Спосіб зміни молекулярної структури сировини біомаси

1. Спосіб зміни молекулярної структури сировини біомаси, де біомаса включає целюлозний і/або лігноцелюлозний матеріал,який включає: перетворення обробленої сировини біомаси в продукт із використанням мікроорганізму, що включає дріжджі, бактерії або гриби, і/або ферменту, що включає целулолітичний фермент, при цьому оброблену сировину біомаси одержують обробкою сировини біомаси, що має об'ємну вагу, 3 меншу приблизно 0,5 г/см , з використанням опромінення матеріалу біомаси електронним пучком. 2. Спосіб за п. 1, у якому сировина біомаси має 3 об'ємну вагу, меншу приблизно 0,35 г/см . 3. Спосіб за п. 1, який додатково включає підготовку сировини біомаси фізичною обробкою вихідної сировини для зменшення об'ємної ваги вихідної сировини. 4. Спосіб за п. 3, у якому вихідна сировина має об'ємну вагу перед підготовкою, більшу приблизно 3 0,7 г/см . 5. Спосіб за п. 3, у якому підготовка включає зрушення. 6. Спосіб за п. 3, у якому підготовка включає зменшення розміру вихідної сировини подрібнюванням точильним каменем, механічним розривом або роздиранням, подрібнюванням штирями або атриторним подрібнюванням у повітряній атмосфері. 7. Спосіб за п. 1, у якому обробку проводять при умовах, вибраних для зменшення молекулярної маси сировини біомаси. 8. Спосіб за п. 1, у якому сировина біомаси має питому поверхню за методом БЕТ, більшу 0,25 2 м /г. 9. Спосіб за п. 1, у якому сировина біомаси має відношення довжини до діаметра, яке дорівнює щонайменше 5. UA (21) a200905227 (22) 26.10.2007 (24) 10.10.2011 (86) PCT/US2007/022719, 26.10.2007 (31) 60/854,519 (32) 26.10.2006 (33) US (31) 60/863,290 (32) 27.10.2006 (33) US (31) 60/859,911 (32) 17.11.2006 (33) US (31) 60/875,144 (32) 15.12.2006 (33) US (31) 60/881,891 (32) 23.01.2007 (33) US (46) 10.10.2011, Бюл.№ 19, 2011 р. (72) МЕДОФФ МАРШАЛЛ, US (73) КСІЛЕКО, ІНК, US (56) US A1 2003186036, 02.10.2003. WO A 0031146, 02.06.2000. WO A 2004008850, 29.01.2004. WO A 0202288, 10.01.2002. WO A 2005035148, 24.04.2005. WO A 2006063467, 22.06.2006. WO A 2005063946, 14.07.2005. DE A1 10043662, 22.02.2001. US A 5705216, 06.01.1998. US A1 2001009955, 26.07.2001. WO A 03079763, 02.10.2003. EP A 1382435, 21.01.2004. DE A1 10004241, 02.08.2001. US A 5526607, 18.06.1996. GB A 1251542, 27.10.1971. DE A1 19756129, 08.07.1999. US A1 2005200050, 15.09.2005. 2 (19) 1 3 96165 4 10. Спосіб за п. 1, у якому іонізуюче випромінюджуту, конопель, рослинного волокна з целюлози, вання використовують при загальному рівні дози, бамбука, сизалю, абаки, соломи, стрижнів кукурущо дорівнює щонайменше приблизно 5 Мрад. дзяних качанів, кукурудзяної соломи, проса пруто11. Спосіб за п. 1, у якому обробку здійснюють в подібного, люцерни, сіна, волосся кокосового горіумовах, вибраних для зменшення будь-якої однієї ха, морських водоростей, водоростей і їх сумішей. або обох характеристик, вибраних із середньої 13. Спосіб за п. 1, у якому продукт включає займимолекулярної маси і середньої кристалічності систе паливо. ровини біомаси, або для збільшення будь-якої 14. Спосіб за п. 5, у якому сировина біомаси має однієї або обох характеристик, вибраних з питомої внутрішні волокна і у якому сировина біомаси підповерхні і пористості сировини біомаси. дана зрушенню, при якому її внутрішні волокна 12. Спосіб за п. 1, у якому сировину біомаси вибисуттєво піддані впливу. рають із групи, яка складається з паперу, паперо15. Спосіб за п. 1, у якому сировина біомаси має вих продуктів, паперових відходів, деревини, депористість, більшу 70 %. ревностружкової плити, тирси, 16. Спосіб за п. 1, який додатково включає провесільськогосподарських відходів, стічних вод, силодення ферментативного гідролізу обробленої сису, трав, рисового лушпиння, багаси, бавовни, ровини біомаси. Дана заявка заявляє пріоритет попередньої заявки США № 60/859911, поданої 17 листопада 2006 року, попередньої заявки США № 60/875144, поданої 15 грудня 2006 року, і попередньої заявки США № 60/881891, поданої 23 січня 2007 року, при цьому зміст кожної з зазначених заявок включено в даний опис як посилання. Даний винахід стосується переробки біомаси і одержаних з неї продуктів. Целюлозні і лігноцелюлозні матеріали, наприклад, у волокнистій формі, одержують, переробляють і використовують у великих кількостях у ряді застосувань. Часто такі матеріали використовують один раз і потім викидають у вигляді відходів або просто вважають відходами переробки, або вони є, наприклад, стічними водами, багасою, тирсою і сухим кормом для худоби. Різні целюлозні і лігноцелюлозні матеріали, їх використання і застосування розкриті в патентах США №№ 7074918,6448307,6258876,6207729,5973035 і 5952105; і в різних заявках на патент, що включають "Волокнисті матеріали і композити", описані в PCT/US2006/010648, поданій 23 березня 2006 року, і "Волокнисті матеріали і композити", описані в заявці на патент США № 2007/0045456. Даний винахід загалом стосується вуглеводовмісних матеріалів (наприклад, матеріалів біомаси або матеріалів, одержаних з біомаси), способів одержання й обробки таких матеріалів для зміни їх структури і продуктів, одержаних зі структурнозмінених матеріалів. Багато які зі способів, розкритих у даному описі, можуть надати, наприклад, целюлозні і/або лігноцелюлозні матеріали, які мають знижену молекулярну масу і/або кристалічність відносно природного матеріалу. Багато які зі способів надають матеріали, які можуть бути більш легко використані множиною мікроорганізмів для одержання корисних продуктів, таких як водень, спирти (наприклад, етанол або бутанол), органічні кислоти (наприклад, оцтова кислота), вуглеводні, побічні продукти (наприклад, білки), або сумішей будь-якого з зазначених продуктів. Відповідно до одного аспекту даний винахід характеризується способами зміни молекулярної структури сировини біомаси, які включають підготовку сировини біомаси зменшенням одного або більше розмірів окремих шматків біомаси; попередню обробку сировини біомаси з використанням двох або більше різних методів попередньої обробки, кожний з яких змінює молекулярну структуру, при цьому різні методи попередньої обробки вибрані з опромінення, ультразвукової обробки, піролізу й окислювання; і переробку підготовленої і попередньо обробленої сировини біомаси з одержанням продукту. У деяких варіантах сировину біомаси підготовляють і потім попередньо обробляють. Сировина біомаси може бути також попередньо оброблена і потім підготовлена. Зменшення одного або більше розмірів окремих шматків біомаси може включати, наприклад, використання зсувного зусилля, різання або розмелювання. У деяких варіантах сировину біомаси піддають двом або більше методам попередньої обробки в той самий або майже в той самий час. Два або більше методів попередньої обробки можуть включати, наприклад, опромінення й ультразвукову обробку. Опромінення може бути, наприклад, у формі електронного пучка. В окремих варіантах опромінення електронним пучком здійснюють при рівні загальної дози 10 Мрад і ультразвукову обробку здійснюють при рівні загальної 3 енергії більше 5 МДж/м . Опромінення може передувати ультразвуковій обробці або ультразвукова обробка може передувати опроміненню, або опромінення й ультразвукова обробка можуть бути здійснені в той самий або майже в той самий час. Зміна молекулярної структури сировини біомаси може включати, наприклад, зміну будь-якої однієї або більше характеристик, вибраних із середньої молекулярної маси, середньої кристалічності, питомої поверхні, ступеня полімеризації, пористості, розгалуження, прищеплення і розміру домену біомаси. У деяких варіантах зміна молекулярної структури сировини біомаси включає зменшення будь-якої однієї або обох характеристик, вибраних із середньої молекулярної маси і середньої кристалічності біомаси, або збільшення будьякої однієї або обох характеристик, вибраних з питомої поверхні і пористості біомаси. Відповідно до іншого аспекту винахід характеризується способами одержання продуктів, таких 5 96165 6 як займисті палива, які включають забезпечення ські відходи, стічні води, силос, трави, рисове луматеріалу, що включає вуглевод, одержаного спошпиння, багасу, бавовну, джут, коноплі, рослинне собом, який включає попередню обробку сировини волокно з целюлози, бамбук, сизаль, абаку, солобіомаси будь-якими двома або більше методами, му, стрижні кукурудзяних качанів, кукурудзяну совибраними з опромінення, ультразвукової оброблому, просо прутоподібне, люцерну, сіно, волосся ки, піролізу й окислювання; і контактування матекокосового горіха, синтетичну целюлозу, морські ріалу з мікроорганізмом, який має здатність перетводорості, водорості або їх суміші. ворювати щонайменше частину, наприклад, Біомаса може являти собою природний або щонайменше 1 мас.%, матеріалу в продукт, такий синтетичний матеріал. як займисте паливо. Приклади палив включають одне або кілька У деяких варіантах два або більше різних мепалив, вибраних з водню, спиртів і вуглеводнів. тодів попередньої обробки включають опроміненСпирти можуть включати, наприклад, етанол, ння й ультразвукову обробку, опромінення й окиспропанол, ізопропанол, н-бутанол або їх суміші. лювання, опромінення і піроліз, ультразвукову Мікроорганізм може являти собою, наприклад, обробку й окислювання, ультразвукову обробку і бактерію або дріжджі. піроліз або окислювання і піроліз. Переробка може включати ферментацію маБудь-який розкритий у даному описі метод теріалу в продукт, такий як займисте паливо. може додатково включати, наприклад, попередню Опромінення може бути здійснено, наприклад, обробку сировини біомаси паровим вибухом. з використанням іонізуючого випромінювання, таУ деяких варіантах спосіб не включає, наприкого як гамма-випромінювання, електронного пучклад, гідроліз біомаси кислотою або основою. ка або ультрафіолетового С-випромінювання, що У деяких варіантах не гідролізовано щонаймемає довжину хвилі від приблизно 100 до приблизнше приблизно 70 мас.% біомаси, наприклад, щоно 280 нм. найменше 95 мас.% маси. В окремих варіантах Іонізуюче випромінювання може включати біомаса по суті зовсім не гідролізована. опромінення електронним пучком. У деяких варіантах щонайменше один метод Опромінення може бути здійснено, наприклад, попередньої обробки застосовують, наприклад, при рівні загальної дози від приблизно 10 до прибдля біомаси, у якій менше приблизно 25 мас.% лизно 150 Мрад, наприклад, при потужності дози біомаси змочено рідиною, такою як вода. У деяких від приблизно 0,5 до приблизно 10 Мрад/день або варіантах щонайменше один метод попередньої від 1 до приблизно 10 Мрад/с. обробки застосовують для біомаси, яка по суті У деяких варіантах опромінення включає визовсім не змочена рідиною, такою як вода. користання двох або більше джерел опромінення, Біомаса може мати, наприклад, менше прибтаких як гамма-випромінювання і пучок електронів. лизно 5 мас.% утриманої води, як виміряно при 25 Ультразвукова обробка може бути здійснена, наприклад, при частоті від приблизно 15 до прибC і відносній вологості п'ятдесят відсотків. лизно 25 кГц, наприклад, при частоті від 18 до 22 У деяких варіантах щонайменше один метод кГц. попередньої обробки може бути застосований для У деяких варіантах біомаса включає першу біомаси, у якій менше приблизно 25 мас.% біомаси целюлозу, що має першу середньочислову молезнаходиться в набухлому стані, причому набухлий кулярну масу, і вуглеводний матеріал включає стан характеризується присутністю об'єму, що другу целюлозу, що має другу середньочислову приблизно на 2,5 % вище об'єму в ненабухлому молекулярну масу, що нижче першої середньочистані. В інших варіантах біомасу змішують з агенслової молекулярної маси. Друга середньочислова том, який викликає набухання, або вона включає молекулярна маса нижче першої середньочислотакий агент. вої молекулярної маси, наприклад, більше ніж У будь-якому розкритому в даному описі меприблизно в один раз. У деяких варіантах перша тоді біомаса може бути змішана, наприклад, з агецелюлоза має першу кристалічність і друга целюнтом, який викликає набухання, або включає такий лоза має другу кристалічність, яка нижче першої агент, і біомаса може одержувати дозу менше кристалічності. Друга кристалічність може бути приблизно 10 Мрад. нижче першої кристалічності більше ніж на прибУ деяких варіантах один з методів попередлизно 10 %. ньої обробки є опроміненням або включає опроміУ деяких варіантах перша целюлоза може манення. ти перший ступінь окислювання і друга целюлоза У деяких варіантах щонайменше один з метомає другий ступінь окислювання, який вище пердів попередньої обробки, наприклад, опромінення, шого ступеня окислювання. застосовують для сировини біомаси в той час, Сировина біомаси може бути одержана, наколи сировина біомаси піддається впливу повітря. приклад, зрушенням волокна джерела біомаси з Може бути використаний тиск. Щонайменше одержанням волокнистого матеріалу. Зрушення один з методів попередньої обробки, наприклад, може бути здійснене, наприклад, дисковим ножем. опромінення, може бути використаний, наприклад, Волокна волокнистого матеріалу можуть мати, для біомаси під тиском більше приблизно 2,5 атнаприклад, середнє відношення довжини до діамосфер, наприклад, більше 5 або 10 атмосфер. метра більше 5/1. Волокнистий матеріал може Спосіб може додатково включати окислюванмати, наприклад, питому поверхню за методом ня, піроліз або паровий вибух біомаси. 2 БЕТ більше 0,25 м /г. Приклади сировини біомаси включають папір, У деяких варіантах вуглевод може включати паперові продукти, паперові відходи, деревину, один або більше -1,4-зв'язків і мати середньочисдеревностружкові плити, тирсу, сільськогосподар 7 96165 8 лову молекулярну масу від приблизно 3000 до піроліз або окислювання і піроліз. Попередня об50000. робка біомаси необов'язково може включати пароПопередньо оброблений матеріал біомаси вий вибух. може додатково включати, наприклад, буфер, таВідповідно до іншого аспекту винахід характекий як бікарбонат натрію або хлорид амонію, елекризується способами одержання продукту, такого троліт, такий як хлорид калію або хлорид натрію, як займисте паливо, які включають забезпечення фактор росту, такий як біотин, і/або парну основу, матеріалу, що включає вуглевод, одержаного потаку як урацил, поверхнево-активна речовина, передньою обробкою підданої зрушенню сировини мінерал або хелатуючий агент. біомаси, вибраною з будь-якої однієї або більше У деяких варіантах сировину біомаси попереобробок, що включають опромінення, ультразвудньо обробляють з використанням будь-яких трьох кову обробку, окислювання, піроліз і паровий виабо більше методів, вибраних з опромінення, ульбух; і контактування матеріалу з мікроорганізмом, тразвукової обробки, піролізу й окислювання в який має здатність перетворювати щонайменше будь-якому порядку або приблизно в той самий частину, наприклад, щонайменше приблизно 1 час. мас. %, матеріалу в продукт, такий як займисте Відповідно до іншого аспекту винахід характепаливо. ризується способами одержання продукту, такого Піддана зрушенню біомаса може включати, як займисте паливо, які включають забезпечення наприклад, дискретні волокна, що мають відноматеріалу, що включає вуглевод, одержаного пошення довжини до діаметра (Д/Д, L/D) більше припередньою обробкою сировини біомаси будь-яким близно 5/1. Біомаса може мати, наприклад, внутодним або більше методами, вибраними з опромірішні волокна, і біомаса піддається зрушенню до нення, ультразвукової обробки, окислювання, піступеня, при якому суттєво піддаються зрушенню ролізу і парового вибуху, у якому менше приблизїї внутрішні волокна. Наприклад, біомаса піддаєтьно 25 мас. % біомаси знаходиться в набухлому ся зрушенню до ступеня, при якому вона має об'є3 стані, причому набухлий стан характеризується мну вагу менше приблизно 0,35 г/см . присутністю об'єму, що приблизно на 2,5 % вище Відповідно до іншого аспекту винахід характеномінального об'єму в ненабухлому стані; і контакризується системами для обробки сировини біотування матеріалу з мікроорганізмом, який має маси, які включають модуль підготовки сировини здатність перетворювати щонайменше частину, біомаси, призначений для зменшення розміру наприклад, щонайменше 1 мас. %, матеріалу в шматків біомаси; два або більше з наступних мопродукт, такий як займисте паливо. дулів попередньої обробки: модуль опромінення, Відповідно до іншого аспекту винахід характерозміщений для опромінення біомаси; модуль ульризується способами одержання продукту, такого тразвукової обробки, розміщений для впливу ульяк займисте паливо, які включають забезпечення тразвукової енергії на біомасу; модуль окислюванматеріалу, що включає вуглевод, одержаного поня, розміщений для окислювання біомаси; модуль передньою обробкою сировини біомаси, вибраною піролізу, розміщений для нагрівання біомаси; і з будь-якої однієї або більше обробок, що вклюпідсистему для транспортування біомаси, призначають опромінення, ультразвукову обробку, окисчену для переміщення біомаси до модулів і між лювання, піроліз і паровий вибух, у якому менше модулями в межах системи для обробки. Два або приблизно 25 мас. % біомаси гідролізується після більше модулів попередньої обробки встановлюпопередньої обробки; і контактування матеріалу з ють послідовно і/або пристосовують для обробки мікроорганізмом, який має здатність перетворювачастини біомаси приблизно в той самий час. Будьти щонайменше частину матеріалу, наприклад, яка система може додатково включати, наприклад, щонайменше приблизно 1 мас. %, у продукт, такий реактор. як займисте паливо. Відповідно до іншого аспекту винахід характеВідповідно до іншого аспекту винахід характеризується системами, що включають реактор, який ризується способами одержання продукту, такого містить попередньо оброблений матеріал біомаси, як займисте паливо, які включають забезпечення що включає вуглевод. Попередньо оброблений матеріалу, що включає вуглевод, одержаного поматеріал біомаси одержують будь-яким розкритим передньою обробкою сировини біомаси, вибраною у даному описі способом. з будь-якої однієї або більше обробок, що вклюРеактор може також містити, наприклад, мікчають опромінення, ультразвукову обробку, окисроорганізм у контакті з матеріалом, причому міклювання, піроліз і паровий вибух, у якому менше роорганізм має здатність перетворювати щонайприблизно 25 мас. % біомаси знаходиться в контаменше частину матеріалу в продукт, такий як кті з рідиною, такою як вода; і контактування матезаймисте паливо. Реактор може мати, наприклад, ріалу з мікроорганізмом, який має здатність перетзагальний об'єм більше приблизно 1000 л, наприворювати щонайменше частину, наприклад, клад, більше 5000 л. щонайменше приблизно 1 мас. %, матеріалу в Будь-яка система може включати, наприклад, продукт, такий як займисте паливо. модуль опромінення і модуль ультразвукової обУ деяких варіантах способи включають вибір робки. двох або більше різних методів попередньої оброВідповідно до іншого аспекту винахід характебки. Два або більше різних методів попередньої ризується вуглеводними матеріалами, одержаниобробки можуть включати, наприклад, опроміненми способом, який включає попередню обробку ня й ультразвукову обробку, опромінення й окиспідданої зрушенню сировини біомаси, вибрану з лювання, опромінення і піроліз, ультразвукову будь-якої однієї або більше обробок, що включаобробку й окислювання, ультразвукову обробку і ють опромінення, ультразвукову обробку, окислю 9 96165 10 вання, піроліз і паровий вибух. Попередня обробка ням композиційного матеріалу; і опромінення комможе бути здійснена, наприклад, будь-якими двопозиційного матеріалу. ма або більше обробками, вибраними з опроміВідповідно до іншого аспекту винахід характенення, ультразвукової обробки, окислювання, піризується способами одержання опромінених деролізу і парового вибуху. ревних продуктів, які включають забезпечення Відповідно до іншого аспекту винахід характедеревного продукту, який включає перший вуглеризується вуглеводними матеріалами, одержаниводовмісний матеріал, що має першу молекулярну ми способом, який включає попередню обробку масу; і опромінення деревного продукту з одерсировини біомаси, вибрану з будь-яких двох або жанням опроміненого деревного продукту, який більше обробок, що включають опромінення, ульвключає другий вуглеводовмісний матеріал, що тразвукову обробку, окислювання, піроліз і паромає другу молекулярну масу, яка вище першої вий вибух. молекулярної маси. Способи можуть додатково Відповідно до іншого аспекту винахід характевключати, наприклад, ультразвукову обробку, проризується композиціями, які містять целюлозний ведену, наприклад, перед опроміненням, після або лігноцелюлозний матеріал, що має пік максиопромінення або одночасно з опроміненням. мальної молекулярної маси менше приблизно Розкриті способи, які включають забезпечення 25000 і кристалічність менше приблизно 55 %. першого матеріалу, який включає целюлозу, що Целюлозний або лігноцелюлозний матеріал може, має першу середньочислову молекулярну масу; наприклад, мати пористість більше приблизно 72 опромінення першого матеріалу з одержанням %, питому поверхню за методом БЕТ більше придругого матеріалу, який включає целюлозу, що 2 близно 0,75 м /г або об'ємну вагу менше приблизмає другу середньочислову молекулярну масу, яка 3 но 0,5 г/см . Композиція може додатково включати, нижче першої середньочислової молекулярної наприклад, фермент і/або мікроб. маси; і об'єднання другого матеріалу з мікрооргаВідповідно