BR112017008188B1

BR112017008188B1 - Método e dispositivo para tratamento de biomassa e resíduos orgânicos

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Publication number: BR112017008188B1
Authority: BR
Publication date: 2018-08-21

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(54) Título: MÉTODO E DISPOSITIVO PARA TRATAMENTO DE BIOMASSA E RESÍDUOS ORGÂNICOS (51) lnt.CI.: C12M 1/33; C12M 1/00; C12P 7/10; C07C 29/00; C10G 3/00 (30) Prioridade Unionista: 29/10/2014 EP 14190813.7 (73) Titular(es): CAMBI TECHNOLOGY AS (72) Inventor(es): PAAL JAHRE NILSEN; HANS RASMUS HOLTE (85) Data do Início da Fase Nacional: 20/04/2017

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Relatório Descritivo da Patente de Invenção para

MÉTODO E DISPOSITIVO PARA TRATAMENTO DE BIOMASSA E RESÍDUOS ORGÂNICOS.

CAMPO DA INVENÇÃO [001] A presente invenção refere-se a métodos, processos e dispositivos para tratamento de material de origem primariamente orgânica, por exemplo, na forma de resíduos ou biomassa, pelos quais o teor de açúcares do material tratado, e semelhantes, torna-se disponível para fermentação para um ou mais produtos desejados.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO [002] O lodo e resíduo industrial e municipal, e outras fontes de produtos residuais de origem primariamente orgânica, tais como subprodutos de horticultura, agricultura, silvicultura, indústria madeireira, indústrias de processamento de alimentos, e similares, têm sido, ao longo dos anos, foco de interesse crescente como materiais iniciais para a produção de combustíveis neutros em CO2, tal como bioetanol ou biogás.

[003] Diversos métodos de pré-tratamento diferentes para material de biomassa pelos quais o teor de açúcares e similares se torna mais disponíveis foram descritos na literatura. Os mais conhecidos são: Hidrólise com ácido forte e fraco; explosão úmida (Explosão a Vapor - STEX); oxidação via úmida (WO); explosão de fibras básica (Explosão de Fibras com Amônia - AFEX); e termohidrólise (Água Líquida Quente - LHW).

[004] Tipicamente, a hidrólise com ácido forte e fraca é caracterizada pelo fato de que a hemicelulose é hidrolisada e dissolvida e a disponibilidade da celulose é aumentada para uma hidrólise enzimática ou à base de ácido subsequente. Quando se utiliza esses tipos de hidrólise, é possível, após a separação das frações insolúveis e dissolvidas, processar essas frações adicionalmente, dentre outras coisas,

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2/39 por meio de fermentação. A hidrólise com ácido forte, dentre outros, foi descrita por Lightner (Patente US 6.258.175), onde também é descrita a possibilidade de reutilizar o ácido aplicado após precipitação com etanol. A principal finalidade do processo é dissolver a celulose e a hemicelulose para uso subsequente, por exemplo, na produção de etanol por meio da fermentação.

[005] Existem vários problemas relacionados à hidrólise com ácido da biomassa. Primeiramente, é necessário dividir o material em partículas finíssimas (< 1 mm), o que é extremamente demandante em termos de energia. Adicionalmente, é necessária uma neutralização do material tratado, a qual é normalmente realizada pela adição de CaCO3 (calcário). Isso significa que o consumo de substâncias químicas no processo é alto, somado a uma quantidade considerável de sulfato de cálcio hidratado sendo acumulada pelo processo de neutralização. Ademais, o material tratado da hidrólise com ácido possui um efeito inibidor sobre a hidrólise enzimática e a fermentação microbiana se comparado ao material resultante de outras formas de tratamento (ver abaixo). Por fim, as bombas, reatores, entre outros, são expostos à corrosão como resultado do processo catalisado por ácido.

[006] A explosão úmida (STEX) foi descrita desde 1928, onde Mason desenvolveu o processo para fabricação de chapas de fibras duras (Patentes US 1.824.221 e US 2.759.856). O processo STEX consiste de hidrólise térmica sob alta pressão, após o que a pressão é liberada no chamado efeito de vaporização instantânea (flash), em que uma explosão de cada fibra ocorre devido à grande queda de pressão - daí o nome explosão úmida (ou explosão a vapor). Este método de tratamento foi adicionalmente desenvolvido depois para a fabricação, por exemplo, de etanol ou papel (por exemplo, WO 98/27269).

[007] No STEX, normalmente ocorre uma dissolução parcial de

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3/39 hemicelulose (> 80%), e a celulose torna-se disponível para hidrólise subsequente. O efeito do STEX lembra o efeito da hidrólise com ácido - entretanto, o processo STEX expõe o equipamento de processo a bem menos desgaste, e não é tão demandante com respeito ao uso de substâncias químicas e ao acúmulo de resíduos. Entretanto, no STEX, ainda há uma formação considerável de substâncias que inibem um possível processo de fermentação subsequente (Palmqvist e Hahn-Hágerdal 2000), particularmente se o material tiver sido liquefeito anteriormente com ácido (SO2 ou H2SO4 (Martin et al. 2002)).

