BR112016028128B1

BR112016028128B1 - Processo para produção de um produto a partir de matéria-prima ligno-celulósica de vegetal (mpvl)

Info

Publication number: BR112016028128B1
Application number: BR112016028128-4A
Authority: BR
Inventors: Bouchra Benjelloun Mlayah; Michel Delmas
Original assignee: Compagnie Industrielle De La Matiere Vegetale Cimv
Priority date: 2014-06-05
Filing date: 2015-06-03
Publication date: 2022-11-01
Also published as: SI3152313T1; LT3152313T; MX2016015709A; EP3152313B1; DK3152313T3; PT3152313T; WO2015185639A1; KR20170057172A; KR102620579B1; FR3021975B1; CA2950467C; BR112016028128A2; FR3021975A1; PL3152313T3; AU2015270529B2; AU2015270529A1; CA2950467A1; EA035090B1; ES2856345T3; EA201692199A1

Abstract

PROCESSO PARA A PRODUÇÃO DE, EM PARTICULAR ETANOL, POR MEIO DA HIDRÓLISE ENZIMÁTICA SEQUENCIADA DE CELULOSE E HEMICELULOSES DE UMA MATÉRIA-PRIMA LIGNOCELULÓSICA. A presente invenção refere-se a um processo para a produção de etanol, compreendendo as etapas de pré-tratamento da matéria prima lignocelulósica de vegetal, compreendendo as etapas consistindo na desestruturação da matéria-prima lignocelulósica de vegetal, e em seguida na separação, de um lado, a celulose (C6) capaz de em seguida ficar hidrolisada (e fermentada para a produção de etanol) e, por outro lado, as hemiceluloses capazes de em seguida ficarem hidrolisadas e as ligninas, caracterizada pelo fato de que a hidrólise da celulose e das hemiceluloses é em seguida realizada em um modo sequenciado de acordo com as etapas que seguem consistindo em: - i) iniciar a hidrólise enzimática da celulose por meio de pelo menos uma enzima durante um primeiro período com uma visão a ser obter um hidrolisado intermediário; - ii) adicionar as hemiceluloses ao referido hidrolisado intermediário; - iii) continuar a hidrólise enzimática da mistura até que um hidrolisado final é obtido no final de um período total de hidrólise enzimática.

Description

[0001] A presente invenção se refere a um processo para a produção de em particular etanol, compreendendo um pré-tratamento da matéria-prima lignocelulósica de vegetal (MPVL) a fim de separar a celulose, as hemiceluloses e as ligninas, e compreendendo uma hidrólise enzimática dos C5 polissacarídeos (pentoses) e C6 polissacarídeos (hexoses).

[0002] De modo geral, as composições das várias fontes de biomassas apresentam grande heterogeneidade nos termos das anatomias e estruturas, mas também apresentam um grau de invariância, em outras palavras a presença de três compostos macromoleculares principais, celulose, hemiceluloses e ligninas.

[0003] A celulose é um polímero de glicose linear, e por esse motivo uma fonte potencial de açúcares fermentávies; as hemiceluloses são heteropolímeros, os monômeros mais representados os quais são açúcares C5 compreendendo cinco átomos de carbono (xilose, arabinose) que são facilmente metabolizados por numerosos microorganismos; ao mesmo tempo que as ligninas são heteropolímeros tridimensionais complexos, a degradação natural da qual é um processo complexo longo e para o qual é até esta data considerado que seria ilusório querer para derivar daí qualquer processo de produção industrial por meio de hidrólise.

[0004] A especificidade da lignoceluloses requer, em particular para o propósito, por exemplo, de produção de etanol a partir dos açúcares fermentáveis acima mencionados, a realização de um pré- tratamento para separar o problema da acessibilidade da celulose para os reagentes enzimáticos visando em particular solubilizar as hemiceluloses e as ligninas.

[0005] O requerente, CIMV, é uma companhia especializada no tratamento e exploração de matéria-prima lignocelulósica de vegetal.