до іншого аспекту винахід характенізмом. Мікроорганізм використовує, наприклад, ризується композиціями, які містять целюлозний ферменти або іншим способом перетворює другий або лігноцелюлозний матеріал, що включає воломатеріал і в деяких випадках перший матеріал з кна. Целюлозний або лігноцелюлозний матеріал одержанням корисного продукту, такого як займисмає пік максимальної молекулярної маси приблизте паливо. Займисте паливо може включати, на3 но 25000 і об'ємну вагу менше приблизно 0,5 г/см . приклад, один або більше продуктів, вибраних з Відповідно до іншого аспекту винахід характеводню, спирту, органічної кислоти, вуглеводню або ризується способами одержання композиційних суміші зазначених продуктів. Переважний продукт матеріалів, таких як композиційні матеріали на є етанолом або бутанолом, наприклад, н-, второснові волокна і полімерної матриці, які включають або трет-бутанолом. опромінення волокнистого матеріалу, який вклюУ деяких варіантах перший матеріал включає чає перший целюлозний і/або лігноцелюлозний целюлозний або лігноцелюлозний матеріал. Наматеріал, що має першу молекулярну масу, з одеприклад, перший матеріал може являти собою або ржанням другого целюлозного і/або лігноцелюлозможе включати папір, паперові продукти, деревиного матеріалу, що має другу молекулярну масу, ну, деревиноподібні матеріали, деревностружкові яка вище першої молекулярної маси; і об'єднання плити, трави, рисове лушпиння, багасу, бавовну, другого целюлозного і/або лігноцелюлозного маджут, коноплі, рослинне волокно з целюлози, бамтеріалу з матеріалом, таким як смола. бук, сизаль, абаку, солому, стрижні кукурудзяних Відповідно до іншого аспекту винахід характекачанів, водорості, морські водорості, волосся коризується способами одержання композиційних косового горіха, синтетичну целюлозу або суміші матеріалів, таких як композиційні матеріали на будь-якого з зазначених матеріалів. основі волокна і полімерної матриці, які включають У переважних варіантах перший матеріал знаоб'єднання матеріалу, такого як смола, з волокниходиться у формі волокнистого матеріалу, який стим матеріалом, який включає целюлозний і/або включає волокна, одержані зрушенням джерела лігноцелюлозний матеріал, що має першу молекуволокна. Тільки зрушення може зменшити кристалярну масу, з одержанням композиційного матерілічність волокнистого матеріалу і може працювати алу, що включає волокнистий матеріал і матрицю; синергічно з будь-якою методикою способу, яка і опромінення композиційного матеріалу для збіможе також зменшувати кристалічність і/або молельшення молекулярної маси першого целюлознокулярну масу. Зрушення може бути здійснене, наго і/або лігноцелюлозного матеріалу в матриці, приклад, дисковим ножем. У деяких варіантах вотакій як стверджуване сполучне. локнистий матеріал має середнє відношення Відповідно до іншого аспекту винахід характедовжини до діаметра більше 5/1. ризується способами одержання композиційних Перший і/або другий матеріал можуть мати, матеріалів, таких як композиційні матеріали на наприклад, питому поверхню за методом БЕТ бі2 основі волокна і полімерної матриці, які включають льше 0,25 м /г і/або пористість більше приблизно опромінення волокнистого матеріалу, який вклю25 %. чає перший целюлозний і/або лігноцелюлозний У деяких варіантах опромінення здійснюють матеріал, що має першу молекулярну масу, з одеіонізуючим випромінюванням, таким як гаммаржанням другого целюлозного і/або лігноцелюлозпромені або пучок електронів. ного матеріалу, що має другу молекулярну масу, У переважних варіантах мікроорганізм є бакяка вище першої молекулярної маси; об'єднання терією або грибом, таким як дріжджі. другого целюлозного і/або лігноцелюлозного маУ деяких варіантах друга середньочислова теріалу з матеріалом, таким як смола, з одержанмолекулярна маса щонайменше приблизно на 25 11 96165 12 % нижче першої середньочислової молекулярної Зазначені способи можуть додатково включамаси, наприклад, нижче на 50 %. ти об'єднання другого ущільненого волокнистого Розкриті способи, які включають зрушення матеріалу з мікроорганізмом або фібрування друджерела волокна з одержанням першого волокнигого ущільненого волокнистого матеріалу з одерстого матеріалу, який включає целюлозу, що має жанням другого волокнистого матеріалу і наступне першу середньочислову молекулярну масу; і об'єднання другого волокнистого матеріалу з мікопромінення першого волокнистого матеріалу, роорганізмом. який включає целюлозу, що має другу середньоДля додаткового сприяння зниженню молекучислову молекулярну масу, яка нижче першої селярної маси целюлози в будь-якому представлередньочислової молекулярної маси. Зрушення ному в даному описі способі може бути використаможе працювати синергічно з опроміненням для ний фермент, наприклад, фермент, який зменшення кристалічності і/або молекулярної марозкладає клітковину, і/або агент, який викликає си. набухання. Зазначені способи можуть додатково включаРозкриті способи, які включають ультразвукоти об'єднання другого матеріалу з мікроорганізву обробку першого матеріалу, який включає цемом. люлозу, що має першу середньочислову молекуРозкриті способи, які включають опромінення лярну масу, з одержанням другого матеріалу, який джерела волокна, наприклад, паперу, яке включає включає целюлозу, що має другу середньочислову целюлозу, що має першу середньочислову молемолекулярну масу, яка нижче першої середньочикулярну масу, з одержанням опроміненого джереслової молекулярної маси; і об'єднання другого ла волокна, яке включає целюлозу, що має другу матеріалу з мікроорганізмом. Мікроорганізм викосередньочислову молекулярну масу, яка менше ристовує, наприклад, ферменти або іншим спосопершої середньочислової молекулярної маси; і бом перетворює другий матеріал і в деяких випадзрушення опроміненого джерела волокна з одерках перший матеріал з одержанням корисного жанням волокнистого матеріалу. Стосовно попепродукту, наприклад, займистого палива. Займисредньо опроміненого матеріалу слід зазначити, що те паливо, наприклад, може являти собою або опромінений матеріал може бути крихким і більш може включати водень, спирт, органічну кислоту, сприйнятливим до "розкриття" під час зрушення. вуглеводень або суміш зазначених продуктів. ПеЗазначені способи можуть додатково включареважний продукт є етанолом або бутанолом, нати об'єднання волокнистого матеріалу з мікроорприклад, н-, втор- або трет-бутанолом. ганізмом. У деяких варіантах перший матеріал включає Розкриті способи, які включають забезпечення целюлозний або лігноцелюлозний матеріал. Напершого лігноцелюлозного матеріалу, який вклюприклад, перший матеріал може являти собою або чає целюлозу, що має першу середньочислову може включати папір, паперові продукти, деревимолекулярну масу; і опромінення першого лігнону, деревиноподібні матеріали, деревностружкові целюлозного матеріалу з одержанням другого лігплити, трави, рисове лушпиння, багасу, бавовну, ноцелюлозного матеріалу, який включає целюлоджут, коноплі, рослинне волокно з целюлози, бамзу, що має другу середньочислову молекулярну бук, сизаль, абаку, солому, стрижні кукурудзяних масу, яка нижче першої середньочислової молекачанів, водорості, морські водорості, волосся кокулярної маси. косового горіха, синтетичну целюлозу або суміші Зазначені способи можуть додатково включабудь-якого з зазначених матеріалів. ти об'єднання другого лігноцелюлозного матеріалу У переважних варіантах перший матеріал зназ мікроорганізмом або видалення лігніну з другого ходиться у формі волокнистого матеріалу, який лігноцелюлозного матеріалу з одержанням делігвключає волокна, одержані зрушенням джерела ніфікованого матеріалу і наступне об'єднання деліволокна. Зрушення може працювати, наприклад, гніфікованого матеріалу з мікроорганізмом. Видасинергічно з ультразвуковою обробкою для зменлений лігнін може бути використаний, наприклад, шення молекулярної маси і/або кристалічності. як речовина, що поліпшує технологічні властивості Зрушення може бути здійснене, наприклад, дископластиків, або він може бути спалений з одержанвим ножем. У деяких варіантах волокнистий матеням енергії. ріал має середнє відношення довжини до діаметра Розкриті способи, які включають забезпечення більше 5/1. першого волокнистого матеріалу, який включає Перший і/або другий матеріал можуть мати, целюлозу, що має першу середньочислову моленаприклад, питому поверхню за методом БЕТ бі2 кулярну масу; ущільнення першого волокнистого льше 0,25 м /г і/або пористість більше приблизно матеріалу з одержанням ущільненого першого 25 %. волокнистого матеріалу; і опромінення ущільненоУ деяких варіантах ультразвукову обробку го першого волокнистого матеріалу з одержанням здійснюють звуком, який має частоту від приблизущільненого другого матеріалу, який включає цено 16 до приблизно 100 кГц і/або інтенсивність від 2 люлозу, що має другу середньочислову молекуляприблизно 30 до приблизно 600 Вт/см . рну масу яка нижче першої середньочислової моУ переважних варіантах мікроорганізм є баклекулярної маси. Ущільнення може працювати терією або грибом, таким як дріжджі. синергічно з опроміненням для зниження молекуУ деяких варіантах друга середньочислова лярної маси і може також підвищити продуктивмолекулярна маса щонайменше приблизно на 25 ність на будь-якій стадії обробки, розкритої в да% нижче першої середньочислової молекулярної ному описі. маси, наприклад, нижче на 50 %. 13 96165 14 Розкриті способи, які включають зрушення ною речовиною можна здійснювати перед ультраджерела волокна з одержанням першого волокнизвуковою обробкою, під час або після неї. стого матеріалу, який включає целюлозу, що має Розкриті способи, які включають піроліз перпершу середньочислову молекулярну масу; і ультшого матеріалу, який включає целюлозу, що має развукову обробку першого волокнистого матеріапершу середньочислову молекулярну масу, з оделу з одержанням другого волокнистого матеріалу, ржанням другого матеріалу, який включає целюякий включає целюлозу, що має другу середньолозу, що має другу середньочислову молекулярну числову молекулярну масу, яка нижче першої семасу, яка нижче першої середньочислової молередньочислової молекулярної маси. кулярної маси; і об'єднання другого матеріалу з Зазначені способи можуть додатково включамікроорганізмом. Мікроорганізм використовує, нати об'єднання другого матеріалу з мікроорганізприклад, ферменти або іншим способом перетвомом. рює другий матеріал і в деяких випадках перший Розкриті способи, які включають ультразвукоматеріал з одержанням корисного продукту, наву обробку джерела волокна, наприклад, паперу, приклад, займистого палива. Займисте паливо яке включає целюлозу, що має першу середньоможе включати, наприклад, один або більше прочислову молекулярну масу, з одержанням обробдуктів, вибраних з водню, спирту, органічної кисленого ультразвуком джерела волокна, яке вклюлоти, вуглеводню або суміші зазначених продуктів. чає целюлозу, що має другу середньочислову Переважний продукт є етанолом або бутанолом. молекулярну масу, яка менше першої середньочиУ деяких варіантах перший матеріал включає слової молекулярної маси; і зрушення обробленоцелюлозний або лігноцелюлозний матеріал. Наго ультразвуком джерела волокна з одержанням приклад, перший матеріал може являти собою або волокнистого матеріалу. Стосовно попередньо може включати папір, паперові продукти, деревиобробленого ультразвуком матеріалу слід зазнану, деревиноподібні матеріали, деревностружкові чити, що оброблений ультразвуком матеріал може плити, трави, рисове лушпиння, багасу, бавовну, бути крихким і більш сприйнятливим до "розкритджут, коноплі, рослинне волокно з целюлози, бамтя" під час зрушення. бук, сизаль, абаку, солому, стрижні кукурудзяних Зазначені способи можуть додатково включакачанів, водорості, морські водорості, волосся коти об'єднання волокнистого матеріалу з мікрооркосового горіха, синтетичну целюлозу або суміші ганізмом. будь-якого з зазначених матеріалів. Розкриті способи, які включають ультразвукоУ переважних варіантах перший матеріал знаву обробку першого лігноцелюлозного матеріалу, ходиться у формі волокнистого матеріалу, який який включає целюлозу, що має першу середньовключає волокна, одержані зрушенням джерела числову молекулярну масу, з одержанням другого волокна. Відносно малий поперечний переріз моволокнистого матеріалу, який включає целюлозу, же бути часто піролізований з великим контролем і що має другу середньочислову молекулярну масу, ефективністю. Наприклад, зрушення може бути яка нижче першої середньочислової молекулярної здійснене дисковим ножем. У деяких варіантах маси. волокнистий матеріал має середнє відношення Зазначені способи можуть додатково включадовжини до діаметра більш 5/1. ти об'єднання другого лігноцелюлозного матеріалу Перший або другий матеріал може мати пито2 з мікроорганізмом або видалення лігніну з другого му поверхню за методом БЕТ більше 0,25 м /г лігноцелюлозного матеріалу з одержанням делігі/або пористість більше приблизно 25 %. Високі ніфікованого матеріалу і наступне об'єднання деліпитомі поверхні і/або пористості можуть підвищити гніфікованого матеріалу з мікроорганізмом. швидкості реакції, що робить способи більш ефекРозкриті способи, які включають ультразвукотивними. ву обробку першого волокнистого матеріалу, який У переважних варіантах мікроорганізм є баквключає целюлозу, що має першу середньочислотерією або грибом, таким як дріжджі. ву молекулярну масу, з одержанням другого волоУ деяких варіантах друга середньочислова книстого матеріалу, який включає целюлозу, що молекулярна маса щонайменше приблизно на 25 має другу середньочислову молекулярну масу, яка % нижче першої середньочислової молекулярної нижче першої середньочислової молекулярної маси, наприклад, нижче на 50 %. маси; і ущільнення другого волокнистого матеріаРозкриті способи, які включають зрушення лу з одержанням ущільненого волокнистого матеджерела волокна з одержанням першого волокниріалу. стого матеріалу, який включає целюлозу, що має Зазначені способи можуть додатково включапершу середньочислову молекулярну масу; і піроти об'єднання ущільненого волокнистого матеріаліз першого волокнистого матеріалу з одержанням лу з мікроорганізмом або фібрування ущільненого другого волокнистого матеріалу, який включає волокнистого матеріалу з одержанням третього целюлозу, що має другу середньочислову молекуволокнистого матеріалу і наступне об'єднання трелярну масу, яка нижче першої середньочислової тього волокнистого матеріалу з мікроорганізмом. молекулярної маси. Для додаткового сприяння зниженню молекуЗазначені способи можуть додатково включалярної маси целюлози в будь-якому представлети об'єднання другого матеріалу з мікроорганізному в даному описі способі може бути використамом. ний фермент, наприклад, фермент, що розкладає Розкриті способи, які включають піроліз джеклітковину, або хімічна речовина, наприклад, гіпорела волокна, наприклад, паперу, яке включає хлорит натрію, кислота, основа або агент, що вицелюлозу, що має першу середньочислову молекликає набухання. Обробку ферментом і/або хімічкулярну масу, з одержанням піролізованого дже 15 96165 16 рела волокна, яке включає целюлозу, що має друпершого матеріалу конвективним теплом. Конвекгу середньочислову молекулярну масу, яка менше тивне тепло може бути генероване потоком нагріпершої середньочислової молекулярної маси; і того газу. Нагрітий газ можна підтримувати при зрушення піролізованого джерела волокна з одетемпературі менше приблизно 1200C, наприклад, ржанням волокнистого матеріалу. Стосовно попеменше 1000, менше 750, менше 600, менше 400 редньо піролізованого матеріалу слід зазначити, або навіть менше 300C. Нагрітий газ можна підтщо піролізований матеріал може бути крихким і римувати при температурі більше приблизно більш сприйнятливим до "розкриття" під час зру250C. Конвективне тепло може бути генероване шення. Зрушення піролізованого матеріалу може гарячим тілом, що оточує перший матеріал, напотребувати менших витрат енергії і може бути приклад, у печі. Піроліз може включати нагрівання більш ефективним. першого матеріалу водяною парою при темпераЗазначені способи можуть додатково включатурі вище приблизно 250C. ти об'єднання волокнистого матеріалу з мікроорРозкриті способи, які включають окислювання ганізмом. першого матеріалу, який включає целюлозу, що Розкриті способи, які включають піроліз пермає першу середньочислову молекулярну масу і шого лігноцелюлозного матеріалу, який включає має перший вміст кисню, з одержанням другого целюлозу, що має першу середньочислову молематеріалу, який включає целюлозу, що має другу кулярну масу, з одержанням другого лігноцелюлосередньочислову молекулярну масу і має другий зного матеріалу, який включає целюлозу, що має вміст кисню, який вище першого вмісту кисню. другу середньочислову молекулярну масу, яка Другий матеріал може бути об'єднаний зі смолою, нижче першої середньочислової молекулярної наприклад, з розплавленою термопластичною маси. смолою, з одержанням композиційного матеріалу. Зазначені способи можуть додатково включаБільш високий рівень окислювання з одночасним ти об'єднання другого лігноцелюлозного матеріалу збереженням молекулярної маси може забезпечиз мікроорганізмом або видалення лігніну з другого ти одержання композиційних матеріалів з винятколігноцелюлозного матеріалу з одержанням делігвими механічними властивостями, такими як підніфікованого матеріалу і наступне об'єднання делівищені опір стиранню, міцність на стиск, опір гніфікованого матеріалу з мікроорганізмом. зламу, ударна в'язкість, опір вигину, модуль пружРозкриті способи, які включають піроліз перності при розтягненні, модуль пружності при вигині шого волокнистого матеріалу, який включає целюі відносне подовження при розриві. Другий матерілозу, що має першу середньочислову молекулярал може бути також об'єднаний з будь-якою тверну масу, з одержанням другого волокнистого дою і/або рідкою речовиною, розкритою у даному матеріалу, який включає целюлозу, що має другу описі, або з будь-якою твердою і/або рідкою речосередньочислову молекулярну масу, яка нижче виною, розкритою у будь-якій заявці на патент, першої середньочислової молекулярної маси; і патенті або публікації, включених у даний опис як ущільнення другого волокнистого матеріалу з одепосилання. ржанням ущільненого волокнистого матеріалу. Для додаткового поліпшення диспергованості Зазначені способи можуть додатково включасмола може включати компонент, який включає ти об'єднання ущільненого волокнистого матеріагрупи, здатні до утворення водневого зв'язку, такі лу з мікроорганізмом або фібрування ущільненого як одна або декілька ангідридних груп, карбоксиволокнистого матеріалу з одержанням третього льних груп, гідроксильних груп, амідних груп, аміволокнистого матеріалу і наступне об'єднання треногруп або суміші будь-яких із зазначених груп. У тього волокнистого матеріалу з мікроорганізмом. деяких переважних варіантах компонент включає Для додаткового сприяння зниженню молекуполімер, що співполімеризується з малеїновим лярної маси целюлози в будь-якому представлеангідридом і/або прищеплений до малеїнового ному в даному описі способі може бути використаангідриду. Такі матеріали доступні від фірми ний фермент, наприклад, фермент, що розкладає Dupont під маркою FUSABOND®. клітковину, або хімічна речовина, наприклад, гіпоПерший матеріал може являти собою або мохлорит натрію або кислота або основа. Обробку же включати, наприклад, папір, паперові продукти, ферментом і/або хімічну обробку можна здійснюдеревину, деревиноподібні матеріали, деревноствати перед піролізом, під час або після нього. ружкові плити, трави, рисове лушпиння, багасу, У будь-якому аспекті або варіанті, розкритому бавовну, джут, коноплі, рослинне волокно з целюв даному описі, піроліз може включати одну або лози, бамбук, сизаль, абаку, солому, стрижні кукубільше наступних особливостей. Піроліз може рудзяних качанів, волосся кокосового горіха, синвключати нагрівання першого матеріалу з викоритетичну целюлозу або суміші будь-якого з станням стійкого нагрівального елемента, такого зазначених матеріалів. У даному описі розкриті як металева нитка або металева стрічка. Нагріінші матеріали, які включають целюлозу. Додаткові вання можна проводити прямим контактуванням матеріали, які включають целюлозу, розкриті в стійкого нагрівального елемента і першого матеріпатентах, заявках на патент і публікаціях, включеалу. Піроліз може включати нагрівання першого них у даний опис як посилання. матеріалу індукцією, наприклад, з використанням У деяких бажаних варіантах перший матеріал піролізу Currie-Point. Піроліз може включати нагрізнаходиться у формі волокнистого матеріалу, що вання першого матеріалу опроміненням, таким як включає волокна. Такі волокнисті матеріали моінфрачервоне випромінювання. Випромінювання жуть бути, наприклад, забезпечені зрушенням може бути генероване лазером, таким як інфрачеджерела волокна, наприклад, зрушенням джерела рвоний лазер. Піроліз може включати нагрівання волокна з використанням дискового ножа. Для 17 96165 18 максимального поліпшення механічних властивосмолекулярна маса по суті є такою ж, як перша сетей часто бажано, наприклад, щоб волокна волокредньочислова молекулярна маса. нистого матеріалу мали середнє відношення довУ деяких бажаних варіантах другий вміст кисжини до діаметра більше 5/1. Наприклад, для ню щонайменше приблизно на п'ять відсотків вимаксимального поліпшення диспергованості часто ще першого вмісту кисню або ще більш переважно бажано, щоб перший і/або другий матеріал мав на двадцять відсотків вище першого вмісту кисню. 