Спосіб обробки целюлозного або лігноцелюлозного матеріалу біомаси для зменшення його стійкості

Реферат: Винахід належить до способу обробки целюлозного або лігноцелюлозного матеріалу біомаси для зменшення його стійкості шляхом піддавання матеріалу біомаси опроміненню електронним пучком, що включає: забезпечення зіткнення інертного газу з першим виконаним з фольги вікном розтруба для електронного пучка при пропусканні електронів через зазначене вікно і інертний газ при обробці целюлозного або лігноцелюлозного матеріалу біомаси у формі частинок на конвеєрі; при забезпеченні протікання інертного газу через замкнутий простір, обмежений виконаним з фольги вікном, що сполучається зі стороною вакууму розтруба для електронного пучка, та другою фольгою, розташованою спереду першого виконаного з фольги вікна, в режимі потоку, який підтримує тиск всередині простору між приблизно 344738 Па та 1379000 Па (50 та 200 фунт/кв. дюйм); і обробку інертного газу для видалення домішок, утворених при обробці матеріалу біомаси. Спосіб обробки є ефективним і дозволяє зменшити опірність лігноцелюлозного матеріалу обробці із забезпеченням у такий спосіб більш легкого одержання з лігноцелюлозного матеріалу проміжної сполуки або продукту, наприклад цукрів, спиртів, цукрових спиртів і енергії. UA 116122 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ПЕРЕХРЕСНЕ ПОСИЛАННЯ НА СПОРІДНЕНІ ЗАЯВКИ [0001] За даною заявкою вимагається пріоритет на підставі наступних попередніх заявок на патент: США № 61/774684, поданої 8 березня 2013 року, США № 61/774773, поданої 8 березня 2013 року; США № 61/774731, поданої 8 березня 2013 року; США № 61/774735, поданої 8 березня 2013 року; США № 61/774740, поданої 8 березня 2013 року; США № 61/774744, поданої 8 березня 2013 року; США № 61/774746., поданої 8 березня 2013 року; США № 61/774750, поданої 8 березня 2013 року; США № 61/774752, поданої 8 березня 2013 року, США № 61/774754, поданої 8 березня 2013 року; США № 61/774775, поданої 8 березня 2013 року; США № 61/774780, поданої 8 березня 2013 року, США № 61/774761, поданої 8 березня 2013 року; США № 61/774723, поданої 8 березня 2013 року, і США № 61/793336, поданої 15 березня 2013 року. Повний опис кожної із зазначених попередніх заявок включено в даний документ за допомогою посилання. РІВЕНЬ ТЕХНІКИ [0002] На сьогоднішній день доступна велика кількість потенційної лігноцелюлозної сировини, що включає, зокрема, сільськогосподарські відходи, деревну біомасу, побутові відходи, олійні насіння/макуху і морська водорості. На даний час зазначені матеріали часто використовують недостатньо, застосовуючи їх, наприклад, у якості корму для тварин, біогумусних матеріалів, палива для спалювання в устаткуванні для спільного виробництва теплової і електричної енергії, або навіть поховання на смітниках. [0003] Лігноцелюлозна біомаса містить кристалічні целюлозні фібрили, вбудовані в гемі целюлозну матрицю, оточену лігніном. Це забезпечує компактну матрицю, важкодоступну для ферментів і для інших хімічних, біохімічних і/або біологічних процесів. Матеріали целюлозної біомаси (наприклад, матеріал біомаси, з якого був вилучений лігнін) є більш доступними для ферментів і інших процесів перетворення, але навіть у цьому випадку природні целюлозні матеріали часто забезпечують низький вихід (щодо теоретичного виходу) при приведенні в контакт Із гідролізуючими ферментами. Лігноцелюлозна біомаса має навіть більшу опірність впливу ферментів. Крім того, кожен тип лігноцелюлозної біомаси має свій власний специфічний склад целюлози, геміцелюлози і лігніну, тип лігноцелюлозної біомаси має свій власний специфічний склад целюлози, геміцелюлози і лігніну. КОРОТКИЙ ОПИС ВИНАХОДУ [0004] Загалом, даний винахід відноситься до способів, обладнання і систем для обробки матеріалів, таких як біомаса. Даний винахід також відноситься до способів, систем і технологічному обладнанню, застосовуваним для одержання продуктів з матеріалу біомаси. Загалом, зазначені способи включають обробку біомаси, що важко піддається обробці, (наприклад, за допомогою пучків електронів або іншого іонізуючого випромінювання) для зменшення опірності біомаси обробці, необов'язково, при одночасному переміщенню біомаси за допомогою одного або більше транспортера (транспортерів) і, необов'язково, в оболонці, такій як камера. Включені в зазначені способи небезпечні і/або шкідливі гази, що утворилися можна відфільтрувати або піддати розкладанню. Відповідно до деяких варіантів реалізації винаходу запропоновані способи додатково включають біохімічну і/або хімічну обробку матеріалу зі зниженою опірністю обробці з одержанням, наприклад, етанолу, ксиліту і інших корисних і цінних продуктів. [0005] Випромінювання в обмеженому просторі, що містить гази і/або органічний матеріал (наприклад, повітря, біомасу і/або вуглеводні), може привести до утворення хімічно активних газів, наприклад, озону, оксидів азоту і/або летучих органічних сполук (ЛОС), таких як метан, етан, етилен, мурашина кислота, оцтова кислота, метанол, формальдегід, ацетальдегід і ацетилен, і/або інших агентів, що переносяться по повітрю, наприклад, небезпечних забруднювачів повітря (Н3Π), таких як сажа. Крім того, небезпека може представляти випадкове виділення з обладнання технологічних газів, таких як 8Рб. Зазначені гази можуть руйнувати технологічне обладнання і приводити до його зношування і поломки, при цьому доводиться мати втрати, пов'язані із простоєм і необхідними ремонтними роботами. Крім того, перш ніж оператори можуть одержати доступ до внутрішньої частини обмеженого простору, зазначені гази повинні бути вилучені (наприклад, вилучені, секвестирувані, відфільтровані, сконцентровані) і/або піддані розкладанню. Нарешті, перед викидом у навколишнє середовище зазначені гази варто ізолювати (наприклад, видалити, секвестирувати, відфільтрувати) і/або піддати розкладанню. Часткове рішення зазначених проблем можна здійснити шляхом регулювання атмосфери усередині обмеженого простору або поблизу процесів, наприклад, шляхом промивання і/або продування технологічної камери за допомогою інертного газу (наприклад, азоту або аргону), і забезпечення видалення будь-яких технологічних газів з 1 UA 116122 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 камери. Крім того, будь-які небезпечні гази можна відфільтрувати і/або піддати розкладанню за допомогою фільтруючої системи. [0006] У деяких випадках даний винахід відноситься до способів обробки матеріалів (наприклад, біомаси, що включає лігноцелюлозний, целюлозний або крохмальний матеріал). Зазначений спосіб включає забезпечення зіткнення по суті інертного газу з виконаним з фольги вікном розтруба для електронного пучка при пропущенні електронів через зазначене вікно і інертний газ при обробці матеріалу. Фольга може мати поверхню, що сполучається з прискорювальною трубкою з боку високого вакууму. Зазначена фольга разом із другою фольгою може обмежувати простір, через який проходить по суті інертний газ. Необов'язково, тиск усередині зазначеного простору більше атмосферного тиску (наприклад, від приблизно 50 до 200 psi (від приблизно 345 до приблизно 1379 кПа)). інертний газ може містити азот (наприклад, щонайменше 80% азоту, щонайменше 90% азоту, щонайменше 95% азоту, щонайменше 99% азоту). Необов'язково, зазначений спосіб включає рециркуляцію інертного газу, наприклад, інертний газ до видалення може співударятися із зазначеним вікном з фольги більше одного разу. Інертний газ можна переробити або обробити, наприклад, перед застосуванням або перед повторним застосуванням газу в способі, що включає рециркуляцію газу. Необов'язково, інертний газ обробляють після зіткнення електронів з вікном з фольги. Необов'язково, обробка зазначеного газу включає фільтрування газу. Наприклад, обробка інертного газу може включати видалення з інертного газу домішок або небажаних компонентів., які включають кисень, озон, масла, тверді частки, воду і їхні суміші. Обробка також може включати видалення летучих органічних сполук. [0007] У деяких випадках даний винахід відноситься до систем для обробки матеріалів, наприклад, біомаси, при цьому система включає проточний канал для забезпечення проходження по суті інертного газу через простір, при цьому зазначений простір обмежений першою фольгою, що сполучається з вакуумною стороною скануючого розтруба прискорювача електронного пучка, і другою фольгою, розміщеною напроти першого вікна з фольги. Необов'язково, другу фольгу можна встановити на оболонці. Необов'язково, проточний канал може включати перший трубопровід і впускний отвір для проходження інертного газу в зазначений простір і другий трубопровід і випускний отвір для виходу інертного газу із зазначеного простору. Перший і другий трубопровід сполучаються за допомогою текучого середовища через простір. Перший трубопровід і/або впускний отвір і другий трубопровід і/або випускний отвір можуть мати такі розміри, що тиск усередині зазначеного простору вище атмосферного тиску (наприклад, від приблизно 50 до 200 psi (від приблизно 345 до приблизно 1379 кПа)). [0008] Відповідно до інших аспектів даного винаходу запропоновані способи включають зменшення опірності біомаси обробці (наприклад, біомаси) при одержанні або утворенні небезпечного газу. Наприклад, небезпечні гази можуть включати гази, обрані із групи, що складаються з озону, летучих органічних сполук, небезпечних забруднювачів повітря, твердих часток, сажі, оксидів азоту і сумішей перерахованих речовин. Запропоновані способи включають пропущення небезпечного газу через фільтруючу систему. Небезпечний газ може включати небезпечний компонент і безпечний компонент, при цьому фільтруюча система виконана з можливістю видалення і/або розкладання небезпечного компонента. Необов'язково, фільтруюча система може включати вугільний фільтр, розміщений у потоці небезпечного газу. Необов'язково, запропонований спосіб включає переміщення біомаси при одночасному зменшенні її опірності обробці. [0009] Необов'язково, зменшення опірності матеріалу біомаси обробці відбувається в камері. Наприклад, концентрацію небезпечного газу можна зменшити шляхом пропущення газу, що перебуває в камері, через фільтруючу систему за межі камери і пропущення газу ззовні камери всередину камери. Наприклад, підживлюючий газ подають ззовні камери всередину камери, тоді як небезпечний газ подають із камери за межі камери і через фільтруючу систему. Фільтруючу систему можна встановити за межами камери або усередині камери. Необов'язково, газ, що виходить ззовні камери (наприклад, підживлюючий газ), містить інертний газ. Крім того, необов'язково, спосіб може включати підтримку в камері негативного тиску шляхом пропущення газу, що перебуває в камері, (наприклад, через фільтруючу систему) за межі камери при більшій швидкості потоку, ніж швидкість проходження газу ззовні камери всередину камери (наприклад, підживлюючого газу). Наприклад, швидкість потоку за межі камери щонайменше в 2 рази більша, ніж швидкість потоку всередину камери (наприклад, щонайменше в 3 рази більша, щонайменше в 4 рази більша, щонайменше в 5 разів більша). У деяких випадках, швидкість потоку за межі камери становить від приблизно 1000 до 10000 куб. фут/хв (від приблизно 28 до приблизно 283 куб. м/хв) і швидкість потоку всередині камери 2 UA 116122 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 становить від приблизно 10 до 5000 куб. фут/хв (від приблизно 0,3 приблизно 142 куб. м/хв). Необов'язково, спосіб може включати переміщення біомаси з камери за межі камери, виділення небезпечних газів з біомаси і пропущення небезпечних газів через фільтруючу систему. Наприклад, небезпечні гази можна виділити з біомаси в камері або небезпечні гази можна виділити з біомаси, як тільки зазначена біомаса вийде з камери. [0010] Необов'язково, опірність матеріалу біомаси обробці можна понизити шляхом впливу на матеріал біомаси іонізуючим випромінюванням. Наприклад, іонізуюче випромінювання можна одержати за допомогою прискорювача електронів, що містить скануючий розтруб, обладнаний вікном з металевої фольги для витягу електронів, при цьому зазначений спосіб може додатково включати подачу газу (наприклад, охолоджуючого газу) до зазначеного виконаного з фольги вікну для виводу електронів з боку виходу електронів. [0011] Відповідно до деяких аспектів даний винахід включає систему для обробки матеріалу в камері. Камера може містити пристрій для опромінення електронами, виконаний з можливістю опромінення матеріалу біомаси, наприклад, при переміщенні зазначеного матеріалу на транспортері. Система може також включати систему обробки технологічного газу, наприклад, систему для обробки газів, що утворяться при переробці біомаси. Необов'язково, система обробки технологічного газу включає газовий канал ззовні камери всередину камери, що проходить через камеру і потім з камери за межі камери. У газовому каналі можна встановити фільтр. Наприклад, фільтр можна встановити в газовому каналі усередині камери або в газовому каналі за межами камери. Фільтр можна встановити за межами камери і виконати з можливістю обробки газів, що проходять через камеру (наприклад, технологічних газів). Газовий канал, що проходить через камеру, може включати газовий канал, що проходить через систему охолодження вікна. Наприклад, система охолодження вікна може включати колектор, виконаний з можливістю прийому газу із трубопроводу, при цьому зазначений колектор можна також виконати з можливістю зіткнення газу з першим вікном, розміщеним з вакуумованої сторони скануючого розтруба опромінюючого пристрою. Крім того, система охолодження вікна може включати друге вікно, повернене до першого вікна, при цьому зазначені перше і друге вікна обмежують простір, причому зазначений простір включає випускний отвір, виконаний з можливістю забезпечення виходу газу із зазначеного простору. Наприклад, газовий канал може включати канал, що проходить через такий простір. Необов'язково, газовий канал, що проходить через камеру, включає канал, що проходить через впускний колектор. [0012] Обладнання, системи і способи, описані в даному документі, є ефективними з погляду зменшення рівнів технологічних газів, що утворяться при обробці біомаси. [0013] Варіанти реалізації винаходу можуть необов'язково включати одну або більше з наступних узагальнених ознак. Відповідно до деяких варіантів реалізації винаходу обрані ознаки можна застосовувати або використовувати в будь-якому порядку, тоді як відповідно до інших варіантів реалізації винаходу застосовують або використовують конкретну обрану послідовність. Окремі ознаки можна застосовувати або використовувати декілька разів у будьякій послідовності і навіть безупинно. Крім того, всю послідовність або частину послідовності застосовуваних або використовуваних ознак можна застосовувати або використовувати один раз, неодноразово або безупинно в будь-якому порядку. Відповідно до деяких можливих варіантів реалізації винаходу зазначені ознаки можна застосовувати або використовувати з різними або, де це застосовно, з однаковими, заданими або варіюючими кількісними або якісними параметрами, обумовленими фахівцем у даній області техніки. Наприклад, параметри таких ознак, як розмір, індивідуальні розміри (наприклад, довжина, ширина, висота), місце розташування, ступінь (наприклад, у якому ступені, такий як ступінь опірності обробці), тривалість, частота застосування, щільність, концентрація, інтенсивність і швидкість, можна змінювати або задати, де це застосовно, як визначено фахівцем у даній області техніки. [0014] Ознаки, наприклад, включають: спосіб обробки матеріалу; забезпечення зіткнення по суті інертного газу з виконаним з фольги вікном розтруба для електронного пучка і пропущення електронів через вікно і інертний газ при обробці матеріалу; фольгу, що має поверхню, що сполучається з прискорювальною трубкою з боку високого вакууму; фольгу і другу фольгу, що обмежують простір, через яке проходить по суті інертний газ; тиск усередині простору (наприклад, обмеженого фольгою і другою фольгою), що більше атмосферного тиску; інертний газ, що містить азот; рециркуляцію інертного газу; забезпечення зіткнення по суті інертного газу з вікном з фольги більше одного разу до видалення зазначеного газу; обробку інертного газу; обробку інертного газу способом, що включає фільтрування газу; видалення з інертного газу кисню; видалення з інертного газу озону; видалення з інертного газу масел; видалення з інертного газу твердих часток; видалення з інертного газу води; обробку матеріалу біомаси; 3 UA 116122 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 обробку лігноцелюлозного матеріалу; обробку целюлозного матеріалу; застосування камер, побудованих за допомогою низькопористих цегл. [0015] Крім того, ознаки, наприклад, можуть включати: систему для обробки біомаси; проточний канал для забезпечення проходження по суті інертного газу через простір, при цьому зазначений простір обмежений першою фольгою, що сполучається з вакуумною стороною скануючого розтруба прискорювача електронного пучка, і другою фольгою, розміщеною напроти першої фольги; другу фольгу, розміщену на оболонці; проточний канал, що включає перший трубопровід і впускний отвір для проходження інертного газу в зазначений простір і другий трубопровід і випускний отвір для виходу інертного газу із зазначеного простору, при цьому перший трубопровід і другий трубопровід сполучаються по текучому середовищу через зазначений простір; перший трубопровід і/або впускний отвір і другий трубопровід і/або випускний отвір, що мають такі розміри, що тиск усередині зазначеного простору більше атмосферного тиску. [0016] Ознаки, наприклад, можуть також включати: спосіб обробки матеріалу біомаси; одержання небезпечного газу при зменшенні опірності матеріалу біомаси обробці і пропущення небезпечного газу через фільтруючу систему; зменшення опірності матеріалу біомаси обробці в камері; фільтруючу систему, розміщену