[0006] A esse respeito, o requerente tem depositado e é o proprietário de vários pedidos de patentes e patentes relacionados a um processo para a produção de pasta de papel, ligninas, açúcar e ácido acético por meio de fracionamento do material lignocelulósico de vegetal em um meio com ácido acético/ ácido fórmico (WO-A1-00/68494).

[0007] O requerente também é o proprietário dos pedidos de patentes e/ ou patentes relacionados a um processo para o pré- tratamento de um material lignocelulósico de vegetal para a produção de bioetanol (WO-A2-2010/006840).

[0008] Um tal processo de pré-tratamento torna possível, em particular, obter, a partir da matéria-prima lignocelulósica de vegetal (MPVL), sob condições industriais econômicas, em primeiro lugar um substrato preparado essencialmente de celulose desfibrada apresentando condições ideais para sua subsequente hidrólise enzimática, e um segundo substrato preparado de melaço de açúcar originário das hemiceluloses, os hidrolisatos os quais são livres de furfural.

[0009] O requerente tem, por esse motivo, já proposto um processo para a produção de bioetanol a partir de uma matéria-prima lignocelulósica de vegetal, compreendendo as sucessivas etapas de pré-tratamento da MPVL, de hidrólise enzimática do material pré- tratado e da fermentação alcoólica dos produtos resultantes da hidrólise etapa.

[00010] O requerente tem, em particular, proposto um processo para a produção de bioetanol a partir de uma matéria-prima lignocelulósica de vegetal, compreendendo as sucessivas etapas de:

[00011] - a) pré-tratamento da matéria-prima lignocelulósica de vegetal a fim de separar a celulose, as hemiceluloses e as ligninas contidas nesta matéria-prima lignocelulósica de vegetal, o pré- tratamento compreendendo as sucessivas etapas que seguem consistindo em:

[00012] ■ (i) desestruturação da matéria-prima lignocelulósica de vegetal pela colocação na presença de uma mistura contendo ácido fórmico, ácido acético e água, em uma temperatura de reação entre 95 °C e 110 °C;

[00013] ■ (ii) e em seguida, em pressão atmosférica e antes de qualquer hidrólise e em seguida a ação de fermentação, na separação:

[00014] * de um lado, a fase sólida essencialmente consistindo na referida celulose (C6 açúcares) capaz de em seguida ficar hidrolisada e fermentada para a produção de etanol;

[00015] * e por outro lado, a fase líquida contendo, em particular, em solução aquosa, o ácido fórmico, o ácido acético, as ligninas e as hemiceluloses (C5 açúcares);

[00016] - b) hidrólise enzimática da referida fase sólida;

[00017] - c) fermentação alcoólica dos produtos resultantes da referida etapa de hidrólise, os quais são capazes de serem fermentados para a produção de etanol.

[00018] Este processo é, em particular, descrito de forma detalhada no document EP-2 235 254 (WO-A1-2009/0927498).

[00019] Este processo propõe uma metodologia que é radicalmente diferente daquela da técnica anterior, por meio da realização de uma separação dos três biopolímeros por meio de solvólise em um meio com água/ ácido, que torna possível separar as ligninas de baixo peso molecular, lineares, não recombinadas com um elevado valor adicionado, antes de qualquer ação de hidrólise depois da fermentação da celulose e das hemiceluloses.

[00020] Este processo torna possível obter os níveis de desempenho industrial independente da natureza das plantas empregadas, e é, por esse motivo, particularmente vantajoso no caso de plantas anuais para abrir a passagem para uma nova exploração, em particular, no caso de palhas de cereais e bagaço de cana de açúcar ou bagaço de sorgo de açúcar, a referida exploração adicionada àquela já proposta pelo requerente no pedido Internacional WO-A1-00/68494 que se se refere a um processo para a produção de pasta de papel, ligninas, açúcares e ácido acético por meio de fracionamento do material lignocelulósico de vegetal em um meio com ácido acético/ ácido fórmico.