2 питому поверхню за методом БЕТ більше 0,25 м /г Розкриті способи, які включають зрушення і/або пористість більше приблизно 25 %. джерела волокна з одержанням першого волокниОкислюванню матеріалів, розкритих у даному стого матеріалу, який включає целюлозу, що має описі, може сприяти ряд методів, які включають першу середньочислову молекулярну масу і має піроліз. Наприклад, окислювання може включати перший вміст кисню. Перший волокнистий матеріпірол із першого матеріалу нагріванням першого ал окисляють для одержання другого волокнистоматеріалу з використанням стійкого нагрівального го матеріалу, який включає целюлозу, що має друелемента, такого як металева нитка або металева гу середньочислову молекулярну масу і має стрічка, в окисному середовищі, наприклад, у придругий вміст кисню, який вище першого вмісту сутності повітря, збагаченого киснем інертного кисню. Другий волокнистий матеріал може бути газу (наприклад, аргону) або в присутності самого використаний для виготовлення композиційних кисню. У деяких переважних способах нагрівання матеріалів або він може бути використаний для проводять прямим контактом стійкого нагрівальноінших застосувань. Другий матеріал може бути го елемента і першого матеріалу. В інших спосооб'єднаний, наприклад, з будь-якою твердою і/або бах окислювання включає піроліз першого матерірідкою речовиною, розкритою у даному описі, або алу нагріванням першого матеріалу індукцією, з будь-якою твердою і/або рідкою речовиною, рознаприклад, з використанням піролізера Currieкритою у будь-якій заявці на патент, патенті або Point, в окисному середовищі. В інших способах публікації, включених у даний опис як посилання. окислювання включає піроліз першого матеріалу У разі потреби і при одержанні композиційних нагріванням першого матеріалу опроміненням, матеріалів способи можуть додатково включати таким як інфрачервоне випромінювання, в окисоб'єднання другого волокнистого матеріалу зі смоному середовищі. В одному способі випромінюлою, такою як термопластична або термореактиввання генерується інфрачервоним лазером. У дона смола. даткових способах окислювання включає піроліз Розкриті способи, які включають окислювання першого матеріалу нагріванням першого матеріаджерела волокна, яке включає целюлозу, що має лу конвективним теплом в окисному середовищі. першу середньочислову молекулярну масу і має Конвективне тепло може бути генероване, наприперший вміст кисню, з одержанням окисленого клад, потоком нагрітого газу. Нагрітий газ можна джерела волокна, яке включає целюлозу, що має підтримувати, наприклад, при температурі менше другу середньочислову молекулярну масу і має другий вміст кисню, який вище першого вмісту приблизно 1200C, наприклад, менше 1000, менкисню. Окислене джерело волокна потім піддають ше 750, менше 600, менше 400 або навіть менше зрушенню з одержанням окисленого волокнистого 300C. В інших способах конвективне тепло генематеріалу, який включає волокна. Окислений ворують гарячим тілом, що оточує перший матеріал. локнистий матеріал може бути використаний для У додаткових способах окислювання включає півиготовлення композиційних матеріалів або він роліз першого матеріалу нагріванням першого може бути використаний для інших застосувань. матеріалу водяною парою при температурі вище Другий матеріал може бути об'єднаний, наприприблизно 250C. клад, з будь-якою твердою і/або рідкою речовиОкислюванню матеріалів можуть сприяти таною, розкритою у даному описі, або з будь-якою кож і інші методи, які включають ультразвукову твердою і/або рідкою речовиною, розкритою у обробку. Окислювання може включати, наприклад, будь-якій заявці на патент, патенті або публікації, ультразвукову обробку першого матеріалу в окисвключених у даний опис як посилання. ній атмосфері. Ультразвукова обробка може бути Розкриті способи, які включають окислювання здійснена, наприклад, під час диспергування перпершого матеріалу, який включає целюлозу, що шого матеріалу у водному середовищі. У деяких має першу середньочислову молекулярну масу і бажаних варіантах ультразвукову обробку здійсмає перший вміст кисню, з одержанням другого нюють з використанням звуку, що має частоту від матеріалу, який включає целюлозу, що має другу приблизно 12 до приблизно 25 кГц. середньочислову молекулярну масу і має другий Окислювання матеріалів може бути здійснене вміст кисню, який вище першого вмісту кисню. ще іншими методами, які включають іонізуюче Другий волокнистий матеріал ущільнюють з одері/або неіонізуюче випромінювання. Окислювання жанням ущільненого волокнистого матеріалу. може включати, наприклад, опромінення першого У разі потреби зазначені способи можуть доматеріалу гамма-променями в окисному середодатково включати об'єднання ущільненого волоквищі і/або опромінення першого матеріалу пучком нистого матеріалу зі смолою. У переважному варіелектронів в окисному середовищі. анті способи додатково включають фібрування Для одержання композиційних матеріалів у ущільненого волокнистого матеріалу з одержандеяких бажаних варіантах друга середньочислова ням третього волокнистого матеріалу і наступне молекулярна маса не більше ніж на п'ятнадцять об'єднання третього волокнистого матеріалу зі відсотків нижче першої середньочислової молекусмолою, такою як термопластична смола. Ущільлярної маси. Для одержання композиційних матенений або третій волокнистий матеріал може бути ріалів у деяких варіантах друга середньочислова 19 96165 20 також об'єднаний з будь-якою твердою і/або рідми способами можуть бути одержані, наприклад, кою речовиною, розкритою у даному описі, або з спирти, органічні кислоти, вуглеводні, водень, білбудь-якою твердою і/або рідкою речовиною, розкки або суміші будь-якого з зазначених матеріалів. ритою у будь-якій заявці на патент, патенті або Розкриті способи, які включають зрушення і публікації, включених у даний опис як посилання. паровий вибух джерела волокна з утворенням Розкриті способи, які включають перетворення волокнистого матеріалу; і контактування волокниспершого матеріалу, який включає целюлозу, що того матеріалу з мікроорганізмом з одержання має першу середньочислову молекулярну масу і продукту. Приклади корисних продуктів включають має перший вміст кисню, у другий матеріал, який водень, спирти, органічні кислоти, вуглеводні, білвключає целюлозу, що має другу середньочислову ки і їх комбінації. Приклади застосовних джерел молекулярну масу і має другий вміст кисню, який волокна включають целюлозний матеріал, лігновище першого вмісту кисню; і об'єднання другого целюлозний матеріал і їх комбінації. матеріалу зі смолою з одержанням композиційного Зрушення і паровий вибух джерела волокна матеріалу. Перший і/або другий матеріал може для утворення волокнистого матеріалу можуть бути об'єднаний, наприклад, з будь-якою твердою бути здійснені у будь-якому порядку. Крім того, у і/або рідкою речовиною, розкритою у даному описі, будь-якому порядку можуть бути здійснені численабо з будь-якою твердою і/або рідкою речовиною, ні операції зрушення і/або парового вибуху. Зрурозкритою у будь-якій заявці на патент, патенті шення може бути здійснене, наприклад, з викорисабо публікації, включених у даний опис як поситанням дискового ножа. Перед зрушенням і/або лання. паровим вибухом джерело волокна може бути Розкриті способи, які включають окислювання розрізане. першого матеріалу, який включає целюлозу, що У деяких варіантах спосіб включає, наприклад, має першу середньочислову молекулярну масу і зрушення джерела волокна для утворення піддамає перший вміст кисню, з одержанням другого ного зрушенню джерела волокна і наступний паматеріалу, який включає целюлозу, що має другу ровий вибух підданого зрушенню джерела волокна середньочислову молекулярну масу, яка нижче з утворенням волокнистого матеріалу. Волокниспершої середньочислової молекулярної маси, і тий матеріал можна також одержати додатковим має другий вміст кисню, який вище першого вмісту зрушенням джерела волокна, підданого зрушенню кисню; і об'єднання другого матеріалу з мікрооргаі паровому вибуху. Можна також піддати зрушенню нізмом. Мікроорганізм може використовувати друджерело волокна другий раз для одержання другий матеріал, наприклад, ферментацію, з одергого джерела волокна, підданого зрушенню, яке жанням палива, такого як водень, спирти, органічні потім піддають паровому вибуху з одержанням кислоти і вуглеводні або суміші будь-якого з заволокнистого матеріалу. значених палив. У деяких варіантах об'єднують Розкриті способи, які включають паровий витакож перший матеріал. бух джерела волокна з утворенням джерела волоРозкриті способи, які включають перетворення кна, підданого паровому вибуху, і наступне зрупершого матеріалу, який включає целюлозу, що шення підданого паровому вибуху джерела має першу середньочислову молекулярну масу і волокна з одержанням волокнистого матеріалу. має перший вміст кисню, у другий матеріал, який Волокнистий матеріал можна також одержати довключає целюлозу, що має другу середньочислову датковим паровим вибухом джерела волокна, підмолекулярну масу, яка нижче першої середньочиданого зрушенню і паровому вибуху. слової молекулярної маси, і має другий вміст кисРозкриті способи, які включають одночасне ню, який вище першого вмісту кисню; і об'єднання зрушення і паровий вибух джерела волокна з одедругого матеріалу з твердою і/або рідкою речовиржанням волокнистого матеріалу. ною, наприклад, з рідиною, яка включає мікроорУ деяких варіантах спосіб може включати проганізм і/або фермент. У деяких випадках об'єднупускання підданого зрушенню матеріалу через ють також перший матеріал. У деяких випадках одне або більше сит, наприклад, через сито, що мікроорганізм використовує другий матеріал з має середній розмір отворів 1,59 мм або менше одержанням палива, такого як водень, спирти, (0,0625 дюйма). Просіювання розділяє матеріал органічні кислоти і вуглеводні або суміші будьвідповідно до розміру. В одному варіанті спосіб якого з зазначених палив. У деяких варіантах для включає, наприклад: зрушення джерела волокна з одержання палива може бути також використаний одержанням підданого зрушенню джерела волокмікроорганізмом перший матеріал. на; пропускання підданого зрушенню джерела воКоли використовується мікроорганізм, він молокна через перше сито з одержанням просіяного же бути природним мікроорганізмом або штучно джерела волокна; зрушення просіяного джерела створеним мікроорганізмом. Мікроорганізм може волокна з одержанням другого підданого зрушенявляти собою, наприклад, бактерію, наприклад, ню джерела волокна; пропускання другого піддабактерію, що розкладає целюлозу, гриби, наприного зрушенню джерела волокна через друге сито, клад, дріжджі, рослину або одноклітинний оргащо має середній розмір отворів менше ніж у пернізм, наприклад, водорості, найпростіші або гришому ситі, з одержанням другого просіяного джебоподібний одноклітинний організм, наприклад, рела волокна; і паровий вибух другого просіяного слизисті гриби. Коли організми сумісні, можуть джерела волокна з одержанням волокнистого мабути використані суміші. Звичайно різні мікрооргатеріалу. Спосіб може додатково включати зрушеннізми можуть продукувати ряд корисних продуктів, ня другого просіяного джерела волокна з одертаких як паливо, дією на матеріали, наприклад, жанням третього підданого зрушенню джерела ферментацію матеріалів. Ферментацією або іншиволокна і наступний паровий вибух третього під 21 96165 22 даного зрушенню джерела волокна з одержанням біомасу з міських відходів (відходи постійно проволокнистого матеріалу. живаючого населення і легкі комерційні відходи з Можна також піддати зрушенню джерело ворецикловими продуктами, наприклад, такими, з локна й одночасно пропустити його через сито. яких видалені метал і скло). Способи можуть також додатково включати Терміни "рослинна біомаса" і "лігноцелюлозна поміщення волокнистого матеріалу у по суті газобіомаса" стосуються фактично будь-якої органічної непроникний матеріал для видалення захопленого речовини рослинного походження (деревної або газу й ущільнення волокнистого матеріалу. По суті недеревної), придатної для підтримання енергії. газонепроникний матеріал може бути розчинним у Рослинна біомаса може включати, але без обмеводі і може мати форму мішка. ження, відходи і залишки сільськогосподарського Приклади мікроорганізмів, які можуть бути виврожаю, такі як кукурудзяна солома, пшенична користані для одержання корисних продуктів, солома, рисова солома, очеретяно-цукрова багаса включають бактерії, дріжджі або їх комбінації. Мікі подібні. Рослинна біомаса додатково включає, роорганізм може являти собою, наприклад, бактеале без обмеження, дерева, деревні паливні кульрію, наприклад, бактерію, що розкладає целюлозу, тури, відходи і залишки деревини, такі як залишки гриб, наприклад, дріжджі, рослину або одноклітиндеревини хвойних порід, корові відходи, тирсу, ний організм, наприклад, водорості, найпростіші потоки відходів паперової і целюлозної промислоабо грибоподібний одноклітинний організм, напривості, деревне волокно і т. д. Як інше джерело роклад, слизисті гриби. слинної біомаси можуть бути додатково викорисПриклади продуктів, які можуть бути одержані, тані для переробки у великому масштабі кормові включають одно- і багатоатомні С1-С6-алкилові посівні трави, такі як просо прутоподібне. На місьспирти, одноосновні і багатоосновні карбонові киких територіях найкраща потенційна сировина для слоти, С1-С6-вуглеводні і їх комбінації. Конкретні рослинної біомаси включає дворові відходи (наприклади придатних спиртів включають метанол, приклад, трав'янисті зрізи, листя, зрізи дерев і чаетанол, пропанол, ізопропанол, бутанол, етиленггарники) і відходи переробки овочевих культур. ліколь, пропіленгліколь, 1,4-бутандіол, гліцерин і їх "Лігноцелюлозна сировина" являє собою будькомбінації. Конкретні приклади придатних карбоякий тип рослинної біомаси, такий як, але без обнових кислот включають мурашину кислоту, оцтомеження, недеревна рослинна біомаса, оброблюву кислоту, пропіонову кислоту, масляну кислоту, вані культури, такі як, але без обмеження, трави, валеріанову кислоту, капронову кислоту, пальмінаприклад, але без обмеження, С4-трави, такі як тинову кислоту, стеаринову кислоту, щавлеву киспросо прутоподібне, cord grass, плевел, лоту, малонову кислоту, бурштинову кислоту, глуmiscanthus, двокитичник очеретоподібний або їх тарову кислоту, олеїнову кислоту, лінолеву комбінації, або залишки цукрового виробництва, такі як багаса або бурячний гніт, залишки сільськокислоту, гліколеву кислоту, молочну кислоту, господарського виробництва, наприклад, солому гідроксимасляну кислоту і їх комбінації. Приклади сої, кукурудзяну солому, рисову солому, рисове придатних вуглеводнів включають метан, етан, лушпиння, ячмінну солому, стрижні кукурудзяних пропан, пентан, н-гексан і їх комбінації. Багато які з качанів, пшеничну солому, солому каноли, рисову зазначених продуктів можуть бути використані як солому, вівсяну солому, вівсяне лушпиння, кукупалива. рудзяне волокно, волокно рециркульованої деревВикористовуваний у даному описі термін "воної маси, тирсу, тверду деревину листяних порід, локнистий матеріал" означає матеріал, який вклюнаприклад, осикову деревину й тирсу, деревину чає численні розпушені роздільні і розділювані хвойних порід або їх комбінацію. Лігноцелюлозна волокна. Волокнистий матеріал може бути одерсировина може додатково включати відходи цежаний, наприклад, із джерела волокна, яке являє люлозної промисловості, такі як, але без обмесобою вибілений крафт-папір, зрушенням, наприження, газетний папір, картон, тирса і т. п. клад, за допомогою дискового ножа. Лігноцелюлозна сировина може включати Використовуваний у даному описі термін "сиодин вид волокна, або, альтернативно, лігноцелюто" означає елемент, здатний просіювати матеріал лозна сировина може включати суміш волокон, що відповідно до розміру. Приклади сит включають походять від різної лігноцелюлозної сировини. перфоровану пластину, циліндр або подібний Крім того, лігноцелюлозна сировина може включаелемент або дротяну сітку, або сукняну тканину. ти свіжу лігноцелюлозну сировина, частково висуВикористовуваний у даному описі термін "пішену лігноцелюлозну сировину або їх комбінацію. роліз" означає розрив зв'язків у матеріалі з викоДля цілей даного опису вуглеводи являють ристанням теплової енергії. Піроліз може відбувасобою матеріали, які повністю складаються з однітися в той час, коли матеріал знаходиться у єї або більше сахаридних ланок, або матеріали, вакуумі або занурений у газоподібний матеріал, які включають одну або більше сахаридних ланок. такий як окисний газ, наприклад, повітря або киВуглеводи можуть бути полімерними (наприклад, сень, або відновний газ, такий як водень. число ланок дорівнює або більше Вміст кисню вимірюється елементним аналі10,100,1000,10000 або 100000), олігомерними (назом зразка, підданого піролізу в печі, яка працює приклад, число ланок дорівнює або більше 4,5, при температурі 1300C або вище. 6,7, 8,9 або 10), тримерними, димерними або моТермін "біомаса" стосується нескам'янілої, номерними. Коли вуглеводи утворені з більше одтобто відроджуваної, органічної речовини. Різні нієї повторюваної ланки, повторювані ланки мотипи біомаси включають рослинну біомасу (визнажуть бути однаковими або різними. чену нижче), тваринну біомасу (будь-який тваринний побічний продукт, тваринні відходи і т. д.) і 23 96165 24 Приклади полімерних вуглеводів включають Інші характерні відмінності і переваги даного целюлозу, ксилан, пектин і крохмаль, тоді як цевинаходу стануть очевидними з наступного доклалюлоза і лактоза є прикладами димерних вуглеводного опису і формули винаходу. дів. Приклади мономерних вуглеводів включають Фіг.1 є блок-схемою, яка ілюструє перетворенглюкозу і ксилозу. ня біомаси в продукти і побічні продукти. Вуглеводи можуть бути частиною надмолекуФіг.2 є блок-схемою, яка ілюструє перетворенлярної структури, наприклад, ковалентно зв'язані в ня джерела волокна в перший і другий волокнисті структурі. Приклади таких матеріалів включають матеріали. лігноцелюлозні матеріали, такі як ті, котрі знайдені Фіг.3 являє собою вигляд у розрізі дискового в деревині. ножа. Займисте паливо є продуктом, здатним до гоФіг.4 є блок-схемою, яка ілюструє перетворенріння в присутності кисню. Приклади займистих ня джерела волокна в перший, другий і третій вопалив включають етанол, н-пропанол, н-бутанол, локнисті матеріали. водень і суміші будь-яких двох або більше зазнаФіг.5 є блок-схемою, яка ілюструє ущільнення чених речовин. матеріалу. Використовуваний у даному описі термін "агеФіг.6 є перспективним виглядом гранулятора. нти, що викликають набухання" означає матеріаФіг.7А представляє ущільнений волокнистий ли, які викликають видиме набухання, наприклад, матеріал у формі гранул. збільшення об'єму целюлозних і/або лігноцелюлоФіг.7В є поперечним розрізом порожньої гразних матеріалів на 2,5 % у порівнянні з ненабухнули, центр порожнини якої знаходиться на лінії лим станом при використанні таких матеріалів у центра гранули. вигляді розчину, наприклад, водного розчину. ПриФіг.7С є поперечним розрізом порожньої граклади включають лужні речовини, такі як гідроксид нули, центр порожнини якої знаходиться поза лінінатрію, гідроксид калію, гідроксид літію і гідроксид єю центра гранули. амонію, підкислювальні агенти, такі як мінеральні Фіг.7D є поперечним розрізом трилопатевої кислоти (наприклад, сірчана кислота, хлористовогранули. днева кислота і фосфорна кислота), солі, такі як Фіг.8 є блок-схемою, яка ілюструє послідовхлорид цинку, карбонат кальцію, карбонат натрію, ність обробки для переробки сировини. сульфат бензилтриметиламонію, і основні органічФіг.9 є перспективним зображенням з вирізом ні аміни, такі як етилендіамін. гамма-опромінювача. Використовуваний у даному описі термін "підФіг.10 є збільшеним перспективним зображенданий зрушенню матеріал» означає матеріал, що ням області R Фіг.9. включає окремі волокна, у якому щонайменше 50 Фіг.11 є блок-схемою, яка ілюструє послідов% окремих волокон мають відношення довжиність попередньої обробки сировини опроміненням на/діаметр (Д/Д) щонайменше приблизно 5 і мають пучком електронів. у неущільненому вигляді об'ємну вагу менше приФіг.12 є схематичним зображенням системи 3 близно 0,6 г/см . Підданий зрушенню матеріал, для ультразвукової обробки технологічного потоку тому, відрізняється від матеріалу, що розрізаний, целюлозного матеріалу в рідкому середовищі. розрубаний або подрібнений. Фіг.13 є схематичним зображенням ультразвуВикористовуваний в даному описі вираз "зміна кової установки, що має два перетворювачі, з'єдмолекулярної структури сировини біомаси" ознананих в один рупор. чає зміну розташування утворення хімічного зв'язФіг.14 є блок-схемою, яка ілюструє систему ку або конформації структури. Зміна молекулярної для піролітичної попередньої обробки сировини. структури може включати, наприклад, зміну надФіг.15 є виглядом збоку в розрізі камери піромолекулярної структури матеріалу, окислювання лізу. матеріалу, зміну середньої молекулярної маси, Фіг.16 є виглядом збоку в розрізі камери пірозміну середньої кристалічності, зміну питомої полізу. верхні, зміну ступеня полімеризації, зміну пористоФіг.17 є виглядом збоку в розрізі камери пірості, зміну ступеня розгалуження, прищеплення до лізера, що включає