за межами камери, для фільтрування технологічних газів, що утворяться усередині камери; підживлюючий газ, що подають ззовні камери всередину камери, тоді як небезпечний газ подають із камери за межі камери і через фільтруючу систему; підживлюючий газ для камери, що містить інертний газ; підтримка в камері негативного тиску шляхом пропущення газу, що перебуває в камері, через фільтруючу систему за межі камери при більшій швидкості потоку, ніж швидкість проходження підживлюючого газу ззовні камери всередину камери; підтримка в камері негативного тиску шляхом пропущення газу, що перебуває в камері, через фільтруючу систему за межі камери при швидкості потоку, щонайменше у два рази більшої, ніж швидкість проходження підживлюючого газу ззовні камери всередину камери; підтримка в камері негативного тиску шляхом пропущення газу, що перебуває в камері, через фільтруючу систему за межі камери при швидкості потоку, щонайменше в три рази більшої, ніж швидкість проходження підживлюючого газу ззовні камери всередину камери; підтримка в камері негативного тиску шляхом пропущення газу, що перебуває в камері, через фільтруючу систему за межі камери при швидкості потоку, щонайменше в чотири рази більшої, ніж швидкість проходження підживлюючого газу ззовні камери всередину камери; підтримка в камері негативного тиску шляхом пропущення газу, що перебуває в камері, через фільтруючу систему за межі камери при швидкості потоку, щонайменше в п'ять разів більшої, ніж швидкість проходження підживлюючого газу ззовні камери всередину камери; підтримка в камері негативного тиску шляхом пропущення газу, що перебуває в камері, за межі камери зі швидкістю, що становить від 1000 до 10000 куб. фут/хв (від приблизно 28 до приблизно 283 куб. м/хв), і подачі підживлюючого газу ззовні камери всередину камери при швидкості потоку, що становить від приблизно 10 до 5000 куб. фут/хв (від приблизно 0,3 приблизно 142 куб. м/хв); застосування камери, побудованої з низькопористих матеріалів; застосування камери, побудованої з низькопористого бетону; застосування камери зі стінами, побудованими з низькопористих цегл; переміщення біомаси з камери за межі камери, виділення небезпечних газів з біомаси і пропущення небезпечних газів через фільтруючу систему; зменшення опірності матеріалу біомаси обробці шляхом впливу на матеріал біомаси іонізуючим випромінюванням; одержання іонізуючого випромінювання за допомогою прискорювача електронів, що містить скануючий розтруб, постачений вікном з металевої фольги для висновку електронів, і подача охолодного газу до зазначеного виконаному з фольги вікну для висновку електронів з боку виходу електронів; систему фільтрування газу, що містить вугільний фільтр, розміщений у потоці небезпечного газу; небезпечний газ, що включає озон; небезпечний газ, що включає летучі органічні сполуки; переміщення матеріалу біомаси при одночасному зменшенні опірності матеріалу біомаси обробці; небезпечний газ, що включає небезпечний компонент і безпечний компонент, і фільтруючу систему, виконану з можливістю видалення небезпечного компонента; небезпечний газ, що включає небезпечний компонент і безпечний компонент, і фільтруючу систему, виконану з можливістю розкладання небезпечного компонента. [0017] Крім того, ознаки, наприклад, можуть включати: систему для обробки матеріалу в камері; камеру, що містить пристрій для опромінення електронами, виконане з можливістю опромінення матеріалу біомаси, і систему обробки технологічного газу, що містить газовий канал, що включає проточний канал, що проходить ззовні камери всередину камери, через камеру і за межі камери; газовий фільтр у газовому каналі; газовий канал, що проходить через камеру, включає газовий канал, що проходить через систему охолодження вікна, при цьому 4 UA 116122 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 система охолодження вікна містить колектор, виконаний з можливістю прийому газу із трубопроводу і забезпечення зіткнення газу з першим вікном, розміщеним з вакуумованої сторони скануючого розтруба опромінюючого пристрою; систему охолодження вікна, що містить перше вікно, розміщене з вакуумованої сторони скануючого розтруба опромінюючого пристрою, і друге вікно, звернене до першого вікна, при цьому зазначені перше і друге вікна обмежують простір, що включає випускний отвір, виконаний з можливістю забезпечення виходу газу із зазначеного простору; газовий канал, що проходить через камеру, що включає канал, що проходить через впускний колектор; фільтр, розміщений за межами камери і виконаний з можливістю фільтрування газу, що пройшов через камеру. [0018] Інші ознаки і переваги даного винаходу будуть очевидні з наступного докладного опису і формули винаходу. ОПИС КРЕСЛЕНЬ [0019] На фіг. 1 показаний варіант реалізації даного винаходу, що включає зображення в перспективі камери, на якому не показані її дах і стеля, з деякими компонентами системи зниження концентрації технологічного газу. [0020] Фіг. 2 являє собою зображення збоку компонентів системи зниження концентрації газу, показаних на фіг. 1. [0021] Фіг. 3А являє собою докладне зображення збоку, на якому показана частина системи зниження концентрації газу, у тому числі система для повітряного охолодження фольги вікна. Фіг. 3В являє собою сильно збільшене докладне зображення ділянки 3В, показаної на фіг. 3А. Фіг. 3С являє собою збільшене докладне зображення в перспективі електронного скануючого розтруба, системи охолодження вікна і транспортера. ДОКЛАДНИЙ ОПИС [0022] За допомогою обладнання, способів і систем, описаних у даному документі, целюлозні і лігноцелюлозні сировинні матеріали, джерелом яких, наприклад, може служити біомаса або перероблена біомаса (наприклад, рослинна біомаса, біомаса тварин, папір і біомаса побутових відходів) і які в цілому є легкодоступними, можна перетворити в корисні продукти (наприклад, цукри, такі як ксилоза і глюкоза, цукрові спирти і інші спирти, такі як етанол і бутанол). У даному документі описані способи і системи для видалення (наприклад, фільтрування, розкладання, розведення, перетворення) технологічних газів, наприклад, озону і ЛОС, отриманих при обробці біомаси, наприклад, при опроміненні біомаси пучком електронів. [0023] У даному документі описані способи виробництва розчинів цукру і одержуваних із зазначених розчинів продуктів. Запропоновані способи можуть включати, наприклад, необов'язково, механічну обробку целюлозного і/або лігноцелюлозного сировинного матеріалу. Перед і/або після такої обробки сировинний матеріал можна обробити із застосуванням іншого способу обробки, наприклад, опромінення, парового вибуху, піролізу, обробки ультразвуком, хімічної обробки (наприклад, кислотою, основою або розчинниками) і/або окислювання, для зменшення або додаткового зменшення його опірності обробці. Розчин цукру утвориться при оцукрюванні сировинного матеріалу, наприклад, при додаванні одного або більше ферментів і/або однієї або більше кислот. Продукт можна одержати з розчину цукру, наприклад, шляхом ферментації з одержанням спирту або гідрування з одержанням цукрового спирту. Додаткова обробка може включати очищення розчину, наприклад, за допомогою дистиляції. При необхідності, на різних етапах зазначеного процесу можна виконати стадії вимірювання вмісту лігніну і устаткування або регулювання параметрів процесу (наприклад, дози опромінення) на основі результатів такого вимірювання, наприклад, як описано в патенті США № 8415122, опублікованому 9 квітня 2013 року, повний опис якого включено в даний документ за допомогою посилання. [0024] Оскільки стадія обробки для зменшення опірності обробці може являти собою високоенергетичний процес, таку обробку можна виконати усередині оболонки, наприклад, камери і/або бункерної системи, здатної втримувати енергію і/або деякі із продуктів, наприклад, технологічні гази, отримані в результаті енергетичного процесу, які в противному випадку могли б становити небезпеку. Наприклад, камеру можна виконати з можливістю втримання теплової енергії, електричної енергії (наприклад, високих напруг, електричних розрядів), енергії випромінювання (наприклад, рентгенівського випромінювання, прискорених часток, гаммавипромінювання, ультрафіолетового випромінювання), енергії вибуху (наприклад, ударної хвилі, що летять у результаті вибуху предметів, вибухової хвилі), газів (наприклад, озону, пару, оксидів азоту і/або летучих органічних сполук) і їхніх комбінацій. Хоча така герметизація захищає людей і обладнання за межами камери, обладнання усередині камери піддається впливу енергії і/або продуктів, що утворяться в результаті зазначеного енергетичного процесу. У деяких випадках така герметизація може підсилити негативний вплив, наприклад, за рахунок 5 UA 116122 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 неможливості розсіювання газів і твердих часток (наприклад, дрібних часток, пилу, сажі, вугл е це во містких тонкодисперсних часток, озону, пару, оксидів азоту і/або летучих органічних сполук). Наприклад, багато електроннопроменевих систем мають чутливі структури вікна, які можуть бути ушкоджені технологічними газами або твердими частками. Шкідливий вплив небезпечних газів і твердих часток можна зменшити шляхом розведення, видалення, перетворення і/або розкладання яких-небудь технологічних газів і/або твердих часток. [0025] Якщо способи обробки для зменшення опірності обробці включають опромінення сировинного матеріалу (наприклад, целюлозного або лігноцелюлозного сировинного матеріалу або навіть вуглеводневомістких сировинних матеріалів), наприклад, за допомогою іонізуючого випромінювання, при опроміненні кисню (наприклад, кисню, що присутній у повітрі) може утворитися озон. При опроміненні повітря також можна одержати оксиди азоту, як описано в публікації «Toxic Gas Production at Electron Linear Accelerators», W.P. Swanson, SLAC-PUB_2470, лютий 1980, повний опис якої включено в даний документ за допомогою посилання. Крім того, таке опромінення може викликати нагрівання і розкладання матеріалу біомаси, що може привести до виділення і/або утворення ЛОС, НЗП і вуглецевомістких твердих часток (наприклад, сажі). Озон являє собою сильний окислювач із окислювально-відновним потенціалом 2,07 В (щодо стандартного водневого електрода: SHE), більш високим, ніж потенціали інших відомих сильних окислювачів, таких як пероксид водню, перманганат, газоподібний хлор і гіпохлорит, окислювально-відновні потенціали яких становлять 1,77 В, 1,67 В, 1,36 В і 0,94 В, відповідно. Таким чином, матеріали, наприклад, органічні матеріали, сприйнятливі до розкладання під дією іонізуючого випромінювання і окислювання озоном. Наприклад, матеріали можуть розкладатися за допомогою розщеплення ланцюгів, зшивання, окислювання і нагрівання. Крім того, металеві компоненти сприйнятливі до окислювання і руйнування під дією озону, що викликає в них, наприклад, корозію/травлення і/або утворення іржі. Сажа і ЛОС можуть бути небезпечними і/або можуть ушкоджувати обладнання, наприклад, становити небезпеку для дихання і/або утворювати покриття і перешкоджати роботі обладнання. Крім того, сажа може ушкоджувати чутливі вікна (наприклад, фольгу вікна), застосовувані для висновку електронів у опромінюючих пристроях. [0026] Таким чином, обладнання, що містить полімери і деякі метали (наприклад, за винятком, можливо, коррозійно-стійких або благородних металів), може бути ушкоджено. Наприклад, може відбуватися ушкодження ременів, що містять органічний матеріал, наприклад, ременів, застосовуваних в обладнанні, наприклад, в якості сполуки між приводним двигуном і позацентровим маховим колесом вібраційного транспортера. Системи і/або компоненти двигуна, які можуть бути сприйнятливі до ушкодження під дією озону і опромінення, включають, наприклад, диски, підшипники, пружини, амортизатори, соленоїди, приводи, вимикачі, зубчасті зачеплення, вали, шайби, адгезиви, кріпильні засоби, болти, гайки, гвинти, тримачі, рами, шківи, покриття, погашувачі коливань, повзуни, фільтри, вентиляційні труби, плунжери, вентилятори, лопасти вентиляторів, проводи, обшивки проводів, клапани, приводні вали, комп'ютерні чипи, мікропроцесори, монтажні плати і кабелі. Деякі органічні матеріали, які можуть бути зруйновані під дією іонізуючого випромінювання і озону, включають термопластичні пластмаси і термореактивні пластмаси. Наприклад, органічні матеріали, які можуть бути сприйнятливі до ушкодження, включають фенольні смоли (наприклад, бакеліт), фторовані вуглеводні (наприклад, тефлон), термопластичні пластмаси, поліаміди, поліестери, поліуретани, каучуки (наприклад, бутилкаучук, хлорований поліетилен, полінорборнен), прості поліефіри, поліетилен (лінійний поліетилен низької щільності, поліетилен високої щільності), полістироли, полівініли (наприклад, полівінілхлорид), целюлозні полімери, аміносмоли (наприклад, сечовинний формальдегід), поліаміни, поліаміди, акрилові полімери (наприклад, метилметакрилат), ацетали (наприклад, поліоксиметилен) мастильні матеріали (наприклад, масла і гелі), полісилоксани і комбінації перерахованих речовин. [0027] На фіг. 1 зображений варіант реалізації винаходу, показаний у вигляді перспективного зображення зверху. На зазначеному зображенні показані стіни, що огороджують, 110 (у формі блоків) камери із дверима 112 і фундаментом 113. Відповідно до показаного конкретного варіанта реалізації винаходу стіни зроблені із блоків і мають товщину приблизно шість футів (приблизно 183 см). Стеля/дах не показаний, так що внутрішня частина камери може бути описана більш зрозуміло. Дане зображення включає джерело живлення 120 високої напруги (наприклад, l MB) і електропровід 122, що з'єднує джерело живлення із прискорювачем електронів 124. Відповідно до такого варіанта реалізації винаходу електропровід 122 являє собою конструкцію «труба в трубі», що містить між трубами непровідний газ. наприклад, SF6. Дистальний (D) кінець прискорювача 124 був освинцьований для запобігання випущення рентгенівських променів із зазначеного дистального кінця 124. Джерело живлення, 6 UA 116122 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 електропровід і прискорювач електронів підтримують за допомогою бетонного даху камери, за межами камери. Прискорювач електронів з'єднаний зі скануючим розтрубом 128 за допомогою трубопроводу 130 (високовакуумного електронного напрямного пристрою), що проходить через бетонну стелю (наприклад, товщиною від 4 до 6 футів (від приблизно 122 см до приблизно 183 см). Транспортер 132 розміщають для переміщення біомаси під скануючим розтрубом, при цьому скануючий розтруб опромінює біомасу. Повітровід 140 для охолодження вікна поставляє повітря ззовні камери через стелю і з'єднаний із системою 200 для продувки охолоджуючого повітря через вікно для висновку електронів, наприклад, вікно з титанової фольги. Камера також містить повітровід 144 для видалення повітря і інших газів, таких як технологічні гази (наприклад, небезпечні гази, НЗП, ЛОС), з камери за межі камери. Повітровід 144 живлять за допомогою повітрезаборного колектора 182, що може включати вентиляційні отвори (наприклад, виконані у вигляді сітчастої решітки, вентиляційної решітки або сітки), наприклад 184. Компонент 182 може включати сітчасті решітки, фільтри і/або регулятори витрати повітря. В ідеалі, колектор 182 істотно не знижує витрату повітря. У деяких випадках витрата повітря, що надходить у камеру, становить порядку 1000 куб. фут/хв (приблизно 283 куб. м/хв) і витрата повітря, що виходить із камери, становить порядку 5000 куб. фут/хв (приблизно 142 куб. м/хв), що дозволяє підтримувати негативний тиск усередині камери. Відповідно до такого варіанта реалізації винаходу зовнішній периметр камери може становити приблизно 34 × 34 футів (приблизно 10×10 м) і висота стелі може становити приблизно 8 футів (244 см). Відповідно, об'єм внутрішньої частини камери становить приблизно 4600 куб. футів (приблизно 130 куб. м). Інтенсивність кругообігу атмосферного повітря може становити щонайменше приблизно 0,25 обертів за хвилину (наприклад, щонайменше приблизно 0,5 обертів, щонайменше 1 оберт за хвилину, щонайменше приблизно 2 оберти за хвилину, щонайменше приблизно 3 оберти за хвилину, щонайменше 4 оберти за хвилину, щонайменше 5 обертів за хвилину, або від 1 до 5 обертів за хвилину, від приблизно 2 до 4 обертів за хвилину). Інтенсивність кругообігу являє собою швидкість газообміну в камері. [0028] Будівельні матеріали можна вибрати таким чином, щоб підсилити герметизацію технологічних газів у камері і поліпшити термін служби камери (наприклад, за рахунок зменшення корозії). Наприклад, пористість стін можна зменшити шляхом введення матеріалів у будівельні блоки. Наприклад, бетон з більш низькою проникністю можна загалом одержати шляхом заміни портландцементу жужільним цементом у кількості від 25 до 65 відсотків. Дрібнодисперсні тверді речовини (наприклад, вапно, силікати і колоїдний кремнезем), що додаються до цементу при виготовленні блоків, можуть знижувати проникність по відношенню до води і газів за рахунок підвищення щільності або заповнення порожнеч. Деякі кристалічні домішки взаємодіють із водою і частками цементу в бетоні з утворенням у наявних мікротріщинах і капілярах гідратів силікату кальцію і/або блокуючих пори осадів. Кристалічні відкладення, що утворяться, які за структурою аналогічні гідрату силікату кальцію, повністю зв'язуються з гідратованими пастами. Добавки, що зменшують пористість, можуть також включати гідрофобні водовідштовхувальні хімічні реагенти на основі мила і похідних довголанцюгових жирних кислот, рослинних масел (твердих жирів, матеріалів на основі сої і пряжених жирів), і нафти (мінерального масла, парафінових восків і бітумних емульсій). Перераховані матеріали більше підходять для забезпечення водовідштовхувального шару на матеріалі і їх більш доцільно наносити на зовнішні частини камери, щоб сприяти зменшенню вологості усередині камери, що може підсилити корозію в