[00021] Por exemplo, a quantidade de celulose derivada do material vegetal (por exemplo, de palha de trigo) pelo processo de "refinação" da CIMV e a quantidade de glucanos que estão presentes após a hidrólise enzimática são como segue:

[00022] - rendimento da fração celulósica do processo da CIMV: 48 % da biomassa (caso de palha de cereal) composta de 88 % de celulose, isto é, 42 % da biomassa (em peso);

[00023] biomassa; - redimento de glicose: 44 % (relação de peso) da

[00024] - redimento celulósico: 21 % (relação de peso) da biomassa.

[00025] A corrente contendo hemiceluloses, separada pelo processo de refinação da CIMV, representa um potencial de aproximadamente 20 % de açúcares fermentáveis.

[00026] Estas invenções (processos da CIMV) estão visadas no melhoramento das condições industriais para a produção de etanol de MPVL, e, em particular, a hidrólise de celulose para produzir açúcares fermentáveis.

[00027] De modo geral e de um modo conhecido, os processos para a produção de etanol de MPVL leva em conta vários parâmetros.

[00028] Entre parâmetros, têm, em particular, sido identificados que a lignina pode ser um inibidor de enzimas e que a matriz lignocelulósica deve ser pré-tratada a fim de tornar a celulose e as hemiceluloses hidrolisáveis.

[00029] Em virtude de sua composição química, os polímeros de lignina são insolúveis e altamente reativos.

[00030] Como resultado, a presença de ligninas reforça a rede celulose - hemicelulose, e impedem a penetração e a ção de enzimas, requerendo a presença de água.

[00031] A hidrólise enzimática da celulose é uma metodologia recomendada para a obtenção de açúcares fermentáveis por várias razões, e, em particular, porque os resultados das avaliações econômicas são em favor de hidrólise enzimática, quando é comparada com a hidrólise química.

[00032] Além disso, a hidrólise enzimática gera poucos efluentes a serem tratados e sem problemas de corrosão.

[00033] A hidrólise enzimática atual é realizada por simplesmente por a matéria-prima de vegetal pré-tratada em contato com uma solução enzimática, ao mesmo tempo que garantindo que a suspensão é homogênea e que as condições ideais são mantidas, as referidas condições sendo, por exemplo, para celulases T.reesei, uma temperatura entre 45 °C e 50 °C e um pH de cerca de 4,8.

[00034] O tempo de ação da enzima depende da quantidade de enzimas empregada e na atividade específica das enzimas.

[00035] Durante a hidrólise enzimática, os redutores de açúcares são essencialmente liberados na forma de glicose.

[00036] As enzimas envolvidas na degradação da celulose, as quais são geralmente chamadas celulases, são de vários tipos e de várias origens e são caracterizadas, em particular, por sua atividade.

[00037] O custo das celulases é relativamente elevado e constitui um fator, muitas vezes, estimado a ser o mais caro na produção de bioetanol a partir de MPVL.

[00038] Como resultado, esforços consideráveis têm sido feitos para determinar o mecanismo da hidrólise enzimática com uma visão a melhorando, sendo um processo complex de ação das proteínas solúveis em um substrato insolúvel e "refratário".

[00039] Outro parâmetro da eficiência e da rentabilidade de um processo da hidrólise enzimática é o tempo de hidrólise time, que pode ser relativamente longo, de 48 a 72 horas.

[00040] A fim de melhorar a eficiência da hidrólise enzimática da celulose, o requerente CIMV tem proposto, no documento WO-A2-2012/049054, um processo para a produção de etanol, caracterizado pelo fato de que compreende, antes da etapa de hidrólise enzimática da celulose, uma etapa de eliminação parcial das ligninas a fim de obter um nível residual global de ligninas, expresso como a porcentagem em peso, que é diferente de zero e que é incluído em uma faixa determinada por um limite inferior, e um limite superior, respectivamente igual a 0,30 % e 4 %. A eficiência global deste método é semelhante, ou virtualmente igual, à produção do nível máximo teórico de etanol de MPVL e, além disso, esta eficiência é a mesma ou o processo global faz o uso primeiro de uma etapa de hidrólise enzimática de acordo com o processo, e depois de uma etapa de fermentação, ou de maneira diferente se um processo de fermentação e hidrólise simultânea (processo de SSF) é realizado.

