[發(fā)明專利]加工含纖維素的生物質(zhì)的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201680011364.7
• 申請日: 2016-02-18
• 公開（公告）號: CN107257807B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: F·里蒂格;S·科赫;A·金德勒;M·科赫;F·萊費(fèi)爾德;V·納維茨卡斯;M·格倫
• 申請（專利權(quán)）人: 巴斯夫歐洲公司
• 主分類號: C08B1/00
• 分類號: C08B1/00;C08B15/02;C08H8/00
• 代理公司: 北京市中咨律師事務(wù)所 11247
• 代理人: 王丹丹;劉金輝

本發(fā)明描述了一種用硫酸和某些添加劑加工含纖維素的生物質(zhì)的方法，尤其是用于在糖化之前預(yù)處理含纖維素的生物質(zhì)。

由含纖維素的生物質(zhì)產(chǎn)生的糖可用作生產(chǎn)燃料、塑料和其他產(chǎn)品的原料。由于化石原料供應(yīng)的有限性和不穩(wěn)定性以及由于環(huán)境原因，用非化石原料(即由可再生資源獲得的原料)替代化石原料變得越來越重要。該非化石原料的一個潛在來源是含纖維素的生物質(zhì)，其可通過將纖維素酶解糖化成葡萄糖而加工，所述葡萄糖可以以化學(xué)方式或通過發(fā)酵進(jìn)一步加工成多種產(chǎn)物。例如，通過將獲得的葡萄糖發(fā)酵，可獲得乙醇(有時稱為生物乙醇)，其可用作內(nèi)燃機(jī)，例如汽車的燃料。

為了促進(jìn)酶解糖化，通常對含纖維素的生物質(zhì)進(jìn)行預(yù)處理，以通過降解或分解存在于含纖維素的生物質(zhì)中的半纖維素和/或木質(zhì)素而提高纖維素生物質(zhì)的可用性。本領(lǐng)域已知數(shù)種預(yù)處理方法。

WO 2008/134037公開了一種消化木質(zhì)纖維素生物質(zhì)的方法，包括用表面活性劑和任選的酸(例如硫酸)處理木質(zhì)纖維素生物質(zhì)，并用酶對經(jīng)表面活性劑處理的木質(zhì)纖維素生物質(zhì)進(jìn)行培養(yǎng)。優(yōu)選的表面活性劑選吐溫80、吐溫20、PEG(未指明摩爾質(zhì)量)、DDBSA、glucopone/215、glucopone/225和glucopone/625。

WO 2004/081185公開了一種水解木質(zhì)纖維素的方法，包括在溫和條件下使所述木質(zhì)纖維素與至少一種化學(xué)品接觸以產(chǎn)生經(jīng)處理的木質(zhì)纖維素，并使所述經(jīng)處理的木質(zhì)纖維素與至少一種能夠水解木質(zhì)纖維素的酶接觸，其中所述化學(xué)品選自氧化劑、變性劑、洗滌劑、有機(jī)溶劑、堿及其組合。就此而言，“洗滌劑”意欲指代可形成膠束以螯合油的化合物。所述洗滌劑包括陰離子、陽離子和中性洗滌劑，包括但不限于Nonidet(N)P-40、十二烷基硫酸鈉(SDS)、磺基甜菜堿、正辛基葡糖苷、脫氧膽酸鹽、Triton X-100和吐溫20。

在Bioresource Technology 169(2014)713-722的公開文獻(xiàn)中，研究了選自聚乙二醇PEG 8000(摩爾質(zhì)量為約8000g/mol的聚乙二醇)、PEG 2000(摩爾質(zhì)量為約2000g/mol的聚乙二醇)、Triton-X、吐溫20、吐溫80、十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)和尿素的添加劑在50℃下提高里氏木霉(Trichoderma reesei)纖維素酶對熱酸預(yù)處理的小麥秸稈的酶水解的能力。此處，將所述添加劑添加至熱酸預(yù)處理的小麥秸稈的懸浮液中。沒有公開在熱酸預(yù)處理期間存在添加劑。

相關(guān)技術(shù)還有Hong-Yuan Wang等，Bioresource Technology，第102卷第11期，2011年2月24日，第6515-6521頁；EP 0 472 474A1；Hairong Zhang等，AppliedBiochemistry and Biotechnology，第170卷第7期，2013年8月1日，第1780-1791頁；WO2013/162881A1，US 7,419,568B2，EP 2 033 974A1和WO 2015/049345A1。

WO 2008/134037和WO 2004/081185泛泛地公開了在糖化之前用于預(yù)處理含纖維素的生物質(zhì)的一般類別的添加劑。然而，已發(fā)現(xiàn)該添加劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)以及分子尺寸對所述添加劑的效果具有強(qiáng)烈的影響。令人驚訝地發(fā)現(xiàn)，當(dāng)將如下文所定義的式(I)化合物用于加工含纖維素的生物質(zhì)，特別是在糖化之前用于預(yù)處理含纖維素的生物質(zhì)時，對可通過酶解糖化經(jīng)處理的含纖維素生物質(zhì)而獲得的葡萄糖的產(chǎn)率具有有利的影響。

這些和其他目的通過本發(fā)明的加工含纖維素的生物質(zhì)的方法來實(shí)現(xiàn)。所述加工含纖維素生物質(zhì)的方法包括以下步驟：

使包含所述含纖維素的生物質(zhì)、水和硫酸的處理混合物在100-4000kPa的壓力下經(jīng)歷100-220℃的溫度，其中對壓力加以選擇以使得至少一部分水處于液態(tài)，從而產(chǎn)生經(jīng)處理的含纖維素的生物質(zhì)，

其中所述處理混合物進(jìn)一步包含一種或多種式(I)化合物：

其中在式(I)中：