камері. Крім того, для поліпшення довговічності структур на внутрішні поверхні (наприклад, бетонних блоків) можна нанести покриття з корозійно-стійкого матеріалу або зазначені поверхні можна накрити корозійностійким матеріалом, таким як нержавіюча сталь. [0029] Фіг. 2 являє собою вид справа компонентів системи зниження концентрації технологічного газу (наприклад, небезпечного газу), деякі з яких були представлені на фіг. 1. На фіг. 2 для наочності опущені стіни камери, фундамент, джерело живлення випромінювача і електропровід для джерела живлення. Повітродувна система 170 нагнітає повітря в камеру в напрямку, показаному стрілками. Наприклад, повітря показане з лівої сторони креслення, при цьому зазначене повітря надходить ззовні камери 171, проходить через впускний отвір 172 у стелі (яке часто освинцьоване) і спускається по трубопроводу 140 до повітревідводному отвору 174 усередині камери, що представляє собою випускний отвір системи охолодження вікна, докладно описаної з посиланням на фіг. 3А. Таким чином, у випадку зазначеного варіанта реалізації винаходу повітряний проточний канал, що проходить ззовні камери всередину, проходить через систему 170, трубопровід 140, через внутрішню частину системи охолодження вікна (описаною з посиланням на фіг. 3А і 3В) і випускний отвір 174. При необхідності можна 7 UA 116122 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 використовувати інші газовпускні отвори в камеру, наприклад, для охолодження продукту або обладнання в камері. [0030] Повітря в камері видаляють із камери в напрямках, показаних стрілками із правої сторони креслення. Зокрема, повітря прокачують через вентиляційні решітки (наприклад, сітчасті решітки, сітки), розташовані на випускному колекторі 182, як описано раніше. Система 180 включає вентилятори/повітродувки і/або вентиляційні решітки (наприклад, сітчасті решітки, сітки) і/або повітряні насоси для закачування повітря в колектор 182, нагору по трубопроводу 144 і з камери. Повітря змушують проходити через технологічний короб, такий як система розкладання озону, наприклад, вугільний фільтр, що розкладає будь-який технологічний газ, такий як озон (перетворюючи його в кисень) і адсорбує або розкладає летучі органічні сполуки. Систему розкладання можна встановити в будь-якому місці в проточному повітряному каналі, що проходить через 182, 144 і 180, і перед скиданням повітря в атмосферу. Відповідно до деяких варіантів реалізації винаходу переважно встановити системи розкладання в колекторі 182 для того, щоб вентиляційна труба 144 не піддавалася впливу технологічних газів, наприклад, озону. Відповідно до інших варіантів реалізації винаходу переважно встановити системи розкладання в системі 180 і виконати їх з можливістю швидкої заміни, щоб для ремонту і технічного обслуговування треба був мінімальний час простою або взагалі не треба було часу. У деяких випадках системи розкладання (наприклад, вугільні фільтри) можна встановити з можливістю автоматичної заміни, коли датчики вказують на таку необхідність (наприклад, рівні озону, ЛОС і/або НЗП є більше високими, ніж фонові рівні). Через вентиляційні отвори на системі 180 (не показано) в атмосферу 181 викидають оброблене, наприклад, деозоноване, повітря. Відповідно, такий варіант реалізації винаходу забезпечує газовий, наприклад, повітряний, канал з камери за межі через фільтруючу систему (наприклад, систему фільтрування озону і ЛОС). Відповідно до деяких варіантів реалізації винаходу повітря усередині камери рециркулюють. Наприклад, необов'язково, щоб з'єднати системи 170 і 180, до зазначеної системи можна додати повітровід 280, зображений пунктирними лініями на фіг. 2. Таким чином, очищене повітря, що виходить із системи 180, можна рециркулювати через камеру за допомогою системи 170, а не викидати в атмосферу. У деяких випадках камера може включати один або більше рециркуляційних контурів газу. [0031] Технічні засоби контролю забруднення навколишнього повітря можна використовувати для розкладання технологічних газів, наприклад, у колекторі 182, і/або в якості частини системи 180 або в будь-якому місці між зазначеними колектором і системою, наприклад, у проточному каналі між 180 і 182. Термічне окислювання можна використовувати для розкладання, наприклад, НЗП і ЛОС. Оскільки деякі НЗП і всі ЛОС засновані на вуглеці, можна використовувати термічні окисні системи для розкладання зазначених газів шляхом повного окислювання до диоксиду вуглецю і води. Деякі типи термічних окисних систем, наприклад, які можна використовувати для обробки технологічних газів, описаних у даному документі, являють собою регенеративні термічні окислювачі, регенеративні каталітичні окислювачі, термічні рекуперативні окислювачі і термічний окислювач із прямим нагріванням. Перші три термічні окисні системи можуть бути переважними при проектуванні з огляду ефективності при високих рівнях енергії, оскільки вони всі включають деякі форми рекуперації енергії (наприклад, теплоти) і можуть мати дуже високі термічні ККД (наприклад, вище 95%). Технічні засоби контролю забруднення навколишнього повітря озоном зазвичай включають системи, які перетворюють озон у кисень. Інші технологічні гази, наприклад, NOX, також можна обробити аміаком з одержанням азоту і води. Крім того, фільтруючі системи або системи очищення технологічних газів від газоподібного 8Рб можуть бути включені в зазначені системи, які можуть бути включені в деякі варіанти реалізації даного винаходу. [0032] У технічних засобах контролю забруднення навколишнього повітря часто використовують каталізатор, що представляє собою метал або оксид металу. Наприклад, каталізатори у вигляді металу і оксиду металу (наприклад, CuO-MnOz, оксиди ванадію, оксиди вольфраму, Pd i Pt). Каталізатори дозволяють протікати реакціям перетворення (наприклад, з утворенням ССЬ і води, з утворенням Oz, з утворенням N2 і води) при порівняно більш низьких температурах, наприклад, при температурах, які нижче температури під час відсутності каталізаторів на приблизно 200 °C (наприклад, від 100 до 400 °C). У технічних засобах контролю забруднення навколишнього повітря також часто застосовують активоване вугілля. Озон можна відновити до кисню шляхом безпосереднього застосування фільтра з активованим вугіллям (наприклад, шару, колонки). Крім того, активоване вугілля діє як адсорбент для ЛОС і НЗП, селективно видаляючи і утримуючи зазначені гази на поверхні до регенерування вугілля. Активоване вугілля можна використовувати в будь-якій підходящій формі, наприклад, у вигляді порошкоподібного вугілля, гранульованого вугілля, формованого вугілля, вугільних кульок, імпрегнованого вугілля 8 UA 116122 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 (наприклад, імпрегнованого йодом, сріблом і іонами металів, наприклад, іонами металів ΑΙ, Μη, Zn, Fe, Li, Ca), вугілля з полімерним покриттям, вугілля на полімерній підложці, вугілля, обробленого кислотою, високочистого вугілля, вуглецевого аерогеля, вуглецевої тканини і/або їхніх активованих форм. Вугілля можна виготовити/одержати в різних конфігураціях, наприклад, у вигляді фільтра із тканини, гофрованого фільтра, спіралеподібного фільтра, шаруватого фільтра, у вигляді насадочної колонки, і їхніх комбінацій. [0033] Каталізатори і активоване вугілля, описані в даному документі, можна використовувати в будь-якій підходящій конфігурації, наприклад, у гранульованій, екструдованій формі, на підкладці (наприклад, на кремнеземі, на глиноземі, на вуглеці, на графіті, на алюміносилікатах, на глинах, на піні, на губці, на сітці, на кульках, на сотовій структурі, на керамічному матеріалі, на тканому або нетканому полотні, на гофрованому фільтрі, на спіралеподібному фільтрі, на шаруватому фільтрі), у вигляді сітки, у вигляді дроту, у вигляді волокон, у колонці і/або на фільтруючому шарі. [0034] Необов'язково, технологічні гази (наприклад, компоненти в газі, що підлягають видаленню і/або розкладанню) можна концентрувати із застосуванням, наприклад, роторного концентратора і/або центрифуги і потім такий сконцентрований газовий потік можна обробити за допомогою систем контролю забруднення навколишнього повітря, описаних у даному документі. Концентрування може забезпечити перевагу, що складається під час відсутності вимоги високої пропускної здатності газу через одну із систем контролю забруднення навколишнього повітря, описаних у даному документі, так що можна використовувати систему з більш маленькою ємністю (наприклад, з більш низькою витратою газу). Необов'язково, потік технологічного газу можна розділити на два або більше потоки і кожен потік обробляти незалежно. [0035] Для обробки технологічних газів можна використовувати технічні засоби і системи контролю забруднення навколишнього повітря в комбінаціях і в будь-якому порядку. Наприклад, системи для розкладання і/або видалення ЛОС і НЗП можна використовувати перед системами розкладання озону. У комбінаціях із зазначеними системами можна застосовувати додаткові системи, наприклад, фільтри для вловлювання часток. Для зменшення дезактивації каталізатора (наприклад, можна зменшити засмічення і отруєння каталізатора) може бути переважним видалення твердих часток, потім видалення ЛОС і НЗП із наступним видаленням озону. [0036] Деякі постачальники обладнання для зменшення концентрації технологічного газу (наприклад, технічних засобів контролю забруднення навколишнього повітря) і суміжних видаткових матеріалів (наприклад, фільтрів, каталізаторів, активованого вугілля) включають: Anguil Environmental Systems, Inc. (Мілуоки, Вісконсин); PureSphere Co., Inc. (Корея); General Air Products, Inc. (Екстон, Пенсільванія); Cabot Corp. (Бостон, Масачусетс); Corporate Consulting Service Instruments, Inc. (Аркон, Огайо); Ozone Solutions, Inc. (Халл, Айова); Columbus Industries, Inc. (Ашвілл, Огайо); California Carbon Co. Inc. (Уілмінгтон, Каліфорнія); Calgon Carbon Corporation (Пітсбург, Пенсільванія); і General Carbon Co. (Патерсон. Нью-Джерсі). Деякі спеціальні пристрої для розкладання озону, які можна використовувати в способах, описаних у даному документі, являють собою: пристрій NT-400, який можна придбати в компанії Auguil Environmental Systems Inc., і/або збільшені версії зазначеного пристрою. Типова система розкладання озону, яку можна використовувати в колекторі 182, являє собою NT-400 або збільшену версію зазначеної системи (наприклад, щоб можна було використовувати високі швидкості газового потоку), яку можна придбати в компанії Ozone Solutions, Inc. [0037] Фіг. 3 являє собою докладне зображення збоку, на якому показана частина системи зниження концентрації технологічного газу, що містить систему 200 для повітряного охолодження фольги вікна. У такій системі повітряного охолодження повітря, що входить у камеру через трубопровід 140, продувають через колектор 210 і направляють в укладений в оболонку простір 212 через трубопровід 178. Укладений в оболонку простір 212 розташований між скануючим розтрубом 128 і транспортуючою системою 132, що містить жолоб 240 для переміщення біомаси і корпус 242 транспортера. Укладений в оболонку простір 212 обмежений з однієї сторони одним або більше листками фольги 214 (наприклад, листками титанової фольги) на скануючому розтрубі і з іншої сторони одним або більше листками фольги 216 (наприклад, вікном, що містить титанову фольгу), прикріпленими до країв отвору на корпусі 242 транспортера. Фольга на скануючому розтрубі забезпечує проходження електронів з боку високого вакууму 215 скануючого розтруба через область високого тиску між листками фольги 219 до контактуючої з атмосферою стороною 217, як зазначено стрілками «е» на фіг. ЗА. Випускний отвір 174 (і/або зазор 173 див. фіг. 3В) має такий розмір, що тиск у просторі 212 (область високого тиску 219) є достатнім для перешкоджання вібруванню фольги в потоках 9 UA 116122 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 повітря в цьому місці. Наприклад, тиск в 219 більш високий, ніж атмосферний тиск на щонайменше приблизно 0,1 psi (приблизно 0,7 кПа), більш високий, ніж атмосферний тиск на приблизно l psi (приблизно 7 кПа) або на від приблизно 50 до 200 psig (від приблизно 345 до приблизно 1379 кПа надл. тиску) (наприклад, приблизно від 75 до 200 psig (від приблизно 517 до приблизно 1379 кПа надл. тиску), від приблизно 80 до 150 psig (від приблизно 552 до приблизно 1034 кПа надл. тиску)). Фольга 216 захищає, фольгу 214 від імплозії, наприклад, коли тверді частки вириваються із транспортера назовні в напрямку до вікон для виводу електронів. Наприклад, випускний проточний канал, наприклад, випускний отвір 174 і/або зазор 173, може мати мінімальну площу поперечного перерізу, перпендикулярну до проточного каналу для газу (наприклад, повітря, азоту, аргону, гелію), що виходить із зазначеного простору 212, що менше приблизно 10% (наприклад, менше приблизно 20%. менше приблизно 30%, менше приблизно 40%, менше приблизно 50%, менше приблизно 60%, менше приблизно 70%, менше приблизно 80%) мінімальної площі поперечного перерізу проточного каналу для газу, що надходить у зазначений простір 212 (наприклад, через отвір трубопроводу 178). При обробці біомаси електрони проходять від вакуумної сторони 215 скануючого розтруба через фольгу 214, через область високого тиску 219, через фольгу 216 і вдаряються об біомасу 230, що переміщується на поверхні транспортера (наприклад, жолобі) 240. Під час зазначених електронних взаємодій утвориться тепло, що робить необхідним охолодження фольги. Потік повітря з колектора 210 в укладений в оболонку простір сприяє такому охолодженню, підтримуючи ефективну роботу скануючої голівки. Наприклад, охолодженої фольги вікна і фольги вікна, пов'язаної із транспортерами. [0038] Як описано вище, взаємодія електронів з біомасою може понизити опірність біомаси обробці. Крім того, можуть відбуватися процеси розсіювання енергії, обумовлені зіткненням електронів з біомасою або поверхнею транспортера. Теплота, що генерується, і/або зменшення опірності біомаси обробці може вивільняти (наприклад, створювати, випаровувати) летучі органічні сполуки (ЛОС) і небезпечні забруднювачі повітря (НЗП), як зазначено стрілкою «ЛОС/НЗП» на фіг. 3А. Електрони також можуть взаємодіяти з компонентами повітря, наприклад, дикиснем, з утворенням токсичних газів, наприклад, озону. Як показано на фіг. 3А і 3В, озон, що утвориться в ув'язненому в оболонці просторі 212, відводять у навколишню атмосферу, наприклад, камеру, за допомогою зазору 173 (фіг. 3В) і через випускний отвір 174. Зазор 173 обмежений пластиною (наприклад, пластиною з нержавіючої сталі) 175 і пластиною 177, які є частиною системи охолодження вікна і прикріплені до колектора 210. Зазор 173 обмежує трубопровід між простором 212 і випускним отвором 174. Випускний отвір 174 і колектор 210 сполучаються за допомогою текучого середовища через оболонку 212. Фіг. 3С являє собою вид у перспективі, на якому показаний скануючий розтруб, колектор 210 і випускний отвір 174. [0039] Деяка кількість озону, що утвориться при опроміненні біомаси, може взаємодіяти (наприклад, окисляти) з біомасою, при цьому деяка частина озону може просочуватися з ув'язненого в оболонку транспортера 132 у камеру. Однак певна кількість озону може бути винесена з камери з біомасою. Для регулювання вмісту озону, що виходить із камери з біомасою, можна використовувати систему очищення технологічних газів від озону, наприклад, повітряний транспортер із замкнутим контуром із системами очищення технологічних газів від озону. Наприклад, пневматичні транспортери із замкнутим контуром і системи очищення технологічних газів від озону. [0040] Відповідно до деяких варіантів реалізації винаходу для продувки камери можна використовувати інертний газ, наприклад азот, аргон, диоксид вуглецю, Не, SF6, Si4, CF4, або їхньої суміші (наприклад, що містять більше приблизно 80% азоту, більше приблизно 90% азоту, більше приблизно 95% азоту, більше приблизно 99% азоту). Наприклад, як показано на фіг. 2, інертний газ подають у камеру через впускний отвір 172. Обробка біомаси в атмосфері інертного газу, а не повітря, дозволяє зменшити або навіть виключити утворення озону. Інертний газ можна подавати за допомогою бака, транспортувати із центральної частини через трубу і/або генерувати поблизу місця опромінення. Технології одержання азоту на місці включають мембранну технологію (наприклад, технологію на основі порожнинноволоконних мембран) і технології адсорбції при змінному тиску. Інертний газ можна використовувати повторно, як описано для інших газів, шляхом погойдування атмосфери камери через колектор 182, через систему 180 і потім об'єднання потоків 181 і 171. Поряд із приєднанням джерела компенсації інертного газу (наприклад, бака, пристрою живлення, що сполучається за допомогою текучого середовища з 170 і/або 180) регулювання тиску і додавання інертного газу для компенсування будь-якої втрати можна здійснити за допомогою таких систем, як 170 і 180. Оскільки відповідно до такого необов'язкового варіанта реалізації винаходу інертний газ запобігає утворенню озону, пристрій для розкладання озону не потрібен. 