Интегрированный способ переработки и применения растения гваюлы - RU2017106153A
Код документа: RU2017106153A
Формула
1. Интегрированный способ переработки и применения каждой части растения гваюлы серебристой (Parthenium argentatum) который включает следующие стадии в таком порядке:
- отделение ствола и ветвей (3) от листьев (2) вышеупомянутого растения посредством механической обработки (1)
- обработка листьев (100), в которой производятся воски и эфирные масла (102), а также фракция (101), в которой содержатся целлюлоза, гемицеллюлоза (углеводы) и, в меньшей степени, соли, органические соединения и лигнин;
- экстракция (200) из ствола и ветвей жидкой фазы (4), в результате которой образуется первый твердый древесный остаток (5), называемый термином «багасса» в настоящем документе;
- обработка вышеупомянутого первого твердого древесного остатка (5), в результате которой производятся сахара, смола, каучук и лигнин.
2. Способ по п.1, в котором ствол и ветви (3) обрабатывают посредством экстракции основной водой, и образуются водная эмульсия (4) и первый твердый древесный остаток (5), в котором содержатся лигнин, целлюлоза, гемицеллюлоза и остаточный каучук.
3. Способ по п.2, в котором концентрированный латекс (203) экстрагируют из вышеупомянутой водной эмульсии, и на последующей стадии коагуляция натуральный каучук (204) отделяют от концентрированного латекса.
4. Способ по п.1, в котором ствол и ветви обрабатывают посредством экстракции неполярным органическим растворителем, и образуются органический раствор (211) и первый твердый древесный остаток (5), в котором содержатся гемицеллюлоза, целлюлоза и лигнин.
5. Способ по п.4, в котором натуральный каучук (212) экстрагируют из вышеупомянутого органического раствора, причем данный натуральный каучук после этого диспергируется в воде, и образуется латекс (216).
6. Способ по п.1, в котором первый твердый остаток обрабатывают согласно следующим стадиям в таком порядке:
- экстракция смолы и каучука (300) из вышеупомянутого первого твердого древесного остатка (5), в результате которого образуются пятый твердый древесный остаток (19), содержащий лигнин, гемицеллюлозу и целлюлозу;
- гидролиз (400) вышеупомянутого пятого твердого остатка (19), в котором образуются сахара, содержащие 5 атомов углерода (8), и шестой твердый древесный остаток (20), содержащий лигнин и целлюлозу;
- гидролиз вышеупомянутого шестого твердого остатка (20) для превращения целлюлозы в сахара, содержащие 6 атомов углерода и называемые термином «C6» в настоящем документе, в результате которого образуются конечный твердый остаток (18), содержащий лигнин, и остаточная целлюлоза в количестве, составляющем менее чем 20%.
7. Способ по п.6, в котором первый твердый древесный остаток (5) обрабатывают посредством экстракции неполярным органическим растворителем (300) для отделения смолы и каучука (7), и в результате этого образуется пятый твердый древесный остаток (19), содержащий лигнин, гемицеллюлозу и целлюлозу.
8. Способ по пп. 6 и 7, в котором пятый твердый остаток (19) подвергают кислотному гидролизу (404) для превращения гемицеллюлозы в сахара, содержащие 5 атомов углерода и называемые термином «C5» в настоящем тексте, в результате которого образуется шестой твердый древесный остаток (20), содержащий лигнин и целлюлозу.
9. Способ по п.8, в котором кислотный гидролиз осуществляется фосфоновой кислотой, имеющей общую формулу R-PO(OH)2 (I), в которой в качестве R присутствует неразветвленная или разветвленная алкильная группа, или ароматическая группа, или группа, содержащая гетероатом.
10. Способ по п.9, в котором R представляет собой алкильную группу, содержащую от 1 до 6 атомов углерода, или R выбирается из соединений, имеющих формулу R'-C6H5 или R'-C10H8, где R' представляет собой неразветвленную или разветвленную алкильную группу, содержащую от 1 до 3 атомов углерода, или R представляет собой группу, содержащую гетероатом и выбранную из групп, содержащих кислород (O), или содержащих азот (N) или содержащих фосфор (P).
11. Способ по п.9, в котором R выбран из метильной, этильной или CH3OH-PO(OH)2-группы.
12. Способ по любому из пп. 8-11, в котором pH в течение кислотного гидролиза составляет от 0,6 до 1,6.
13. Способ по п.6, в котором последующий гидролиз выбирают из ферментативного, химического или термохимического гидролиза.