нагріту нитку. інших матеріалів, зміну розміру кристалічного доФіг.18 є схематичним виглядом збоку в розрізі мену або зміну загального розміру домену. піролізера Curie-Point. Якщо не зазначено інакше, усі технічні і наукоФіг.19 є схематичним виглядом збоку в розрізі ві терміни, використовувані в даному описі, мають печі піролізера. таке ж значення, що є загальноприйнятим для Фіг.20 є схематичним виглядом зверху в розріфахівців в галузі, до якої належить даний винахід. зі апаратури для піролізу лазером. Хоча в практиці або випробуваннях дійсного винаФіг.21 є схематичним виглядом зверху в розріходу можуть бути використані методи і матеріали, зі флеш-піролізера з вольфрамовою ниткою. подібні або еквівалентні розкритим у даному описі, Фіг.22 є блок-схемою, яка ілюструє систему придатні методи і матеріали розкриті нижче. Усі для попередньої обробки сировини окислюванням. публікації, заявки на патент, патенти й інші згадані Фіг.23 є блок-схемою, яка ілюструє загальну в даному описі посилання включені у всій їх повсхему способу перетворення джерела волокна в ноті як посилання. У випадку конфлікту даний продукт, наприклад, етанол. опис, включаючи визначення, буде контролюватиФіг.24 є виглядом у поперечному розрізі апася. Крім того, матеріали, способи і приклади є тільратури для парового вибуху. ки пояснювальними і не призначені для обмеженФіг.25 є схематичним виглядом збоку в розрізі ня. гібридного пристрою, що забезпечує обробку си 25 96165 26 ровини опроміненням пучком електронів і ультразБіомаса (наприклад, рослинна біомаса, твавуком. ринна біомаса і біомаса з міських відходів) може Фіг.26 є сканованим електронним мікрознімком бути перероблена з одержанням корисних продукзображення волокнистого матеріалу, одержаного з тів, таких як палива. Нижче описані системи і спопаперу з багатошаровим покриттям, при 25соби, у яких можуть бути використані, наприклад, кратному збільшенні. Волокнистий матеріал одеряк вихідна сировина, целюлозні і/або лігноцелюложували з використанням дискового ножа і сита з зні матеріали, які легкодоступні, але які може бути отворами розміром 1/8 дюйма (3,175 мм). важко обробляти, наприклад, ферментацією. ВихіФіг.27 є сканованим електронним мікрознімком дні матеріали спочатку фізично підготовляють для зображення волокнистого матеріалу, одержаного з обробки, часто зменшенням розміру матеріалів вибіленого паперового крафт-картону, при 25для вихідної сировини. Фізично підготовлена сирократному збільшенні. Волокнистий матеріал одервина може бути попередньо оброблена або пережували з використанням дискового ножа і сита з роблена з використанням однієї або декількох оботворами розміром 1/8 дюйма (3,175 мм). робок, вибраних з опромінення, ультразвукової Фіг.28 є сканованим електронним мікрознімком обробки, окислювання, піролізу і парового вибуху. зображення волокнистого матеріалу, одержаного з Різні системи і методи попередньої обробки мовибіленого паперового крафт-картону, при 25жуть бути використані в комбінаціях, які включають кратному збільшенні. Волокнистий матеріал двічі дві, три або навіть чотири технології. піддавали зрушенню з використанням дискового У деяких випадках для забезпечення матеріаножа і сита з отворами розміром 1/16 дюйма лів, що включають вуглевод, такий як целюлоза, (1,588 мм) під час кожного зрушення. що може бути перетворений мікроорганізмом у Фіг.29 є сканованим електронним мікрознімком ряд бажаних продуктів, таких як займисті палива зображення волокнистого матеріалу, одержаного з (наприклад, етанол, бутанол або водень), вихідна вибіленого паперового крафт-картону, при 25сировина, яка може включати одну або більше кратному збільшенні. Волокнистий матеріал тричі сахаридних ланок, може бути оброблена одним піддавали зрушенню з використанням дискового або декількома розкритими в даному описі спосоножа. Під час першого зрушення використовували бами. Інші продукти і побічні продукти, які можуть сито з отворами розміром 1/8 дюйма (3,175 мм); бути одержані, включають, наприклад, їжу людини, під час другого зрушення використовували сито з тваринний корм, фармацевтичні засоби і живильні отворами розміром 1/16 дюйма (1,588 мм), і під речовини. Представлений ряд прикладів, діапазон час третього зрушення використовували сито з устаткування в яких коливається від експерименотворами розміром 1/32 дюйма (0,794 мм). тальної установки в методах окремої попередньої Фіг.30 є схематичним виглядом збоку апаратуобробки до великомасштабних установок з перери для ультразвукової обробки, тоді як Фіг.31 є робки біомаси. виглядом у поперечному розрізі пристрою Фіг.30. У більшості випадків будь-який матеріал біоФіг.32 є сканованим електронним мікрозніммаси, що являє собою вуглеводи або включає вугком, при 1000-кратному збільшенні зображення, леводи, які повністю складаються з однієї або біволокнистого матеріалу, одержаного зрушенням льше сахаридних ланок або які включають одну проса прутоподібного з використанням дискового або більше сахаридних ланок, може бути обробножа і наступним пропусканням підданого зрушенлений будь-яким з розкритих у даному описі споню матеріалу через сито з отворами розміром 1/32 собом. Матеріал біомаси може бути, наприклад, дюйма (0,794 мм). целюлозним або лігноцелюлозним матеріалом. Фіг.33 і 34 є сканованими електронними мікроЗазначені матеріали можуть включати, напризнімками, при 1000-кратному збільшенні зобраклад, папір, паперові продукти, деревину, деревиження, волокнистого матеріалу Фіг.32 після опроноподібні матеріали, пресовану деревину, трави, мінення гамма-променями дозами 10 і 100 Мрад, рисове лушпиння, багасу, бавовну, джут, коноплі, відповідно. рослинне волокно з целюлози, бамбук, сизаль, Фіг.35 є сканованими електронними мікрознімабаку, солому, стрижні кукурудзяних качанів, воками, при 1000-кратному збільшенні зображення, лосся кокосового горіха, водорості, морські водоволокнистого матеріалу Фіг.32 після опромінення рості, синтетичну целюлозу або їх суміші. дозою 10 Мрад і ультразвукової обробки. Джерела волокна включають джерела целюФіг.36 є сканованим електронним мікрознімлозного волокна, що включають папір і паперові ком, при 1000-кратному збільшенні зображення, продукти (наприклад, папір з багатошаровим покволокнистого матеріалу Фіг.32 після опромінення риттям і крафт-папір), і джерела лігноцелюлозного дозою 100 Мрад і ультразвукової обробки. волокна, що включають деревину і деревиноподіФіг.37 є інфрачервоним спектром паперового бні матеріали, наприклад, пресовану деревину. крафт-карто ну, підданого зрушенню дисковим Інші придатні джерела волокна включають джереножем. ла натурального волокна, наприклад, трави, рисоФіг.38 є інфрачервоним спектром крафтве лушпиння, багасу, бавовну, джут, коноплі, роспаперу Фіг.37 після опромінення гаммалинне волокно з целюлози, бамбук, сизаль, абаку, випромінюванням дозою 100 Мрад. солому, стрижні кукурудзяних качанів, волосся Фіг.39 є схематичним зображенням способу кокосового горіха; джерела волокна з високим вміперетворення біомаси. стом -целюлози, наприклад, бавовну; і джерела Фіг.40 є схематичним зображенням іншого синтетичного волокна, наприклад, екструдовану способу перетворення біомаси. пряжу (орієнтовану пряжу або неорієнтовану пряжу). Джерела натурального або синтетичного во 27 96165 28 локна можуть бути одержані з обрізків текстильних ристання в первинних процесах виробництва, наматеріалів, що не були у використанні, наприклад, приклад, зменшенням середньочислової молекуз залишків або відрізків, або вони можуть являти лярної маси і кристалічності сировини. Підсистема собою відходи, що були у використанні, напри118 для первинного процесу одержує попередньо клад, шматки (ганчір'я). Коли як джерела волокна оброблену сировину з підсистеми 114 для поперевикористовуються паперові продукти, вони можуть дньої обробки і виробляє корисні продукти (наприбути матеріалами, які не були у використанні, наклад, етанол, інші спирти, фармацевтичні засоби приклад, обрізками матеріалів, які не були у викоі/або харчові продукти). У деяких випадках продукристанні, або вони можуть бути відходом, який був ція з підсистеми 118 для первинного процесу є у використанні. За винятком сировини, яка не була безпосередньо застосовною, але в інших випадках у використанні, сировини, яка була у використанні, вона вимагає додаткової обробки, яку надає підяк джерела волокна можуть бути також використасистема 122 для наступної обробки. Підсистема ні промислові відходи (наприклад, відходи вироб122 для наступної обробки забезпечує подальшу ництв) і відходи обробки (наприклад, стічні води обробку потоків продукту з підсистеми 118 для від переробки паперу). Джерело волокна може первинного процесу, яким вона необхідна (наприбути також одержане або витягнуте з непридатних клад, дистиляція або денатурація етанолу), а тавідходів людей (наприклад, стічні води), тваринних кож обробку потоків відходів з інших підсистем. У або рослинних відходів. Додаткові джерела волокдеяких випадках побічні продукти підсистем 114, на описані в патентах США №№ 118, 122 можуть бути також безпосередньо або 6448307,6258876,6207729,5973035 і 5952105. побічно застосовні як вторинні продукти і/або в У деяких варіантах вуглевод є матеріалом або підвищенні загальної ефективності системи 100. Підсистема 122 для наступної обробки може вировключає матеріал, який має один або більше бляти оброблену воду, що підлягає рециркуляції 1,4-зв'язків і має середньочислову молекулярну для використання як технологічної води в інших масу від 3000 до 50000. Такий вуглевод є целюлопідсистемах і/або може виробляти здатний до гозою або включає целюлозу (І), яка вироблена з (ріння відхід, який може бути використаний як паглюкози 1) конденсацією (1→4)-глікозидних зв'язливо для парових котлів, що виробляють водяну ків. Такий зв'язок сам по собі протилежний (14)пару і/або електрику. глікозидним зв'язкам, присутнім у крохмалі й інших На оптимальний розмір установок перетвовуглеводах. рення біомаси впливають фактори, які включають економічні міркування стосовно масштабу виробництва і тип і доступність біомаси, використовуваної як вихідна сировина. Збільшення розмірів установки приводить до підвищення економії, пов'язаної з процесами, що відбуваються в установці. Однак, збільшення розмірів установки приводить також до підвищення витрат (наприклад, транспортних витрат) на одиницю вихідної сировини. Вивчення аналізу даних факторів указує на те, що придатний розмір установок для перетворення біомаси може змінюватися від 2000 до 10000 сухих тонн сировини на день залежно щоМожуть бути також використані суміші будьнайменше частково від типу використовуваної якого з вищевказаних матеріалів. вихідної сировини. Тип вихідної сировини може Фіг.1 показує систему 100 для перетворення також впливати на вимоги до збереження устанобіомаси, особливо біомаси зі значним вмістом цевок, оскільки установки, призначені, головним чилюлозних і лігноцелюлозних компонентів, у корисні ном, для переробки сировини, доступність якої продукти і побічні продукти. Система 100 включає змінюється залежно від пори року (наприклад, підсистему 110 для підготовки сировини, підсискукурудзяна солома), вимагають більше сховищ тему 114 для попередньої переробки, підсистему для вихідної сировини на місці або поза місцем, 118 для первинного процесу і підсистему 122 для ніж установки, призначені для переробки сировинаступної обробки. Підсистема 110 для підготовки ни, приступність якої є відносно стійкою (наприсировини одержує біомасу в її сирій формі, фізичклад, паперові відходи). но підготовляє біомасу для використання як сироУ деяких випадках способи переробки почивини в наступних процесах (наприклад, зменшує наються з фізичної підготовки вихідної сировини, розмір біомаси і гомогенізує її) і зберігає біомасу наприклад, зі зменшення розмірів матеріалів, вияк у її сирій формі, так і у формі вихідної сировини. користовуваних як вихідна сировина, наприклад, Сировина біомаси зі значним вмістом целюлозних різанням, подрібнюванням, зрушенням або рубані лігноцелюлозних компонентів може мати високу ням. У деяких випадках приготовляють розпушену середньочислову молекулярну масу і кристалічсировину (наприклад, рециркуьований папір або ність, які можуть зробити переробку вихідної сиропросо прутоподібне) зрушенням або подрібнюванвини в корисні продукти (наприклад, ферментація ням. Для видалення матеріалу, який не пройшов вихідної сировини для одержання етанолу) важчерез сито, або небажаних предметів, таких як, кою. наприклад, камінчики або нігті, з потоку сировини, Підсистема 114 для попередньої обробки одеможуть бути використані сита і/або магніти. ржує вихідну сировину з підсистеми 110 для підготовки сировини і підготовляє сировину для вико 29 96165 30 Системи для підготовки сировини можуть мати Зрушення може бути вигідним для "розкриття" конфігурацію, призначену для одержання потоків і "прикладання тиску" на волокнисті матеріали, що сировини зі спеціальними властивостями, такими робить целюлозу матеріалів більш сприйнятливою як, наприклад, визначені максимальні розміри, до розриву ланцюга і/або зменшенню кристалічновизначене відношення довжини до ширини або сті. Розкриті матеріали можуть бути також більш визначені питомі поверхні. Як частину одержання сприйнятливі до окислювання при опроміненні. сировини, можна контролювати (наприклад, підДжерело волокна може бути піддане зрушенвищувати) об'ємну вагу вихідної сировини. ню в сухому стані, гідратованому стані (наприклад, У деяких варіантах матеріал, що підлягає певоно може мати до 10 мас. % абсорбційної води) реробці, знаходиться у формі волокнистого матеабо у вологому стані, наприклад, воно може мати ріалу, який включає волокна, одержані зрушенням від приблизно 10 до приблизно 75 мас. % води. джерела волокна. Зрушення може бути здійснене, Джерело волокна може бути навіть піддане зрунаприклад, дисковим ножем. шенню під час часткового або повного занурення в Як випливає, наприклад, з Фіг.2, джерело 210 рідину, таку як вода, етанол, ізопропанол. волокна піддають зрушенню, наприклад, дисковим Джерело волокна може бути також піддане ножем з одержанням першого волокнистого матезрушенню в атмосфері газу (наприклад, потік або ріалу 212. Перший волокнистий матеріал 212 проатмосфера газу іншого, ніж повітря), наприклад, пускають через перше сито 214, що має середній кисню або азоту або водяної пари. розмір отворів 1,59 мм або менше (1/16 дюйма, Інші способи одержання волокнистих матеріа0,0625 дюйма), з одержанням другого волокнистолів включають, наприклад, подрібнювання точильго матеріалу 216. У випадку потреби джерело воним каменем, механічний розрив або роздирання, локна перед зрушенням може бути розрізане, наштирове подрібнювання або атриторне подрібнюприклад, подрібнювачем. Коли як джерело вання в повітряній атмосфері. сировини використовується, наприклад, папір, він У разі потреби волокнистий матеріал може буможе бути спочатку розрізаний на смуги шириною, ти розділений, наприклад, безперервно або порцінаприклад, від 1/4 до 1/2 дюйма (від 6,35 мм до ями, на фракції відповідно до їх довжини, ширини, 1,27 см) з використанням подрібнювача, наприщільності, типу матеріалу або комбінації зазначеклад, протитечійно обертового гвинтового подрібних ознак. Наприклад, для утворення композиційнювача, такого як ті, котрі виготовляються фірмою них матеріалів часто бажано мати відносно вузьMunson (Utica, N.Y.). Як альтернатива подрібнюкий розподіл довжин волокон. ванню, розмір паперу може бути зменшений різанЗалізовмісні матеріали можуть бути, наприням до бажаного розміру з використанням гільйоклад, відділені від будь-якого з волокнистих матетинного ножа. Гільйотинний ніж може бути ріалів пропусканням волокнистого матеріалу, що використаний, наприклад, для розрізування папевключає залізовмісний матеріал, повз магніт, нару на аркуші, наприклад, з розмірами 10 дюймів приклад, електромагніт, і наступним пропусканням (25,40 см) шириною на 12 дюймів (30,48 см) доводержаного волокнистого матеріалу через ряд сит, жиною. кожне з який має отвори різних розмірів. У деяких варіантах зрушення джерела волокна Волокнисті матеріали можуть бути також розі пропускання утвореного першого волокнистого ділені, наприклад, з використанням високошвидкіматеріалу через сито здійснюють одночасно. Зрусного газу, наприклад, повітря. При такому підході шення і пропускання через сито можуть бути також волокнисті матеріали розділяють витягуванням здійснені періодичним шляхом. різних фракцій, які, у випадку потреби, можуть Дисковий ніж може бути використаний, наприбути охарактеризовані фотонно. Апаратура для клад, для одночасного зрушення джерела волокна такого розділення обговорена в патенті США № і просіювання першого волокнистого матеріалу. Як 6883667, авторами якого є Lindsey et al. випливає з Фіг.3, дисковий ніж 220 включає сироВолокнисті матеріали відразу ж після їх одервинний бункер 222, який може бути завантажений жання можуть бути опромінені або вони можуть подрібненим джерелом 224 волокна, одержаним бути висушені, наприклад, при температурі прибподрібнюванням джерела волокна. Подрібнене лизно 105C протягом 4-18 годин, щоб вміст володжерело волокна піддають зрушенню між стаціоги перед використанням складав менше приблизнарними лезами 230 і обертовими лезами 232 з но 0,5 %. одержанням першого волокнистого матеріалу 240. У разі потреби лігнін може бути видалений з Перший волокнистий матеріал 240 проходить чебудь-якого з волокнистих матеріалів, що включарез сито 242 і одержаний другий волокнистий мають лігнін. Для сприяння розриву матеріалів, що теріал 244 захоплюється в бункер 250. Для спривключають целюлозу, матеріал може бути обробяння збиранню другого волокнистого матеріалу лений перед опроміненням нагріванням, хімічною бункер може мати тиск нижче номінального атморечовиною (наприклад, мінеральною кислотою, сферного тиску, наприклад, щонайменше на 10 % основою або сильним окислювачем, таким як гіпонижче номінального атмосферного тиску, наприхлорит натрію) і/або ферментом. клад, щонайменше на 25 % нижче номінального У деяких варіантах середній розмір отворів атмосферного тиску, щонайменше на 50 % нижче першого сита складає менше 0,79 мм (1/32 дюйма, номінального атмосферного тиску або щонаймен0,03125 дюйма), наприклад, менше 0,51 мм (1/50 ше на 75 % нижче номінального атмосферного дюйма, 0,02000 дюйма), менше 0,40 мм (1/64 тиску. У деяких варіантах використовують джередюйма, 0,015625 дюйма), менше 0,23 мм (0,009 ло 252 вакууму для підтримання бункера нижче дюйма), менше 0,20 мм (1/128 дюйма, 0,0078125 номінального атмосферного тиску. дюйма), менше 0,18 мм (0,007 дюйма), менше 0,13 31 96165 32 мм (0,005 дюйма) або навіть менше 0,10 мм (1/256 % від середньої довжини, менше 40 % від середдюйма, 0,00390625 дюйма). Сито підготовляють ньої довжини, менше 25 % від середньої довжини, звалюванням моноволокон, що мають відповідний менше 10 % від середньої довжини, менше 5 % від діаметр, з одержанням необхідного розміру отвосередньої довжини або навіть менше 1 % від серів. Моноволокна можуть бути виготовлені, наприредньої довжини. клад, з металу, наприклад, нержавіючої сталі. У деяких варіантах питома поверхня другого Оскільки розміри отворів стають менше, вимоги до волокнистого матеріалу за методом БЕТ складає 2 структури моноволокон можуть зрости. Для розмібільше 0,1 м /г, наприклад, більше 0,25, більше рів отворів менше 0,40 мм може бути вигідним, 0,5, більше 1,0, більше 1,5, більше 1,75, більше наприклад, виготовлення сит з моноволокон, оде5,0, більше 10, більше 25, більше 35, більше 50, ржаних з матеріалу іншого, ніж нержавіюча сталь, більше 60, більше 75, більше 100, більше 150, бінаприклад, з титану, титанових сплавів, аморфних льше 200 або навіть більше 250 м /г. Пористість металів, нікелю, вольфраму, родію, ренію, керамідругого волокнистого матеріалу 216 може бути, ки або скла. У деяких варіантах сито виготовляють наприклад, більше 20 %, більше 25, більше 35, з листа, наприклад, металевого листа, що має більше 50, більше 60, більше 70, наприклад, більотвори, наприклад, різанням у пластину з викорисше 80, більше 85, більше 90, більше 92, більше 94, танням лазера. У деяких варіантах відкрита повебільше 95, більше 97,5, більше 99 або навіть бірхня отворів сита складає менше 52 %, наприльше 99,5 %. клад, менше 41 %, менше 36 %, менше 31 %, У деяких варіантах відношення середнього віменше 30 %. дношення довжини до діаметра першого волокниУ деяких варіантах другий волокнистий матестого матеріалу до середнього відношення довжиріал піддають зрушенню і пропускають через перни до діаметра другого волокнистого матеріалу ше сито або через сито з різними розмірами отвоскладає, наприклад, менше 1,5, наприклад, менше рів. 1,4, менше 1,25, менше 1,1, менше 1,075, менше У деяких варіантах другий волокнистий мате1,05, менше 1,025 або навіть по суті дорівнює 1. ріал пропускають через друге сито, що має середВ окремих варіантах волокнистий матеріал ній розмір отворів, який дорівнює розміру першого знову піддають зрушенню й одержаний волокниссита або менше нього. тий матеріал пропускають через друге сито, що Як випливає з Фіг.4, третій волокнистий матемає середній розмір отворів менше розміру перріал 220 може бути одержаний із другого волокнишого сита, з одержанням третього волокнистого стого матеріалу 216 зрушенням другого волокнисматеріалу. У таких випадках відношення середтого матеріалу 216 і пропусканням одержаного нього відношення