10 UA 116122 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 [0041] Відповідно до деяких варіантів реалізації винаходу тиск усередині камери трохи менше, ніж тиск за межами камери. В ідеалі, камера повинна бути повітронепроникною для того, щоб технологічні гази не випаровувались в атмосферу, однак таку герметичність буде важко забезпечити на практиці. Таким чином, аналогічний результат можна досягти, змушуючи активний потік, що виходить із камери і проходить через систему очищення технологічного газу, мати більш високу швидкість, ніж повітря/газ, що змушені входити в камеру, наприклад, використовуючи систему 170, як описано вище. Наприклад, тиск у камері може бути щонайменше на приблизно 0,001% нижче, ніж тиск за межами камери (наприклад, щонайменше на приблизно 0,002% нижче, щонайменше на приблизно 0,004% нижче, щонайменше на приблизно 0,006% нижче, щонайменше на приблизно 0,008% нижче, щонайменше на приблизно 0,01% нижче, щонайменше на приблизно 0,05% нижче, щонайменше на приблизно 0,1% нижче, щонайменше на приблизно 0,5% нижче, щонайменше на приблизно 1 % нижче, щонайменше на приблизно 2 % нижче, щонайменше на приблизно 5 % нижче, щонайменше на приблизно 10 % нижче, щонайменше на приблизно 50 % нижче або по меншій мері на приблизно 100 % нижче). Наприклад, якщо тиск за межами камери становить 1 атм., і тиск усередині камери щонайменше на 0,1% нижче, ніж тиск за межами камери, то тиск усередині камери становить щонайменше 0,9 атм. або нижче. Перепади тиску можна забезпечити шляхом регулювання швидкості потоку повітря і/або газів у камеру і з камери. Наприклад, як показано на фіг. 2, шляхом регулювання систем 170 і 180 таким чином, щоб швидкість потоку 171 у камеру була нижче швидкості потоку 181 з камери. Наприклад, швидкість потоку у випускному отворі камери при виході повітря з камери може становити щонайменше 0,1 щодо швидкості потоку у впускному отворі камери при проходженні повітря в камеру (наприклад, щонайменше 0,5, щонайменше 1, щонайменше 2, щонайменше 3, щонайменше 4, щонайменше 5, щонайменше 10, щонайменше 50, щонайменше 100, або щонайменше 200). [0042] Більше подробиць і повторних описів способів обробки сировинного матеріалу, які можна використовувати, наприклад, з варіантами реалізації винаходу, уже описаними вище, або відповідно до інших варіантів реалізації винаходу, розглянуто в наступному описі. ОБРОБКА ВИПРОМІНЮВАННЯМ [0043] Сировинний матеріал можна обробити шляхом опромінення для модифікації його структури для зменшення опірності матеріалу обробці. Така обробка дозволяє, наприклад, понизити середню молекулярну масу вихідної сировини, змінити кристалічну структуру вихідної сировини і/або збільшити площу поверхні і/або пористість вихідної сировини. Опромінення можна здійснити за допомогою, наприклад, електронного пучка, іонного пучка, ультрафіолетового (УФ) випромінювання з довжиною хвилі від 100 нм до 280 нм, гамавипромінювання або рентгенівського випромінювання. Обробка опроміненням і системи для такої обробки описані в патенті США 8142620 і в заявці на патент США № 12/417731, повний опис яких включено в даний документ за допомогою посилання. [0044] Кожна форма випромінювання іонізує біомасу за допомогою конкретних взаємодій, які визначаються енергією випромінювання. Важкі заряджені частки в основному іонізують речовини за рахунок кулонівського розсіювання; крім того, зазначені взаємодії генерують швидкі електрони, які можуть додатково іонізувати речовину. Альфа-частинки ідентичні ядру атома гелію і утворюються при альфа-розпаді різних радіоактивних ядер, таких як ізотопи вісмуту, полонію, астату, радону, францію, радію, деяких актинидів, таких як актиній, торій, уран, нептуній, кюрій, каліфорній, америцій і плутоній. Електрони взаємодіють через кулоновське розсіювання і гальмівне випромінювання, що виникає при зміні швидкості електронів. [0045] При застосуванні часток, вони можуть бути нейтральними (незарядженими), позитивно зарядженими або негативно зарядженими. Будучи зарядженими, заряджені частки можуть нести один позитивний або негативний заряд або декілька зарядів, наприклад, один, два, три або навіть чотири або більше зарядів. У тих випадках, коли необхідно розщеплення ланцюгів для зміни молекулярної структури вуглевод місткого матеріалу, переважними можуть бути позитивно заряджені частки, у тому числі, завдяки їхній кислотній природі. При застосуванні часток зазначені частки можуть мати масу спочиваючого електрона або більше, наприклад, в 500, 1000, 1500 або 2000 або більше раз більше маси спочиваючого електрона. Наприклад, частки можуть мати масу від приблизно 1 атомної одиниці до приблизно 150 атомних одиниць, наприклад, від приблизно 1 атомної одиниці до приблизно 50 атомних одиниць або від приблизно 1 до приблизно 25, наприклад, 1. 2, 3, 4, 5, 10, 12 або 15 атомних одиниць. [0046] Гама опромінення має перевагу, що складається в значній глибині проникнення в різні матеріали в зразку. 11 UA 116122 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 [0047] Згідно з варіантами реалізації винаходу, у яких опромінення здійснюють за допомогою електромагнітного випромінювання, енергія на фотон (в електрон-вольтах) 2 електромагнітного опромінення може становити, наприклад, більше, ніж 10 еВ, наприклад, 3 4 5 6 7 більше 10 , 10 , 10 , 10 або навіть більше 10 еВ. Згідно з деякими варіантами реалізації 4 7 винаходу енергія на фотон електромагнітного випромінювання становить від 10 до 10 , 5 6 наприклад, від 10 до 10 еВ. Частота електромагнітного випромінювання може становити, 16 17 8 19 20 21 наприклад, більше 10 Гц, більше 10 Гц, 10 , 10 , 10 або навіть більше 10 Гц. Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу частота електромагнітного опромінення становить від 18 22 19 1 10 до 10 Гц, наприклад, від 10 до 10 Гц. [0048] Бомбардування електронами можна здійснити за допомогою електроннопроменевого обладнання, номінальна енергія якого становить менше 10 МеВ, наприклад, менше 7 МеВ, менше 5 МеВ або менше 2 МеВ, наприклад, від приблизно 0,5 до 1,5 МеВ, від приблизно 0,8 до 1,8 МеВ або від приблизно 0,7 до 1 МеВ. Згідно з іншими варіантами реалізації винаходу номінальний енергія становить від приблизно 500 до 800 кеВ. [0049] Електронний пучок може мати порівняно високу сумарну потужність (об'єднану потужність пучка всіх прискорювальних головок, або, при застосуванні декількох прискорювачів, усіх прискорювачів і всіх головок), наприклад, щонайменше 25 кВт, наприклад, щонайменше 30, 40, 50, 60, 65, 70, 80, 100, 125 або 150 кВт. У деяких випадках потужність навіть становить 500 кВт, 750 кВт або навіть 1000 кВт або більше. У деяких випадках потужність електронного пучка становить 1200 кВт або більше, наприклад, 1400, 1600, 1800 або навіть 3000 кВт. [0050] Таку високу сумарну потужність пучка зазвичай досягають шляхом застосування декількох прискорювальних головок. Наприклад, електроннопроменеве обладнання може включати дві, чотири або більше прискорювальних головок. Застосування декількох головок, кожна з яких має порівняно низьку потужність пучка, запобігає надмірному підвищенню температури матеріалу, запобігаючи, тим самим, горінню матеріалу, і також збільшує однорідність дози, що проходить через товщину шару матеріалу. [0051] У цілому, переважно, що шар матеріалу біомаси має порівняно рівномірну товщину. Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу товщина становить менше приблизно 1 дюйма (2,54 см) (наприклад, менше приблизно 0,75 дюйма (1,905 см), менше приблизно 0,5 дюйма (1,27 см), менше приблизно 0,25 дюйма (0,635 см), менше приблизно 0,1 дюйма (0,254 см), від приблизно 0,1 (0,254 см) до 1 дюйма (2,54 см). від приблизно 0,2 (0,508 см) до 0,3 дюйма (0,762 см)). [0052] Бажано обробляти матеріал якнайшвидше. У цілому, переважно, коли обробку можна виконати при потужності дози випромінювання більшій, ніж приблизно 0.25 Мрад на сек, наприклад, більше приблизно 0,5, 0,75, 1, 1,5, 2. 5, 7, 10, 12, 15 або навіть більше приблизно 20 Мрад на сек, наприклад, від приблизно 0,25 до 2 Мрад на сек. Більш високі потужності дози дозволяють забезпечити більш високу пропускну здатність заданої (наприклад, необхідної) дози. Більш високі потужності дози в цілому вимагають більш високі лінійні швидкості для запобігання термічного розкладання матеріалу. Відповідно до одного з варіантів реалізації винаходу прискорювач встановлюють на З МеВ, струм пучка 50 мА і лінійна швидкість становить 24 футів/хвилину (731,52 см/хвилину), для товщини зразка приблизно 20 мм (наприклад, подрібненого матеріалу зі стрижня кукурудзяного качана з об'ємною щільністю 0,5 3 г/см ). [0053] Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу бомбардування електронами здійснюють до одержання матеріалом сумарної дози щонайменше 0,1 Мрад, 0,25 Мрад, 1 Мрад, 5 Мрад, наприклад, щонайменше 10, 20, 30 або щонайменше 40 Мрад. Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу обробку здійснюють до одержання матеріалом дози від приблизно 10 Мрад до приблизно 50 Мрад, наприклад, від приблизно 20 Мрад до приблизно 40 Мрад або від приблизно 25 Мрад до приблизно 30 Мрад. Згідно з іншими варіантами реалізації винаходу переважною є сумарна доза від 25 до 35 Мрад, що застосовується в ідеалі протягом декількох циклів, наприклад, при 5 Мрад/цикл, при цьому кожен цикл триває протягом приблизно однієї секунди. Способи, системи і обладнання для охолодження можна використовувати перед, під час, після і між циклами опромінення, наприклад, шляхом застосування охолоджуючого гвинтового транспортера і/або охолоджуваного вібраційного транспортера. [0054] Використовуючи декілька головок, як описано вище, матеріал можна обробити за декілька циклів, наприклад, за два цикли при дозі від 10 до 20 Мрад/цикл, наприклад, від 12 до 18 Мрад/цикл, розділених декількома секундами охолодження, або за три цикли при дозі від 7 до 12 Мрад/цикл, наприклад, від 5 до 20 Мрад/цикл, від 10 до 40 Мрад/цикл, від 9 до 11 12 UA 116122 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Мрад/цикл. Як описано в даній заявці, обробка матеріалу за допомогою декількох порівняно низьких доз зазвичай краща, ніж одна висока доза, запобігає перегріванню матеріалу і також підвищує однорідність дози, що проходить через товщину матеріалу. Згідно з іншими варіантами реалізації винаходу матеріал перемішують або іншим способом змішують під час або після кожного циклу і потім перед наступним циклом знову вирівнюють із одержанням рівномірного шару для додаткового підвищення однорідності при обробці. [0055] Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу електрони прискорюються, наприклад, до швидкості більше ніж 75 відсотків відносно швидкості світла, наприклад, більше ніж 85, 90, 95 або 99 відсотків відносно швидкості світла. [0056] Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу будь-яку обробку, описану в даній заявці, проводять із застосуванням лігноцелюлозного матеріалу, який залишається сухим, як при покупці, або який був висушений, наприклад, за допомогою тепла і/або зниженого тиску. Наприклад, згідно з деякими варіантами реалізації винаходу целюлозний і/або лігноцелюлозний матеріал містить менше приблизно 25 % мас. утримуваної води, виміряної при 25 °C і при відносній вологості п'ятдесят відсотків (наприклад, менше приблизно 20 % мас., менше приблизно 15 % мас., менше приблизно 14 % мас., менше приблизно 13 % мас., менше приблизно 12 % мас., менше приблизно 10 % мас., менше приблизно 9 % мас., менше приблизно 8 % мас., менше приблизно 7 % мас., менше приблизно 6 % мас., менше приблизно 5 % мас., менше приблизно 4 % мас., менше приблизно 3 % мас., менше приблизно 2 % мас., менше приблизно 1 % мас. або менше приблизно 0,5 % мас.). [0057] Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу можна застосовувати два або більше іонізуючих джерел, таких як два або більше джерел електронів. Наприклад, проби можна обробити, у будь-якому порядку, за допомогою електронного пучка, з наступним гамаопроміненням і УФ опроміненням з довжинами хвиль від приблизно 100 нм до приблизно 280 ні. Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу проби обробляють за допомогою трьох джерел іонізуючого опромінення, таких як електроний пучок, гама-опромінення і УФ опромінення з високою енергією. Біомасу переміщують через зону обробки, де її можна піддати бомбардуванню електронами. [0058] Може бути переважним повторити обробку для більш ґрунтовного зменшення опірності біомаси обробці і/або додаткової модифікації біомаси. Зокрема, технологічні параметри можна відрегулювати після першого (наприклад, другого, третього, четвертого або більше) циклу залежно від опірності матеріалу обробці. Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу можна використовувати транспортер, який містить кругову систему, у якій біомасу декілька разів переміщують через різні процеси, описані вище. Відповідно до деяких інших варіантів реалізації винаходу для багаторазової обробки біомаси (наприклад, 2, 3, 4 або більше разів) застосовують декілька оброблюючих пристоїв (наприклад, електронно-променеві генератори). Згідно з іншими варіантами реалізації винаходу єдиний електронно-променевий генератор може бути джерелом декількох пучків (наприклад, 2, 3, 4 або більше пучків), які можна використовувати для обробки біомаси. [0059] Ефективність при зміні молекулярної/супермолекулярної структури і/або зменшенні опірності вуглеводмісткої біомаси обробці залежить від застосовуваної енергії електронів і одержуваної дози, при цьому час впливу залежить від потужності і дози. Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу потужність дози і сумарну дозу регулюють таким чином, щоб не зруйнувати (наприклад, не обвуглити або не спалити) матеріал біомаси. Наприклад, вуглеводи не повинні бути ушкоджені при обробці, щоб вони могли вивільнятися з біомаси неушкодженими, наприклад, у вигляді мономерних цукрів. [0060] Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу обробку (із застосуванням будьякого джерела електронів або комбінації джерел) здійснюють до одержання матеріалом дози, що становить щонайменше приблизно 0,05 Мрад, наприклад, щонайменше приблизно 0,1, 0,25, 0,5, 0,75, ІД 2,5, 5,0, 7,5, 10,0, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 125, 150, 175 або 200 Мрад. Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу обробку здійснюють до одержання матеріалом дози, що становить від 0,1 до 100 Мрад, від 1 до 200, від 5 до 200, від 10 до 200, від 5 до 150, від 50 до 150 Мрад, від 5 до 100, від 5 до 50, від 5 до 40, від 10 до 50, від 10 до 75, від 15 до 50, від 20 до 35 Мрад. [0061] Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу використовують порівняно низькі дози опромінення, наприклад, для збільшення молекулярної маси целюлозного або лігноцелюлозного матеріалу (із застосуванням будь-якого джерела випромінювання або комбінації джерел, описаних у даній заявці). Наприклад, дозу щонайменше приблизно 0,05 Мрад, наприклад, щонайменше приблизно 0,1 Мрад або щонайменше приблизно 0,25, 0,5, 0,75, 1,0, 1,5, 2,0, 2,5, 3,0, 3,5, 4,0 або щонайменше приблизно 5,0 Мрад. Згідно з деякими варіантами 13 UA 116122 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 реалізації винаходу опромінення здійснюють доти, поки матеріал не одержить дозу від 0,1 Мрад до 2,0 Мрад, наприклад, від 0,5 Мрад до 4,0 Мрад або від 1,0 Мрад до 3,0 Мрад. [0062] Також може бути бажаним здійснювати опромінення з декількох напрямків, одночасно або послідовно, для забезпечення необхідного ступеня проникнення випромінювання в матеріал. Наприклад, залежно від щільності і вологовмісту матеріалу, такого як деревина, і типу застосовуваного джерела випромінювання (наприклад, гама-випромінювання або електроннив пучок), максимальне проникнення випромінювання в матеріал може становити лише приблизно 0,75 дюйма (приблизно 1,9 см). У таких випадках, більш товсту секцію (до 1,5 дюймів (приблизно 3,8 см)) можна піддати опроміненню за допомогою першого опромінення матеріалу з однієї сторони і потім перевернути матеріал і опромінювати з іншої сторони. Опромінення з декількох напрямків може бути особливо корисним при застосуванні опромінення пучком електронів, при якому опромінення відбувається швидше, ніж гама-опромінення, але яке зазвичай не забезпечує такої великої глибини проникнення. НЕПРОЗОРІ ДЛЯ ВИПРОМІНЮВАННЯ МАТЕРІАЛИ [0063] Як було описано раніше, даний винахід може включати обробку матеріалу (наприклад, на деяких зі стадій обробки) у камері і/або бункері, сконструйованому із застосуванням непрозорих для випромінювання матеріалів. Згідно з іншими варіантами реалізації винаходу, непрозорі для випромінювання матеріали обрані таким чином, щоб мати можливість захистити компоненти від рентгенівського випромінювання з високою енергією (короткохвильовою), яка може проникати через багато матеріалів. Одним з важливих факторів при конструюванні оболонки, екрануючої випромінювання, є довжина загасання застосовуваних матеріалів, яка буде визначати необхідну товщину конкретного матеріалу, суміші матеріалів або шаруватої структури. Довжина загасання являє собою глибину проникнення, при якій випромінювання зменшується в приблизно l/е (е = Число Ейлера) разів відносно падаючого випромінювання. Хоча фактично всі матеріали непрозорі для опромінення при достатній товщині, матеріали з високим відсотковим вмістом (наприклад, щільністю) елементів, що мають високе значення Z (атомне число), мають більш коротку довжину загасання випромінювання і, таким чином, при застосуванні таких матеріалів, можна використовувати більш тонкий і більш легкий екрануючий пристрій. Прикладами матеріалів з високим значенням Z, застосовуваних при радіаційному захисті, є тантал і свинець. Іншим важливим параметром при радіаційному захисті є половина відстані, що представляє собою товщину конкретного матеріалу, яка буде зменшувати інтенсивність гама-променів на 50%. Як приклад, для рентгенівського випромінювання з енергією 0,1 MeB половина товщини становить приблизно 15,1 мм для бетону, приблизно 2,7 мм для свинцю, тоді як при енергії рентгенівського випромінювання 1 МеВ половина товщини для бетону становить приблизно 44,45 мм і для свинцю становить приблизно 7,9 мм. Непрозорі для випромінювання матеріали можуть являти собою матеріали, які є товстими або тонкими за умови, що вони можуть зменшувати випромінювання, що проходить через них у напрямку до іншої сторони матеріалу. Таким чином, якщо необхідно, щоб конкретна оболонка мала низьку товщину стінки, наприклад, для забезпечення невеликої ваги або внаслідок обмеження розмірів, обраний матеріал має мати достатнє значення Z і/або таку довжину загасання, щоб половина його довжини була менше або дорівнює необхідній товщині стінки оболонки. [0064] У деяких випадках, непрозорий для випромінювання матеріал може являти собою шаруватий матеріал, наприклад такий, що містить шар з матеріалу з більш високим значенням Z для забезпечення ефективного екранування і шар з матеріалу з більш низьким значенням Z для забезпечення інших властивостей (наприклад, конструктивної цілісності, міцності при ударі і т.