[008] A oxidação via úmida (WO) foi desenvolvida de modo a oxidar as frações de resíduos orgânicos (US 2.690.425) e foi modificada posteriormente de modo a obter uma solução de hemicelulose a partir de biomassa contendo lignocelulose e resíduos orgânicos (vide, por exemplo, a WO 00/14120). A oxidação via úmida compreende um processo térmico com a adição de um agente oxidante, tal como uma pressão de oxigênio em excesso. Em uma oxidação via úmida, a hemicelulose é dissolvida parcialmente e parte da lignina presente é oxidada, pelo que a disponibilidade da celulose é aumentada. Normalmente, a WO não necessita de uma etapa de processamento extra para a remoção de substâncias inibidoras.

[009] A explosão de fibras básica (AFEX) é um processo que combina a explosão a vapor e a adição de um catalisador básico. Na AFEX tradicional, a biomassa é liquefeita em amônia-água a temperaturas moderadas (~50Ό), após o que a pressão é lib erada momentaneamente (explosão). Por este processo, a celulose a lignina são modificadas, o que torna a celulose mais reativa (disponível), simultaneamente à liberação da hemicelulose.

[0010] A termohidrólise (LHW) é um processo (tipicamente 170Ό e 230Ό) no qual uma alta dissolução de hemicelulos e ocorre simultaneamente a uma dissolução de lignina e uma disponibilidade acentuaPetição 870170025993, de 20/04/2017, pág. 10/71

4/39 da de celulose (para hidrólise enzimática). Os resíduos de cana açúcar que não foram divididos anteriormente e que foram pré-tratados com LHW resultam em até 90% do rendimento teórico de etanol após a hidrólise enzimática e a fermentação após a adição de quantidades moderadas da enzima (Van Walsum et al. 1996). A Patente US 4.461.648 descreve um método que aumenta a disponibilidade dos materiais contendo celulose e lignocelulose. O método compreende a adição de vapor d’água sob pressão, tratamento térmico e explosão úmida, é adicionalmente descrito que uma reciclagem do vapor não é possível. [0011] Métodos conhecidos para produção de combustíveis neutros em CO₂ baseados em tais resíduos orgânicos ou biomassa frequentemente incluem uma etapa de pré-tratamento empregando algum tipo de Processo de Termohidrólise (THP), seguido de uma digestão anaeróbia.

[0012] Os processos são geralmente baseados em uma etapa de termohidrólise realizada em um ou mais reatores usando uma combinação de alta temperatura e alta pressão para desintegrar a estrutura celular do material orgânico nos resíduos ou no lodo e decompor os compostos orgânicos de alto peso molecular em moléculas menores. [0013] A etapa de hidrólise térmica pode ser seguida de uma etapa de explosão a vapor realizada por um ou mais tanque(s) de alívio de pressão, em que o conteúdo do tanque é desintegrado devido ao rápido alívio da pressão. A desintegração e cisão da biomassa tornam a etapa de fermentação seguinte mais eficaz.

[0014] O produto resultante das etapas de pré-tratamento empregando um Processo de Termohidrólise (THP) normalmente terá uma alta temperatura (por exemplo, acima de 90Ό) e será caracterizado por um teor de matéria seca relativamente alto (por exemplo, acima de 25%) e, em alguns casos, também um pH relativamente baixo (por exemplo, abaixo de 5). Assim, o manuseio deste produto normal mente

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5/39 necessitará de equipamento altamente especializado, e, além disso, ele normalmente precisará ser sujeito ao resfriamento, neutralização e/ou diluição (por exemplo, com água) antes da introdução em um processo subsequente baseado na digestão anaeróbia, uma vez que esta é geralmente realizada a uma temperatura inferior, a um teor de matéria seca inferior, e a um pH neutro.

[0015] A W02007/009463 divulga um método para conversão de material celulósico em etanol e outros produtos. O material celulósico é sujeito a um pré-tratamento hidrotérmico por pelo menos uma operação de imersão, um pré-tratamento hidrotérmico em um reator pressurizado, e em seguida uma operação de prensagem, criando uma fração de fibras e uma fração líquida. O pré-tratamento hidrotérmico deixa pelo menos 80% da lignina na fração de fibras. Devido à necessidade de manusear o material alto teor de matéria seca, normalmente será necessário um equipamento altamente especializado nos processos descritos na W02007/009463.

[0016] A W003/013714 divulga um sistema de eclusa pelo qual um produto com alto teor de matéria seca pode ser particionado e então transportado individualmente através de pelo menos uma câmara de eclusa e duas travas de pressão, permitindo assim, por exemplo, a transferência de uma zona de baixa pressão para uma zona de alta pressão.