довжини до діаметра другого матеріалу через друге сито 222, що має середній волокнистого матеріалу до середнього відношення розмір отворів менше розміру першого сита 214. довжини до діаметра третього волокнистого матеЗвичайно волокна волокнистого матеріалу ріалу може складати, наприклад, менше 1,5, наможуть мати відносно високе середнє відношення приклад, менше 1,4, менше 1,25 або навіть менше довжини до діаметра (наприклад, більше 20 до 1), 1,1. навіть якщо вони були піддані зрушенню більше У деяких варіантах третій волокнистий матеріодного разу. Крім того, волокна волокнистого маал пропускають через третє сито з одержанням теріалу, розкриті в даному описі, можуть мати відчетвертого волокнистого матеріалу. Четвертий носно вузький розподіл довжини і/або відношення волокнистий матеріал може бути пропущений, довжини до діаметра. наприклад, через четверте сито з одержанням Зазначену в даному описі "середню ширину п'ятого матеріалу. Подібні способи просіювання волокон" (тобто діаметр) визначають оптично неуможна повторювати стільки разів, скільки це є непорядкованим вибором приблизно 5000 волокон. обхідним, з одержанням необхідного волокнистого Середні довжини волокон являють собою скорекматеріалу, який має бажані властивості. товані середньомасові довжини. Питомі поверхні Ущільнений матеріал може бути оброблений за методом БЕТ (Брунауєра, Еммета і Теллера) будь-яким зі способів, розкритих у даному описі. являють собою багатоточкові питомі поверхні, і Матеріал, наприклад, волокнистий матеріал, пористості є такими, котрі визначені ртутною пощо має низьку об'ємну вагу, може бути ущільнений рометрією. до продукту, що має більш високу об'ємну вагу. Середнє відношення довжини до діаметра Наприклад, композиція матеріалу, що має об'ємну 3 другого волокнистого матеріалу 216 може складавагу 0,05 г/см , може бути ущільнена герметизаціти, наприклад, більше 8/1, наприклад, більше 10/1, єю волокнистого матеріалу у відносно газонепробільше 15/1, більше 20/1, більше 25/1 або більше никній структурі, наприклад, в оболонковій, виго50/1. Середня довжина другого волокнистого матовленій з поліетилену, або в оболонковій, теріалу 216 може складати, наприклад, від прибвиготовленій із шарів поліетилену і найлону, що лизно 0,5 до 2,5 мм, наприклад, від приблизно 0,75 чергуються, і наступним відкачуванням захопленодо 1,0 мм, і середня ширина (тобто діаметр) другого газу, наприклад, повітря, зі структури. Після го волокнистого матеріалу 216 може складати, відкачування повітря зі структури волокнистий наприклад, від приблизно 5 до 50 мкм, наприклад, матеріал може мати, наприклад, об'ємну вагу бі3 від приблизно 10 до 30 мкм. льше 0,3 г/см , наприклад, 0,5, 0,6, 0,7 або більше, 3 У деяких варіантах стандартне відхилення донаприклад, 0,85 г/см . Після ущільнення продукт вжини другого волокнистого матеріалу 216 скламоже бути оброблений будь-яким зі способів, роздає менше 60 % від середньої довжини другого критих у даному описі, наприклад, опроміненням, волокнистого матеріалу 216, наприклад, менше 50 наприклад, гамма-випромінюванням. Така обробка 33 96165 34 може бути вигідною, коли бажано транспортувати груп, наприклад, карбоксильну групу і гідроксильну матеріал в інше місцезнаходження, наприклад, у групу. Придатні приклади мономерів включають віддалену промислову установку, у якій композигліцерин, гліоксаль, аскорбінову кислоту, сечовину, цію волокнистого матеріалу можна додати до розгліцин, пентаеритрит, моносахарид або дисахачину, наприклад, для одержання етанолу. Після рид, лимонну кислоту і винну кислоту. Придатні "проколювання" по суті газонепроникної структури сахариди включають глюкозу, сахарозу, лактозу, ущільнений волокнистий матеріал може повернурибозу, фруктозу, манозу, арабінозу і еритрозу. тися до приблизно його первісної об'ємної ваги, Приклади полімерів включають полігліколі, поліенаприклад, до об'ємної ваги, що складає більше тиленоксид, полікарбонові кислоти, поліаміди, по60 % від його первісної об'ємної ваги, наприклад, ліаміни і полісульфонати полісульфонових кислот. 70,80,85 або більше, наприклад, 95 % від його пеОкремі приклади полімерів включають поліпропірвісної об'ємної ваги. Для зменшення статичної ленгліколь (ППГ, PPG), поліетиленгліколь (ПЕГ, електрики у волокнистому матеріалі до матеріалу PEG), поліетиленоксид, наприклад, POLYOX®, може бути доданий антистатик. співполімери етиленоксиду і пропіленоксиду, поліУ деяких варіантах структуру, наприклад, обоакрилову кислоту (ПАК, РАА), поліакриламід, полілонкову, утворюють з матеріалу, що розчиняється пептиди, поліетиленімін, полівінілпіридин, пов рідині, такій як вода. Наприклад, структура може лі(натрій-4-стиролсульфонат) і полі(2бути утворена з полівінілового спирту, щоб він акриламідометил-1-пропансульфонову кислоту). розчинився при контакті з системою на основі воУ деяких варіантах сполучне включає полімер, ди. Такі варіанти забезпечують можливість безпощо має температуру склування менше 25C. Присереднього додавання ущільнених структур до клади таких полімерів включають термопластичні розчинів, які включають мікроорганізм, без першоеластомери (ТПЕ, ТРЕ). Приклади ТПЕ включають го вивільнення вмісту структури, наприклад, різанблок-співполімери амідів і простого поліефірного ням. еластомеру, наприклад, такі, котрі доступні під Як випливає з Фіг.5, матеріал біомаси може торговою назвою РЕВАХ®, складні поліефірні бути об'єднаний з будь-якими бажаними добавкаеластомери, наприклад, такі, котрі доступні під ми і сполучним і потім ущільнений прикладанням торговою назвою HYTREL®, і блок-співполімери тиску, наприклад, пропусканням матеріалу через стиролу, наприклад, такі, котрі доступні під торгозазор, позначений між протитечійно обертовими вою назвою KRATON®. Інші придатні полімери, що натискними роликами, або пропусканням матеріамають температуру склування менше 25C, вклюлу через гранулятор. Для сприяння ущільненню чають співполімер етилену і вінілацетату. (СЕВ, волокнистого матеріалу під час прикладання тиску EVA), поліолефіни, наприклад, поліетилен, поліпнеобов'язково може бути використане нагрівання. ропілен, співполімери етилену і пропілену і співпоУщільнений матеріал може бути потім опромінелімери етилену і -олефінів, наприклад, 1-октену, ний. наприклад, такі, котрі доступні під торговою наУ деяких варіантах матеріал перед ущільнензвою ENGAGE®. У деяких варіантах, наприклад, 3 ням має об'ємну вагу менше 0,25 г/см , наприклад, коли матеріал є фіброваним папером з багатоша0,20, 0,15, 0,10, 0,05 або менше, наприклад, 0,025 ровим покриттям, матеріал ущільнюють без дода3 г/см . Об'ємна вага визначена з використанням вання окремого полімеру, який має низьку темпеASTM D1895B. Спосіб включає, коротко, заповратуру склування. нення мірного циліндра відомого об'єму зразком і В окремому варіанті сполучне є лігніном, наодержання маси зразка. Об'ємну вагу обчислюють приклад, природним або синтетично модифіковаділенням маси зразка в грамах на відомий об'єм ним лігніном. циліндра в кубічних сантиметрах. Придатна кількість доданого до матеріалу Переважні сполучні включають сполучні, розсполучного, обчислена в перерахуванні на суху чинні у воді, які набухають водою або такі, котрі речовину, складає, наприклад, від приблизно 0,01 мають температуру склування менше 25C, визнадо приблизно 50 %, наприклад, 0,03, 0,05, 0,1, чену диференціальною сканувальною калоримет0,25, 0,5, 1,0, 5, 10 або більше, наприклад, 25 % у рією. Автори вважають водорозчинними сполучперерахунку на загальну масу ущільненого матеними такі сполучні, котрі мають розчинність у воді ріалу. Сполучне може бути додане до матеріалу у щонайменше 0,05 мас. %. Автори вважають сповигляді бездомішкової чистої рідини, у вигляді рілучними, що набухають водою, такі сполучні, котрі дини, що має розчинене в ній сполучне, у вигляді при піддаванні впливу води збільшують об'єм бісухого порошку сполучного або у вигляді гранул льше, ніж на 0,5 %. сполучного. У деяких варіантах сполучні, які є розчинними Ущільнений волокнистий матеріал може бути у воді або набухають водою, включають функціоодержаний у грануляторі. Як випливає з Фіг.6, гранальну групу, здатну до утворення зв'язку, напринулятор 300 має сировинний бункер 301 для поклад, водневого зв'язку, з волокнами волокнистого міщення неущільненого матеріалу 310, який вклюматеріалу, наприклад, целюлозного волокнистого чає вуглеводовмісні матеріали, такі як целюлоза. матеріалу. Функціональна група може являти соСировинний бункер зв'язаний зі шнеком 312, що бою, наприклад, карбоксильну групу, карбоксилатприводиться в рух двигуном 314 з регульованою ну групу, карбонільну групу, наприклад, альдегіду швидкістю, щоб неущільнений матеріал можна або кетону, сульфоновокислотну групу, сульфонабуло транспортувати в кондиціонер 320, який розтну групу, фосфорнокислотну групу, фосфатну мішує неущільнений матеріал лопатками 322, що групу, амідну групу, аміногрупу, гідроксильну груобертаються за допомогою двигуна 330 кондиціопу, наприклад, спирту, і комбінації з зазначених нера. У впускний отвір 332 можуть бути додані інші 35 96165 36 інгредієнти, наприклад, будь-яка з добавок і/або У деяких випадках може бути встановлена понаповнювачів, представлених у даному описі. У слідовно множина складених рядів подрібнювачразі потреби, під час присутності волокнистого різальна машина з виходом продукту. В одному матеріалу в кондиціонері може бути додане нагріваріанті може бути встановлено послідовно два вання. Після кондиціонування матеріал надходить складених ряди подрібнювач-різальна машина з з кондиціонера в розвантажувальний жолоб 340 і в виходом продукту з першої різальної машини, поінший шнек 342. Розвантажувальний жолоб, що даваного як продукт, що вводиться, у другий подрегулюється приводом 344, забезпечує можлирібнювач. В іншому варіанті може бути встановлевість безперешкодного проходження матеріалу з но послідовно три складених ряди подрібнювачкондиціонера в шнек. Шнек обертається двигуном різальна машина з виходом продукту з першої 346 і регулює подачу волокнистого матеріалу в різальної машини, подаваного як продукт, що ввоголовку і вальці 350. Матеріал вводять у порожню диться, у другий подрібнювач, і з виходом продукциліндричну головку 352, що обертається навколо ту з другої різальної машини, подаваного як прогоризонтальної осі і має радіально витягнуті отводукт, що вводиться, у третій подрібнювач. ри головки 350. Головка 352 обертається навколо Множина проходів через ряди подрібнювачосі двигуном 360, який включає вимірювач потужрізальна машина попереджує збільшення зменшеності, що показує загальну потужність, витрачену ного розміру частинок і збільшення загальної пидвигуном. Ущільнений матеріал 370, наприклад, у томої поверхні в потоці матеріалу, що надходить. формі гранул, падає з жолоба 372 і захоплюється В іншому прикладі волокнистий матеріал, одей обробляється, наприклад, опроміненням. ржаний з підданого подрібнюванню і зрушенню Матеріал після ущільнення може придатно картону з-під соку, може бути оброблений для збізнаходитися у формі гранул або чипсів, що мають льшення його об'ємної ваги. У деяких випадках множину форм. Потім гранули можуть бути опроволокнистий матеріал може бути сприснутий вомінені. У деяких варіантах гранули або чипси мадою або розведеним маточним розчином ють циліндричну форму і мають, наприклад, макPOLYOX™ WSR N10 (поліетиленоксид), одержасимальний поперечний розмір 1 мм або більше, ним у воді. Зволожений волокнистий матеріал монаприклад, 2 мм, 3 мм, 5 мм, 8 мм, 10 мм, 15 мм же бути потім оброблений у грануляторі, який праабо більше, наприклад, 25 мм. Інша придатна фоцює при кімнатній температурі. Гранулятор може рма для виготовлення композиційних матеріалів підвищити об'ємну вагу потоку матеріалу, що надвключає гранули або чипси, що мають пластиноходить, на величину більшого порядку. подібну форму, яка має, наприклад, товщину 1 мм Фізично підготовлена сировина може бути поабо більше, наприклад, 2, 3, 5, 8, 10 або більше, передньо оброблена для використання в первиннаприклад, 25 мм; ширину, наприклад, 5 мм або них процесах виробництва, наприклад, зменшенбільше, наприклад, 10, 15, 25, 30 або більше, наням середньої молекулярної маси і кристалічності приклад, 50 мм; і довжину 5 мм або більше, напривихідної сировини і/або збільшенням питомої поклад, 10, 15, 25, 30 або більше, наприклад, 50 мм. верхні і/або пористості вихідної сировини. Методи Як випливає з Фіг.7A-7D, гранули можуть бути попередньої обробки можуть включати одну або виготовлені таким чином, щоб вони мали всередидекілька обробок, вибраних з опромінення, ультні порожнину. Як показано, порожнина звичайно развукової обробки, окислювання, піролізу і пароможе бути на лінії з центром гранули (Фіг.7В) або вого вибуху. Різні системи і методи попередньої поза лінією з центром гранули (Фіг.7С). Виготовобробки можуть бути використані в комбінаціях, які лення гранули порожнистою всередині може підвключають дві, три або навіть чотири зазначені вищити швидкість розчинення в рідині після опротехнології. мінення. У деяких варіантах біомаса може бути обробЯк випливає тепер з Фіг.7D, гранула може малена з використанням двох або більше будь-яких ти, наприклад, поперечну форму, що є багатолоспособів, розкритих у даному описі, таких як дві патевою, наприклад, трилопатевою, котра показаабо декілька обробок, вибраних з опромінення, на, п'ятилопатевою, шестилопатевою або ультразвукової обробки, окислювання, піролізу і десятилопатевою. Виготовлення гранул у таких парового вибуху, або з попередньою, проміжною поперечних формах може також підвищити швидабо подальшою підготовкою вихідної сировини, що кість розчинення в розчині після опромінення. розкрита в даному описі, або без такої. Обробки В одному прикладі як вихідна сировина мобіомаси, наприклад, целюлозного і/або лігноцелюжуть бути використані картонні коробки з-під соку лозного матеріалу, можуть бути здійснені в будьоб'ємом половина галона (1,89 л), виготовлені з якому порядку (або одночасно). В інших варіантах недрукованого білого крафт-картону, що має об'єматеріали, що включають вуглевод, підготовляють 3 3 мну вагу 20 фунт/фут (320,37 кг/м ). Картон може з використанням трьох, чотирьох або більше спобути зігнутий і сплющений і потім поданий у подрісобів, розкритих у даному описі (у будь-якому побнювач з одержанням конфетіподібного матеріалу, рядку або одночасно). Вуглевод може бути підгощо має ширину від 0,1 до 0,5 дюйма (від 0,254 до товлений, наприклад, з використанням 1,27 см), довжину від 0,25 до 1 дюйма (від 0,635 до опромінення, ультразвукової обробки, окислюван2,54 см) і товщину, еквівалентну товщині вихідного ня, піролізу і необов'язково парового вибуху для матеріалу (приблизно 0,075 дюйма (приблизно целюлозного і/або лігноцелюлозного матеріалу (у 0,190 см)). Конфетіподібний матеріал може бути будь-якому порядку або одночасно). Одержаний поданий до дискового ножа, який піддає зрушенню вуглеводовмісний матеріал може бути потім переконфетіподібні шматочки, роздирає їх на частини і творений одним або декількома мікроорганізмами, вивільняє волокнистий матеріал. такими як бактерії, дріжджі або суміші дріжджів і 37 96165 38 бактерій, у ряд бажаних продуктів, представлених лігноцелюлозного матеріалу, в якому по суті ніяку у даному описі. Численні методи обробки можуть кількість целюлозного і/або лігноцелюлозного мазабезпечити матеріали, які можуть бути більш легтеріалу не зволожено рідиною, такою як вода. ко використані рядом мікроорганізмів унаслідок їх У деяких варіантах будь-яка обробка, розкрита зниженої молекулярної маси, зменшеної кристалів даному описі, відбувається після того, як целючності і/або підвищеної розчинності. Численні мелозний і/або лігноцелюлозний матеріал висихає тоди обробки можуть забезпечити синергічний або його сушать, наприклад, з використанням наефект і можуть знизити загальне введення необгрівання і/або зниженого тиску. У деяких варіантах хідної енергії в порівнянні з одним методом обробцелюлозний і/або лігноцелюлозний матеріал має, ки. наприклад, менше приблизно 5 мас. % утриманої У деяких варіантах, наприклад, одержують виводи, як виміряно при 25C і відносній вологості хідну сировину, що містить вуглевод, одержану 50%. способом, який включає опромінення й ультразвуУ разі потреби, у будь-якому способі, розкрикову обробку (у будь-якому порядку або одночастому в даному описі, може бути використаний вино) целюлозного і/або лігноцелюлозного матеріазначений агент, що викликає набухання. У деяких лу, способом, який включає опромінення й варіантах при обробці целюлозного і/або лігноцеокислювання (у будь-якому порядку або одночаслюлозного матеріалу з використанням опроміненно) целюлозного і/або лігноцелюлозного матеріаня менше приблизно 25 мас. % целюлозного і/або лу, способом, який включає опромінення і піроліз лігноцелюлозного матеріалу знаходиться в набух(у будь-якому порядку або одночасно) целюлознолому стані, при цьому набухлий стан характеризуго і/або лігноцелюлозного матеріалу, або спосоється наявністю об'єму, що приблизно на 2,5 % бом, який включає опромінення і паровий вибух (у вище об'єму в ненабухлому стані, наприклад, на будь-якому порядку або одночасно) целюлозного 5,0, 7,5, 10 або 15 % вище об'єму в ненабухлому і/або лігноцелюлозного матеріалу. Одержана систані. У деяких варіантах при використанні опроміровина може потім контактувати з мікроорганізнення для целюлозного і/або лігноцелюлозного мом, що має здатність перетворювати щонайменматеріалу по суті ніякий з целюлозного і/або лігноше частину, наприклад, щонайменше 1 мас. %, целюлозного матеріалу не знаходиться в набухсировини в продукт, такий як займисте паливо, як лому стані. розкрито в даному описі. В окремих варіантах при використанні опроміУ деяких варіантах спосіб не включає гідроліз нення целюлозний і/або лігноцелюлозний матеріцелюлозного і/або лігноцелюлозного матеріалу, ал включає агент, що викликає набухання, і набунаприклад, кислотою або основою, наприклад, хлий целюлозний і/або лігноцелюлозний матеріал мінеральною кислотою, такою як хлористоводнева одержує дозу менше приблизно 10 Мрад. або сірчана кислота. При використанні опромінення в будь-якому У разі потреби деяка частина сировини може способі, воно може бути застосоване в той час, включати гідролізований матеріал або ніяка сироколи целюлозний і/або лігноцелюлозний матеріал вина не включає такий матеріал. У деяких варіанпідданий впливу повітря, повітря, збагаченого кистах, наприклад, щонайменше 70 мас. % сировини нем, або навіть самого кисню, або покритий інертє негідролізованим матеріалом, наприклад, щоним газом, таким як азот, аргон або гелій. Коли найменше 95 мас. % сировини є негідролізованим бажане максимальне окислювання, використовуматеріалом. У деяких варіантах по суті вся вихідна ється окисне середовище, таке як повітря або кисировина є негідролізованим матеріалом. сень. Будь-яка сировина або будь-який реактор або При використанні опромінення, воно може буферментер, завантажений сировиною, може ти застосоване для біомаси, такої як целюлозний включати буфер, такий як бікарбонат натрію, хлоі/або лігноцелюлозний матеріал, при тиску більше рид амонію або Тріс; електроліт, такий як хлорид приблизно 2,5 атм., наприклад, більше 5, 10, 15, калію, хлорид натрію або хлорид кальцію; фактор 20 або навіть більше приблизно 50 атм. росту, такий як біотин, і/або парну основу, таку як В окремих варіантах спосіб включає опроміурацил, або її еквівалент; поверхнево-активну ренення й ультразвукову обробку, і опромінення печовину, таку як Tween® або поліетиленгліколь; редує ультразвуковій обробці. В інших окремих мінерал, такий як кальцієвий, хромовий, мідний, варіантах ультразвукова обробка передує опромійодистий, залізний, селеновий або цинковий; або ненню або опромінення й ультразвукова обробка хелатуючий агент, такий як етилендіамін, етиленвідбуваються одночасно. діамінтетраоцтова кислота (ЕДТА) (або її сольова У деяких варіантах спосіб включає опроміненформа, наприклад, натрієва або калієва сіль ЕДня й ультразвукову обробку (у будь-якому порядку ТА), або димеркапрол. або одночасно) і додатково включає окислювання, У випадку використання опромінення, воно піроліз або паровий вибух. може бути застосоване для будь-якого зразка, Коли спосіб включає опромінення, воно може який є сухим або вологим або навіть дисперговабути здійснене з використанням іонізуючого виним у рідині, такій як вода. Може бути здійснено, промінювання, такого як гамма-промені, рентгенівнаприклад, опромінення целюлозного і/або лігноські промені, ультрафіолетове випромінювання целюлозного матеріалу, в якому щонайменше високої енергії, таке як рентгенівське Сприблизно 25 мас. % целюлозного і/або лігноцевипромінювання, що має довжину хвилі від приблюлозного матеріалу має поверхні, зволожені рілизно 100 до приблизно 280 нм, пучок частинок, диною, такою як вода. У деяких варіантах здійснаприклад, пучок електронів, повільних нейтронів нюють опромінення целюлозного і/або або альфа-частинок. У деяких варіантах опромі 39 96165 40 нення включає два або більше джерел опроміненкристалічність сировини. У деяких варіантах для ня, такі як гамма-промені і пучок електронів, які опромінення матеріалів використовують енергію, можуть бути використані в будь-якому порядку або осаджену в матеріал, яка вивільняє електрони з їх одночасно. атомних орбіталей. Опромінення може бути заВ окремих варіантах ультразвукова обробка безпечене: 1) важкими