д.). У деяких випадках шаруватий матеріал може являти собою ламінат «підібраний згідно зі значенням Z», наприклад, у тому числі ламінат, у якому шари забезпечують градієнт Z у діапазоні від послідовно розміщених елементів з високим значенням Z до елементів з більш низьким значенням Z. У деяких випадках непрозорі для випромінювання матеріали можуть являти собою блоки, що перекриваються, наприклад, свинцевими і/або бетонними блоками може забезпечити компанія NELCO Worldwide (Берлінгтон, Масачусетс), і можна використовувати камери зі змінною конфігурацією. [0065] Непрозорий для випромінювання матеріал може зменшувати випромінювання, що проходить через структуру (наприклад, стінку, двері, стелю, оболонку, ряд зазначених структур або їх комбінацій), виготовлену із зазначеного матеріалу, на щонайменше приблизно 10 %, (наприклад, щонайменше приблизно 20%, щонайменше приблизно 30%, щонайменше приблизно 40%, щонайменше приблизно 50%, щонайменше приблизно 60%, щонайменше приблизно 70%, щонайменше приблизно 80%, щонайменше приблизно 90%, щонайменше приблизно 95%, щонайменше приблизно 96%, щонайменше приблизно 97%, щонайменше 14 UA 116122 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 приблизно 98%, щонайменше приблизно 99%, щонайменше приблизно 99,9%. щонайменше приблизно 99,99%, щонайменше приблизно 99,999%) у порівнянні з падаючим випромінюванням. Отже, оболонка, виконана з непрозорого для випромінювання матеріалу, може зменшувати вплив на обладнання/систему/компоненти на таку ж величину. Непрозорі для випромінювання матеріали можуть включати нержавіючу сталь, метали зі значеннями Z вище за 25 (наприклад, свинець, залізо), бетон, порожню породу, пісок і їх комбінації. Непрозорі для випромінювання матеріали можуть включати бар'єрний шар у напрямку падаючого випромінювання, що становить щонайменше приблизно 1 мм (наприклад, 5 мм, 10 мм, 5 см, 10 см, 100 см, 1 м, і навіть щонайменше 10 м). ДЖЕРЕЛА ВИПРОМІНЮВАННЯ [0066] Тип випромінювання визначає види застосовуваних джерел випромінювання, а також випромінюючих обладнань і допоміжного обладнання. Способи, системи і обладнання, описані в даній заявці, наприклад, для обробки матеріалів за допомогою випромінювання, можуть використовувати джерела, описані в даній заявці, а також будь-яке інше джерело, що підходить. [0067] Джерела гама-випромінювання включають радіоактивні ядра, такі як ізотопи кобальту, кальцію, технецію, хрому, галію, індію, йоду, заліза, криптону, самарію, селену, натрію, талію і ксенону. [0068] Джерела рентгенівського випромінювання включають співударяння електронного пучка з металевими мішенями, такими як вольфрам або молібден, або сплави, або компактні джерела світла, такі як джерела, комерційне вироблені компанією Lyncean. [0069] Альфа-частинки ідентичні ядру атома гелію і утворюються при альфа- розпаді різних радіоактивних ядер, таких як ізотопи вісмуту, полонію, астату, радону, Франція, радію, деяких актиноїдів, таких як актиній, торій, уран, нептуній, кюрій, каліфорній, америцій і плутоній. [0070] Джерела ультрафіолетового випромінювання включають дейтерієві або кадмієві лампи. [0071] Джерела інфрачервоного випромінювання включають керамічні лампи із сапфіровими, цинковими або селенідними вікнами. [0072] Джерела мікрохвиль включають клістрони, радіочастотні джерела типу Slevin або джерела з атомними пучками у які застосовують газоподібні водень, кисень або азот. [0073] Прискорювачі, що застосовуються для прискорення часток (наприклад, електрони або іони), можуть бути постійного струму (наприклад, електростатичними постійного струму або електродинамічними постійного струму), радіочастотними лінійними, магнітоіндукційними лінійними або безперервного випромінювання. Наприклад, у способах, описаних у даному документі, можна використовувати різні обладнання опромінення, у тому числі джерела іонізації електричним полем, електростатичні іонні сепаратори, генератори іонізації електричним полем, джерела термоелектронної емісії, джерела іонів з надвисокочастотним розрядом, рециркуляційні або статичні прискорювачі, динамічні лінійні прискорювачі, прискорювачі Ван-ДеГраафа, прискорювачі марки Cockroft Walton (наприклад, прискорювачі ПЕЛЛЕТРОН (PELLETRON®)), LINACS, Dynamitrons (наприклад, прискорювачі ДИНАМІТРОН (DYNAMITRON®)), циклотрони, синхротрони, бетатрони, прискорювачі трансформаторного типу, мікротрони, плазмові генератори, каскадні прискорювачі і складчасті тандемні прискорювачі. Наприклад, у компанії ІВА, Бельгія можна придбати прискорювачі циклотронного типу, такі як система РОДОТРОН (RHODOTRON®), при цьому в компанії RDI, тепер ІВА Industrial, можна придбати прискорювачі постійного струму, такі як ДИНАМІТРОН (DYNAMITRON®). Інші підходящі системи прискорювачів включають, наприклад: системи типу трансформатора постійного струму з ізольованою магнітною сіткою (ІСТ), які можна придбати в компанії Nissin High Voltage, Японія; прискорювачі S-band LINAC, які можна придбати в компанії L3-PSD (США), прискорювачі Linac Systems (Франція), Mevex (Канада) і Mitsubishi Heavy Industries (Японія); прискорювачі L-band LINAC, які можна придбати в компанії lotron Industries (Канада); і прискорювачі на основі ІЛУ, які можна придбати в компанії Лабораторії Будкера (Росія). Іони і іонні прискорювачі розглянуті публікаціях Introductory Nuclear Physics, Kenneth S. Krane, John Wiley & Sons, Inc. (1988), Krsto Prelec, ΡΙΖΙΚΑ Β 6 (1997) 4, 177-206, Chu, William Т., «Overview of Light-Ion Beam Therapy» Columbus-Ohio, ICRU-IAEA Meeting, 18-20 березня 2006 року, Iwata, Υ. et al., «Altemating-Phase-Focused IH-DTL for Heavy-Ion Medical Accelerators» Proceedings of EPAC 2006, Единбург, Шотландії) і Leaner. C.M. et al., «Status of the Superconducting ECR Ion Heavy Venus» Proceedings of EPAC 2000, Відень, Австрія. Деякі прискорювачі часток і їх застосування описані, наприклад Medoff у патенті США № 7931784, повний опис якого включено в даний документ за допомогою посилання. [0074] Електрони можна одержати за допомогою радіоактивних ядер, які зазнають бетарозпаду, таких як ізотопи йоду, цезію, технецію і іридію. Альтернативно, у якості джерела 15 UA 116122 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 електронів можна використовувати електронну гармату завдяки її термоелектронній емісії і прискорювати за рахунок прискорювального потенціалу. Електронна гармата генерує електрони, які потім прискорюються за рахунок великої різниці потенціалів (наприклад, більше приблизно 500 тисяч, більше приблизно 1 мільйона, більше приблизно 2 мільйонів, більше приблизно 5 мільйонів, більше приблизно 6 мільйонів, більше приблизно 7 мільйонів, більше приблизно 8 мільйонів, більше приблизно 9 мільйонів або навіть більше 10 мільйонів вольт) і потім їх сканують магнітним способом у площині X-Y, де електрони спочатку прискорюються в напрямку Z униз по прискорювальній трубі і виділяються через вікно з фольги. Сканування пучків електронів можна використовувати для збільшення поверхні опромінення при опроміненні матеріалів, наприклад, біомаси, переміщуваної через скануючий пучок. Сканування пучків електронів також дозволяє рівномірно розподілити теплове навантаження на вікні і допомагає зменшити руйнування вікна з фольги внаслідок місцевого нагрівання під дією електронного пучка. Руйнування вікна з фольги є причиною значного часу простою через наступні необхідні ремонтні роботи і повторного запуску електронної гармати. [0075] У способах, описаних у даній заявці, можна використовувати різні інші обладнання опромінення, у тому числі джерела іонізації електричним полем, електростатичні іонні сепаратори, генератори іонізації електричним полем, джерела термоелектронної емісії, джерела іонів з надвисокочастотним розрядом, рециркуляційні або статичні прискорювачі, динамічні лінійні прискорювачі, прискорювачі Ван-Де-Граафа і складчасті тандемні прискорювачі. Такі обладнання розглянуті, наприклад, Medoff у патенті США № 7931784, повний опис якого включено в даний документ за допомогою посилання. [0076] У якості джерела випромінювання можна використовувати електронний пучок. Перевагами електронного пучка є високі потужності дози (наприклад, 1, 5 або навіть 10 Мрад на сек), висока пропускна здатність, устаткування з меншою герметизацією і з меншою ізоляцією. Пучки електронів також можуть мати високий електричний коефіцієнт корисної дії (наприклад, 80%), що дозволяє використовувати менше енергії відносно інших способів опромінення, що може обумовлювати більш низьку вартість експлуатації і знижені викиди парникових газів, які відповідні меншій кількості застосовуваної енергії. Пучки електронів можна одержати, наприклад, за допомогою електростатичних генераторів, каскадних генераторів, трансформаторних генераторів, низькоенергетичних прискорювачів із системою сканування, низькоенергетичних прискорювачів з лінійним катодом, лінійних прискорювачів і імпульсних прискорювачів. [0077] Електрони також можуть бути більш ефективні з погляду виклику змін молекулярної структури вуглеводмістких матеріалів, наприклад, за допомогою механізму розщеплення ланцюгів. Крім того, електрони з енергіями від 0,5 до 10 МеВ можуть проникати в матеріали з низькою щільністю, такі як матеріали біомаси, описані в даній заявці, наприклад, матеріали з 3 об'ємною щільністю менше 0,5 г/см і глибиною від 0,3 до 10 см. Електрони як джерело іонізуючого випромінювання можна застосовувати, наприклад, для порівняно тонких штабелів, шарів або підкладок матеріалів, наприклад, з товщиною менше приблизно 0,5 дюйма (1,27 см), наприклад, менше приблизно 0,4 дюйма (1,016 см), 0,3 дюйма (0,762 см), 0,25 дюйма (0,635 см) або менше приблизно 0,1 дюйма (0,254 см). Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу енергія кожного електрона з електронного пучка становить від приблизно 0,3 МеВ до приблизно 2,0 МеВ (мільйон електрон-вольт), наприклад, від приблизно 0,5 МеВ до приблизно 1,5 МеВ або від приблизно 0,7 МеВ до приблизно 1,25 МеВ. Способи опромінення матеріалів описані в публікації заявки на патент США 2012/0100577 AI, поданої 18 жовтня 2011 року, повний опис якої включено в даний документ за допомогою посилання. [0078] Пристої для електронно-променевого опромінення можна придбати або сконструювати. Наприклад, елементи або компоненти, такі як індуктори, конденсатори, кожухи, джерела живлення, кабелі, електропроводка, системи з регульованою напругою, елементи з регулюванням сили струму, ізоляційний матеріал, мікроконтролери і обладнання для охолодження, можна придбати і змонтувати з одержанням пристрою. Необов'язково серійне обладнання можна модифікувати і/або адаптувати. Наприклад, обладнання і компоненти можна придбати в будь-якому з комерційних джерел, описаних в даному документі, включаючи Ion Beam Applications (Лувен-ля-Нев, Бельгія), Wasik Associates Inc. (Дракат, Масачусетс), NHV Corporation (Японія), the Titan Corporation (Сан-Дієго, Каліфорнія), Vivirad High Voltage Corp (Біллерика, Масачусетс) і/або Лабораторії Будкера (Росія). Типові енергії електронів можуть становити 0,5 МеВ, 1 МеВ, 2 МеВ, 4,5 МеВ, 7,5 МеВ або 10 МеВ. Потужність типового обладнання для електронно-променевого опромінення може становити 1 кВт, 5 кВт, 10 кВт, 20 кВт, 50 кВт, 60 кВт, 70 кВт, 80 кВт, 90 кВт, 100 кВт, 125 кВт, 150 кВт, 175 кВт, 200 кВт, 250 кВт, 300 кВт, 350 кВт, 400 кВт, 450 кВт, 500 кВт, 600 кВт, 700 кВт, 800 кВт, 900 кВт або навіть 1000 16 UA 116122 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 кВт. Прискорювачі, які можна використовувати, включають опромінювачі NHV середньої енергії серії EPS-500 (наприклад, з напругою прискорювача 500 кВ і струмом пучка 65, 100 або 150 мА), EPS-800 (наприклад, з напругою прискорювача 800 кВ і струмом пучка 65 або 100 мА) або EPS1000 (наприклад, з напругою прискорювача 1000 кВ і струмом пучка 65 або 100 мА). Крім того, можна використовувати прискорювачі із серії NHV з високою енергією, такі як EPS-1500 (наприклад, з напругою прискорювача 1500 кВ і струмом пучка 65 мА), EPS-2000 (наприклад, з напругою прискорювача 2000 кВ і струмом пучка 50 мА), EPS-3000 (наприклад, з напругою прискорювача 3000 кВ і струмом пучка 50 мА) і EPS-5000 (наприклад, 5000 і струмом пучка 30 мА). Вибір оптимального рішення при розгляді технічних характеристик потужності обладнання для електронно-променевого опромінення включає вартість експлуатації, капітальні витрати, амортизаційні витрати і габарити обладнання. Вибір оптимального рішення при розгляді рівнів експозиційної дози електронно-променевого опромінення може бути засновано на витратах на енергію і турботі про екологію, безпеку і здоров'я. Зазвичай, генератори розміщують у камері, наприклад, зі свинцю або бетону, особливо при використанні рентгенівського випромінювання, яке генерується в процесі. Вибір оптимального рішення при розгляді енергій електронів включає вартість енергії. [0079] За допомогою обладнання для електронно-променевого опромінення можна створити або нерухомий пучок, або скануючий пучок. Скануючий пучок може бути переважним завдяки великій довжині розгортки сканування і високим швидкостям сканування, оскільки ці властивості ефективно замінюють більшу ширину нерухомого пучка. Крім того, доступні ширини розгорнення становлять 0,5 м, 1 м, 2 м або більше. Скануючий пучок є переважним згідно з більшістю варіантів реалізації винаходу, описаних у даній заявці, внаслідок більшої ширини розгортки і зниженої ймовірності місцевого нагрівання і поломки вікон. ЕЛЕКТРОННІ ГАРМАТИ - ВІКНА [0080] Система витягування для прискорювача електронів може містити два вікна з фольги. Охолоджувальний газ у системі витягування із двома вікнами з фольги може являти собою продувальний газ або суміш, наприклад, повітря, або чистий газ. Відповідно до одного з варіантів реалізації винаходу газ являє собою інертний газ, такий як азот, аргон, гелій і/або діоксид вуглецю. Переважно застосовувати газ, а не рідину, оскільки втрати енергії в пучку електронів мінімізовані. Можна також використовувати суміші чистого газу, або попередньо змішані, або змішані на лінії перед влученням на вікна або в простір між вікнами. Охолоджуючий газ можна остудити, наприклад, за допомогою системи теплообміну (наприклад, холодильника) і/або шляхом випаровування з конденсованого газу (наприклад, рідкого азоту, рідкого гелію). Вікна з фольги описані в PCT/US2013/064332, поданої 10 жовтня 2013 року, повний опис якої включено в даний документ за допомогою посилання. НАГРІВАННЯ І ПРОПУСКНА ЗДАТНІСТЬ ПРИ ОБРОБЦІ ОПРОМІНЕННЯМ [0081] При непружних співударяннях у біомасі при взаємодії електронів з електронного пучка з речовиною може відбуватися декілька процесів. Наприклад, іонізація матеріалу, розщеплення ланцюга полімерів у матеріалі, зшивання полімерів у матеріалі, окиснення матеріалу, генерування рентгенівського випромінювання («гальмівного випромінювання») і коливального збудження молекул (наприклад, генерування фононів). Не будучи пов'язаними з конкретним механізмом, зменшення опірності обробці може бути обумовлено декількома із зазначених ефектів непружного співударяння, наприклад, іонізацією, розщепленням ланцюгів полімерів, окисненням і генеруванням фононів. Деякі із зазначених ефектів (наприклад, зокрема, генерування рентгенівського випромінювання), вимагають екранування і технічних бар'єрів, наприклад, розташування процесів опромінення в бетонній камері (або камері з іншого непрозорого для випромінювання матеріалу). Інший ефект опромінення, коливальне збудження, еквівалентне нагріванню зразка. Нагрівання зразка шляхом опромінення може допомогти зменшити опірність обробці, але перегрів може зруйнувати матеріал, як буде описано нижче. [0082] Адіабатичне підвищення температури (ΔΤ) у результаті поглинання іонізуючого випромінювання описується рівнянням: ΔΤ = D/Cp, де D являє собою середню дозу в КГр, Ср являє собою теплоємність у Дж/г°С і At являє собою зміну температури в°С. Теплоємність типового сухого матеріалу біомаси буде становити близько 2. Волога біомаса буде мати більш високу теплоємність залежно від кількості води, оскільки теплоємність води дуже висока (4,19 Дж/г°С).Метали мають набагато нижчі теплоємності, наприклад, теплоємність нержавіючої сталі 304 становить 0,5 Дж/г°С. Зміна температури внаслідок миттєвого поглинання випромінювання біомасою і нержавіючою сталлю для різних доз опромінення показана в таблиці 1. При більш високих температурах біомаса може розкладатись, що приведете до максимального відхилення від очікуваних змін температури. 