мінеральні солі, що містяться у використовуваному матеріалі лігноцелюлози, можуть бути виділені із сьомої ємності 122. Через третій засіб випускання 124, (аморфну) целюлозу/геміцелюлозу можна випускати з першої ємності 101 через третій засіб керування 125, наприклад, клапан. У варіанті, показаному на фіг. 2, присутня шоста ємність 219 для виділення першого розчинника, осаджуючого реактиву та другого розчинника, причому ємність з'єднана з відсіками A і B першої ємності 201 через засіб випускання 217, наприклад, у вигляді труби або труб, які можуть містити засіб керування для керування випусканням рідин з відсіку C першої ємності 201. Виділені перший або другий розчинник або виділений осаджуючий реактив можна повторно подавати у відповідну ємність, а саме, у другу ємність 205 (живильний бак) для першого розчинника, у третю ємність 208 для осаджуючого реактиву та у четверту ємність 211 для другого розчинника. У такий спосіб виділяють перший і другий розчинники та осаджуючий реактив. Із шостої ємності 219, можна виділяти лігнін. Третій розчинник може бути виділений у сьомій ємності 222, з якої третій розчинник може бути повторно введений у п'яту ємність 215, що є живильним баком для першої ємності 201 (відсік C). Мінеральні солі, які утримуються в лігноцелюлозі використовуваної речовини, можна виділити із сьомої ємності 222. (Аморфну) целюлозу/геміцелюлозу можна випускати з першої ємності 201 (шнековий конвеєр, відсік C) через засіб випускання 223. На фіг. 3: наведені результати експериментів осадження. Білі символи - це осаджуючі реактиви, відомі з рівня техніки. Темні символи - це осаджуючі реактиви за цим винаходом. Приклади Приклад 1 Біомасу лігноцелюлозі у вигляді 600 мг гранульованої пшеничної соломи грубого помелу помістили в 5 мл 80% розчин H3PO4 у якості першого розчинника при температурі 55°C на 35 хвилин до повного розчинення соломи. Чорну грузлу речовину остудили приблизно до 40°C, потім при енергійному перемішуванні змішали з 10 мл попередньо охолодженого МтБ-ефіру у якості осаджуючого реактиву для одержання компактного осаду целюлози/геміцелюлозі. Тверду фазу (осад) промили 5 мл МтБ-ефіру у якості третього розчинника для видалення залишків H3PO4. Мтб-ефір виділили перегонкою. Осад енергійно перемішали з 5 мл ацетону у якості другого розчинника, а потім віджали на центрифузі. Цю дію повторили ще раз. Речовину, що спливає, зібрали, а ацетон виділили перегонкою. Крім того, екстрагували лігнін. Тверду фаза промили 2 рази 5 мл дистильованої води у якості третього розчинника для видалення залишків H3PO4 (перший розчинник), МтБ-ефіру (осаджуючий реактив) і ацетону (другий розчинник). Осад залишився у вигляді світло-коричневого твердого тіла, який легко ферментували ензимом Trichoderma (50°C 10 г/л глюкан і 10 FPU/г глюкан). (FPU - filter paper units – прим. перекл.) Приклад 2 Біомасу лігноцелюлозі у вигляді 1 г здрібненого листя, змішали з 7,5 мл 80% розчину H 3PO4 у якості першого розчинника і перемішували протягом 40 хвилин при температурі 50°C. Розчин осаджували 12 мл попередньо охолодженої суміші ETБ/ацетону (ETБ = етил-трет-бутиловий ефір, EтБ-ефір) у якості осаджуючого реактиву з відношенням 3:1. Тверду фазу (осад) відокремили за допомогою центрифуги, речовину, яка сплила, зібрали. Ацетон перегнали з речовини, що сплила, та виділили. Рідина, що залишилася легко утворює дві фази, причому прозору коричневу органічну фазу видалили. ЕТБЕ органічної фази видалили перегонкою, і виділили 80 мг лігніну. Тверду фазу, що містить целюлозу та геміцелюлозу, промили 2 рази 5 мл дистильованої води у якості третього розчинника для видалення залишків H 3PO4 (перший розчинник), ЕтБефіру (осаджуючий реактив) і ацетону (другий розчинник). Залишився осад у вигляді світлокоричневого твердого тіла, який легко ферментували ензимами Trichoderma (50°C 10 г/л глюкан і 10 FPU/г глюкану) Приклад 3 Експерименти осадження Експерименти осадження целюлози та геміцелюлозі з розчину фосфорної кислоти (H 3PO4) у якості першого розчинника виконували при використанні різних осаджуючих реактивів. Ці 7 UA 105188 C2 5 осаджуючі реактиви відомі з рівня техніки для цієї мети та включають ацетон і етанол. Осаджуючими реактивами за цим винаходом є Мтб-ефір, пентан, і етилацетат (див. таблицю 1). 2 мл розчину фосфорної кислоти / лігноцелюлози (0.15 г лігноцелюлози/мл) змішали з 15 мл осаджуючого реактиву, як показано в таблиці 1, і згодом центрифугували в настільній центрифузі протягом 15 хвилин зі швидкістю 5000 об/хв. Речовину, що спливає, видаляли, і вимірювали як об'єм, так і вагу осаду. Таблиця 1 Осаджуючий реактив Ацетон Етиловий спирт Мтб-ефір Етилацетат Пентан 10 15 20 25 Об'єм осаду (мл) 3,5 4