[0017] Diferentes aperfeiçoamentos aos processos para tratamento de biomassa e resíduos orgânicos descritos acima foram desenvolvidos ao longo dos anos. Assim, uma forma de obter esses aperfeiçoamentos é pelo uso da recirculação. Em particular, a recirculação do vapor normalmente usado no processo e o uso do mesmo para préaquecer a biomassa, e a recirculação do efluente de água do processo para reduzir o consumo da água de processo normalmente usada no processo, foram descritos na técnica anterior.

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6/39 [0018] A WO2011/006854 divulga um método e dispositivo para termohidrólise e explosão a vapor da biomassa. O método engloba as etapas de pré-aquecer a biomassa, conduzir a biomassa pré-aquecida para pelo menos dois reatores, onde ela é aquecida e pressurizada pela adição de vapor, e final mente uma redução gradual da pressão usando dois tanques de alívio de pressão. O tanque de préaquecimento é pré-aquecido pelo vapor de retorno do primeiro e segundo tanques de alívio de pressão.

[0019] A WO01/60752 divulga um método, que é um processo contínuo, envolvendo oxidação via úmida ou explosão a vapor, para converter por fermentação os materiais de biomassa em etanol. O efluente de água residual de fermentação após a separação do etanol produzido é subsequentemente sujeito a uma etapa de fermentação anaeróbia gerando metano e um efluente de água residual, em que a quantidade de substâncias potencial mente inibidoras está em um nível subinibidor, permitindo que toda a água efluente, ou parte dela, seja reciclada para o processo para reduzir o consumo de água de processo.

[0020] A WO2014/039984 divulga um método para tratamento de biomassa para obter açúcares monoméricos, em que uma biomassa pré-tratada é sujeita a uma hidrólise enzimática, e pelo menos uma parte do material de liquefação do reator de hidrólise enzimática é recirculada para uma localização a montante da adição das enzimas, como uma parte do refrigerante para a biomassa pré-tratada quente. [0021] A US2009/0098616 divulga um método para tratamento de material vegetal para liberar açúcares fermentáveis. O método relaciona-se a um processo de hidrólise enzimática de dois estágios e é preferivelmente precedido por uma etapa de autohidrólise em que o material é sujeito à alta temperatura, vapor e pressão, preferivelmente na presença de ácido. O fluxo de efluente de baixa viscosidade do primeiPetição 870170025993, de 20/04/2017, pág. 13/71

7/39 ro estágio da hidrólise é em parte recirculado para o primeiro estágio de hidrólise enzimática, parcial ou totalmente direto para o reator, ou pode ser misturado com matéria-prima lignocelulósica fresca antes de entrar no reator. É adicionalmente divulgado que o processo enzimático pode ser realizado sob vácuo para remover componentes voláteis, tais como, por exemplo, compostos inibidores de enzima, como o furfural.

[0022] Apesar dos diversos métodos de tratamento para material de biomassa, persiste a necessidade de um método em que a biomassa seja pré-tratada e subsequentemente fermentada sem a necessidade do uso excessivo de aditivos químicos ou equipamento especializado para manuseio de material denso com alto teor de matéria seca, alta temperatura e um pH relativamente baixo. Adicionalmente, existe a necessidade de um método em que a diluição com água seja minimizada ao mesmo tempo em que se reduzem os custos de energia. SUMÁRIO DA INVENÇÃO [0023] Em um primeiro aspecto, a presente invenção refere-se a um método para tratamento de um material de biomassa, compreendendo pelo menos as etapas de:

[0024] - pré-tratamento do dito material de biomassa compreendendo as etapas de:

[0025] 1) termohidrólise a uma temperatura superior a 140Ό, seguido de [0026] 2) explosão úmida resultando em um produto intermediário possuindo uma concentração de matéria seca acima de 25% e uma temperatura acima de 90Ό, [0027] - fermentação subsequente do dito produto intermediário em um tanque de digestão, [0028] e sendo adicionalmente caracterizado pelo fato de que o dito produto intermediário é introduzido no dito tanque de digestão misPetição 870170025993, de 20/04/2017, pág. 14/71

8/39 turando-o em parte do conteúdo do dito tanque de digestão sendo transportado em um circuito de recirculação emergindo a partir do dito tanque de digestão, em que a dita mistura é realizada antes de a mistura do dito produto intermediário e a dita parte do conteúdo do dito tanque de digestão entrarem no dito tanque de digestão.

[0029] Em um segundo aspecto, a presente invenção refere-se a um dispositivo para tratamento de um material de biomassa, em que o dispositivo compreende:

[0030] - um ou mais reatores, e [0031] - um ou mais tanques de alívio de pressão conectados aos reatores para alívio da pressão na biomassa, e [0032] - um ou mais tanques de digestão conectados aos tanques de alívio de pressão para fermentação, [0033] em que o(s) tanque(s) de digestão é/são conectado(s) ao(s) tanque(s) de alívio de pressão para recirculação de uma parte do conteúdo do tanque de digestão a ser misturada com uma parte do conteúdo do(s) tanque(s) de alívio de pressão.