60 17 UA 116122 C2 Таблиця 1 Розраховане збільшення температури для біомаси і нержавіючої сталі Доза (Мрад) 10 50 100 150 200 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Біомаса розрахункове ΔТ (°С) 50 250, розкладання 500, розкладання 750, розкладання 1000, розкладання Сталь ΔΤ (°С) 200 1000 2000 3000 4000 [0083] Високі температури можуть зруйнувати і/або модифікувати біополімери в біомасі, так що полімери (наприклад, целюлоза) не підходять для додаткової обробки. Біомаса, що зазнає впливу високих температур, може стати темною, липкою і пахнутиме, що вказують на розкладання. Липкість може навіть ускладнити переміщення матеріалу. Запахи можуть бути неприємними і створювати проблему безпеки. Фактично, було виявлено, що в процесах, описаних у даній заявці, доцільно підтримувати біомасу при температурі нижче приблизно 200 °C (наприклад, нижче приблизно 190 °C, нижче приблизно 180 °C, нижче приблизно 170 °C, нижче приблизно 160 °C, нижче приблизно 150 °C, нижче приблизно 140 °C, нижче приблизно 130 °C, нижче приблизно 120 °C, нижче приблизно 110 °C. від приблизно 60 °C до 180 °C, від приблизно 60 °C до 160 °C, від приблизно 60 °C до 150 °C, від приблизно 60 °C до 140 °C, від приблизно 60 °C до 1 ЗО°С, від приблизно 60 °C до 120 °C, від приблизно 80 °C до 180 °C, від приблизно 100 °C до 180 °C, від приблизно 120 °C до 180 °C, від приблизно 140 °C до 180 °C, від приблизно 160 °C до 180 °C, від приблизно 100 °C до 140 °C, від приблизно 80 °C до 120 °C). [0084] Було виявлено, що для процесів, описаних у даній заявці (наприклад, для зменшення опірності обробці), необхідне опромінення дозою вище приблизно 10 Мрад. Крім того, необхідна висока пропускна здатність, щоб опромінення не стало вузьким місцем при обробці біомаси. Обробка відповідає рівнянню потужності дози: M = FP/D χ час, де Μ являє собою масу опроміненого матеріалу (кг), F являє собою частку потужності, яка поглинається (безрозмірна величина), Ρ являє собою потужність випромінювання (кВт = напруга в МеВ χ струм у мА), час являє собою час обробки (сек) і D являє собою поглинену дозу (КГр). У типовому процесі, у якому частка поглиненої потужності фіксована, потужність випромінювання залишається постійною і необхідна певна доза, пропускну здатність (наприклад, М, обробленої біомаси) можна підвищити шляхом збільшення часу опромінення. Однак збільшення часу опромінення без можливості охолодження матеріалу може привести до надмірного його нагрівання, як проілюстровано за допомогою розрахунків, наведених вище. Оскільки біомаса має низьку -1 -1 питому теплопровідність (менше приблизно 0,1 Вт м К ), розсіювання тепла відбувається -1 -1 повільно, на відміну, наприклад, від металів (більше приблизно 10 Вт м К ), які можуть розсіювати енергію швидко, за умови, що є стік тепла для передачі енергії. ЕЛЕКТРОННІ ГАРМАТИ - ПОГЛИНАЧІ ПУЧКА [0085] Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу системи і способи включають поглинач пучка (наприклад, затвор). Наприклад, поглинач пучка можна використовувати для швидкого припинення або зменшення опромінення матеріалу без вимикання електроживлення електроннопроменевого обладнання. Альтернативно, поглинач пучка можна використовувати при підключенні живлення електронного пучка, наприклад, поглинач пучка може зупинити електронний пучок, поки струм пучка не досягся необхідного рівня. Поглинач пучка можна помістити між першим вікном з фольги і другим вікном з фольги. Наприклад, поглинач пучка можна встановити таким чином, щоб він був пересувним, тобто так, щоб його можна було переміщувати на траєкторію пучка і забирати із зазначеної траєкторії. Навіть можна використовувати часткове перекриття пучка, наприклад, для регулювання дози опромінення. Поглинач пучка можна встановити на підлозі, на транспортері для біомаси, прикріпити до стінки, до обладнання випромінювання (наприклад, до кронштейна для скануючого розтрубу) або до будь-якої опорної конструкції. Поглинач пучка переважно закріплюють відносно кронштейна для скануючого розтрубу таким чином, щоб пучок можна було ефективно регулювати за допомогою поглинача пучка. Поглинач пучка може містити шарнір, рейку, колеса, прорізи або інші засоби, що дозволяють йому функціонувати при переміщенні в пучок і з пучка. Поглинач пучка можна виконати з будь-якого матеріалу, який буде затримувати щонайменше 5% електронів, наприклад, щонайменше 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, щонайменше 80%, 85%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99% або навіть приблизно 100% електронів. [0086] Поглинач пучка можна виконати з металу, у тому числі, але не 18 UA 116122 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 обмежуючись ними, з нержавіючої сталі, свинцю, заліза, молібдену, срібла, золота, титану, алюмінію, олова або сплавів перерахованих металів, або ламінатів (шаруватих матеріалів), виготовлених із застосуванням зазначених металів (наприклад, керамічного матеріалу з металевим покриттям, полімеру з металевим покриттям, композиційного матеріалу з металевим покриттям, багатошарових металевих матеріалів). [0087] Поглинач пучка можна остудити, наприклад, за допомогою охолоджуючого текучого середовища, такого як водяний розчин або газ. Поглинач пучка може бути частково або повністю порожнім, наприклад, містити порожнини. Внутрішній простір поглинача пучка можна використовувати для охолоджуючих рідин і газів. Поглинач пучка може мати будь-яку форму, у тому числі, пласку, вигнуту,, круглу, овальну, квадратну, прямокутну, скошену і клиноподібну форми. [0088] Поглинач пучка може мати перфораційні отвори, що дозволяє деяким електронам проходити через них, регулюючи (наприклад, зменшуючи), таким чином, рівні опромінення по всій площі вікна або в деяких областях вікна. Поглинач пучка може являти собою сітку, виготовлену, наприклад, з волокон або дроту. Для регулювання опромінення можна використовувати декілька поглиначів пучка, спільно або незалежно. Поглинач пучка можна регулювати дистанційно, наприклад, за допомогою радіосигналу, або жорстко вмонтувати у двигун для пересування пучка в різні положення. УЛОВЛЮВАЧІ ДЛЯ ПУЧКА [0089] Варіанти реалізації винаходу, описані в даній заявці, у випадку обробки випромінюванням також можуть включати уловлювач для пучка. Мета уловлювача для пучка полягає в безпечному поглинанні пучка заряджених часток. Подібно поглиначу пучка, уловлювач для пучка можна використовувати для блокування пучка заряджених часток. Однак уловлювач для пучка є набагато більш надійний, ніж поглинач пучка і призначений для блокування повної потужності електронного пучка протягом тривалого періоду часу. Зазначені уловлювачі часто використовують для блокування пучка при підключенні прискорювача до живлення. [0090] Крім того, уловлювачі для пучка виконані з можливістю витримування тепла, виділюваного зазначеними пучками, і зазвичай виготовлені з таких матеріалів, як мідь, алюміній, вуглець, берилій, вольфрам або ртуть. Уловлювач для пучка можна остудити, наприклад, за допомогою охолоджуючого текучого середовища, яке може перебувати в тепловому контакті з уловлювачем для пучка. МАТЕРІАЛИ БІОМАСИ [0091] Лігноцелюлозні матеріали, включають, але не обмежуються ними, деревину, пресовану деревину, деревні відходи (наприклад, тирса, деревинна осика, деревинна стружка), трави (наприклад, просо прутикоподібне, китайський очерет, спартина, двопензлик очеретяний), зернові відходи, (наприклад, рисову лушпайку, лушпайку вівса, солому пшениці, ячмінну лушпайку), сільськогосподарські відходи (наприклад, силос, солому каноли, солому пшениці, солому ячменю, солому вівса, солому рису, джут, коноплі, льон, бамбук, сизаль, абаку, стрижні кукурудзяних качанів, кукурудзяну солому, соєву солому, кукурудзяне волокно, люцерну, сіно, волосяний покрив кокоса), відходи від переробки цукру (наприклад, макуха, буряковий гніт, макуха агави), водорості, морські водорості, гній, стічні води і суміші будь-яких з перерахованих речовин. [0092] У деяких випадках, лігноцелюлозний матеріал включає стрижні кукурудзяних качанів. Подрібнені або роздроблені молотом стрижні кукурудзяних качанів можна розділити у вигляді шару досить рівномірної товщини для опромінення і після опромінення їх легко диспергувати у середовищі для подальшої обробки. У деяких випадках для полегшення збиральних робіт і збору використовують кукурудзяну рослину цілком, включаючи кукурудзяні стебла, кукурудзяні зерна і у деяких випадках навіть кореневу систему рослини. [0093] Переважно додаткових поживних речовин (крім джерела азоту, наприклад, сечовини або аміаку) у процесі ферментації стрижнів кукурудзяних качанів або целюлозних або лігноцелюлозних матеріалів, що містять значні кількості стрижнів кукурудзяних качанів, не потрібно. [0094] Крім того, стрижні кукурудзяних качанів, перед і після подрібнення, легше переміщувати і диспергувати і вони проявляють меншу схильність до утворення вибухових сумішей у повітрі в порівнянні з іншими целюлозними або лігноцелюлозними матеріалами, такими як сіно і трави. [0095] Целюлозні матеріали включають, наприклад, папір, паперові вироби, паперові відходи, паперову масу, пігментний папір, крейдований папір, папір з покриттям, папір з наповнювачами, журнали, друковану продукцію (наприклад, книги, каталоги, довідники, 19 UA 116122 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 етикетки, календарі, вітальні листівки, брошури, проспекти, газетний папір), папір для принтера, папір з полімерним покриттям, картки, картон, паперовий картон, матеріали з високим вмістом α-целюлози, такі як вата, і суміші будь-яких з перерахованих матеріалів. Наприклад, паперові вироби, описані в заявці на патент США № 13/396365 («Magazine Feedstocks» Medoff зі співавторами, поданої 14 лютого 2012 року), повний опис якої включено в даний документ за допомогою посилання. [0096] Целюлозні матеріали також можуть включати лігноцелюлозні матеріали, які були частково або повністю делігніфіковані. [0097] У деяких випадках можна використовувати інші матеріали біомаси, наприклад, крохмальні матеріали. Крохмальні матеріали включають сам крохмаль, наприклад, кукурудзяний крохмаль, пшеничний крохмаль, картопляний крохмаль або рисовий крохмаль, похідні крохмалю або матеріал, що містить крохмаль, такий як їстівний продукт живлення або сільськогосподарська культура. Наприклад, крохмальний матеріал може являти собою аракачу їстівну, гречану крупу, банан, ячмінь, маніоку, кудзу, окру, саго, сорго, звичайну домашню картоплю, солодку картоплю, таро, ямс або один або більше видів бобових, таких як кінські боби, сочевиця або горох. Суміші будь-яких двох або більше крохмальних матеріалів також є крохмальними матеріалами. Крім того, можна використовувати суміші крохмальних, целюлозних і/або лігноцелюлозних матеріалів. Наприклад, біомаса може являти собою рослину повністю, частину рослини або різні частини рослини, наприклад, пшениці, бавовни, кукурудзи, рису або дерева. Крохмальні матеріали можна обробити із застосуванням будь-яких способів, описаних у даній заявці. [0098] Мікробні матеріали, які можна використовувати в якості сировини, включають, але не обмежуються ними, будь-який природний або генетично модифікований мікроорганізм або організм, який містить або здатний забезпечити джерело вуглеводів (наприклад, целюлозу), наприклад, протисти, наприклад, тварини протисти (наприклад, найпростіші, такі як флагелати, амебоїдні найпростіші, інфузорії і споровики) і рослинні протисти (наприклад, водорості, такі як альвеолярні, хлорарахнофітові, криптомонадові, евгленіди, глаукофітові, гаптофітові, червоні водорості, страменопили і зелені водорості). Інші приклади включають морські водорості, планктони (наприклад, макропланктони, мезопланктон, мікропланктони, нанопланктон, пікопланктон і фемтопланктон), фітопланктон, бактерії (наприклад, грампозитивні бактерії, грамнегативні бактерії і екстремофіли), дріжджі і/або їх суміші. У деяких випадках, мікробну біомасу можна одержати із природних джерел, наприклад, океану, озер, водних об'єктів, наприклад, солоної води або прісної води, або на суші. У якості альтернативи або на додаток, мікробну біомасу можна одержати із систем культивування клітин, наприклад, великомасштабних систем сухого і вологого культивування і ферментації. [0099] Згідно з іншими варіантами реалізації винаходу матеріали біомаси, такі як целюлозні, крохмальні і лігноцелюлозні вихідні матеріали, можна одержати із трансгенних мікроорганізмів і рослин, які були модифіковані відносно сорту дикого типу. Такі модифікації можна здійснити, наприклад, за допомогою повторюваних стадій селекції і розведення з одержанням у рослині необхідних ознак. Крім того, зазначені рослини могли містити в порівнянні із сортом дикого типу вилучений, модифікований, з подавленою експресією і/або доданий генетичний матеріал. Наприклад, генетично модифіковані рослини можна одержати за допомогою технологій рекомбінантних ДНК, у яких генетичні модифікації включають внесення або модифікації специфічних генів з батьківських сортів, або, наприклад, шляхом застосування трансгенного розведення, при якому в рослину вводять специфічний ген або гени з іншого виду рослини і/або бактерій. Інший шлях створення генетичної мінливості реалізують через мутаційне розведення, при якому з ендогенних генів штучно створюють нові аллелі. Штучні гени можна створити різними способами, включаючи обробку рослини або насінь, наприклад, за допомогою хімічних мутагенів (наприклад, із застосуванням алкілуючих агентів, епоксидів, алкалоїдів, пероксидів, формальдегіду), опромінення (наприклад, рентгенівського опромінення, гама-опромінення, нейтронів, бета-частинок, альфа-частинок, протонів, дейтронів, УФ-опромінення) і теплового удару або із застосуванням іншого зовнішнього навантаження і наступних методів селекції. Інші способи одержання модифікованих генів реалізують із застосуванням ПЦР зниженої точності і перестановки в ДНК із наступною вставкою необхідної модифікованої ДНК у необхідну рослину або насіння. Способи внесення необхідної генетичної мінливості в насіння або рослину включають, наприклад, застосування бактеріального носія, балістичну трансфекцію, осадження фосфату кальцію, електропорацію, сплайсинг генів, придушення експресії генів, ліпофекцію, мікроін'єкцію і застосування вірусних носіїв. Додаткові генетично модифіковані матеріали були описані в заявці на патент США № 13/396369, поданої 14 лютого 2012 року, повний опис якої включено в даний документ за допомогою посилання. 20 UA 116122 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 [00100] Будь-які зі способів, описаних у даній заявці, можна реалізувати за допомогою сумішей будь-яких матеріалів біомаси, описаних у даній заявці. ІНШІ МАТЕРІАЛИ [00101] Інші матеріали (наприклад, природні або синтетичні матеріали), наприклад, полімери, можна обробити і/або одержати за допомогою способів, обладнання і систем, описаних у даній заявці. Наприклад, поліетилену (наприклад, лінійного поліетилену низкої щільності і поліетилену високої щільності), полістиролів, сульфонованих полістиролів, полівінілхлориду, складних поліефірів (наприклад, нейлону, DACRON™, KODEL™), поліалкіленових ефірів, полівінілових ефірів, поліамідів (наприклад, KEVLAR™), поліетилентерефталату, ацетату целюлози, ацеталя, поліакрилонітрилу, полікарбонатів (наприклад, LEXAN™), акрилових матеріалів [наприклад, полі(метилметакрилату), поліакрилонітрилів, поліуретанів, поліпропілену, полібутадієну, поліізобутилену, поліакрилонітрилу], поліхлоропрену (наприклад неопрену), полі(цис-1,4-ізопрену) [наприклад, природного каучуку], полі(транс-1,4-ізопрену) [наприклад, гутаперчі], фенолформальдегіду, меламінформальдегіду, епоксидів, складних поліефірів, поліамінів, полікарбонових кислот, полімолочних кислот, полівінілових спиртів, поліангідридів, поліфторвуглеців (наприклад, TEFLON™), сполук органічного кремнію (наприклад, силіконового каучуку), полісиланів, простих поліефірів (наприклад, поліетиленоксиду, поліпропіленоксиду), восків, масел і із сумішей. У даний винахід також включені пластмаси, гуми, еластомери, волокна, воски, гелі, масла, адгезиви, термопластмаси, термореактивні пластмаси, полімери що розкладаються мікроорганізмами, смоли, отримані із застосуванням зазначених полімерів, інші полімери, інші матеріали і їх комбінації. Зазначені полімери можна одержати за допомогою будь-якого прийнятного способу, у тому числі, за допомогою катіонної полімеризації, аніонної полімеризації, радикальної полімеризації, полімеризації за механізмом метатезиса, полімеризації з розкриттям кільця, привитій полімеризації, адитивній полімеризації. У деяких випадках способи обробки, описані в даному документі, можна використовувати, наприклад, для привитій полімеризації, що ініціюється радикалами, і зшивання. Також можна обробити і/або виготовити композиційні матеріали полімерів, наприклад, зі склом, металами, біомасою (наприклад, волокнами, частками) і керамікою. [00102] Інші матеріали, які можна обробити із застосуванням способів, систем і обладнання, описаного в даному документі, являють собою керамічні матеріали, мінеральні речовини, метали, неорганічні сполуки. Наприклад, кристали кремнію і германію, нітриди кремнію, оксиди металів, напівпровідники, ізолятори, цементи і/або провідники. [00103] Крім того, можна обробити промислові багатокомпонентні або штамповані матеріали (наприклад, відформовані, екструдовані, зварені, склепані, багатошарові або поєднані будьяким способом), наприклад, кабелі, труби, плити, оболонки, інтегральні напівпровідникові кристали, монтажні плати, провід, шини, скло, ламіновані матеріали, приводи, ремені, машини і їх комбінації. Наприклад, обробка матеріалу способами, описаними в даному документі, дозволяє модифікувати поверхні, наприклад, роблячи їх такими, що піддаються подальшій функціоналізації, поєднанню (наприклад, зварюванню), і/або обробка дозволяє зшивати матеріали. ОДЕРЖАННЯ МАТЕРІАЛУ БІОМАСИ - МЕХАНІЧНА ОБРОБКА [00104] Біомаса може перебувати в сухій формі, наприклад, містити менше приблизно 35% вологи (наприклад, менше приблизно 20 %, менше приблизно 15 %, менше приблизно 10 % менше приблизно 5 %, менше приблизно 4%, менше приблизно 3 %, менше приблизно 2 % або навіть менше приблизно 1 %). Біомасу також можна поставляти у вологому стані, наприклад, у вигляді вологої твердої речовини, шламу або суспензії, що містить щонайменше приблизно 10 % мас. твердої фази (наприклад, щонайменше приблизно 20 % мас., щонайменше приблизно 30 % мас., щонайменше , приблизно 40 % мас., щонайменше приблизно 50 % мас., щонайменше приблизно 60 % мас., щонайменше приблизно 70 % мас.). [00105] У способах, описаних у даній заявці можна використовувати матеріали з низькою об'ємною щільністю, наприклад, целюлозну або лігноцелюлозну сировину, яка була попередньо оброблена фізичними способами для забезпечення об'ємної щільності, що становить менше 3 приблизно 0,75 г/см , наприклад, менше приблизно 0,7, 0,65, 0,60, 0,50, 0,35, 0,25, 0,20, 0,15, 3 0,10, 0,05 або менше, наприклад, приблизно 0,025 г/см . Об'ємну