зарядженими частинками, може бути здійснена при частоті від приблизно 15 такими як альфа-частинки, 2) електронами, одердо приблизно 25 кГц, наприклад, від приблизно 18 жаними, наприклад, у прискорювачах бетадо 22 кГц, з використанням рупора потужністю 1 розпаду або електронного пучка, або 3) електрокВт або більше, наприклад, 2, 3, 4, 5 або навіть 10 магнітним опроміненням, наприклад, гаммакВт. променями, рентгенівськими променями або ультУ деяких варіантах целюлозний і/або лігноцерафіолетовими променями. В одному варіанті для люлозний матеріал включає першу целюлозу, що опромінення вихідної сировини може бути викоримає першу середньочислову молекулярну масу, і стане випромінювання, генероване радіоактивниодержаний вуглевод включає другу целюлозу, що ми речовинами. В іншому варіанті для опроміненмає другу середньочислову молекулярну масу, яка ня вихідної сировини може бути використане нижче першої середньочислової молекулярної електромагнітне випромінювання, одержане, намаси. Друга середньочислова молекулярна маса приклад, з використанням випромінювачів електнижче першої середньочислової молекулярної ронного пучка. Використовувані дози залежать від маси, наприклад, більше ніж приблизно на 25 %, необхідного ефекту й особливостей сировини. наприклад, менше в 2, 3, 5, 7, 10, 25 або навіть Високі дози випромінювання можуть, наприклад, 100 разів. розірвати хімічні зв'язки в компонентах сировини, і У деяких варіантах перша целюлоза має пернизькі дози випромінювання можуть підвищити шу кристалічність і друга целюлоза має другу криміцність хімічного зв'язку (наприклад, за рахунок сталічність, яка нижче першої кристалічності, назшивання) у компонентах сировини. приклад, нижче приблизно на два, три, п'ять, Як випливає з Фіг.8, в одному способі перший десять, п'ятнадцять або двадцять п'ять відсотків. матеріал 2, який є целюлозою або включає целюУ деяких варіантах перша целюлоза має перлозу, що має першу середньочислову молекулярT ший ступінь окислювання і друга целюлоза має ну масу ( MN1), опромінюють, наприклад, обробкою другий ступінь окислювання, який вище першого іонізуючим випромінюванням (наприклад, у формі ступеня окислювання, наприклад, вище на два, гамма-випромінювання, рентгенівського випромітри, чотири, п'ять, десять або навіть двадцять нювання, ультрафіолетового випромінювання (УФ) п'ять відсотків. з довжиною хвилі від 100 до 280 нм, пучка електВ одному прикладі використання як попередронів або інших заряджених частинок) з одержанньої обробки опромінення з окислюванням як вихіням другого матеріалу 3, який включає целюлозу, дна сировина використовуються картонні коробки що має другу середньочислову молекулярну масу Т з-під соку об'ємом половина галона (1,89 л), виго( МN2), яка нижче першої середньочислової молетовлені з недрукованого білого крафт-картону з кулярні маси. Другий матеріал (або перший і друбагатошаровим покриттям, що має об'ємну вагу 20 гий матеріали) може бути об'єднаний з мікроорга3 3 фунт/фут (320,37 кг/м ). Картон згинають і сплюнізмом (наприклад, з бактерією або дріжджами), щують і потім подають у послідовно встановлені який може використовувати другий і/або перший три складених ряди подрібнювач-дисковий ніж з матеріал, з одержанням палива 5, що є воднем, виходом продукту з першого дискового ножа, поспиртом (наприклад, етанолом або бутанолом, даваного як продукт, що вводиться, у другий подтаким як н-, втор- або трет-бутанол), органічною рібнювач, і з виходом продукту з другого дискового кислотою, вуглеводнем або сумішами будь-якої з ножа, подаваного як продукт, що вводиться, у трезазначених речовин або яке їх включає. тій подрібнювач. Одержаний волокнистий матеріОскільки другий матеріал 3 включає целюлозу, ал може бути сприснутий водою й оброблений у що має зменшену молекулярну масу відносно могрануляторі, який працює при кімнатній темпералекулярної маси першого матеріалу і, у деяких турі. Ущільнені гранули можуть бути поміщені в випадках, також зменшену кристалічність, другий скляну ємність, яку закупорюють в атмосфері повіматеріал звичайно є таким, що більше диспергутря. Гранули в ємності опромінюють гаммається, набухає і/або розчиняється у розчині, який випромінюванням протягом приблизно 3 годин при містить мікроорганізм. Дані властивості роблять потужності дози випромінювання 1 Мрад/година з другий матеріал 3 більш сприйнятливим до хімічодержанням опроміненого матеріалу, у якому ценого ферментативного і/або біологічного впливу люлоза має більш низьку молекулярну масу, ніж відносно першого матеріалу 2, що може підвищити вихідний матеріал, яким є волокнистий крафтпродуктивність і/або рівень виробництва необхідкартон. ного продукту, наприклад, етанолу. Опромінення Для переробки вихідної сировини із широкої може також стерилізувати матеріали. множини різних джерел, призначеної для витяганУ деяких варіантах друга середньочислова T ня корисних речовин з вихідної сировини і для замолекулярна маса ( MN2) нижче першої середньоT безпечення частково підданого деструкції органіччислової молекулярні маси ( MN1) більше ніж приного матеріалу, який функціонує як матеріал, що близно на 10 %, наприклад, нижче на 15, 20, 25, вводиться на наступні стадії і/або послідовності 30, 35, 40, 50, 60 або навіть більше ніж приблизно обробки, можуть бути використані одна або декіна 75 %. лька послідовних обробок опроміненням. ОпроміУ деяких випадках другий матеріал включає Т нення може зменшити молекулярну масу і/або целюлозу, що має кристалічність ( С2), яка нижче 41 96165 42 Т кристалічності ( С1) целюлози першого матеріалу. рами, які піддаються бета-розпаду, такими як ізоТ т Наприклад, ( С2) може бути нижче ( С1) більше ніж топи йоду, цезію, технецію й іридію. Альтернативприблизно на 10 %, наприклад, нижче на 15, 20, но, як джерело електронів за допомогою термое25, 30 %, 35, 40 або навіть більше ніж приблизно лектронної емісії може бути використана на 50 %. електронна гармата. У деяких варіантах вихідний показник кристаЕлектромагнітне випромінювання взаємодіє за лічності (перед опроміненням) складає від приблидопомогою трьох процесів: фотоелектричне погзно 40 до приблизно 87,5 %, наприклад, від приблинання, комптонівське розсіювання і народження лизно 50 до приблизно 75 % або від приблизно 60 пар. Переважна взаємодія визначається енергією до приблизно 70 %, і показник кристалічності після падаючого випромінювання й атомним номером опромінення складає від приблизно 10 до приблиматеріалу. Підсумовування взаємодій, що сприязно 50 %, наприклад, від приблизно 15 до приблиють поглиненому випромінюванню в целюлозному зно 45 % або від приблизно 20 до приблизно 40 %. матеріалі, може бути виражене масовим коефіцієОднак, у деяких варіантах, наприклад, після інтеннтом поглинання, графічно зображеним нижче у сивного опромінення, можна мати показник крисвигляді функції енергії падаючого випромінювання. талічності нижче 5 %. У деяких варіантах матеріал після опромінення є по суті аморфним. У деяких варіантах вихідна середньочислова молекулярна маса (перед опроміненням) складає від приблизно 200000 до приблизно 3200000, наприклад, від приблизно 250000 до приблизно 1000000 або від приблизно 250000 до приблизно 700000 і середньочислова молекулярна маса після опромінення складає від приблизно 50000 до приблизно 200000, наприклад, від приблизно 60000 до приблизно 150000 або від приблизно 70000 до приблизно 125000. Однак, у деяких варіантах, наприклад, після інтенсивного опромінення, можна мати середньочислову молекулярну масу менше приблизно 10000 або навіть менше приблизно 5000. У деяких варіантах другий матеріал може мати Т ступінь окислювання ( Q2), який вище ступеня окиT слювання ( Q1) першого матеріалу. Більш високий ступінь окислювання матеріалу може сприяти його диспергованості, набуханню і/або розчинності, які Електромагнітне випромінювання підрозділядодатково підвищують сприйнятливість матеріалів ється на гамма-промені, рентгенівські промені, до хімічного, ферментативного або біологічного ультрафіолетові промені, інфрачервоні промені, впливу. У деяких варіантах для підвищення ступемікрохвилі або радіохвилі, залежно від їх довжини. ня окислювання другого матеріалу відносно перДля опромінення матеріалів може бути викошого матеріалу здійснюють опромінення в окисристане гамма-випромінювання. Як випливає з ному середовищі, наприклад, під покривом повітря Фіг.9 і 10 (збільшене зображення області R), гамабо кисню, в результаті чого одержують другий ма-випромінювач 10 включає джерела 408 гаммаматеріал, який є більш окисленим, ніж перший 60 випромінювання, наприклад, гранули Со, робоматеріал. Другий матеріал може мати, наприклад, чий стіл 14 для утримання матеріалів, що підлягабільше число гідроксильних груп, альдегідних груп, ють опроміненню, і сховище 16, виготовлене, накетонових груп, складноефірних груп або карбокприклад, з множини залізних пластин, всі з який сильних груп, які можуть підвищити його гідрофіпоміщені в бетонну герметичну камеру 20, яка льність. включає лабіринтовий шлях до входу 22 за облиБудь-яка форма випромінювання іонізує біоцьованими свинцем дверима 26. Сховище 16 масу за допомогою особливих взаємодій, визнавключає множину каналів 30, наприклад, шістначених енергією випромінювання. Важкі заряджені дцять або більше каналів, які забезпечують можчастинки іонізують первісно речовину кулонівським ливість проходження джерел гаммарозсіюванням; потім зазначені взаємодії генерувипромінювання через сховище на їх шляху побють електрони високої енергії, що можуть додатлизу робочого столу. ково іонізувати речовину. Альфа-частинки ідентиУ дії зразок, що підлягає опроміненню, помічні ядру атома гелію і генеруються альфащають на робочий стіл. Опромінювач має конфігурозпадом різних радіоактивних ядер, таких як ізорацію, яка забезпечує доставку необхідної потужтопи вісмуту, полонію, астатину, радону, францію, ності випромінювання, і з експериментальним радію, декількох актинідів, таких як актиній, торій, блоком 31 зв'язана апаратура автоматичного реуран, нептуній, кюрій, каліфорній, америцій і плугулювання. Потім оператор залишає герметичну тоній. камеру, проходячи через лабіринтовий шлях і чеЕлектрони взаємодіють за допомогою кулоніврез облицьовані свинцем двері. Оператор керує ського розсіювання і гальмового випромінювання, контрольною панеллю 32, доручаючи комп'ютеру генерованого змінами швидкості електронів. Елек33 просування джерел 12 опромінення в робоче трони можуть бути генеровані радіоактивними яд 43 96165 44 положення з використанням циліндра 36, приєдбіомаси на необов'язковій стадії 3020 може бути наного до гідравлічного насоса 40. піддана механічній обробці (наприклад, для зменГамма-випромінювання має перевагу, яка пошення середньої довжини волокон у вихідній силягає в значній глибині проникнення в ряд матеріровині) перед доставкою в пристрої для опроміалів у зразку. Джерела гамма-променів включають нення електронним пучком. радіоактивні ядра, такі як ізотопи кобальту, кальНа стадії 3030 суху сировину переносять у цію, технецію, хрому, галію, індію, йоду, заліза, транспортний засіб для сировини (наприклад, криптону, самарію, селену, натрію, талію і ксенону. стрічковий транспортер) і розподіляють по ширині Джерела гамма-променів включають зіткнення поперечного перерізу транспортного засобу для електронного пучка з металевими мішенями, тасировини приблизно рівномірно по об'єму. Розпокими як вольфрам або молібден, або сплави, або діл може бути здійснений, наприклад, вручну або компактні джерела світла, такі як ті, котрі виготовіндукуванням локалізованого вібраційного руху в ляються комерційно Lyncean. деякій точці транспортного засобу для сировини Джерела ультрафіолетового випромінювання перед обробкою опроміненням електронним пучвключають дейтерієві або кадмієві лампи. ком. Джерела інфрачервоного випромінювання У деяких варіантах система змішування ввовключають керамічні лампи із сапфіровим, цинкодить у сировину реагент 3045 у необов'язковому вим або селенідним вікном. процесі 3040, який приготовляє суспензію. Об'єдДжерела мікрохвиль включають клістрони, винання води з обробленою сировиною на стадії сокочастотні джерела типу Слевіна або джерела 3040 змішування створює водяну суспензію вихідатомного пучка, які використовують водневий, киної сировини, яка може бути транспортована, насневий або азотний газ. приклад, переважніше перекачуванням по трубопУ деяких варіантах як джерело опромінення роводу, ніж використанням, наприклад, стрічкового використовують пучок електронів. Пучок електротранспортера. нів дає переваги, які включають можливість викоНаступна стадія 3050 є контуром, який закінристання високих потужностей випромінювання чує піддавання сировини (у сухій формі або у фо(наприклад, 1,5 або навіть 10 Мрад/с), високу прормі суспензії) опроміненню електронним пучком дуктивність, менший об'єм і менше обмеження для одним або декількома (тобто N) пристроями для устаткування. Електрони можуть бути також більш опромінення електронним пучком. Суспензія сироефективними у викликанні розриву ланцюга. Крім вини переміщується через N "потоків" електронних того, електрони, що мають енергії 4-10 МеВ, мопучків на стадії 3052. Рух може здійснюватися при жуть мати глибину проникнення від 5 до 30 мм або постійній швидкості через "потоки", і між "потокабільше, наприклад, 40 мм. ми" або під час переміщення через кожний "потік" Електронні пучки можуть бути генеровані, наможе бути пауза, після якої іде стрімкий рух до приклад, електростатичними генераторами, касканаступного "потоку". Невелика частина суспензії дними генераторами, генераторами трансформасировини піддається впливу кожного потоку протяції, прискорювачами на низькі енергії зі гом заданого часу впливу на стадії 3053. сканувальною системою, прискорювачами на ниПристрої для опромінення електронним пучзькі енергії з лінійним катодом, лінійними прискоком можуть бути комерційно придбані від Ion Beam рювачами й імпульсними прискорювачами. Як Applications, Louvain-la-Neuve, Belgium, або від джерело іонізуючого випромінювання можуть бути Titan Corporation, San Diego, CA. Типові енергії застосовні електрони, наприклад, для відносно руху електронів можуть складати 1, 2, 4, 5, 7, 5 або тонких стоп матеріалів, наприклад, менше 0,5 10 МеВ. Типова потужність пристрою для опромідюйма (1,27 см), наприклад, менше 0,4 дюйма нення електронним пучком може складати 1, 5, 10, (1,016 см), 0,3 дюйма (0,762 см), 0,2 дюйма (0,508 20, 50, 100 кВт, 250 або 500 кВт. Ефективності см) або менше 0,1 дюйма (0,254 см). У деяких вадеполімеризації суспензії сировини залежать від ріантах енергія кожного електрона електронного використовуваної енергії електронів і використовупучка складає від приблизно 0,3 до приблизно 2,0 ваної дози, тоді як тривалість впливу залежить від МеВ (мільйон електрон-вольт), наприклад, від потужності і дози. Типові дози можуть мати знаприблизно 0,5 до приблизно 1,5 МеВ або від прибчення 1, 5, 10, 20, 50, 100 або 200 kGy. лизно 0,7 до приблизно 1,25 МеВ. Загальні витрати при прийнятті до уваги спеФіг.11 показує технологічну схему способу цифікацій потужності пристрою для опромінення 3000, яка включає різні стадії в послідовності поелектронним пучком включають виробничі витрапередньої обробки вихідної сировини опроміненти, капітальні витрати, амортизацію і слід установням електронним пучком. На першій стадії 3010 із ки. Загальні витрати з урахуванням рівнів доз джерела сировини одержують завантаження сухої опромінення електронним пучком включають енесировини. Як обговорювалося вище, суха сировиргетичні витрати і навколишнє середовище, безпена з джерела сировини може бути попередньо ку і санітарні інтереси. Загальні витрати з урахуоброблена перед доставкою в пристрої для опрованням енергії руху електронів включають мінення електронним пучком. Наприклад, якщо енергетичні витрати; у даному випадку для підтвихідна сировина вироблена з рослинних джерел, римання деполімеризації суспензії визначеної сиперед збиранням рослинного матеріалу і/або перовини може бути вигідна знижена енергія руху ред доставкою рослинного матеріалу транспортелектронів (дивіться, наприклад, Bouchard, et al, ним засобом для вихідної сировини деякі частини Cellulose (2006) 13:601-610). рослинного матеріалу можуть бути видалені. АльДля забезпечення більш ефективного процесу тернативно, або на доповнення, вихідна сировина деполімеризації може бути вигідним проведення 45 96165 46 опромінення електронним пучком з подвійним релами опромінення, такими як електронний пупроходом. Транспортний засіб для вихідної сирочок, гамма-випромінювання й енергетичне УФвини може направити, наприклад, вихідну сировивипромінювання. ну (у сухому вигляді або у формі суспензії) вниз і в У деяких варіантах відносно низькі дози опронапрямку, протилежному її первісному напрямку мінення можуть зшити, прищепити або іншим споруху. Системи подвійного проходу можуть забезсобом збільшити молекулярну масу вуглеводовміпечити переробку більш густих суспензій сировини сного матеріалу, такого як целюлозний і/або і можуть надати більш однорідну деполімеризацію лігноцелюлозний матеріал (наприклад, целюлоза). в товщі суспензії сировини. Такий матеріал, що має підвищену молекулярну Пристрій для опромінення електронним пучмасу, може бути застосований, наприклад, у вигоком може генерувати або фіксований промінь, або товленні композиційного матеріалу, який має, насканувальний промінь. Сканувальний промінь моприклад, удосконалені механічні властивості, такі же бути вигідним при великій довжині розгортки і як опір стиранню, міцність на стиск, опір зламу, високих швидкостях сканування, при цьому він ударна в'язкість, опір вигину, модуль пружності буде ефективною заміною фіксованого променя з при розтягненні, модуль пружності при вигині і відвеликою шириною. Крім того, придатні доступні носне подовження при розриві. Такий матеріал, ширини розгорнення 0,5, 1, 2 м або більше. що має підвищену молекулярну масу, може бути Для механічного розділення рідких і твердих застосований в одержанні композиції. компонентів суспензії вихідної сировини в деяких Наприклад, волокнистий матеріал, який вклюваріантах, як, наприклад, на стадії 3060, може бучає перший целюлозний і/або лігноцелюлозний ти необхідним переміщення однієї частини суспенматеріал, що має першу молекулярну масу, може зії вихідної сировини через пристрої для опромібути опромінений таким способом, щоб одержати нення з N-числом електронних пучків. У таких другий целюлозний і/або лігноцелюлозний матеріваріантах фільтрують рідку частину суспензії вихіал, що має другу молекулярну масу, яка вище дної сировини для видалення твердих частинок, першої молекулярної маси. Якщо як джерело що залишилися, і рециркулюють назад на стадію опромінення використовується, наприклад, гаммапідготовки суспензії 3040. Потім тверду частину випромінювання, може бути застосована доза від суспензії вихідної сировини направляють на наприблизно 1 до приблизно 10 Мрад, наприклад, ступну стадію обробки 3070 за допомогою трансвід приблизно 1,5 до приблизно 7,5 Мрад або від портного засобу для вихідної сировини. В інших приблизно 2,0 до приблизно 5,0 Мрад. Після заваріантах вихідну сировину зберігають у формі стосування низької дози опромінення другий цесуспензії для подальшої обробки. люлозний і/або лігноцелюлозний матеріал може У таких варіантах, де опромінення проводять бути об'єднаний зі смолою і перетворений у комелектромагнітним випромінюванням, електромагпозиційний матеріал, наприклад, прямим пресунітне випромінювання може мати, наприклад, еневанням, литтьовим формуванням або екструзією. 