[0034] Nenhum dos aperfeiçoamentos mencionados acima aqui envolvendo recirculação supera a necessidade de um equipamento altamente especializado para gerenciar o processamento adicional de produtos resultante de etapas de pré-tratamento convencionais empregando um Processo de Termohidrólise com uma alta temperatura (por exemplo, acima de 90Ό), um teor de matéria se ca relativamente alto (por exemplo, acima de 25%) e um pH relativamente baixo (por exemplo, abaixo de 5).

[0035] Em contrapartida, o método e dispositivo de acordo com a presente invenção usam recirculação de parte do material sendo formatado para superar a necessidade normal mencionada acima de equipamento especializado, resfriamento, neutralização e/ou diluição (por exemplo, com água).

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BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0036] A Figura 1 ilustra (esquematicamente) uma concretização da presente invenção.

[0037] A Figura 2 ilustra (esquematicamente) uma concretização típica de métodos conhecidos da técnica anterior, envolvendo, por exemplo, o uso de transportadores helicoidais, espirais ou de rosca sem-fim para transporte de material com alto teor de matéria seca através de tubos.

[0038] A Figura 3 ilustra (esquematicamente) uma concretização da presente invenção para primeiramente pré-tratar a biomassa por termohidrólise (d) e explosão úmida (j) e subsequentemente fermentar o produto intermediário obtido pela mesma em um tanque de digestão (q), em que parte do conteúdo do tanque de digestão é transportada em um circuito de recirculação (t) para o tanque de alívio de pressão (j), a concretização incluindo um aspecto opcional de o vapor reevaporado (flash) ser conduzido a um condensador (g) e uma bomba de circulação (k), e opções para conduzir o condensado para o tanque de digestão a jusante (q) ou para processamento adicional para recuperação de substâncias químicas (p).

[0039] A Figura 4 ilustra (esquematicamente) uma concretização da presente invenção para primeiramente pré-tratar a biomassa por termohidrólise (d) e explosão úmida (j) e subsequentemente fermentar o produto intermediário obtido pela mesma em um tanque de digestão (q), em que parte do conteúdo do tanque de digestão é transportada em um circuito de recirculação (t) para o tanque de alívio de pressão (j).

[0040] A Figura 5 ilustra (esquematicamente) uma concretização da presente invenção, na qual parte do conteúdo do tanque de digestão (q) é desaguada (ah) e retornada como a chamada torta desaguada contendo um teor de matéria seca maior para a linha de alimentação (a) para o reator de termohidrólise (d), dessa forma mistuPetição 870170025993, de 20/04/2017, pág. 16/71

10/39 rando-a junto com o material de biomassa normalmente alimentado para o processo.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO [0041] A presente invenção refere-se a um método para tratamento de um material de biomassa, compreendendo pelo menos as etapas de:

[0042] - pré-tratamento do dito material de biomassa compreendendo as etapas de:

[0043] 1) termohidrólise a uma temperatura superior a 140Ό, seguido de [0044] 2) explosão úmida resultando em um produto intermediário possuindo uma concentração de matéria seca acima de 25% e uma temperatura acima de 90Ό, [0045] - fermentação subsequente do dito produto intermediário em um tanque de digestão, [0046] e sendo adicionalmente caracterizado pelo fato de que o dito produto intermediário é introduzido no dito tanque de digestão misturando-o em parte do conteúdo do dito tanque de digestão sendo transportado em um circuito de recirculação emergindo a partir do dito tanque de digestão, em que a dita mistura é realizada antes de a mistura do dito produto intermediário e a dita parte do conteúdo do dito tanque de digestão entrarem no dito tanque de digestão.

[0047] O teor de matéria seca no material resultante de um processo tipo THP é geralmente muito alto, algumas vezes superior a 90%. Quando o teor de matéria seca está acima de 25%, surge um problema quando se utilizam equipamentos e dispositivos convencionais, pois o produto intermediário não pode ser transportado para o tanque de digestão através de tubos convencionais e empregando equipamentos de bombeamento convencionais. Assim, um equipamento altamente especializado, tais como tubos com transportadores

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11/39 helicoidais, espirais ou de rosca sem-fim, é necessário, e devido ao pH relativamente baixo e à alta temperatura e ao teor de matéria seca do material, qualquer equipamento empregado precisará de manutenção e reparos frequentes. Assim, uma vantagem resultante do método de acordo com a invenção é que o material com alto teor de matéria seca, que, de acordo com os métodos tradicionais, precisaria ser transportado por equipamento especializado, agora é misturado com um fluxo recirculante a partir do tanque de digestão a jusante. Uma vez que o conteúdo do tanque de digestão possui um teor de matéria sólida inferior e uma viscosidade inferior, o fluxo misto tem um teor relativamente inferior de matéria seca e viscosidade, e, portanto, torna-se aplicável para fácil transporte através de tubos convencionais e empregando equipamento de bombeamento convencional.