щільність визначають за допомогою ASTM D1895B. Зазначений спосіб включає заповнення вимірювального циліндра відомого об'єму пробою і вимірювання маси проби. Об'ємну щільність розраховують шляхом поділу маси проби в грамах на відомий об'єм циліндра в кубічних сантиметрах. При необхідності, матеріали з низькою об'ємною щільністю можна ущільнити, наприклад, 21 UA 116122 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 способами, описаними Medoff в патенті США № 7971809, повний опис якого включено за допомогою посилання. [00106] У деяких випадках попередня обробка включає просіювання матеріалу біомаси. Просіювання можна здійснити через сітку або перфоровану пластину з необхідним розміром отворів, наприклад, менше приблизно 6,35 мм (1/4 дюйма, 0,25 дюйма), (наприклад, менше приблизно 3,18 мм (1/8 дюйма, 0,125 дюйма), менше приблизно 1,59 мм (1/16 дюйма, 0.0625 дюйма), менше приблизно 0,79 мм (1/32 дюйма, 0.03125 дюйма), наприклад, менше приблизно 0,51 мм (1/50 дюйма, 0,02000 дюйма), менше приблизно 0,40 мм (1/64 дюйма, 0,015625 дюйма), менше приблизно 0,23 мм (0,009 дюйма), менше приблизно 0,20 мм (1/128 дюйма, 0,0078125 дюйма), менше приблизно 0,18 мм (0,007 дюйма), менше приблизно 0,13 мм (0,005 дюйма) або навіть менше приблизно 0,10 мм (1/256 дюйма, 0,00390625 дюйма)). В одній з конфігурацій необхідна біомаса провалюється через перфораційні отвори або сито і таким чином, біомаса з розміром, більшим, ніж перфораційні отвори або сито, не зазнає опромінення. Такі більші матеріали можна обробити повторно, наприклад, шляхом подрібнення, або їх можна просто вилучити з обробки. В іншій конфігурації матеріал, розміри якого більше, ніж перфораційні отвори, опромінюють і більш дрібний матеріал видаляють шляхом просіювання або використовують повторно. У такого роду конфігурації транспортер сам (наприклад, частина транспортера) може бути перфорований або виготовлений із застосуванням сітки. Наприклад, відповідно одному з конкретних варіантів реалізації винаходу матеріал біомаси може бути вологим, при цьому перфораційні отвори або сітка дозволяють воді витікати з біомаси перед опроміненням. [00107] Просіювання матеріалу також можна здійснити ручним способом, наприклад, за допомогою оператора або механічного обладнання (наприклад, автомата, постаченого колірним, відбивним або іншим датчиком), яке видаляє небажаний матеріал. Просіювання також можна здійснити шляхом магнітного просіювання, при цьому магніт розміщюють близько до матеріалу, що переміщують, і магнітний матеріал видаляють шляхом магнітного впливу. [00108] Можлива попередня обробка може включати нагрівання матеріалу. Наприклад, частина транспортера, що переміщує біомасу або інший матеріал, може проходити через зону нагрівання. Зону нагрівання можна створити, наприклад, за допомогою ІЧ-випромінювання, мікрохвиль, спалювання (наприклад, газу, вугілля, нафти, біомаси), резистивного нагрівання і/або індуктивних котушок. Тепло можна застосовувати щонайменше з однієї сторони або більш ніж однієї сторони, нагрівання може бути безперервним або періодичним і нагрівати можна тільки частину матеріалу або весь матеріал. Наприклад, частину переміщуючого жолоба можна нагріти за допомогою нагрівальної сорочки. Нагрівання можна здійснити, наприклад, з метою сушіння матеріалу. У випадку сушіння матеріалу зазначене сушіння можна полегшити, при нагріванні або без нього, шляхом переміщення газу (наприклад, повітря, кисню, азоту. Не. CO2, аргону) над біомасою і/або через біомасу при її переміщенні. [00109] Необов'язково, попередня обробка може включати охолодження матеріалу. Охолодження матеріалу описане Medoff в патенті США № 7900857, опис якого включено в даний документ за допомогою посилання. Наприклад, охолодження можна здійснити шляхом подачі охолоджуючого текучого середовища, наприклад, води (наприклад, із гліцерином) або азоту (наприклад, рідкого азоту) у нижню частину транспортуючого жолоба. Згідно з альтернативним варіантом реалізації винаходу охолоджувальний газ, наприклад, охолоджений азот, можна продувати поверх матеріалу біомаси або під транспортуючою системою. [00110] Інший можливий спосіб попередньої обробки може включати додавання матеріалу в біомасу або інші види сировини. Додатковий матеріал можна додати, наприклад, шляхом зрошення, розбризкування і/або вливання матеріалу в біомасу при її переміщенні. Матеріали, які можна додати, включають, наприклад, метали, керамічні матеріали і/або іони, як описано в публікації заявки на патент США 2010/0105119 AI (поданої 26 жовтня 2009 року) і публікації заявки на патент США 2010/0159569 AI (поданої 16 грудня 2009 року), повний опис яких включено в даний документ за допомогою посилання. Можливі матеріали, які можна додати, включають кислоти і основи. Інші матеріали, які можна додати, являють собою окиснювачі (наприклад, пероксиди, хлорати), полімери, полімеризовувані мономери (наприкладтакі, що містять ненасичені сполуки), воду, каталізатори, ферменти і/або організми. Матеріал можна додати, наприклад, у чистій формі, у вигляді розчину в розчиннику (наприклад, воді або органічному розчиннику) і/або у вигляді розчину. У деяких випадках розчинник є летучим і може бути приготований з метою випаровування, наприклад, шляхом нагрівання і/або продування газу, як описано раніше. Доданий матеріал може утворювати рівномірне покриття на біомасі або являти собою гомогенну суміш різних компонентів (наприклад, біомаси і додаткового матеріалу). Доданий матеріал може модулювати наступну стадію опромінення шляхом 22 UA 116122 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 збільшення ефективності опромінення, демпфірування опромінення або зміни впливу опромінення (наприклад, від пучків електронів до рентгенівського випромінювання або нагрівання). Зазначений спосіб може не впливати на опромінення, але може бути застосований для подальшої послідовної обробки. Доданий матеріал може допомогти при переміщенні матеріалу, наприклад, за рахунок зниження рівнів пилу. [00111] Біомасу можна направляти на транспортер (наприклад, вібраційні транспортери, які можна використовувати в камерах, описаних у даній заявці) за допомогою стрічкового транспортера, пневматичного транспортера, гвинтового транспортера, бункера, труби, вручну або за допомогою комбінації перерахованих вище обладнань. Біомасу можна, наприклад, скидати, виливати і/або поміщати на транспортер будь-яким із зазначених способів. Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу матеріал доставляють до транспортера, застосовуючи укладену в оболонку систему розподілу матеріалу, що допомагає підтримати атмосферу з низьким вмістом кисню і/або регулювати пил і дрібні частки. Зважені або суспендовані в повітрі дрібні частки біомаси і пилу є небажаними, оскільки вони можуть створити небезпеку вибуху або пошкодити фольгу вікна електронної гармати (при застосуванні такого пристрою для обробки матеріалу). [00112] Матеріал можна вирівняти для формування рівномірної товщини, що становить від приблизно 0,0312 (приблизно 0,7925 мм) до 5 дюймів (приблизно 127 мм) (наприклад, від приблизно 0,0625 (приблизно 1,5875 мм) до 2,000 дюймів (приблизно 50,8 мм), від приблизно 0,125 (приблизно 3,175 мм) до 1 дюйма (приблизно 25,7 мм), від приблизно 0,125 (приблизно 3,175 мм) до 0,5 дюйма (приблизно 12,7 мм), від приблизно 0,3 (приблизно 7,62 мм) до 0,9 дюйма (приблизно 22,86 мм), від приблизно 0,2 (приблизно 5,08 мм) до 0,5 дюйма (приблизно 12,7 мм), від приблизно 0,25 (приблизно 6,35 мм) до 1 дюйма (приблизно 25,4 мм), від приблизно 0,25 (приблизно 6,35 мм) до 0,5 дюйма (приблизно 12,7 мм). 0,100 (приблизно 2,54 мм) +/- 0,025 дюйма (приблизно 0,635 мм), 0,150 (приблизно 3,81 мм) +/- 0,025 дюйма (приблизно 0,635 мм), 0,200 (приблизно 5,08 мм) +/- 0,025 дюйма (приблизно 0,635 мм), 0,250 (приблизно 6,35 мм) +/- 0,025 дюйма (приблизно 0,635 мм), 0,300 (приблизно 7,62 мм) +/- 0,025 дюйма (приблизно 0,635 мм), 0,350 (приблизно 8,89 мм) +/- 0,025 дюйма (приблизно 0,635 мм), 0,400 (приблизно 10,16 мм) +/- 0,025 дюйма (приблизно 0,635 мм), 0,450 (приблизно 11,43 мм) +/- 0,025 дюйма (приблизно 0,635 мм), 0,500 (приблизно 12,7 мм) +/- 0,025 дюйма (приблизно 0,635 мм), 0,550 (приблизно 13,97 мм) +/- 0,025 дюйма (приблизно 0,635 мм), 0,600 (приблизно 15,24 мм) +/- 0,025 дюйма (приблизно 0,635 мм), 0,700 (приблизно 17,78 мм) +/- 0,025 дюйма (приблизно 0,635 мм), 0,750 (приблизно 19,05 мм) +/- 0,025 дюйма (приблизно 0,635 мм), 0,800 (приблизно 20,32 мм) +/- 0,025 дюйма (приблизно 0,635 мм), 0,850 (приблизно 21,59 мм) +/0,025 дюйма (приблизно 0,635 мм), 0,900 (приблизно22,86 мм) +/- 0,025 дюйма (приблизно 0,635 мм), 0,900 (приблизно 22,86 мм) +/- 0,025 дюйма (приблизно 0,635 мм). [00113] У цілому, переважно переміщувати матеріал через електронний пучок якнайшвидше для максимізації пропускної здатності. Наприклад, матеріал можна перемішати зі швидкостями, що становлять щонайменше 1 фут/хв (приблизно 0,305 м/хв), наприклад, щонайменше 2 фут/хв (приблизно 0,610 м/хв), щонайменше 3 фут/хв. (приблизно 0,914 м/хв), щонайменше 4 фут/хв (приблизно 1,219 м/хв), щонайменше 5 фут/хв (приблизно 1,524 м/хв), щонайменше 10 фут/хв (приблизно 3,048 м/хв), щонайменше 15 фут/хв (приблизно 4,572 м/хв), 20 (приблизно 6,093 м/хв), 25 (приблизно 7,62 м/хв), 30 (приблизно 9,144 м/хв), 35 (приблизно 10,668 м/хв), 40 (приблизно 12,192 м/хв), 45 (приблизно 13,716 м/хв), 50 фут/хв (приблизно 15,24 м/хв). Швидкість переміщення пов'язана зі струмом пучка, наприклад, у випадку біомаси товщиною 14 дюйма (приблизно 0,635 см) і 100 мА, для забезпечення достатньої дози опромінення транспортер може переміщуватися зі швидкістю приблизно 20 футів/хв (приблизно 6,096 м/хв), при 50 мА транспортер може переміщуватися зі швидкістю приблизно 10 футів/хв. (приблизно 3,048 м/хв) для забезпечення приблизно такої ж дози опромінення. [00114] Після переміщення матеріалу через зону опромінення, можна здійснити додаткову попередню обробку. Можлива додаткова попередня обробка може, наприклад, являти собою процес, описаний стосовно до обробки шляхом попереднього опромінення. Наприклад, біомасу можна обробити шляхом просіювання, нагрівання, охолодження і/або об'єднання з добавками. Винятково при попередньому опроміненні може мати місце гасіння радикалів, наприклад, шляхом додавання текучих середовищ або газів (наприклад, кисню, закису азоту, аміаку і/або рідин), при застосуванні тиску, теплоти і/або додавання акцепторів радикалів. Наприклад, біомасу можна переміщувати з транспортера, яку помістили в оболонку і піддати її впливу газу (наприклад, кисню), при цьому відбувається гасіння біомаси з утворенням карбоксильованих груп. Відповідно до одного з варіантів реалізації винаходу біомасу під час опромінення піддають впливу хімічно активного газу або рідини. Гасіння біомаси, яка зазнала опроміненню, описано 23 UA 116122 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Medoff в патенті США № 8083906, повний опис якого включено в даний документ за допомогою посилання. [00115] При необхідності, поряд з опроміненням можна використовувати один або більше способів механічної обробки для додаткового зменшення опірності обробці вуглеводмісткого матеріалу. Зазначені способи можна застосовувати перед опроміненням, під час і/або після нього. [00116] У деяких випадках механічна обробка може включати початкову підготовку вихідної сировини безпосередньо після одержання, наприклад, зменшення розмірів матеріалів, наприклад, шляхом подрібнення, наприклад, різанням, дробленням, прикладанням зсувних зусиль, розпиленням або рубанням. Наприклад, у деяких випадках, рихлу вихідну сировину (наприклад, папір вторинної переробки, крохмальні матеріали або просо прутикоподібне) підготовляють шляхом прикладання зсувних зусиль або подрібнення (shredding). Механічна обробка дозволяє зменшити об'ємну щільність вуглеводмісткого матеріалу, збільшити площу поверхні вуглеводмісткого матеріалу і/або зменшити один або більше розмірів вуглеводмісткого матеріалу. [00117] У якості альтернативи або на додаток, вихідний матеріал можна обробити за допомогою іншого способу обробки, наприклад, за допомогою хімічних способів обробки, таких як обробка кислотою (НС1, H2SO4, H3PO4), основою (наприклад, КОН і NaOH), хімічним окиснювачем (наприклад, пероксидами, хлоратами, озоном), опромінення, паровий вибух, піроліз, обробка ультразвуком, окиснення, хімічна обробка. Зазначені способи обробки можна реалізувати в будь-якому порядку і у будь-якій послідовності і комбінаціях. Наприклад, вихідний матеріал можна спочатку обробити фізично із застосуванням одного або більше способів обробки, наприклад, шляхом хімічної обробки, у тому числі і у комбінації з кислотним гідролізом (наприклад, при застосуванні НС1, H2SO4, Н3РО4), опроміненням, обробкою ультразвуком, окисненням, піролізом або паровим вибухом, і потім піддати механічній обробці. Така послідовність може бути переважною, оскільки матеріали, оброблені за допомогою одного або більш інших способів обробки, наприклад, за допомогою опромінення або піролізу, зазвичай є більш крихкими і, отже, може бути легше здійснена подальша зміна структури матеріалу при механічній обробці. У якості ще одного прикладу, вихідний матеріал можна пропускати через іонізуюче опромінення, використовуючи транспортер, як описано в даній заявці, і потім піддавати механічній обробці. Хімічна обробка дозволяє вилучити деяку частину або весь лігнін (наприклад, при хімічному варінні целюлози) і дозволяє частково або повністю гідролізувати матеріал. Зазначені способи також можна використовувати з попередньо гідролізованим матеріалом. Крім того, зазначені способи можна використовувати з матеріалом, який не був попередньо гідролізований. Перераховані способи можна використовувати із сумішами гідролізованого і негідролізованого матеріалів, наприклад, із сумішами, що містять приблизно 50% або більше негідролізованого матеріалу, приблизно 60% або більше негідролізованого матеріалу, приблизно 70% або більше негідролізованого матеріалу, приблизно 80% або більше негідролізованого матеріалу або навіть 90% або більше негідролізованого матеріалу. [00118] Поряд зі зменшенням розміру, яке можна виконати спочатку і/або пізніше при обробці, механічна обробка також може бути переважною з погляду «розкриття», «напруги», руйнування або розпушення вуглеводмістких матеріалів, одержання целюлози з матеріалів більш сприйнятливих до розщеплення ланцюгів і/або руйнуванню кристалічної структури в ході фізичної обробки. [00119] Способи механічної обробки вуглеводмісткого матеріалу включають, наприклад, розмелювання або дроблення. Розмелювання можна виконати із застосуванням, наприклад, молоткової дробарки, кульового млина, колоїдного млина, конічного або конусного млина, дискового млина, бігункового млина, млина Уайлі, зернового млина або іншого млина. Дроблення можна здійснити із застосуванням, наприклад, різальної дробарки/дробарки ударної дії. Деякі типові дробарки включають жорнові дробарки, штифтові дробарки, кавові дробарки і гратознімачі. Дроблення або розмелювання можна забезпечити, наприклад, за допомогою зворотно-поступального штифта або іншого елемента, як це має місце в штифтовому млині. Інші механічні способи обробки включають механічне поздовжнє різання або розривання, інші способи, у яких волокна зазнають тиску, і дроблення шляхом стирання під дією повітря. Підходящі способи механічної обробки додатково включають будь-який інший спосіб, що продовжує руйнування внутрішньої структури матеріалу, яке було ініційовано попередніми стадіями обробки. [00120] Системи механічної підготовки сировини можна виконати з можливістю одержання потоків з конкретними характеристиками, такими як, наприклад, конкретні максимальні розміри, конкретні співвідношення довжини до ширини або конкретні співвідношення площ поверхні. 