[发明专利]加工材料

说明书

加工生物量(例如，植物生物量、动物生物量和城市废物生物量)以产生有用产物，例如燃料。例如，描述了可以使用原料材料例如纤维素和/或木质纤维素材料和/或淀粉质材料的系统，以例如通过发酵产生乙醇和/或丁醇。含烃材料也用作原料。

本申请是申请日为2009年10月26日、申请号为200980142821.6、发明名称为“加工材料”的发明专利申请的分案申请。

相关申请

本申请要求于2008年10月28日提交的美国临时申请序列号61/109,159的优先权。这个临时申请的完整公开内容在此通过引用合并入本文。

背景

生物量特别是生物量废物是可大量获得的。由生物量和其他材料以衍生材料和燃料例如乙醇将是有用的。

概述

材料可以进行加工以在一个多个水平上改变其结构。经加工的材料随后可以用作其他材料和燃料的来源。

本申请的许多实施方案使用Natural Force^TM Chemistry(NFC)。Natural Force^TMChemistry方法使用物理力例如粒子束、重力、光等的控制应用和处理，以产生预期结构和化学分子改变。通过应用Nature过程，可以产生新的有用物质而无有害的环境干扰。本申请描述了新原料制备方法，其包括使无机添加剂与材料例如生物量、烃或煤组合，以调节例如增强对各种物理力例如粒子束和其他形式的辐射对生物量的作用。

本文描述的用于改变任何生物量材料的分子和/或超分子结构的方法包括在加入无机添加剂后，用辐射处理生物量材料，所述无机添加剂例如一种或多种陶瓷、和/或一种或多种金属、和/或一种或多种折射材料、和/或一种或多种粘土、和/或一种或多种矿物质。特别地，辐射可以包括粒子束，特别是带电粒子，例如电子束。带电粒子包括离子，例如带正电荷的离子，例如质子、碳或氧离子。在某些情况下，带电粒子可以比电子重或具有与电子不同的电荷(例如正电子)。辐射可以以足以改变生物量材料的分子结构和/或超分子结构的量应用。

其他材料例如含烃材料例如烃和煤可以以类似方式进行加工。当利用煤时，它可以以固体形式例如粉煤，或它可以以液化形式。煤可以通过许多技术进行液化，例如通过Bergius过程、SRC-I和SRC-II(Solvent Refined Coal)过程和NUS Corporation加氢过程。当利用煤时，它可以是褐煤、火焰煤、气火焰煤、肥煤、锻造煤、不粘煤、无烟煤或这些类型煤中的任何一种或多种的混合物。

例如，质子、氦核、氩离子、硅离子、氖离子、碳离子、磷离子、氧离子或氮离子可以用于修饰生物量的结构，例如断裂生物量的分子量或增加分子量。在某些实施方案中，与电子或光子比较，更重的粒子可以诱导更高量的断链。此外，在某些情况下，由于其酸性，带正电荷的粒子可以诱导比带负电荷粒子更高量的断链。

起因于照射的材料，组合可以用于任何合适应用中，例如本文描述的那些中的任何，例如用于燃料、食物或如在复合材料中使用。例如，本文描述的某些方法进一步包括去除无机材料，并且随后在足以使含碳水化合物的材料转换为燃料例如乙醇或丁醇(例如，正丁醇)的时间和条件下，使所得到的材料与酶和/或微生物接触。在其他实施方案中，该方法进一步包括在足以使含碳水化合物的材料转换为燃料例如乙醇或丁醇的时间和条件下，使组合与酶和/或微生物接触。在某些实施方案中，该方法包括使经处理的生物量材料(连同或不连同无机材料)与使材料糖化的酶接触，并且随后用微生物接种经糖化的材料以制备有用产物，例如燃料，例如乙醇、丁醇或烃。需要时，可以分离无机材料且再次在照射过程中使用。

在特定方面，本发明的特征在于制备含碳水化合物的材料的方法，其包括使纤维素和/或木质纤维素材料与无机材料组合，所述无机材料例如金属或金属化合物、耐火材料、陶瓷或这些中的任何的混合物，以提供组合；且照射组合。照射可以例如用加速粒子例如电子例如以高于75％光速的速度。