[0048] Incrustações, aglomerações e, algumas vezes, o bloqueio dentro dos vasos, tubos e especialmente os trocadores de calor / resfriadores, são um problema conhecido durante o tratamento térmico de certos materiais, especialmente materiais orgânicos ricos em lignina, resinas e similares. A capacidade reduzida e os desafios operacionais podem se tornar cruciais para a operação de tais usinas. O uso frequente de limpeza no local dos sistemas pode ser necessário para manter a operabilidade e o uso de substâncias químicas alcalinas de limpeza é comum. A biodegradação que ocorre no processo de digestão anaeróbia a jusante (fermentação) degrada os ácidos orgânicos e estabelece um ambiente relativamente alcalino com um fluido alcalino. Uma vantagem adicional da presente invenção é que os vasos, tubos, válvulas e resfriadores se beneficiam da reciclagem do material digerido, oferecendo uma limpeza alcalina contínua sem a adição de substâncias químicas adicionais durante a operação. Para a maioria das matérias-primas, este processo elimina o uso de substâncias químicas de limpeza no local (CIP). Para as matérias-primas mais difíceis, o

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12/39 consumo de substâncias de limpeza adicionais será reduzido substancialmente.

[0049] O comportamento das fibras e do material celulósico é influenciado por diversos fatores. Os presentes inventores descobriram que um dos fatores que influenciam a capacidade de manter as fibras em suspensão é o pH. O pH baixo que surge como resultado do prétratamento térmico dos materiais orgânicos torna difícil manter as fibras em suspensão; assim, o entupimento se torna um problema relevante. A principal desvantagem da recirculação de acordo com a presente invenção é que o lodo digerido alcalino aumenta o pH, pelo que o comportamento das fibras e do material celulósico é alterado, mantendo-o em suspensão e permitindo que ele seja bombeado para processos a jusante sem o uso de sistemas transportadores.

[0050] Os presentes inventores especificamente descobriram que o pH obtido durante a fermentação - no tanque de digestão - tipicamente estando em um intervalo de pH 7,3 a 8,3, é benéfico para as propriedades de transporte e molhabilidade das fibras. As fibras de biomassa hidrolisadas total ou parcialmente, como por exemplo, obtidas a partir de uma explosão úmida, têm a tendência de se separarem do produto intermediário restante a um pH baixo, por exemplo, a um pH menor do que 6. Por conseguinte, por recircular parte do conteúdo do tanque de digestão e misturá-lo com o produto da explosão úmida, é possível aumentar o valor do pH do produto intermediário normalmente ligeiramente ácido e manter as fibras de biomassa total ou parcialmente hidrolisadas dissolvidas.

[0051] Em uma concretização específica da invenção, o pH da alimentação para o tanque de digestão obtido após misturar o produto intermediário com o produto de fermentação recirculado está acima do pH 6; em uma concretização preferida, o pH da alimentação para o tanque de digestão após a mistura está acima do pH 6,5.

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13/39 [0052] De acordo com uma concretização da invenção, o produto intermediário mencionado acima tem uma temperatura acima de 100Ό.

[0053] Em tais casos, por exemplo, envolvendo um produto intermediário com uma temperatura acima de 100Ό, vantagens adicionais podem ser obtidas, pois o vapor, que normalmente acompanharia tal produto intermediário quando sendo o resultado de um processo do tipo THP, pode então ser usado para aquecer ou até mesmo pasteurizar outros fluxos de processo compreendendo materiais de origem orgânica que deverão ser adicionados ao material pré-tratado antes da digestão, por exemplo, estrume líquido.

[0054] Em uma concretização adicional da invenção, o produto intermediário mencionado acima tem um pH inferior a 5.

[0055] O produto intermediário resultante de um pré-tratamento de hidrólise térmica é geralmente ácido (por exemplo, com um pH 4-5). Assim, à parte do fato de que tal produto normalmente precisará ser sujeito à neutralização separada exigindo o uso de substâncias químicas antes da introdução em um processo baseado em digestão anaeróbia, o transporte do material ácido a partir do processo de prétratamento para o tanque de digestão pode adicionalmente envolver equipamento especializado. Entretanto, no método de acordo com a invenção, pelo menos parte da neutralização do produto intermediário pode ser obtida simultaneamente com a recirculação a partir do tanque de digestão. Dessa forma, obtém-se vantagens adicionais em relação à necessidade reduzida de neutralização química e/ou equipamento especializado normalmente empregado no transporte de material ácido. Em uma concretização da invenção, o produto intermediário é neutralizado por mistura com o material recirculado do tanque de digestão. O método da invenção pode ser ajustado de modo que, quanto mais ácido for o produto intermediário, mais lodo digerido precisará ser rePetição 870170025993, de 20/04/2017, pág. 20/71

14/39 circulado de modo a obter uma faixa de pH ideal.