[00041] Uma tal eficiência idêntica é devido ao fato de que a hidrólise enzimática da celulose de acordo com este processo não produz inibidores de fermentação. Além disso, tem sido demonstrado que as vantagens do processo (nível global de lignina e condições específicas de reacidificação) não são modificadas, isto é, são da mesma natureza e têm os mesmos valores, independente das celulases empregadas, e independente de se as celulases de menores ou maiores são envolvidas.

[00042] Uma vez que a celulose foi hidrolisada para a glicose por meio da hidrólise enzimática, a glicose é fermentada do mesmo modo como, por exemplo, a glicose resultante de amido.

[00043] Os problemas específicos conhecidos para o uso de MPVL conforme o substrato inicial permanece, tal como, a possível presença de compostos tóxicos e inibidores resultantes das hemiceluloses e da lignina, e também a possibilidade de realização da hidrólise enzimática e a fermentação em uma etapa única.

[00044] Os inibidores presentes nos hidrolisados se originam da degradação dos açúcares (em furfural), dos grupos presentes nas hemiceluloses, e da lignina.

[00045] A presença dos inibidores depende da natureza do MPVL e das condições para seu pré-tratamento.

[00046] Além da inibição das enzimas pelo furfural, os efeitos combinados dos vários inibidores têm sido observados.

[00047] A implementação simultânea, do mesmo reator, das operações de fermentação e hidrólise de acordo com um processo denominado SSF (Fermentação e Sacarificação Simultânea) já foi proposta, a primeira vantagem do referido processo parecendo ser óbvia uma vez que requer um mecanismo único, mas o referido processo requerendo o uso de enzimas e leveduras trabalham no mesmo ambiente físico-químico.

[00048] De qualquer modo, suas temperaturas ideais são relativamente distantes (30 °C para levedura e 50 °C para celulases).

[00049] Deste modo, o desenvolvimento da SSF implica no desenvolvimento das cepas de levedura capazes de fermenter em uma temperatura muito elevada.

[00050] Quanto à hidrólise e fermentação simultâneas de acordo com o processo de "SSF" ("Fermentação e Sacarificação Simultânea") que consiste na realização da hidrólise enzimática e a fermentação etanólica em uma etapa única, as suas principais vantagens são a diminuição no investimento pela eliminação das operações necessárias para a hidrólise enzimática realizada de antemão, e a ausência de inibição de celulase pela glicose, que é consumida pelos microorganismos fermentativos como aparece.

[00051] Isto resulta em um aumento nos níveis e taxas de hidrólise e nas produtividades de etanol global.

[00052] Além do mais, os riscos de contaminação microbiana do hidrolizado rico em glicose são reduzidos.

[00053] De qualquer modo, tem se tornado evidente que os ganhos fornecidos pelo processo de SSF, em particular, a partir do ponto de vista econômico, requer certos aspectos a serem otimizados, em particular, a concentração inicial de sólidos a fim de se obter elevados concentrações de etanol.

[00054] De acordo com outro conceito de cofermentação, é possível propor a combinação, em uma etapa única, da sacarificação e da cofermentação dos açúcares C5 resultantes do pré-tratamento com os açúcares C6 gerados pela hidrólise enzimática.

[00055] De qualquer modo, um tal processo de SSCF (Co- Fermentação e Sacarificação Simultâneas) requer que a abolição dos mecanismos que, em virtualmente todos os microorganisms, estão no local a fim de, na presença de uma mistura de açúcares, sistematicamente promover a assimilação de glicose antes da assimilação dos outros açúcares.