14. Способ по п.1, в котором первый твердый остаток обрабатывают согласно следующим стадиям в таком порядке:
- обработка первого твердого древесного остатка (5), в которой образуются сахара, содержащие 5 атомов углерода (8), и в результате этого образуется второй твердый остаток (15),
- обработка вышеупомянутого второго твердого остатка (15), в которой образуются сахара, содержащие 6 атомов углерода (16), и третий твердый остаток (17) (400),
- экстракция смолы и каучука (7) (300) из вышеупомянутого третьего твердого остатка (17) и образование четвертого древесного остатка (18), состоящего главным образом, из лигнина.
15. Способ по п.14, в котором третий твердый древесный остаток (17) обрабатывают посредством экстракции растворителем, представляющим собой органический неполярный (300) растворитель, для отделения смолы и каучука (7), и в результате этого образуется пятый твердый древесный остаток (19), содержащий лигнин, гемицеллюлозу и целлюлозу.
16. Способ по п.14, в котором первый твердый остаток (5) подвергают кислотному гидролизу (404) для превращения гемицеллюлозы в сахара, содержащие 5 атомов углерода, в результате которого образуются второй твердый древесный остаток (15), содержащий лигнин и целлюлозу.
17. Способ по п.16, в котором кислотный гидролиз осуществляется фосфоновой кислотой, имеющей общую формулу R-PO(OH)2 (I), в которой в качестве R присутствует неразветвленная или разветвленная алкильная группа, или ароматическая группа, или группа, содержащая гетероатом.
18. Способ по п.17, в котором R представляет собой алкильную группу, содержащую от 1 до 6 атомов углерода, или R выбирается из соединений, имеющих формулу R'-C6H5 или R'-C10H8, где R' представляет собой неразветвленную или разветвленную алкильную группу, содержащую от 1 до 3 атомов углерода, или R представляет собой группу, содержащую гетероатом и выбранную из групп, содержащих кислород (O), или содержащих азот (N), или содержащих фосфор (P).
19. Способ по п.18, в котором R выбран из метильной, этильной или CH3OH-PO(OH)2-группы.
20. Способ по любому из пп. 16-19, в котором pH в течение кислотного гидролиза составляет от 0,6 до 1,6.
21. Способ по п.16, в котором последующий гидролиз выбирают из ферментативного, химического или термохимического гидролиза.
22. Способ по п.1, в котором:
- листья (2) подвергают обработке (100) для получения восков и эфирных масел (102), образуется твердая фракция (101), в которой содержатся целлюлоза, гемицеллюлоза и, в меньшей степени, лигнин, соли и органические соединения;
- вышеупомянутую твердую фракцию (101) подвергают кислотному гидролизу для превращения гемицеллюлозы в мономерные сахара, содержащие 5 атомов углерода (8), C5, и образуется промежуточный продукт, содержащий целлюлозу,
- вышеупомянутый промежуточный продукт затем подвергают последующему гидролизу для превращения целлюлозы (402) в сахара, содержащие 6 атомов углерода (16), C6.
23. Способ по п.22, в котором кислотный гидролиз осуществляется органической кислотой, выбранной из фосфоновых кислот, имеющих общую формулу R-PO(OH)2 (I), или алкилсульфоновых кислот, имеющих общую формулу R1-SO3H (II), в которой R выбран из неразветвленнрй или разветвленной алкильной группы, ароматической группы или группы, содержащей гетероатом, и R1 выбран из неразветвленной или разветвленной алкильной группы, содержащей от 1 до 6 атомов углерода.
24. Способ по п.26, в котором R представляет собой алкильную группу, содержащую от 1 до 6 атомов углерода, или R выбран из соединений, имеющих формулу R'-C6H5 или R'-C10H8, где R' представляет собой неразветвленную или разветвленную алкильную группу, содержащую от 1 до 3 атомов углерода, или R представляет собой группу, содержащую гетероатом и выбранную из групп, содержащих кислород (O), или содержащих азот (N), или содержащих фосфор (P).
25. Способ по п.24, в котором R выбран из метильной, этильной или CH3OH-PO(OH)2-группы.
26. Способ по п.23, в котором R1 представляет собой метил.
27. Способ по п.22, в котором C5-сахара и C6-сахара используют для получения химических веществ, микробных масел или биотоплива (12) посредством ферментации (403).
28. Способ по п.27, в котором получаемые химические вещества представляют собой бутандиолы или биобутадиен.
29. Способ по любому из пп. 22-28, в котором pH в течение кислотного гидролиза составляет от 0,6 до 1,6.
30. Способ по п.22, в котором воски и эфирные масла отделяют способом, выбранным из экстракции растворителем или паровой экстракции, или экстракции сверхкритическим CO2.
31. Способ по п.22, в котором последующий гидролиз осуществляется способом, выбранным из ферментативного, химического или термохимического гидролиза.