2 ргію фотона (в електрон-вольтах) більше 10 еВ, Утворення композиційних матеріалів описане в 3 4 5 6 наприклад, більше 10 , 10 , 10 , 10 або навіть WO 2006/102543 і в попередніх заявках на патент 7 більше 10 еВ. У деяких варіантах електромагнітне №№ 60/664832, поданій 24 березня 2005 року, 4 7 випромінювання має енергію фотона від 10 до 10 60/688002, поданій 7 червня 2005 року, 60/711057, 5 6 еВ, наприклад, від 10 до 10 еВ. Електромагнітне поданій 24 серпня 2005 року, 60/715822, поданій 9 випромінювання може мати, наприклад, частоту вересня 2005 року, 60/725674, поданій 12 жовтня 16 17 18 19 20 більше 10 Гц, більше 10 , 10 , 10 , 10 або 2005 року, 60/726102, поданій 12 жовтня 2005 року 21 навіть більше 10 Гц. У деяких варіантах електі 60/750205, поданій 13 грудня 2005 року. 18 ромагнітне випромінювання має частоту від 10 Альтернативно, волокнистий матеріал, який 22 19 21 до 10 Гц, наприклад, від 10 до10 Гц. включає перший целюлозний і/або лігноцелюлозУ деяких варіантах опромінення (будь-яким ний матеріал, що має першу молекулярну масу, джерелом опромінення або комбінацією джерел може бути об'єднаний зі смолою з одержанням опромінення) здійснюють доти, поки матеріал не композиційного матеріалу, і потім композиційний одержить дозу щонайменше 0,25 Мрад, наприматеріал може бути опромінений випромінюванклад, щонайменше 1,0, щонайменше 2,5, щонайням відносно низької дози з одержанням другого менше 5,0 або щонайменше 10,0 Мрад. У деяких целюлозного і/або лігноцелюлозного матеріалу, варіантах опромінення здійснюють доти, поки мащо має другу молекулярну масу, яка вище першої теріал не одержить дозу від 1,0 до 6,0 Мрад, намолекулярної маси. Якщо як джерело опромінення приклад, від 1,5 до 4,0 Мрад. використовується, наприклад, гаммаУ деяких варіантах опромінення здійснюють випромінювання, може бути застосована доза від при потужності дози від 5,0 до 1500,0 кілоприблизно 1 до приблизно 10 Мрад. Використання рад/година, наприклад, від 10,0 до 750,0 кілотакого підходу підвищує молекулярну масу матерад/година або від 50,0 до 350,0 кілорад/година. ріалу в той час, коли він знаходиться в стверджуУ деяких варіантах використовують два або ваному сполучному. У деяких варіантах смола є більше джерел опромінення, наприклад, два або смолою, здатною до зшивання, і вона зшивається декілька іонізуючих випромінювань. Зразки можуть як така, оскільки збільшується молекулярна маса бути оброблені, наприклад, у будь-якому порядку вуглеводовмісного матеріалу, в результаті чого пучком електронів, подальшим гаммаможе бути одержаний синергічний ефект, який випромінюванням і УФ-світлом, що має довжини забезпечує максимально удосконалені механічні хвиль від приблизно 100 до приблизно 280 нм. У властивості композиційного матеріалу. Такі комподеяких варіантах зразки обробляють трьома джезиційні матеріали можуть мати, наприклад, чудові 47 96165 48 T низькотемпературні характеристики, наприклад, лярну масу ( MN2), яка нижче першої середньочисзменшену схильність до розриву і/або розтріскулової молекулярні маси. Другий матеріал (або вання при низьких температурах, наприклад, при перший і другий матеріали в деяких варіантах) може бути об'єднаний з мікроорганізмом (напритемпературах нижче 0C, наприклад, нижче -10, клад, з бактерією або дріжджами), який може ви20, -40, -50, -60 або навіть нижче -100C, і/або чукористовувати другий і/або перший матеріал, з дові характеристики при високих температурах, одержанням палива 5, яке є воднем, спиртом, орнаприклад, здатність до збереження їх вигідних ганічною кислотою, вуглеводнем або сумішами механічних властивостей при відносно високій будь-якої з зазначених речовин або яке їх вклютемпературі, наприклад, при температурах вище чає. 100C, наприклад, вище 125, 150, 200, 250, 300, Оскільки другий матеріал включає целюлозу, 400 або навіть 500C. Крім того, такі композиційні що має зменшену молекулярну масу відносно моматеріали можуть мати чудову хімічну стійкість, лекулярної маси першого матеріалу і, у деяких наприклад, стійкість до набухання в розчиннику, випадках, також зменшену кристалічність, другий наприклад, в вуглеводневому розчиннику, стійкість матеріал звичайно є таким, що більше диспергудо агресивної дії, наприклад, сильних кислот, сиється, набухає і/або розчиняється у розчині, який льних основ, сильних окислювачів (наприклад, містить мікроорганізм, наприклад, при концентрахлору або відбілювачів) або відновників (напри6 ції більше 10 мікроорганізмів/мл. Дані властивості клад, активних металів, таких як натрій і калій). роблять другий матеріал 3 більш сприйнятливим Альтернативно, в іншому прикладі волокнисдо хімічного, ферментативного і/або біологічного тий матеріал, що включає целюлозний і/або лігновпливу відносно першого матеріалу 2, що може целюлозний матеріал, опромінюють і необов'язкозначно підвищити продуктивність і/або рівень виво обробляють акустичною енергією, наприклад, робництва необхідного продукту, наприклад, етаультразвуком. нолу. Ультразвукова обробка може також стериліВ одному прикладі використання як попередзувати матеріали, але її не слід використовувати в ньої обробки опромінення як вихідна сировина той час, коли передбачається, що мікроорганізми є використовуються картонні коробки з-під соку живими. об'ємом половина галона (1,89 л), виготовлені з У деяких варіантах друга середньочислова недрукованого білого крафт-картону з багатошаT молекулярна маса ( MN2) нижче першої середньоровим покриттям, що має об'ємну вагу 20 T 3 3 числової молекулярні маси ( MN1) більше ніж прифунт/фут (320,37 кг/м ). Картон згинають і сплюблизно на 10 %, наприклад, нижче на 15, 20, 25, щують і потім подають у послідовно встановлені 30, 35, 40, 50, 60 або навіть більше ніж приблизно три складених ряди подрібнювач-дисковий ніж з на 75 %. виходом продукту з першого дискового ножа, поУ деяких випадках другий матеріал включає даваного як продукт, що вводиться, у другий подТ целюлозу, що має кристалічність ( С2), яка нижче рібнювач, і з виходом продукту з другого дискового T кристалічності ( C1) целюлози першого матеріалу. ножа, подаваного як продукт, що вводиться, у треT T Наприклад, ( С2) може бути нижче ( C1) більше ніж тій подрібнювач. Одержаний волокнистий матеріприблизно на 10 %, наприклад, нижче на 15, 20, ал може бути потім сприснутий водою й обробле25, 30, 35, 40 або навіть більше ніж приблизно на ний у грануляторі, який працює при кімнатній 50 %. температурі. Ущільнені гранули можуть бути поУ деяких варіантах вихідний показник кристаміщені в скляну ємність, з якої у високому вакуумі лічності (перед ультразвуковою обробкою) склавідкачують повітря і потім заповнюють газоподібдає від приблизно 40 до приблизно 87,5 %, наприним аргоном. Ємність закупорюють в атмосфері клад, від приблизно 50 до приблизно 75 % або від аргону. Гранули в ємності опромінюють гаммаприблизно 60 до приблизно 70 %, і показник крисвипромінюванням протягом приблизно 3 годин при талічності після ультразвукової обробки складає потужності дози випромінювання 1 Мрад/година з від приблизно 10 до приблизно 50 %, наприклад, одержанням опроміненого матеріалу, у якому цевід приблизно 15 до приблизно 45 % або від приблюлоза має більш низьку молекулярну масу, ніж лизно 20 до приблизно 40 %. Однак, у деяких вавихідний матеріал. ріантах, наприклад, після інтенсивної ультразвукоДля переробки вихідної сировини із широкої вої обробки, можна мати показник кристалічності множини різних джерел, призначеної для витяганнижче 5 %. У деяких варіантах матеріал після ульня корисних речовин з вихідної сировини і для затразвукової обробки є по суті аморфним. безпечення частково підданого деструкції органічУ деяких варіантах вихідна середньочислова ного матеріалу, який функціонує як матеріал, що молекулярна маса (перед ультразвуковою обробвводиться на наступні стадії і/або послідовності кою) складає від приблизно 200000 до приблизно обробки, можуть бути використані одна або декі3200000, наприклад, від приблизно 250000 до лька послідовних ультразвукових обробок. Ультприблизно 1000000 або від приблизно 250000 до развукова обробка може зменшити молекулярну приблизно 700000, і середньочислова молекулярмасу і/або кристалічність сировини. на маса після ультразвукової обробки складає від Як випливає з Фіг.8, в одному способі перший приблизно 50000 до приблизно 200000, наприматеріал 2, який включає целюлозу, що має першу T клад, від приблизно 60000 до приблизно 150000 середньочислову молекулярну масу ( MN1), диспеабо від приблизно 70000 до приблизно 125000. ргують у середовищі, такому як вода, і обробляють Однак, у деяких варіантах, наприклад, після інтенультразвуком і/або іншим способом кавітують з сивної ультразвукової обробки, можна мати сереодержанням другого матеріалу 3, який включає целюлозу, що має другу середньочислову молеку 49 96165 50 дньочислову молекулярну масу менше приблизно Ann.Rev.Mater.Sci.29,295, (1999); Suslick et 10000 або навіть менше приблизно 5000. al.Nature353,414 (1991); Hiller et al., У деяких варіантах другий матеріал може мати Phys.Rev.Lett.69,1182 (1992); Barber et al.Nature, Т ступінь окислювання ( Q2), який вище ступеня оки352,414 (1991); Suslick et al, J. Am.Chem.Soc, T слювання ( Q1) першого матеріалу. Більш високий 108,5641 (1986); Tang et al, Chem.Comm, 2119 ступінь окислювання матеріалу може сприяти його (2000); Wang et al.Advanced Mater, 12,1137 (2000); диспергованості, набуханню і/або розчинності, які Landau et al, J. of Catalysis, 201,22 (2001); Perkas et додатково підвищують сприйнятливість матеріалів al, Chem.Comm, 988 (2001); Nikitenko et al, до хімічного, ферментативного або біологічного Angew.Chem.Inter.Ed. (грудень 2001 року); Shafi et впливу. У деяких варіантах для підвищення ступеal, J. Phys.Chem В 103,3358 (1999); Avivi et al, J. ня окислювання другого матеріалу відносно перAmer.Chem.Soc.121,4196 (1999); і Avivi et al, J. шого матеріалу здійснюють ультразвукову обробку Amer.Chem.Soc.122,4331 (2000). в окисному середовищі, в результаті чого одержуФіг.12 показує загальну систему, у якій потік ють другий матеріал, який є більше окисленим ніж 1210 целюлозного матеріалу змішують з водяним перший матеріал. Другий матеріал може мати, потоком 1212 у резервуарі 1214 з утворенням технаприклад, більше число гідроксильних груп, альнологічного потоку 1216. Перший насос 1218 продегідних груп, кетонових груп, складноефірних тягує технологічний потік 1216 з резервуара 1214 і груп або карбоксильних груп, які можуть підвищити направляє в проточну комірку 1224. Ультразвукойого гідрофільність. вий перетворювач 1226 передає ультразвукову У деяких варіантах середовище для ультразенергію в технологічний потік 1216, що протікає в вукової обробки є водним середовищем. У разі проточну комірку 1224. Другий насос 1230 протяпотреби середовище може включати окислювач, гує технологічний потік 1216 із проточної комірки такий як пероксид (наприклад, пероксид водню), 1224 на наступну обробку. диспергатор і/або буфер. Приклади диспергаторів Резервуар 1214 включає перший вхід 1232 і включають іонні диспергатори, наприклад, лауридругий вхід 1234 для зв'язку текучого середовища лсульфат натрію, і неіонні диспергатори, наприз об'ємом 1236. Конвеєр (не показаний) доставляє клад, полі(етиленгліколь). потік целюлозного матеріалу 1210 у резервуар В інших варіантах середовище для ультразву1214 через перший вхід 1232. Водяний потік 1212 кової обробки є неводним. Ультразвукова обробка надходить у резервуар 1214 через другий вхід може бути, наприклад, здійснена у вуглеводні, 1234. У деяких варіантах водяний потік 1212 наднаприклад, толуолі або гептані, у простому ефірі, ходить в об'єм 1236 по дотичній лінії, створюючи наприклад, діетиловому ефірі або тетрагідрофупотік, що закручується, в об'ємі 1236. У деяких рані, або навіть у зрідженому газі, такому як аргон, варіантах потік целюлозного матеріалу 1210 і воксенон або азот. дяний потік 1 Фіг.39 є схематичним зображенням Без бажання бути пов'язаними з якою-небудь способу перетворення біомаси. визначеною теорією автори припускають, що уль1212 вводять в об'єм 1236 уздовж протилежтразвукова обробка руйнує зв'язки в целюлозі них осей для посилення змішування в об'ємі. створенням пузирчиків у середовищі, що містить Клапан 1238 регулює плин водяного потоку целюлозу, які ростуть і потім швидко вибухають. 1212 через другий вхід 1232 для одержання необПід час вибуху пузирчиків, який може відбуватися хідного відношення целюлозного матеріалу до протягом менше однієї наносекунди, сила спрямоводи (наприклад, приблизно 10 об. % целюлозного ваного усередину вибуху піднімає локальну темматеріалу). Може бути, наприклад, об'єднано 2000 пературу усередині пузирчиків до приблизно 5100 тонн/день целюлозного матеріалу з водою, узятою К (у деяких випадках навіть вище; дивіться, наприв кількості від 1 мільйона до 1,5 мільйонів галоклад, Suslick et al., Nature434,52-54) і генерує тиски нів/день (від 3,785 мільйона до 5,6775 мільйона від декількох сотень атмосфер до понад 1000 атл/день), наприклад, у кількості 1,25 мільйона галомосфер або більше. Саме зазначені високі темпенів/день (4,73 мільйона л/день). ратури і тиски розривають зв'язки. Крім того, без Змішування целюлозного матеріалу і води в бажання бути пов'язаними з якою-небудь визначерезервуарі 1214 регулюється розміром об'єму ною теорією автори припускають, що зменшена 1236 і швидкостями потоку целюлозного матеріалу кристалічність зростає щонайменше частково в і води в об'єм. У деяких варіантах об'єм 1236 дорезультаті надзвичайно високих швидкостей оховодять до необхідного розміру для забезпечення лодження під час вибуху пузирчиків, що можуть мінімального часу змішування целюлозного мате11 складати більше приблизно 10 К/с. Високі швидріалу і води. Наприклад, коли через резервуар кості охолодження звичайно не дають можливість 1214 протікає 2000 тонн/день целюлозного матецелюлозі організуватися і кристалізуватися, що ріалу і 1,25 мільйона галонів/день (4,73 мільйона приводить до одержання матеріалів, які мають л/день) води, для одержання мінімального часу знижену кристалічність. Ультразвукові системи й змішування, що дорівнює приблизно 15 хвилин, ультразвукова хімія обговорені, наприклад, у Оlli et об'єм 1236 може складати приблизно 32000 галоal., U.S.Patent No.5766764;Roberts, U.S.Patent нів (приблизно 121120 л). No.5828156;Mason, Chemistry with Ultrasound, Резервуар 1214 включає змішувач 1240 для Elsevier, Oxford, (1990); Suslick (editor), зв'язку текучого середовища з об'ємом 1236. ЗміUltrasound:its Chemical, Physical and Biological шувач 1240 перемішує вміст об'єму 1236 з дисперEffects, VCH, Weinheim, (1988); Price, "Current гуванням целюлозного матеріалу по всьому об'єму Trends in Sonochemistry" Royal Society of води. Змішувач 1240 може бути, наприклад, оберChemistry, Cambridge, (1992); Suslick et al., товою лопаттю, розміщеною в резервуарі 1214. У 51 96165 52 деяких варіантах змішувач 1240 по суті однорідно вуковий перетворювач, виготовлений фірмою диспергує целюлозний матеріал у воді. Hielscher Ultrasonics of Teltow, Німеччина. Резервуар 1214 додатково включає вихід 1242 В роботі генератор 1252 подає електрику в для зв'язку текучого середовища з об'ємом 1236 і ультразвуковий перетворювач 1252. Ультразвукотехнологічним потоком 1216. Суміш целюлозного вий перетворювач 1226 включає п'єзоелектричний матеріалу і води в об'ємі 1236 витікає з резервуаелемент, який перетворює електричну енергію в ра 1214 через вихід 1242. Вихід 1242 розташовазвук в ультразвуковому діапазоні. У деяких варіанний поруч із дном резервуара 1214, що дає можтах матеріали обробляють ультразвуком з викориливість суміші целюлозного матеріалу і води станням звуку, який має частоту від приблизно 16 витікати з резервуара 1214 самопливом під дією до приблизно 110 кГц, наприклад, від приблизно сили тяжіння і надходити в технологічний потік 18 до приблизно 75 кГц або від приблизно 20 до 1216. приблизно 40 кГц (наприклад, звуку, який має часПерший насос 1218 (наприклад, будь-який з тоту від 20 до 40 кГц). декількох заглиблених відцентрових вихрових наПотім ультразвукову енергію підводять до рососів, виготовлених фірмою Essco Pumps & бочого середовища через бустер 1248. Controls, Лос-Анжелес, Каліфорнія) переміщає Ультразвукова енергія, що надходить через вміст технологічного потоку 1216 у напрямку до бустер 1248 у реакційний об'єм 1244, створює ряд проточної комірки 1224. У деяких варіантах пертисків і розрізнень у технологічному потоці 1216 з ший насос 1218 перемішує вміст технологічного інтенсивністю, достатньою для створення кавітації потоку 1216, щоб на вході 1220 проточної комірки в технологічному потоці 1216. Кавітація дезагрегує 1224 суміш целюлозного матеріалу і води була по целюлозний матеріал, диспергований у технологісуті однорідною. Перший насос 1218 перемішує, чному потоці 1216. Кавітація генерує також вільні наприклад, технологічний потік 1216, створюючи радикали у воді технологічного потоку 1216. Такі турбулентний потік, який продовжує існувати равільні радикали сприяють додатковому розриву зом з технологічним потоком між першим насосом целюлозного матеріалу в технологічному потоці і входом 1220 проточної комірки 1224. 1216. Проточна комірка 1224 включає реакційний Для технологічного потоку 1216, що протікає зі 3 об'єм 1244 для зв'язку текучого середовища з вхошвидкістю приблизно 0,2 м /с (приблизно 3200 дом 1220 і виходом 1222. У деяких варіантах реагалонів/хв.), звичайно використовують ультразву3 кційний об'єм 1244 є трубою з нержавіючої сталі, кову енергію від 5 до 4000 МДж/м , наприклад, 10, здатною протистояти підвищеним тискам (напри25, 50, 100, 250, 500, 750, 1000, 2000 або 3000 3 клад, 10 бар). На доповнення або альтернативно, МДж/м . Після впливу ультразвукової енергії в ререакційний об'єм 1244 включає прямокутний попеакційному об'ємі 1244 технологічний потік 1216 речний переріз. витікає з проточної комірки 1224 через вихід 1222. Проточна комірка 1224 додатково включає теДругий насос 1230 переміщує технологічний потік плообмінник 1246, який зв'язаний з щонайменше 1216 на наступну переробку (наприклад, будь-який частиною реакційного об'єму 1244. Охолодна різ декількох заглиблених відцентрових вихрових дина 1248 (наприклад, вода) надходить у теплоонасосів, виготовлених фірмою Essco Pumps & бмінник 1246 і поглинає тепло, генероване під час Controls, Jloc-Анжелес, Каліфорнія). ультразвукової обробки технологічного потоку Хоча описані деякі варіанти, можливі також і 1216 у реакційному об'ємі 1244. У деяких варіанінші варіанти. тах регулюють швидкість протікання охолоджуваХоча технологічний потік 1216 описаний у вильної рідини 1248 у теплообмінник 1246 для підтгляді потоку з одним шляхом, як приклад, можливі римання приблизно постійної температури в також інші варіанти. У деяких варіантах, наприреакційному об'ємі 1244. На доповнення або альклад, технологічний потік 1216 включає потоки з тернативно, температуру охолоджувальної рідини множиною паралельних шляхів (які протікають, 1248, що протікає в теплообмінник 1246, регулюнаприклад, зі швидкістю 10 галонів/хв. (37,85 ють для підтримання в реакційному об'ємі 1244 л/хв.)). На доповнення або альтернативно, потоки приблизно постійної температури. У деяких варіаз множиною паралельних шляхів технологічного нтах температуру реакційного об'єму 1244 підтрипотоку 1216 протікають в окремі проточні комірки і паралельно піддаються ультразвуковій обробці мують при значенні від 20 до 50C, наприклад, при (наприклад, з використанням множини ультразвузначенні 25, 30, 35, 40 або 45C. Додатково або кових перетворювачів потужністю 16 кВт). альтернативно, тепло, перенесене з реакційного Хоча як ультразвуковий перетворювач, з'єдоб'єму 1244 в охолоджувальну рідину 1248, може наний з проточною коміркою 1224, описаний один бути використане в інших частинах способу. ультразвуковий перетворювач 1226, як інший приСекція адаптера 1226 створює зв'язок текучого клад можливі також інші варіанти. У деяких варіансередовища між реакційним об'ємом 1244 і бустетах у проточній комірці 1224 розміщена множина ром 1250, з'єднаним (наприклад, механічно з'єдультразвукових перетворювачів 1226 (наприклад, наним з використанням фланця) з ультразвуковим десять ультразвукових перетворювачів). У деяких перетворювачем 1226. Секція 1226 адаптера може варіантах визначають час звукових хвиль, генеровключати, наприклад, фланець і О-кільцевий вуваних кожним з множини ультразвукових перетвозол, установлений для створення герметичного рювачів 1226 (наприклад, синхронізованих один з зв'язку між реакційним об'ємом 1244 і бустером одним поза фазою), для посилення кавітації, яка 1250. У деяких варіантах ультразвуковий перетводіє на технологічний потік 1216. рювач 1226 являє собою високопотужний ультраз 53 96165 54 Хоча описана одна проточна комірка 1224, як що означає "зрівноважувальний елемент". Симетінший приклад можливі інші варіанти. У деяких руючий трансформатор включає магнітний сердеваріантах другий насос 1230 переміщає технологічник 92 і пару ідентичних обмоток 94 і 96, назвачний потік у другу проточну комірку, у якій другий них також первинною і вторинною обмотками, бустер і ультразвуковий перетворювач додатково відповідно. сприяють ультразвуковій обробці технологічного У деяких варіантах перетворювачі включають потоку 1216. комерційно доступні п'єзоелектричні перетворюваХоча реакційний об'єм 1244 описаний як зачі, такі як перетворювачі фірми Branson Ultrasonics критий об'єм, як ще один інший приклад реакційCorporation моделей 105 або 502, кожна з який ний об'єм 1244 у деяких варіантах є відкритим для призначена для роботи при 20 кГц і максимальній навколишнього середовища. У таких варіантах номінальній потужності 3 кВт. Посилююча напруга попередня ультразвукова обробка може бути здійдля забезпечення максимального динамічного снена по суті одночасно з іншими методами попевідхилення на вихідній поверхні перетворювача редньої обробки. Наприклад, ультразвукова енерскладає 930 вольт (середньоквадратичне значенгія може бути використана для технологічного ня). Проходження струму через перетворювач потоку 1216 у реакційному об'ємі 1244 у той час, може змінюватися в діапазоні від 0 до 3,5 ампер коли в технологічний потік 1216 одночасно ввозалежно від повного опору навантаження. При дять електронні пучки. середньоквадратичній напрузі 930 вольт рух на Хоча описаний потік у безупинному процесі, як виході складає приблизно 20 мікрон. Максимальна інший приклад можливі інші варіанти. У деяких різниця напруг на затискачах для однієї і тієї ж варіантах ультразвукова обробка може бути здійсдинамічної амплітуди, отже, може складати 186 нена періодично. Об'єм може бути заповнений, вольт. Така різниця напруг може викликати значні наприклад, 10 об. % суміші целюлозного матеріациркулюючі струми, що протікають між перетволу у воді і підданий впливу звуку з інтенсивністю рювачами. Зрівноважувальний елемент 430 гаран2 від приблизно 50 до приблизно 600 Вт/см , напритує зрівноважений стан забезпеченням прохо2 клад, від приблизно 75 до приблизно 300 Вт/см дження однакового струму через перетворювачі, 2 або від приблизно 95 до приблизно 200 Вт/см . отже, при цьому усувається можливість появи циДодатково або альтернативно, суміш в об'ємі моркулюючих струмів. Розмір дроту обмоток повинен же