[00056] Deste modo, dois diferentes esquemas de processos industriais naturalmente emergem das combinações possíveis das várias opções conhecidas da técnica anterior.

[00057] O primeiro esquema fornece uma separação dos açúcares C5 no final da etapa de pré-tratamento, este corrente de açúcar C5 sendo fermentada separadamente e sendo possível para uma fração opcionalmente ser empregada para a produção de celulases, sendo possível para uma fração insolúvel (celulose + lignina) resultante de um pré-tratamento a ser tratado pelo método de SSF.

[00058] Um segundo esquema, evidentemente muito mais simples, com base na SSCF, requer a disponibilidade de um micro-organismo (ou uma mistura de microorganismos) capazes de fermentar os açúcares C5 e C6 simultaneamente e com exatamente a mesma eficiência.

[00059] Isto é porque uma diferença nas taxas de metabolização tornaria necessária prolongar a fermentação até que o açúcar metabolizado mais lentamente foi esgotado, desse modo resultando no subuso de todo o equipamento industrial para a produção, em particular, para a fermentação no caso de produção de bioetanol.

[00060] A fim de considerar uma etapa decisiva na praticabilidade e rentabilidade de tais métodos, a invenção propõe um novo processo com base, de um modo conhecido, em uma primeira parte do pré- tratamento resultante em uma separação da celulose, as hemiceluloses e as ligninas e em seguida, surpreendentemente, uma hidrólise enzimática dos polissacarídeos C5 e C6 resultantes na obtenção de um hidrolizado final (ou co-hidrolisado), em particular, capaz de ser fermentado para a produção de bioetanol, ou de qualquer outro produto, em particular, de acordo com as leveduras empregadas.

[00061] Para este propósito, a presente invenção propõe um processo para a produção de um produto, tal como, por exemplo, bioetanol, a partir de uma matéria-prima lignocelulósica de vegetal (MPVL), compreendendo as etapas:

[00062] - a) de pré-tratamento da matéria prima lignocelulósica de vegetal a fim de separar a celulose (C6), as hemiceluloses (C5) e as ligninas contidas nesta matéria-prima lignocelulósica de vegetal, o pré- tratamento compreendendo as sucessivas etapas consistindo na desestruturação da matéria-prima lignocelulósica de vegetal, e em seguida na separação, de um lado, a celulose (C6) capaz de em seguida ficar hidrolisada (e fermentada para a produção de bioetanol) e, por outro lado, as hemiceluloses (C5 oligossacarídeos) capazes de em seguida ficarem hidrolisadas;

[00063] - b) de hidrólise enzimática da celulose (C6);

[00064] - c) de hidrólise enzimática das hemiceluloses (C5);

[00065] caracterizado pelo fato de que a hidrólise da celulose e das hemiceluloses é realizada em um modo sequenciado de acordo com as sucessivas etapas que seguem consistindo em:

[00066] - i) iniciar a hidrólise enzimática da celulose (C6) por meio de pelo menos uma enzima (celulase) durante um primeiro período (T1) com com uma visão a ser obter um hidrolisado intermediário;

[00067] - ii) adicionar as hemiceluloses (C5) para o referido hidrolisado intermediário;

[00068] - iii) continuar a hidrólise enzimática da mistura até que um hidrolisado final é obtido no final de um período total (T2) de hidrólise enzimática.

[00069] A título de exemplo, para uma grande quantidade métrica de palha constituindo a matéria-prima lignocelulósica de vegetal, o processo de acordo com a invenção torna possível aumentar para aproximadamente 20 % a quantidade de etanol produzido.

[00070] Deste modo, a vantagem de "combinar" em um modo controlado e sequenciado as duas correntes inicialmente distintas resultantes da refinação da biomassa, ao mesmo tempo que aumentando o rendimento global e eliminando uma parte do equipamento e dos custos operacionais de uma unidade de produção que rataria as duas correntes de açúcares separadamente, podem ser claramente vistos.