[0056] Como um benefício adicional, o processo de acordo com a invenção pode ser realizado em um sistema fechado. Dessa forma, o ambiente no entorno irá se beneficiar de não estar sujeito aos compostos voláteis que normalmente tenderíam a se evaporar do material que passa pelo pré-tratamento e fermentação subsequente no tanque de digestão, e que podem ser tanto potencialmente perigosos quanto exalar um odor muito ruim.

[0057] O pré-tratamento de hidrólise térmica pode tipicamente ser realizado em batelada. Um fluxo de processo do tipo contínuo é possível a jusante da hidrólise térmica, portanto, é possível tratar, capturar e fazer uso da quantidade relativamente grande de vapor liberado pela explosão úmida (isto é, nos casos em que o material tem uma temperatura acima de 100C), o que adicionalmente resulta no fato de que o consumo de energia externa para o processo total é minimizado.

[0058] De acordo com a invenção, a recirculação a partir do tanque de digestão para o(s) tanque(s) de alívio de pressão pode preferivelmente ser um fluxo de processo contínuo. Como a termohidrólise alimentando o tanque de alívio de pressão pode ser um processo em batelada, o nível de hidrolisado no tanque de alívio de pressão irá variar neste cenário. Quando o método da invenção for aplicado dessa maneira, o tanque de alívio de pressão adicionalmente funciona como um tanque de armazenamento intermediário, pelo que um fluxo de processo contínuo para o tanque de digestão a jusante e o processo de fermentação no mesmo é obtido.

[0059] Para equipamentos de grande escala, é favorável incluir mais de um reator para o pré-tratamento de hidrólise térmica. Dessa maneira, é possível realizar várias bateladas com ciclos retardados, pelo que tanto a saída para o(s) tanque(s) de alívio de pressão é distribuída ao longo do tempo, bem como a entrada de vapor necessária

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15/39 para aquecer os reatores é distribuída mais uniformemente. O último é favorável para o dimensionamento das instalações de produção de vapor e da demanda de energia para as mesmas. Dessa maneira, um fluxo semicontínuo para o(s) tanque(s) de alívio de pressão pode ser obtido. Adicionalmente, uma vantagem adicional de incluir mais de um reator para a etapa de termohidrólise é a vantagem a montante de um aumento na continuidade na alimentação dos tanques de termohidrólise com biomassa dos tanques de armazenamento de biomassa.

[0060] Em uma concretização da invenção, o vapor de retorno da etapa de explosão úmida realizada em um ou mais tanques de alívio de pressão pode ser usado para pré-aquecer a biomassa em um tanque de pré-aquecimento antes de a biomassa ser bombeada para o(s) reator(es). O vapor é adicionalmente alimentado ao(s) reator(es) durante e após o enchimento da biomassa para aquecê-la até uma temperatura desejada. A necessidade de adicionar vapor fresco ao(s) reator(es), dessa forma, é reduzida.

[0061] O produto intermediário resultante do pré-tratamento, isto é, termohidrólise e explosão úmida, do material de biomassa, normalmente terá uma concentração de matéria seca acima de 25% e uma temperatura acima de 90Ό. Convencionalmente, o tra nsporte do produto intermediário com alto teor de matéria seca é resolvido por um equipamento altamente especializado. Adicionalmente, a temperatura do produto intermediário é convencional diminuída por água de resfriamento tradicional. A presente invenção se baseia na recirculação de pelo menos parte do conteúdo do(s) tanque(s) de digestão, eliminando assim as desvantagens resultantes do tratamento que seria normalmente necessário do produto intermediário antes de este poder entrar no tanque de digestão. O pré-tratamento do material de biomassa pode ser feito de diversas maneiras como descrito abaixo.

[0062] Diversos métodos de pré-tratamento diferentes para matePetição 870170025993, de 20/04/2017, pág. 22/71

16/39 rial de biomassa pelos quais o teor de açúcares e similares se torna mais disponíveis foram descritos na literatura, alguns dos quais são mencionados aqui na seção antecedentes da invenção. Os mais conhecidos são: hidrólise com ácido forte e fraco, explosão úmida, oxidação, oxidação via úmida (WO); explosão de fibras básica (AFEX); termohidrólise (Água Líquida Quente - LHW) e combinações dos mesmos. Esses tratamentos, sozinhos ou em combinação, podem ser parte do pré-tratamento de acordo com a invenção. Dependendo da escolha do pré-tratamento, o método da presente invenção pode adicionalmente compreender uma etapa de pré-tratamento de moagem total ou parcial da biomassa.