24 UA 116122 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Фізична підготовка дозволяє збільшити швидкість реакцій, поліпшити рух матеріалу на транспортері, поліпшити профіль опромінення матеріалу, поліпшити однорідність опромінення матеріалу або знизити необхідний час обробки шляхом розкриття матеріалів і перетворення їх у більш доступні матеріали для процесів і/або реагентів, таких як реагенти в розчині. [00121] Об'ємну щільність вихідної сировини можна контролювати (наприклад, збільшувати). У деяких випадках може бути бажаним одержати матеріал з низькою об'ємною щільністю, наприклад, шляхом ущільнення матеріалу (наприклад, ущільнення може зробити більш легким і менш дорогим переміщення матеріалу в інше місце) і потім повернення матеріалу до стану з більш низькою об'ємною щільністю (наприклад, після переміщення). Матеріал можна ущільнити, наприклад, від менше приблизно 0,2 г/см. куб. до більше приблизно 0,9 г/см. куб. (наприклад, менше приблизно 0,3 до більше приблизно 0,5 г/см. куб., менше приблизно 0,3 до більше приблизно 0,9 г/см. куб., менше приблизно 0,5 до більше приблизно 0,9 г/см. куб., менше приблизно 0,3 до більше приблизно 0,8 г/см. куб., менше приблизно 0,2 до більше приблизно 0,5 г/см. куб.). Наприклад, матеріал можна ущільнити за допомогою способів і обладнання, описаних Medoff у патенті США № 7932065 і міжнародної публікації № WO 2008/073186 (яка була подана 26 жовтня 2007 року, опублікована англійською мовою і призначена для Сполучених Штатів), повні описи яких включені в даний документ за допомогою посилання. Ущільнені матеріали можна обробити будь-якими способами, описаними в даній заявці, або будь-який матеріал, оброблений за допомогою будь-якого зі способів, описаних у даній заявці, можна згодом піддати ущільненню. [00122] Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу матеріал, що підлягає обробці, перебуває у формі волокнистого матеріалу, що містить волокна отримані при прикладанні зсувних зусиль до джерела волокон. Наприклад, зазначене прикладання зсувних зусиль можна виконати за допомогою ротаційного ножеподібного інструмента. [00123] Наприклад, до джерела волокон, наприклад, яке є важко розкладаємим або яке мало знижені рівні опірності обробці, можна прикласти зсувні зусилля, наприклад, у ротаційному ножеподібному інструменті, з одержанням першого волокнистого матеріалу. Перший волокнистий матеріал пропускають через перше сито, наприклад, із середнім розміром отворів 1,59 мм або менше (1/16 дюйма, 0,0625 дюйма), і одержують другий волокнистий матеріал. При необхідності, джерело волокон можна розрізати перед прикладанням зсувних зусиль, наприклад, за допомогою шредера. Наприклад, при використанні паперу в якості джерела волокон, папір можна спочатку нарізати на смужки, які, наприклад, мають ширину від % (приблизно 0,635 см) до 1/2-дюйма (приблизно 1,27 см), використовуючи шредер, наприклад шнековий шредер, що обертається в протилежних напрямках, такий як шредери, вироблені компанією Munson (Ютика, Нью-Йорк). У якості альтернативи роздрібненню (shredding), розмір паперу можна зменшити шляхом різання до необхідного розміру за допомогою гільйотинної різальної машини. Наприклад, гільйотинну різальну машину можна використовувати для розрізування паперу на аркуші, наприклад, шириною 10 дюймів (приблизно 25,4 см) і довжиною 12 дюймів (приблизно 30,5 см). [00124] Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу прикладання зсувних зусиль до джерела волокон і пропущення отриманого першого волокнистого матеріалу через перше сито виконують одночасно. Прикладання зсувних зусиль і пропущення також можна здійснити в процесі з періодичним завантаженням. [00125] Наприклад, ротаційний ножеподібний інструмент можна використовувати для одночасного нарізання джерела волокон і просіювання першого волокнистого матеріалу. Ротаційний ножеподібний інструмент містить бункер, який можна завантажити обрізками джерела волокна, отриманими при нарізанні зазначеного джерела. [00126] Згідно з іншими варіантами реалізації винаходу перед оцукренням і/або ферментацією вихідну сировину обробляють фізичним способом. Фізичні способи обробки можуть включати один або більше із будь-яких способів, описаних у даній заявці, такі як механічна обробка, хімічна обробка, опромінення, обробка ультразвуком, окиснення, піроліз або паровий вибух. Способи обробки можна використовувати при комбінації двох, трьох, чотирьох або навіть усіх з описаних технологій (у будь-якому порядку). При застосуванні більше ніж одного способу обробки зазначені способи можна застосовувати одночасно або в різний час. Крім того, можна використовувати інші способи, що змінюють молекулярну структуру вихідної сировини на основі біомаси, окремо або в комбінації зі способами, описаними в даній заявці. [00127] Механічні способи обробки, які можна використовувати, і характеристики механічно оброблених вуглеводмістких матеріалів більш докладно описані в публікації заявки на патент США 2012/0100577 AI, поданої 18 жовтня 2011 року, повний опис яких включено в даний документ за допомогою посилання. 25 UA 116122 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ОБРОБКА УЛЬТРАЗВУКОМ, ПІРОЛІЗ, ОКИСНЕННЯ, ПАРОВИЙ ВИБУХ [00128] При необхідності, замість опромінення або поряд з ним можна використовувати один або більше способів, обраних з обробки ультразвуком, піролізу, окисних способів або способів на основі парового вибуху, для зменшення або подальшого зменшення опірності вуглеводмісткого матеріалу обробці. Наприклад, зазначені способи можна застосовувати перед опроміненням, під час і/або після нього. Такі способи докладно описані Medoff у патенті США № 7932065, повний опис якого включено в даний документ за допомогою посилання. ПРОМПКНІ СПОЛУКИ І ПРОДУКТИ [00129] Застосовуючи процеси, що описані в даній заявці, матеріал біомаси можна перетворити в один або більше продуктів, таких як енергія, палива, продукти живлення і матеріали. Наприклад, можна одержати проміжні сполуки і продукти, такі як органічні кислоти, солі органічних кислот, ангідриди, ефіри органічних кислот і палива, наприклад, палива для двигунів внутрішнього згоряння або сировинні матеріали для паливних елементів. У даній заявці описані системи і процеси, у яких можна використовувати в якості вихідної сировини целюлозні і/або лігноцелюлозні матеріали, які є легкодоступними, але часто важко піддаються обробці, наприклад, потоки побутових відходів і потоки макулатури, такі як потоки, що містять газетний папір, крафт-папір, гофрований папір або їх суміші. [00130] Специфічні приклади продуктів включають, але не обмежуються ними, водень, цукри (наприклад, глюкозу, ксилозу, арабінозу, манозу, галактозу, фруктозу, дисахариди, олігосахариди і полісахариди), спирти (наприклад, одноатомні спирти або двохатомні спирти, такі як етанол, н-пропанол, ізобутанол, втор-бутанол, трет-бутанол або н-бутанол), спирти гідратовані або такі, що містять воду (наприклад, що містять більше 10%, 20%, 30% або навіть більше 40% води), біодизельне паливо, органічні кислоти, вуглеводні (наприклад, метан, етан, пропан, ізобутен, пентан, н-гексан, біодизельне паливо, біобензин і їх суміші), супутні продукти (наприклад, білки, такі як білки, що розщеплюють клітковину (ферменти) або одноклітинні білки) і суміші будь-яких із зазначених сполук у будь-якій комбінації або відносній концентрації і, необов'язково, у комбінації з будь-якими добавками (наприклад, паливними добавками). Інші приклади включають карбонові кислоти, солі карбонової кислоти, суміш карбонових кислот і солей карбонових кислот і складні ефіри карбонових кислот (наприклад, метиловий, етиловий і н-пропілові складні ефіри), кетони (наприклад, ацетон), альдегіди (наприклад, ацетальдегід), альфа- і бета-ненасичені кислоти (наприклад, акрилову кислоту) і олефіни (наприклад, етилен). Інші спирти і похідні спиртів включають пропанол, пропіленгліколь, 1,4-бутандіол, 1,3пропандіол, цукрові спирти (наприклад, еритрітол, гліколь, гліцерин, сорбіт, треітол, арабітол, рибітол, манітол, дульцит, фусітол, ідітол, ізомальт, мальтітол, лактітол, ксиліт і інші поліоли) і метилові або етилові складні ефіри будь-якого з перерахованих спиртів. Інші продукти включають метилакрилат, метилметакрилат, D-молочну кислоту, L-молочну кислоту, піровиноградну кислоту, полімолочну кислоту, лимонну кислоту, мурашину кислоту, оцтову кислоту, пропіонову кислоту, масляну кислоту, бурштинову кислоту, валеріанову кислоту, капронову кислоту, 3-гідроксипропіонову кислоту, пальмітинову кислоту, стеаринову кислоту, щавлеву кислоту, малонову кислоту, глутарову кислоту, олеїнову кислоту, ліноленову кислоту, гліколеву кислоту, гама-гідроксимасляну кислоту і їх суміші, солі будь-яких з перерахованих кислот, суміші будь-яких кислот і їх відповідні солі. [00131] Будь-яку комбінацію перерахованих вище продуктів один з одним і/або перерахованих вище продуктів з іншими продуктами, при цьому інші продукти можна одержати із застосуванням способів, описаних у даній заявці або іншим способом, можна упаковувати разом і продавати у вигляді продуктів. Продукти можна поєднувати, наприклад, перемішувати, змішувати, або спільно розчиняти або можна просто упаковувати або продавати разом. [00132] Будь-який із продуктів або комбінацій продуктів, описаних у даній заявці, можна дезінфікувати або стерилізувати перед продажем продуктів, наприклад, після очищення або виділення або навіть після упакування, для нейтралізації одного або більше потенційно небажаних домішок, які можуть бути присутніми у продукті (продуктах). Таку санацію можна здійснити шляхом бомбардування електронами, наприклад, з дозою менше приблизно 20 Мрад, наприклад, від приблизно 0,1 до 15 Мрад, від приблизно 0,5 до 7 Мрад або від приблизно 1 до 3 Мрад. [00133] Процеси, що описані в даній заявці, дозволяють одержувати потоки різних побічних продуктів, які можна використовувати для генерування пари і електрики для застосування в інших частинах підприємства (спільне виробництво теплової і електричної енергії) або продавати на відкритому ринку. Наприклад, пара, що утворюється при згоранні потоків побічних продуктів, можна використовувати в процесі дистиляції. У якості іншого прикладу, електрику, що 26 UA 116122 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 генерується при згоранні потоків побічних продуктів, можна використовувати в електроннопроменевих генераторах, застосовуваних при попередній обробці. [00134] Побічні продукти, що використовуються для генерування пари і електрики, одержують із декількох джерел протягом всього процесу. Наприклад, анаеробне зброджування стічних вод дозволяє одержати біогаз із високим рівнем метану і маленькою кількістю відпрацьованої біомаси (шламу). У якості іншого прикладу, можна використовувати тверді речовини, отримані після оцукрення і/або після дистиляції (наприклад, непрореагувавший лігнін, целюлозу і геміцелюлозу, що залишилися від попередньої обробки і первинних процесів), наприклад, спалюючи їх в якості палива. [00135] Інші проміжні сполуки і продукти, у тому числі продукти живлення і фармацевтичні продукти, описані в публікації заявки на патент США 2010/0124583 AI, що належить Medoff, опублікованої 20 травня 2010 року, повний опис якої тим самим включено в даний документ за допомогою посилання. ПРОДУКТИ, ОТРИМАНІ З ЛІГНІНУ [00136] Вважається, що відпрацьована біомаса (наприклад, відпрацьований лігноцелюлозний матеріал), отриманий в результаті лігноцелюлозної обробки описаними способами, має високий вміст лігніну і крім того, що її можна використовувати для одержання енергії за допомогою спалювання в устаткуванні для спільного виробництва теплової і електричної енергії, може застосовуватися в якості інших цінних продуктів. Наприклад, лігнін можна використовувати як є в якості пластмаси або його властивості можна поліпшити синтетичними способами для одержання іншої пластмаси. У деяких випадках, лігнін також можна перетворити в лігносульфонати, які можна використовувати в якості зв'язувальних речовин, диспергаторів, емульгаторів або в якості комплексоутворюючих агентів. [00137] При застосуванні в якості зв'язувальної речовини, лігнін або лігносульфонат можна, наприклад, використовувати у вугільних брикетах, у керамічних матеріалах, для зв'язування чорного вуглецю, для зв'язування добрив і гербіцидів, у якості пиловгамовувача, при одержанні фанери і пресованої деревини, для зв'язування кормів для тварин, у якості зв'язувальної речовини для скловолокна, у якості зв'язувальної речовини в мастиці для приклеювання лінолеуму і у якості стабілізатора ґрунтів. [00138] При застосуванні в якості диспергатора лігнін або лігносульфонати можна використовувати, наприклад, у бетонних сумішах, глиняних і керамічних матеріалах, барвниках і пігментах, при вичиненні шкіри і у сухій штукатурці. [00139] При застосуванні в якості емульгатора лігнін або лігносульфонати можна використовувати, наприклад, в асфальті, пігментах і барвниках, пестицидах і парафінових емульсіях. [00140] В якості комплексоутворюючого агента, лігнін або лігносульфонати можна використовувати, наприклад, у системах поживних мікроелементах, чистячих сполуках, і системах водопідготовки, наприклад, для систем котлів і систем охолодження. [00141] У випадку виробництва енергії лігнін у цілому має більш високий енерговміст, ніж голоцелюлоза (целюлоза і геміцелюлоза), оскільки він містить більше вуглецю, ніж голоцелюлоза. Наприклад, сухий лігнін може мати енерговміст від приблизно 11000 БТЕ (приблизно 25,6 МДж/кг) до 12500 БТЕ на фунт (приблизно 29,1 МДж/кг) у порівнянні з діапазоном від 7000 (приблизно 16,3 МДж/кг) до 8000 БТЕ на фунт (приблизно 18,6 МДж/кг) голоцелюлози. По суті, лігнін можна ущільнити і перетворити в брикети і гранули, застосовувані для спалювання. Наприклад, лігнін можна перетворити в гранули за допомогою будь-якого способу, описаного в даній заявці. Для одержання більш повільнозгораючої гранули або брикету лігнін можна піддати зшиванню, наприклад, застосовуючи дозу опромінення від приблизно 0,5 Мрад до 5 Мрад. Зшивання дозволяє одержати більш повільнозгораючий формфактор. Форм-фактор, такий як гранула або брикет, можна перетворити в «синтетичне вугілля» або деревне вугілля за допомогою піролізу під час відсутності повітря, наприклад, при температурі від 400 до 950 °С. Перед піролізом може бути бажаним зшивання лігніну для підтримки конструктивної цілісності. ОЦУКРЕННЯ [00142] Для перетворення вихідної сировини у форму, яку можна легко обробити, глюканабо ксиланмістку целюлозу у вихідній сировині можна піддавати гідролізу з одержанням низькомолекулярних вуглеводів, таких як цукру, за допомогою оцуровуючого агента, наприклад, ферменту або кислоти, даний процес називається оцукрення. Потім низькомолекулярні вуглеводи можна використовувати, наприклад, на існуючому виробничому підприємстві, такому як підприємство з виробництва одноклітинного білка, підприємство з виробництва ферментів або підприємство з виробництва палива, наприклад, підприємство з виробництва етанолу. 27 UA 116122 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 [00143] Вихідну сировину можна піддавати гідролізу шляхом використання ферменту, наприклад, шляхом об'єднання матеріалів і ферменту в розчиннику, наприклад, у водяному розчині. [00144] Згідно з альтернативним варіантом реалізації винаходу ферменти можуть надходити за рахунок організмів, які розкладають біомасу, таку як целюлозні і/або лігнінові частини біомаси, містять або продукуються різні розщеплюючі клітковину ферменти (целюлази), лігнінази або різні руйнуючі біомасу метаболіти з маленькими молекулами. Зазначені ферменти можуть являти собою комплекс ферментів, які діють сиенергічно і розщеплюють кристалічні целюлозні або лігнінові частини біомаси. Приклади розщеплюючих клітковину ферментів включають: ендоглюканази, целобіогідролази і целобіази (бета-глкжозидази). [00145] Під час оцукрення целюлозний субстрат можна спочатку гідролізувати за допомогою ендоглюканаз у випадкових місцях з одержанням олігомерних проміжних сполук. Далі зазначені проміжні сполуки стають субстратами для екзотермічного розщеплення глюканаз, таких як целобіогідролаза, з одержанням целобіози з кінцевих груп целюлозного полімеру. Целобіоза являє собою водорозчинний 1,4-зв'язаний димер глюкози. І нарешті, целобіаза розщеплює целобіозу з одержанням глюкози. Ефективність (наприклад, час гідролізу і/або повнота гідролізу) такого процесу залежить від опірності обробці целюлозного матеріалу. [00146] Відповідно, оброблені матеріали біомаси можна оцукровувати загалом шляхом об'єднання матеріалу і ферменту целюлаза в рідкому середовищі, наприклад, водяному розчині. У деяких випадках, перед оцукренням матеріал кип'ятять, замочують або варять у гарячій воді, як описано Medoff i Masterman у публікації заявки на патент США 2012/0100577 AI, опублікованої 26 квітня 26 2012 року, повний опис якої включено в даний документ. [00147] Процес оцукрення можна частково або повністю здійснити в баку (наприклад, у баку з об'ємом щонайменше 4000, 40000 або 500000 л), на виробничому підприємстві і/або його можна частково або повністю здійснити при переміщенні, наприклад, у залізничній цистерні, автоцистерні або в супертанкері або трюмі судна. Час, необхідний для повного оцукрення, буде залежати від умов обробки і застосовуваних вуглеводмісткого матеріалу і ферменту. При проведенні оцукрення на виробничому підприємстві в контрольованих умовах целюлозу можна по суті повністю перетворити в цукор, наприклад, глюкозу, протягом від приблизно 12 до 96 годин. Якщо оцукрення здійснюють частково або повністю при переміщенні, оцукрення може зайняти більше часу. [00148] У цілому, переважно, щоб вміст баку в ході оцукрення перемішували, наприклад, використовуючи струминеве перемішування, як описано в міжнародній заявці на патент № PCT/US2010/035331, поданої 18 травня 2010 року, яка була опублікована англійською мовою як WO 2010/135380 і призначена для Сполучених Штатів, повний опис якої включено в даний документ за допомогою посилання. [00149] Додавання поверхнево-активних речовин може збільшити швидкість оцукрення. Приклади поверхнево-активних речовин включають неіонні поверхнево-активні речовини, такі як поліетиленгліколеві поверхнево-активні речовини Твій (Tween®) 20 або Твін (Tween®) 80, іонні поверхнево-активні речовини або амфотерні поверхнево-активні речовини. [00150] У цілому, переважно, щоб концентрація розчину цукру, отриманого в результаті оцукрення, була порівняно високою, наприклад, більше 40% або більше 50, 60, 70, 80, 90 або навіть більше 95% за масою. Воду можна вилучити, наприклад, шляхом випаровування, для збільшення концентрації розчину цукру. Це зменшить об'єм при переміщенні, а також дозволить придушити ріст мікробів у розчині. [00151] Згідно з альтернативним варіантом реалізації винаходу можна використовувати розчини цукру з більш низькими концентраціями, у цьому випадку може бути бажаним додавання протимікробної добавки, наприклад, антибіотика широкого спектра дії, при низькій концентрації, наприклад, від 50 до 150 ррт. Інші підходящі антибіотики включають амфотерицин В, ампіцилін, хлорамфенікол, ципрофлоксацин, гентаміцин, гигроміцин В, канаміцин, неоміцин, пеніцилін, пуроміцин, стрептоміцин. Антибіотики будуть пригнічувати ріст мікроорганізмів під час переміщення і зберігання і їх можна використовувати при підходящих концентраціях, наприклад, від 15 до 1000 ррт за масою, наприклад, від 25 до 500 ррт або від 50 до 150 ррт. При необхідності, можна додати антибіотик, навіть якщо концентрація цукру порівняно висока. Згідно з альтернативним варіантом реалізації винаходу можна використовувати інші добавки із протимікробними консервуючими властивостями. Протимікробна добавка (добавки) переважно являє собою харчові добавки. [00152] Розчин з порівняно високою концентрацією можна одержати за рахунок обмеження кількості води, що додається до вутлеводмісткому матеріалу з ферментом. Концентрацію можна регулювати, наприклад, контролюючи ступінь оцукрення. Наприклад, концентрацію 28