[00071] Vantajosamente, e em ordem, em particular, a ser capaz de facilmente implementar o processo, por meio da distribuição com os problemas de viscosidade ao mesmo tempo que ao mesmo tempo trabalha uma celulose com um elevado teor de sólidos, a referido etapa i) de hidrólise enzimática da celulose consiste em:

[00072] i1) introduzir o referido pelo menos uma primeira enzima em um reator;

[00073] ii2) adicionar uma primeira parte da celulose até que uma mistura da qual o teor de sólidos (MS) está entre 10 % e 15 % em peso é obtida;

[00074] i3) deixar a mistura hidrolisar durante um período de entre seis horas e quinze horas;

[00075] i4) adicionar a parte restante da celulose em várias etapas a fim de obter um teor de sólidos finais (MS) de entre 20 % e 25 % em peso.

[00076] O primeiro período (T1) de hidrólise enzimática da celulose está entre vinte horas e quarenta horas de acordo com a enzima ou a mistura de enzimas, empregado.

[00077] A referida primeira etapa i) de hidrólise enzimática da celulose é, por exemplo, realizada em uma temperatura de entre 45 °C e 55 °C.

[00078] O teor de sólidos da celulose está entre 10 % e 25 %.

[00079] O teor de sólidos da celulose é, de preferência, maior do que 20 %.

[00080] A referida etapa ii) de adição das hemiceluloses é realizada em uma etapa única, após a introdução de todas as celulose a serem hidrolisadas.

[00081] A referida etapa ii) de adição das hemiceluloses também consiste em simultaneamente adicionando outra enzima, em particular, capaz de hidrolisar as hemiceluloses.

[00082] A referida etapa iii) consistindo na continuação da hidrólise enzimática é realizada em uma temperatura de entre 45 °C e 55 °C.

[00083] O teor de sólidos das hemiceluloses está entre 20 % e 35 % em peso.

[00084] O período total (T2) de hidrólise enzimática sequenciada da celulose e das hemiceluloses está entre quarenta e oito horas e setenta e duas horas.

[00085] A referida pelo menos uma enzima é uma enzima capaz de hidrolisar a celulose, em particular uma celulase, tal como, por exemplo, Cellic CTec™ mais Htec™ da Novozyme ou CMAX™ da Dyadic.

[00086] A referida pelo menos uma enzima é uma mistura de enzimas capazes de hidrolisar a celulose e as hemiceluloses, tal como, por exemplo, Cellic CTec™ mais Htec™ da Novozyme ou CMAX™ da Dyadic.

[00087] A referida outra enzima é uma enzima capaz de hidrolisar as hemiceluloses, tais como, por exemplo, Cellic Htec™ da Novozyme ou CMAX™ da Dyadic.

[00088] O processo compreende uma etapa de pelo menos parcialmente eliminar as ligninas da fase contendo as hemiceluloses, antes da referida etapa ii) de adição das hemiceluloses (C5) para o referido hidrolisado intermediário.

[00089] O processo de acordo com a invenção compreende as sucessivas etapas que seguem consistindo em:

[00090] (j) desestruturação da matéria-prima lignocelulósica de vegetal pela colocação na presença de uma mistura contendo ácido fórmico, ácido acético e água, em uma temperatura de reação entre 95 °C e 110 °C;

[00091] (jj) e em seguida, em pressão atmosférica e antes de qualquer ação de hidrólise, na separação:

[00092] * de um lado, uma fase sólida essencialmente consistindo na referida celulose, constituindo um primeiro cossubstrato, capaz de em seguida ficar hidrolisada; e

[00093] * por outro lado, uma fase líquida contendo, em particular em solução aquosa, o ácido fórmico, o ácido acético, as ligninas e as hemiceluloses, constituindo um segundo cossubstrato capaz de em seguida ficar hidrolisado após a separação dos ácidos e das ligninas.