[0063] Detalhes adicionais das etapas de pré-tratamento são descritos abaixo:

Termohidrólise [0064] A biomassa e/ou material residual orgânico é introduzido em um reator, onde o material é misturado e aquecido com vapor direto ou indireto a uma temperatura acima de 140Ό, ti picamente em um intervalo de 140 a 220Ό, preferivelmente em um intervalo de 140^a200Ό, mais preferivelmente 150 a 190Ό, ainda mais preferivelmente 160 a 180Ό, e o mais preferível, 170Ό, à pressão de saturação. Quando a temperatura desejada e a pressão desejada tiverem sido alcançadas, o material pode ser mantido sob essas condições por 5 a 30 min, de preferência 10 a 25 min, mais preferivelmente 10 a 20 min e, o mais preferível, de 15 a 20 min.

[0065] Em uma concretização específica da invenção, a hidrólise térmica é realizada a uma temperatura acima de 140°C e mantida por 5 a 30 minutos seguido por explosão úmida realizada por meio da redução da pressão de 5 a 35 bar para a pressão atmosférica.

Oxidação via úmida [0066] Em uma concretização da invenção, o método adicionalPetição 870170025993, de 20/04/2017, pág. 23/71

17/39 mente compreende uma oxidação via úmida, oxidação esta que pode preferivelmente ser realizada após a etapa de hidrólise térmica, mas antes da explosão via úmida. Após o término da hidrólise térmica, um agente oxidante apropriado pode ser adicionado ao material, de preferência oxigênio, peróxido de hidrogênio ou ar, em uma concentração que pode depender do teor de lignina e que tipicamente corresponde a

2-20% do teor de COD (demanda química de oxigênio) do material, de preferência 3 a 19%, mais preferivelmente 5 a 17%, tal como preferivelmente 7 a 16%, mais preferivelmente 8 a 15%, tal como preferivelmente 9 a 14%, mais preferivelmente 10 a 13%, e determinada pelo desenvolvimento da pressão no reator. A oxidação via úmida pode tipicamente ser realizada a uma temperatura em um intervalo de 170 a 2200.

[0067] A pressão e temperatura podem ser aumentadas em conexão com a oxidação via úmida para 15 a 35 bar, preferivelmente 20 a 35 bar, mais preferivelmente 25 a 35 bar e mais preferivelmente 30 a 35 bar e 170 a 2100, de preferência 180 a 2000, m ais preferivelmente 190 a 2000, respectivamente. Em uma concreti zação, a oxidação está a uma pressão acima da pressão de saturação na hidrólise térmica da etapa 1). Quando a temperatura desejada e a pressão desejada tiverem sido alcançadas após a adição do agente oxidante, essas condições podem ser mantidas por 1 a 30 min, de preferência 5 a 25 min, mais preferivelmente 10 a 20 min e, o mais preferível, de 15 a 20 min. Opcionalmente, após o término da reação de oxidação via úmida, a pressão do material pode ser parcialmente liberada para 5 a 10 bar. Neste caso, o intervalo de pressão no qual a explosão via úmida subsequente pode ser realizada é 5 a 35 bar. Se nenhuma liberação parcial da pressão for realizada, então o intervalo de pressão é de 1 a 35 bar.

[0068] Em uma concretização específica da invenção, o método

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18/39 compreende uma oxidação a uma pressão de 15 a 35 bar e uma temperatura de 170 a 220Ό, que é mantida por 1 a 30 minutos. Em uma concretização mais específica da invenção, o método compreende uma oxidação a uma pressão de 15 a 35 bar e uma temperatura de 170 a 210Ό que é mantida por 1 a 30 minutos, oxida ção esta que, em uma concretização preferida adicional, é realizada após a hidrólise térmica, mas antes da explosão úmida.

Explosão úmida [0069] Após o término da etapa de hidrólise térmica, e opcionalmente uma etapa de oxidação via úmida, o material de biomassa tratado é daqui em diante conduzido para um ou mais tanques de alívio de pressão, durante o que a pressão é reduzida de 5 a 35 bar; a pressão pode tipicamente ser reduzida a uma pressão abaixo de 2 bar, de preferência, abaixo de 1.5 bar. De preferência, a pressão é reduzida de 15 a 35 bar para aproximadamente 1 bar, isto é, pressão atmosférica. Durante esta explosão úmida, a maioria das estruturas celulares é desintegrada. Imediatamente após a explosão úmida, a temperatura do material oxidado é preferivelmente de 95 a 110X3, torna ndo o material estéril. Quando o material termicamente tratado é descarregado do reator de termohidrólise, a descarga para um ou mais tanques de alívio de pressão é acionada pela diferença de pressão entre o reator e o(s) tanque(s) de alívio de pressão a jusante. Devido à queda de pressão, o vapor condensado irá evaporar dentro do(s) tanque(s) de alívio de pressão. A explosão úmida ocorre por meio de um tanque de alívio de pressão e sequencialmente em dois ou mais tanques de alívio de pressão. O termo tanque de vaporização instantânea (flash) e o termo tanque de alívio de pressão são usados de forma intercambiável aqui Fermentação [0070] Após o resfriamento à temperatura desejada, o material tratado pode ser adicionalmente processado em etanol, hidrogênio, ácido

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19/39 láctico, metano, succinato, ácidos orgânicos ou outros produtos desejados por fermentação.