бути оброблена ультразвуком протягом часу бути вибраний для зазначеного вище струму поввід приблизно 1 до приблизно 24 годин, наприного навантаження, і максимальна напруга, що клад, від приблизно 1,5 до приблизно 12 годин або виникає паралельно входу обмотки, складає 93 від приблизно 2 до приблизно 10 годин. У деяких вольта. варіантах матеріал обробляють ультразвуком проЯк альтернатива використанню ультразвукової тягом заданого часу і потім дають можливість стоенергії можуть бути використані високочастотні яти протягом другого заданого часу перед повторроторно-статорні пристрої. Такий тип пристрою ною ультразвуковою обробкою. дає високозрупгувальні сили мікрокавітації, що Як випливає з Фіг.13, у деяких варіантах два можуть дезінтегрувати біомасу при контакті з таелектроакустичних перетворювачі механічно з'єдкими силами. Два комерційно доступних високочанані в один рупор. Як показано, пара п'єзоелектстотних роторно-статорних диспергувальних приричних перетворювачів 60 і 62 з'єднана з рупором строї являють собою пристрої Supraton™, 64 із прямокутними отворами відповідними промівиготовлені Krupp Industrietechnik Gmb і продавані жними з'єднувальними рупорами 70 і 72, останні з Dorr-Oliver Deutschland Gmb of Connecticut, і приякий відомі як бустерні рупори. Механічні вібрації, строї Dispax™, виготовлені і продавані Ika-Works, забезпечені перетворювачами, чутливими до виInc.of Cincinnati, Ohio. Робота зазначеного мікрокасокочастотної електричної енергії, передаються вітаційного пристрою обговорена в Stuart, патент відповідним з'єднувальним рупорам, які можуть США № 5370999. бути споруджені з забезпеченням механічного збіХоча ультразвуковий перетворювач 1226 опильшення, такого як відношення 1 до 1,2. Рупори саний як такий, що включає один або більше п'єоснащені відповідними монтованими фланцями 74 зоелектричних активних елементів, які генерують і 76 для підтримання вузла перетворювач і рупор у ультразвукову енергію, можливі також інші варіанстаціонарному корпусі. ти. У деяких варіантах ультразвуковий перетворюВібрації, пропущені з перетворювачів через вач 1226 включає активні елементи, виготовлені з з'єднувальні або бустерні рупори, зв'язані з вхідінших типів магнітострикційних матеріалів (наприною поверхнею 78 входу рупора, передаються клад, чорних металів). Дизайн і робота такого вичерез рупор на протилежну вихідну поверхню 80, сокопотужного ультразвукового перетворювача яка під час роботи знаходиться в примусовому обговорена в Hansen et al., патент США № зачепленні з оброблюваним об'єктом (не показа6624539. У деяких варіантах ультразвукову енерний), до якого прикладаються вібрації. гію переносять у технологічний потік 1216 через Високочастотну електричну енергію, надану електрогідравлічну систему. джерелом 82 живлення, подають у кожний з переХоча ультразвуковий перетворювач 1226 опитворювачів, електрично з'єднаних паралельно, саний як такий, що використовує електромагнітну через симетруючий трансформатор 84 і відповідні властивість магнітострикційного матеріалу генерупослідовно з'єднані конденсатори 86 і 90, причому вати ультразвукову енергію, можливі також інші один конденсатор з'єднаний послідовно електричваріанти. У деяких варіантах акустична енергія у ним зв'язком з кожним з перетворювачів. Симетформі інтенсивної ударної хвилі може бути безпоруючий трансформатор відомий також як "balun", середньо використана для технологічного потоку 55 96165 56 1216 із застосуванням підвідної іскри. У деяких У деяких варіантах вихідний показник криставаріантах ультразвукову енергію переносять у лічності (перед піролізом) складає від приблизно технологічний потік 1216 через термогідравлічну 40 до приблизно 87,5 %, наприклад, від приблизно систему. Наприклад, акустичні хвилі з високою 50 до приблизно 75 % або від приблизно 60 до густиною енергії можуть бути одержані накладанприблизно 70 %, і показник кристалічності після ням сили поперек закритого об'єму електроліту, піролізу складає від приблизно 10 до приблизно 50 унаслідок чого збільшується нагрівання закритого %, наприклад, від приблизно 15 до приблизно 45 об'єму і створюється тиск, що надалі переноситься % або від приблизно 20 до приблизно 40 %. Одв середовище поширення звуку (наприклад, технак, у деяких варіантах, наприклад, після інтенсинологічний потік 1216). Дизайн і робота такого вного піролізу, можна мати показник кристалічності термогідравлічного перетворювача обговорені в нижче 5 %. У деяких варіантах матеріал після піHartmann et al., патент США № 6383152. ролізу є по суті аморфним. Для переробки вихідної сировини із широкої У деяких варіантах вихідна середньочислова множини різних джерел, призначеної для витяганмолекулярна маса (перед піролізом) складає від ня корисних речовин з вихідної сировини і для заприблизно 200000 до приблизно 3200000, наприбезпечення частково підданого деструкції органічклад, від приблизно 250000 до приблизно 1000000 ного матеріалу, який функціонує як матеріал, що або від приблизно 250000 до приблизно 700000, і вводиться на наступні стадії і/або послідовності середньочислова молекулярна маса після піролізу обробки, можуть бути використані одна або декіскладає від приблизно 50000 до приблизно лька послідовних обробок піролізом. 200000, наприклад, від приблизно 60000 до прибЯк випливає з загальної схеми на Фіг.8, перлизно 150000 або від приблизно 70000 до приблиший матеріал 2, який включає целюлозу, що має зно 125000. Однак, у деяких варіантах, наприклад, Т першу середньочислову молекулярну масу ( МN1), після інтенсивного піролізу, можна мати середньопіролізують, наприклад, нагріванням першого мачислову молекулярну масу менше приблизно теріалу в трубчастій печі, з одержанням другого 10000 або навіть менше приблизно 5000. матеріалу 3, який включає целюлозу, що має другу У деяких варіантах другий матеріал може мати т T середньочислову молекулярну масу ( МN2), яка ступінь окислювання ( Q2), який вище ступеня окиT нижче першої середньочислової молекулярні маслювання ( Q1) першого матеріалу. Більш високий си. Другий матеріал (або перший і другий матеріаступінь окислювання матеріалу може сприяти його ли в деяких варіантах) об'єднують з мікроорганіздисперговано сті, набуханню і/або розчинності, які мом (наприклад, з бактерією або дріжджами), який додатково підвищують сприйнятливість матеріалів може використовувати другий і/або перший матедо хімічного, ферментативного або біологічного ріал, з одержанням палива 5, яке є воднем, спирвпливу. У деяких варіантах для підвищення ступетом (наприклад, етанолом або бутанолом, таким ня окислювання другого матеріалу відносно перяк н-, втор- або трет-бутанол), органічною кислошого матеріалу здійснюють піроліз в окисному тою, вуглеводнем або сумішами будь-якої з зазнасередовищі, в результаті чого одержують другий чених речовин або яке їх включає. матеріал, який є більш окисленим, ніж перший Оскільки другий матеріал включає целюлозу, матеріал. Другий матеріал може мати, наприклад, що має зменшену молекулярну масу відносно табільше число гідроксильних груп, альдегідних груп, кої першого матеріалу і, у деяких випадках, також кетонових груп, складноефірних груп або карбокзменшену кристалічність, другий матеріал звичайсильних груп, які можуть підвищити його гідрофіно є таким, що більше диспергується, набухає льність. і/або розчиняється у розчині, який містить мікроорУ деяких варіантах піроліз матеріалів є безу6 ганізм, наприклад, при концентрації більше 10 пинним. В інших варіантах матеріал піролізують мікроорганізмів/мл. Дані властивості роблять друпротягом заданого часу і потім дають можливість гий матеріал 3 більш сприйнятливим до хімічного, охолоджуватися протягом другого заданого часу ферментативний і/або біологічного впливу відносперед наступним піролізом. но першого матеріалу 2, що може значно підвищиФіг.14 показує технологічну схему 6000 спосоти продуктивність і/або рівень виробництва необбу, який включає різні стадії в піролітичній системі хідного продукту, наприклад, етанолу. Піроліз попередньої обробки вихідної сировини. може також стерилізувати перший і другий матеріЯк вказувалося вище, суха вихідна сировина з али. джерела сировини перед доставкою в камеру піУ деяких варіантах друга середньочислова ролізу може бути піддана попередній обробці. НаT молекулярна маса ( MN2) нижче першої середньоприклад, якщо вихідна сировина вироблена з росT числової молекулярні маси ( MN1) більше ніж прилинного матеріалу, перед збиранням рослинного близно на 10 %, наприклад, нижче на 15, 20, 25, матеріалу і/або перед доставкою рослинного ма30, 35, 40, 50, 60 або навіть більше ніж приблизно теріалу транспортним засобом для вихідної сирона 75 %. вини можуть бути видалені деякі частини рослинУ деяких випадках другий матеріал включає ного матеріалу. Альтернативно або на т целюлозу, що має кристалічність ( С2), яка нижче доповнення, вихідна сировина біомаси може бути т кристалічності ( С1) целюлози першого матеріалу. піддана механічній обробці 6020 (наприклад, для т т Наприклад, ( С2) може бути нижче ( С1) більше ніж зменшення середньої довжини волокон у вихідній приблизно на 10 %, наприклад, нижче на 15, 20, сировині) перед доставкою в камеру піролізу. 25, 30, 35, 40 або навіть більше ніж приблизно на Після механічної обробки сировина піддається 50 %. стадії 6030 коректування вологовмісту. Природа стадії коректування вологовмісту залежить від 57 96165 58 вологовмісту механічно обробленої вихідної сироНаприклад, під час піролізу можуть бути вивільнені вини. Звичайно піроліз сировини відбувається різні сірковмісні сполуки, такі як сульфіди, і до синайбільш ефективно, коли вологовміст вихідної ровини для викликання десульфуризації продуктів сировини складає від приблизно 10 до приблизно піролізу може бути доданий реагент, такий як вод30 мас. % (наприклад, від 15 до 25 мас. %). Якщо невий газ. Водень з'єднується із сульфідами з вологовміст вихідної сировини складає більше 40 утворенням сірководневого газу, який може бути мас. %, додаткове термічне наднавантаження, яке видалений з піролізованої сировини. присутнє за рахунок вмісту води в сировині, підПіроліз сировини в камері може включати навищить витрата енергії на наступних стадіях пірогрівання сировини до відносно високих температур лізу. для викликання часткового розкладання сировини. Якщо в деяких варіантах сировина має волоЗвичайно сировину нагрівають до температури в говміст більше приблизно 30 мас. %, може бути діапазоні від 150 до 1110C. Температура, до якої вмішаний сухий вихідний матеріал 6220, що має нагрівають сировину, залежить від ряду факторів, низький вологовміст, з одержанням суміші вихідної що включають склад сировини, середній розмір сировини на стадії 6030, яка має середнє значення частинок сировини, вологовміст і необхідні продуквологовмісту, що знаходиться у вищевказаних ти піролізу. Для багатьох типів вихідної сировини межах. У деяких варіантах вихідна сировина з вибіомаси використовують, наприклад, температури соким вологовмістом може бути просто висушена піролізу від 300 до 550C. диспергуванням матеріалу вихідної сировини на Час знаходження сировини в камері піролізу транспортер, що рухається, який безперервно пезвичайно залежить від ряду факторів, що включареміщає вихідну сировину в нагрівальний пристрій ють температуру піролізу, склад вихідної сировина лінії. Нагрівальний пристрій випарює частину ни, середній розмір частинок сировини, вологовводи, присутню у вихідній сировині. міст і необхідні продукти піролізу. У деяких Якщо в деяких варіантах сировина зі стадії варіантах матеріали сировини піролізують при 6020 має вологовміст, що є занадто низьким (натемпературі трохи вище температури розкладання приклад, нижче приблизно 10 мас. %), механічно матеріалу в інертній атмосфері, наприклад, від оброблена вихідна сировина може бути об'єднана вище приблизно на 2 до вище приблизно на 10C зі зволоженим матеріалом 6230 вихідної сировини, температури розкладання або від вище приблизно що має підвищений вологовміст, таким як шлам на 3 до вище приблизно на 7C температури розкстічних вод. Альтернативно або на доповнення, до ладання. У таких варіантах матеріал звичайно сухої сировини зі стадії 6020 для підвищення її підтримують при зазначеній температурі протягом вологовмісту може бути додана вода 6240. більше 0,5 години, наприклад, більше 1,0 або біНа стадії 6040 сировина - тепер уже з її волольше приблизно 2 годин. В інших варіантах матеговмістом, що знаходиться в придатних межах, ріали піролізують при температурі значно вище може бути попередньо нагріта на необов'язковій температури розкладання матеріалу в інертній стадії 6040 попереднього нагрівання. Стадія 6040 атмосфері, наприклад, від вище приблизно на 75 попереднього нагрівання може бути використана до вище приблизно на 175C температури розкладля підвищення температури сировини до значень дання або від вище приблизно на 85 до вище привід 75 до 150C у підготовці сировини для наступблизно на 150C температури розкладання. У таного піролізу сировини. Залежно від походження ких варіантах матеріал звичайно підтримують при вихідної сировини й особливостей конструкції казазначеній температурі протягом менше 0,5 годимери піролізу, попереднє нагрівання сировини ни, наприклад, менше 20, менше 10, менше 5 або може забезпечити наявність більш рівномірного менше 2 хвилин. У додаткових варіантах матеріарозподілу тепла в сировину під час піролізу і може ли піролізують при надзвичайно високій темперазменшити термічне навантаження на камеру піротурі, наприклад, від вище приблизно на 200 до лізу. вище приблизно на 500C температури розклаПотім сировину транспортують у камеру піродання матеріалу в інертній атмосфері або від вилізу для піддавання її піролізу на стадії 6050. У ще приблизно на 250 до вище приблизно на 400C деяких варіантах транспортуванню сировини температури розкладання. У таких варіантах масприяє додавання до потоку сировини одного або теріал звичайно підтримують при зазначеній тембільше стиснених газів 6210. Гази створюють грапературі протягом менше 1 хвилини, наприклад, дієнт тиску в транспортному трубопроводі для вименше 30, менше 15, менше 10, менше 5, менше 1 хідної сировини, просування сировини в камеру секунди або менше 500 мсек. Такі варіанти звипіролізу (і навіть через камеру піролізу). У деяких чайно відносять до флеш-піролізу. варіантах переміщення сировини відбувається У деяких варіантах вихідну сировину нагрівамеханічно; тобто транспортний засіб, що включає ють відносно швидко до вибраної температури конвеєр, такий як шнековий конвеєр, переміщає піролізу в камері. Наприклад, камера може мати сировину в камеру піролізу. конструкцію, призначену для нагрівання вихідної Перед подачею в камеру піролізу до сировини сировини зі швидкістю від 500 до 11000C/с. Типоможуть бути також додані інші гази 6210. У деяких ві швидкості нагрівання матеріалу вихідної сироваріантах до сировини можуть бути додані, напривини, одержаної з біомаси, складають, наприклад, клад, один або декілька каталітичних газів для від 500 до 11000C/с. сприяння розкладанню сировини під час піролізу. У камері піролізу звичайно вигідний турбуленУ деяких варіантах до сировини можуть бути дотний потік матеріалу вихідної сировини, оскільки дані один або декілька поглиначів для уловлюванвін гарантує відносно ефективне теплоперенесення летких компонентів, виділених під час піролізу. 59 96165 60 ня до матеріалу вихідної сировини з підсистеми клад, сірчана кислота або пероксид (наприклад, нагрівання. Турбулентний потік може бути досягбензоїлпероксид). нутий продуванням матеріалу вихідної сировини Як зазначалося вище, залежно від факторів, через камеру з використанням, наприклад, одного таких як склад вихідної сировини і необхідні проабо більше інжектованих газів-носіїв 6210. Газидукти піролізу, може бути використана множина носії звичайно є відносно інертними відносно марізних умов обробки. Наприклад, для матеріалу теріалу вихідної сировини, навіть при високих темцелюлозовмісної сировини можуть бути викориспературах у камері піролізу. Типові гази-носії тані відносно м'які умови піролізу, які включають включають, наприклад, азот, аргон, метан, моноотемператури флеш-піролізу від 375 до 450C і час ксид вуглецю і діоксид вуглецю. Альтернативно знаходження в камері менше 1 секунди. Як інший або на доповнення, механічні транспортні систеприклад, для матеріалів органічних твердих відхоми, такі як шнекові конвеєри, можуть транспортудів, таких як шлам стічних вод, звичайно викорисвати і циркулювати вихідну сировину в камеру пітовують температури флеш-піролізу від 500 до ролізу для створення турбулентного потоку 650C і час знаходження в камері складає від 0,5 вихідної сировини. до 3 секунд. Багато які з параметрів процесу піроУ деяких варіантах піроліз вихідної сировини лізу, що включають час знаходження в камері півідбувається по суті за відсутності кисню й інших ролізу, температуру піролізу, турбулентність вихіхімічно активних газів. Кисень може бути видаледної сировини, вологовміст, склад вихідної ний з камери піролізу періодичним продуванням сировини, склад продуктів піролізу і склад адитивкамери азотом високого тиску (наприклад, при них газів, можуть бути регульовані автоматично тисках азоту 2 бари або більше). Після продування системою регуляторів і автоматичною системою камери присутня в камері піролізу газова суміш контролю. (наприклад, під час піролізу вихідної сировини) Після стадії 6050 піролізу продукти піролізу може включати менше 4 моль. % кисню (наприпіддаються стадії 6250 загартування для зниження клад, менше 1 і навіть менше 0,5 моль. % кисню). температури продуктів перед подальшою обробВідсутність кисню забезпечує відсутність запаленкою. Звичайно стадія 6250 загартування включає ня вихідної сировини при підвищених температузрошення продуктів піролізу потоками охолоджурах піролізу. вальної води 6260. Охолоджувальна вода утворює У деяких варіантах можуть бути введені у витакож суспензію, яка включає твердий нерозчинехідну сировину і присутні під час піролізу відносно ний матеріал продукту і різні розчинені продукти. У невеликі кількості кисню. Даний метод стосується потоці продукту присутня також суміш, що містить окисного піролізу. Звичайно окисний піроліз відбурізні гази, які включають газоподібні продукти, гавається на численних стадіях нагрівання. Напризи-носії й інші типи технологічних газів. клад, на першій стадії нагрівання вихідну сировину Потік продукту транспортують через трубопнагрівають у присутності кисню для викликання ровід на лінії в газовіддільник, за допомогою якого часткового окислювання вихідної сировини. На здійснюють стадію 6060 відділення газу, на якій даній стадії витрачається доступний кисень у кагазоподібні продукти й інші гази виділяють із сумері піролізу. Потім на наступних стадіях нагріванспензії, утвореної загартуванням продуктів піроліня додатково підвищують температуру сировини. зу. Відділену газову суміш необов'язково направОднак після витрачання всього кисню, наявного в ляють у газодувку 6130, яка підвищує тиск газу камері, згоряння сировини не відбувається, і відпродуванням повітря в суміш. Газова суміш може бувається піролітичне розкладання сировини (набути піддана стадії 6140 фільтрації, на якій газова приклад, з генеруванням вуглеводневих продуктів) суміш проходить через один або декілька фільтрів без горіння. Процес нагрівання вихідної сировини (наприклад, через фільтри з активованого вугілля) в камері піролізу з ініціюванням розкладання звидля видалення макрочастинок і інших домішок. На чайно є ендотермічним. Однак, в окисному піролізі наступній стадії 6150 відфільтрований газ можна утворення діоксиду вуглецю окислюванням вихідстиснути і зберігати для подальшого використанної сировини є екзотермічним процесом. Тепло, ня. Альтернативно, відфільтрований газ може бути виділене з процесу утворення діоксиду вуглецю, підданий стадіям 6160 подальшої обробки. Наприможе сприяти додатковим стадіям нагрівання піклад, у деяких варіантах відфільтрований газ може ролізу, внаслідок чого зменшується теплове навабути конденсований для розділення різних газопонтаження на вихідну сировину. дібних сполук у газовій суміші. Різні сполуки моУ деяких варіантах піроліз відбувається в інержуть включати, наприклад, різні вуглеводневі протному середовищі, наприклад, під час обробки дукти (наприклад, спирти, алкани, алкени, алкіни, матеріалів вихідної сировини в атмосфері газопопрості ефіри), одержані під час піролізу. У визнадібного аргону або азоту. У деяких варіантах пірочених варіантах відфільтрований газ, що містить ліз може відбуватися в окисному середовищі, насуміш вуглеводневих компонентів, може бути об'єприклад, у повітрі або повітрі, збагаченому днаний з перегрітою парою 6170 (наприклад, із аргоном. У деяких варіантах піроліз може відбувасумішшю водяної пари і кисню) і підданий процесу тися у відновному середовищі, наприклад, під час крекінгу для зменшення молекулярної маси вуглеобробки матеріалів вихідної сировини у водневому водневих компонентів. газі. Для сприяння піролізу, до піролізу або під час У деяких варіантах камера піролізу включає піролізу до матеріалу можуть бути додані різні джерела нагрівання, які спалюють вуглеводневі хімічні реагенти, такі як окислювачі, відновники, гази, такі як метан, пропан і/або бутан, для нагрікислоти або основи. Можуть бути додані, напривання вихідної сировини. Частина 6270 відділених газів може бути рециркульована в камеру піролізу