[00094] Para a produção de bioetanol, o processo compreende uma etapa adiconal de fermentação alcoólica do hidrolisado final.

[00095] Como mencionado acima, a título de exemplo, para uma grande quantidade métrica de palha constituindo a matéria-prima lignocelulósica de vegetal, o processo de acordo com a invenção torna possível aumentar para aproximadamente 20 % a quantidade de etanol produzido.

[00096] Hidrolisando-se as duas correntes de açúcares C5 e C6, e é possivel mobilizar os açúcares contidos nas duas correntes e obter rendimentos satisfatórios de fermentação.

[00097] As várias possibilidades de mobilizar estes açúcares C5 e C6 foram estudadas:

[00098] a) A hidrólise e a fermentação dos fluxos ou correntes C5 e C6 separados:

[00099] b) A hidrólise separada das duas correntes C5 e C6 seguinda por uma cofermentação dos dois co- hidrolisados;

[000100] c) A co-hidrólise das correntes C5 e C6, e a fermentação do co-hidrolisado.

[000101] a) A hidrólise de celulose + fermentação da celulose. Hidrólise e fermentação dos oligossacarídeos C5 (suco com açúcar) + fermentação de xilose.

[000102] a-i) a hidrólise e a fermentação da celulose em etanol, em alta concentração (acima 20 %):

[000103] - hidrólise ocm um rendimento de 95 %.

[000104] - fermentação de glicose em etanol emu ma taxa de conversão de 0,48.

[000105] Deste modo alcançando em um total de 0,21 kg de etanol por kg de biomassa

[000106] a-ii) a hidrólise e a fermentação de xaropes C5: a hidrólise dos oligossacarídeos contidos nos sucos com açúcares podem ser realizada em menos do que 20 % da matéria seca; o rendimento da hidrólise dos oligossacarídeos é inferior a 50 %: Veja a Figura 1.

[000107] Mas a fermentação desta corrente de açúcares C5 não é ou pobremente fermentável.

[000108] Na verdade, a fermentação desta corrente necessariamene envolve uma etapa de purificação cromatográfia que permite remover parte dos inibidores de levedura. Sem tal purificação, o xarope de açúcar não é fermentável.

[000109] b) As duas correntes são separadamente hidrolisadas e cofermentadas em uma concentração de 20 % da matéria seca (MS) para cada:

[000110] Neste caso, isto implica que a quantidade de etanol que pode ser produzida é a quantidade de etanol obtida a partir da fração celulósica, isto é, é de 21 % em peso da biomassa.

[000111] Deste modo alcançando um total de 0,21 kg de etanol por kg de biomassa

[000112] Neste caso, a quantidade de etanol produzido, assim como, a concentração de etanol, é relativamente baixa.

[000113] Deste modo alcançando um total de 0,24 kg de etanol por kg de biomassa

[000114] c) A co-hidrólise e a cofermentação dos co-hidrolisados de C6 e C5:

[000115] No caso de uma co-hidrólise, o suco com açúcar (C5) pode ser empregado em uma concentração maior do que 22 %, a fim de obter a maioria so co-hidrolisado concentrado possível; desse modo, a quantidade de açúcares fermentáveis obtida após a co-hidrólise - em uma relação de peso de 65/ 35 - é maior do que 180 g / litro e o rendimento de etanol é de cerca de 0,47 a 0,48 g/ l.

[000116] Ver a Figura 2.

[000117] Deste modo alcançando um total de 0,265 kg de etanol por kg de biomassa, isto é, um aumento de mais do que 20 % da quantidade do etanol produzido.

Claims

1. Processo para produção de um produto a partir de matéria-prima lignocelulósica de vegetal (MPVL), caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: (i) pré-tratamento da matéria-prima lignocelulósica de vegetal a fim de separar a celulose (C6), as hemiceluloses (C5) e as ligninas contidas nesta matéria-prima lignocelulósica de vegetal, o pré- tratamento compreendendo as sucessivas etapas consistindo na desestruturação da matéria-prima lignocelulósica de vegetal, e em seguida na separação, de um lado, a celulose (C6) capaz de em seguida ficar hidrolisada (e fermentada para a produção de bioetanol) e, por outro lado, as hemiceluloses (C5 oligossacarídeos) capazes de em seguida ficarem hidrolisadas; (ii) hidrólise enzimática da celulose (C6); (iii) hidrólise enzimática das hemiceluloses (C5); o referido processo sendo caracterizado pelo fato de que a hidrólise da celulose e das hemiceluloses é realizada em um modo sequenciado de acordo com as sucessivas etapas que seguem consistindo em: (iv) iniciar a hidrólise enzimática da celulose (C6) por meio de pelo menos uma enzima, a qual é uma enzima para hidrólise de celulose ou uma mistura de enzimas capazes de hidrolisar celulose e hemicelulose, durante um primeiro período (T1) com uma visão a ser obter um hidrolisado intermediário; (v) ) adicionar as hemiceluloses (C5) ao referido hidrolisado intermediário; (vi) ) continuar a hidrólise enzimática da mistura até que um hidrolisado final é obtido no final de um período total (T2) de hidrólise enzimática; e (vii) fermetar o hidrolisado final.

2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa (i) de hidrólise enzimática da celulose consiste em: (11) introduzir o referido pelo menos uma primeira enzima em um reator; (12) adicionar uma primeira parte da celulose até que uma mistura da qual o teor de sólidos (MS) está entre 10 % e 15 % em peso é obtido; (13) deixar a mistura hidrolisar durante um período de entre seis horas e quinze horas; (14) adicionar a parte restante da celulose em várias etapas a fim de obter um teor de sólidos finais (MS) entre 20 % e 25 % em peso.

3. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro período (T1) de hidrólise enzimática da celulose está entre vinte horas e quarenta horas.

4. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que referida primeira etapa (i) de hidrólise enzimática da celulose é realizada em uma temperatura de entre 45 °C e 55 °C.

5. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o teor de sólidos da celulose está entre 10 % e 25 %.

6. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a referida etapa (ii) de adição das hemiceluloses é realizada em uma etapa única, antes da introdução de toda a celulose.

7. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a referida etapa (ii) consiste em simultaneamente adicionar pelo menos uma outra enzima.

8. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a referida etapa (iii) consiste em continuar a hidrólise enzimática coduzida em uma temperatura de entre 45 °C e 55 °C.

9. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o teor de sólidos das hemiceluloses está entre 20 % e 35 % em peso.

10. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o referido período total (T2) de hidrólise enzimática está entre quarenta e oito horas e setenta e duas horas.

11. Processo, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a outra outra enzima é uma enzima capaz de hidrolisar as hemiceluloses.

12. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende uma etapa de pelo menos parcialmente eliminar as ligninas da fase contendo as hemiceluloses, antes da referida etapa (ii) de adição das hemiceluloses (C5) para o referido hidrolisado intermediário.

13. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende as sucessivas etapas que seguem consistindo em: (i) desestruturação da matéria-prima lignocelulósica de vegetal pela colocação na presença de uma mistura contendo ácido fórmico e água, em uma temperatura de reação entre 95 °C e 110 °C; (ii) e em seguida, em pressão atmosférica e antes de qualquer ação de hidrólise, na separação: - de um lado, uma fase sólida essencialmente consistindo na referida celulose, constituindo um primeiro co-substrato, capaz de em seguida ficar hidrolisado; e - por outro lado, uma fase líquida contendo, em particular em solução aquosa, o ácido fórmico, o ácido acético, as ligninas e as hemiceluloses, constituindo um segundo cossubstrato capaz de em seguida ficar hidrolizado após a separação dos ácidos e das ligninas.

14. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que é para produção de bioetanol, e que compreende uma etapa de fermentação alcoólica (cofermentação) do hidrolisado final.