[0071] Os processos gerais da presente invenção também podem abranger um tratamento com enzimas (por exemplo, celulases) de modo a converter os carboidratos em monoidratos antes da fermentação em etanol ou em outros produtos de fermentação.

[0072] Subsequentemente ao pré-tratamento, a suspensão e/ou a fase aquosa da mesma pode ser adicionalmente sujeita a um tratamento de hidrólise enzimática resultando na hidrólise pelo menos parcial da celulose e da hemicelulose para obter uma suspensão e/ou fase aquosa contendo uma quantidade de açúcares fermentáveis por micróbios.

[0073] A finalidade de tal tratamento de hidrólise enzimática é hidrolisar oligossacarídeos e, possivelmente, espécies de polissacarídeos produzidas durante um tratamento por oxidação via úmida, se houver, e/ou explosão a vapor de origem de celulose e/ou hemicelulose para formar açúcares fermentáveis (por exemplo, glicose, xilose e possivelmente outros monossacarídeos).

[0074] Em uma concretização da presente invenção, o método adicionalmente compreende uma hidrólise enzimática do dito produto intermediário, a hidrólise enzimática é realizada antes da etapa de fermentação, mas pode ser realizada antes ou após a mistura do dito produto intermediário com uma parte do conteúdo do dito tanque de digestão. Em uma concretização preferida, o método não compreende nenhuma etapa de hidrólise enzimática.

[0075] A hidrólise enzimática pode ser obtida de uma maneira conhecida por tratamento com uma ou mais enzimas carboidrase apropriadas (glicosidases, EC 3.2). Em uma concretização preferida, a enzima carboidrase é selecionada dentre o grupo que consiste de uma celulase (EC 3.2.1.4) no caso da hidrólise de fragmentos de celulose

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20/39 ou fragmentos de celulose; uma xilanase (tal como uma endo-1, 4-βxilanase, EC 3.2.1.8) no caso da hidrólise de xilanos; uma β-glucanase incluindo uma glucan-1, 3^-glucosidase (exo-1, 3^-glucanase, EC 3.2.1.58) ou uma endo-1, 3(4)^-glucanase, EC 3.2.1.6, no caso da hidrólise de fragmentos solúveis de celulose a glicose, e uma pectinase (poligalacturonase, EC 3.2.1.15) no caso da hidrólise de pectato e outros galacturonanos. Produtos de enzima comerciais de relevância a este respeito incluem Celluclast™, disponível por intermédio da Novo Nordisk A/S, Bagsvaerd, Dinamarca, por exemplo, como Celluclast™ 1,5 L (preparado líquido). O Celluclast apresenta tanto atividade da celulase (degradação da celulose para glicose, clobiose e polímeros de glicose superiores) e certo grau de atividade da xilanase. [0076] Açúcares fermentáveis, a saber, produto(s) de monossacarídeos, obtidos por hidrólise são úteis para transformação adicional para produzir outros produtos úteis (por exemplo, etanol ou xilitol). Assim, a glicose (derivada da celulose) e a xilose (derivada dos xilanos na hemicelulose) podem ser transformadas em etanol usando microorganismos de fermentação relevantes como descritos aqui, e a xilose pode, por exemplo, alternativamente ser transformada em xilitol por métodos estabelecidos (por exemplo, por hidrogenação catalítica ou por fermentação).

[0077] No método de acordo com a invenção, o produto intermediário é sujeito à fermentação em um ou mais tanques de digestão. A etapa de fermentação pode empregar um ou mais microorganismos de fermentação capazes de degradar oligo- e/ou monossacarídeos presentes na dita fase líquida para formar etanol.

[0078] Com respeito à fermentação, por exemplo, da glicose para produzir etanol, qualquer microorganismo capaz de converter glicose em etanol pode ser usado no processo de acordo com a invenção. Por exemplo, um microorganismo adequado inclui um microorganismo

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21/39 mesofílico (isto é, um que cresce idealmente a uma temperatura no intervalo de 20 a 40Ό), por exemplo, uma levedura, também chamada de levedura de panificação, Saccharomyces cerevisiae.

[0079] Com respeito à fermentação, por exemplo, de xilose para produzir etanol, qualquer microorganismo capaz de converter xilose em etanol pode ser usado no processo de acordo com a invenção. Microorganismos úteis incluem, por exemplo, certos tipos de termófilos (isto é, organismos que crescem idealmente a uma temperatura elevada - normalmente uma temperatura de mais de 50Ό) e microorganismos criados por engenharia genética derivados dos mesmos. Nas concretizações preferidas, um organismo adequado para a fermentação de etanol é selecionado dentre o grupo que consiste da espécie Thermoanaerobacter incluindo T. mathranii, espécie Zymomonas incluindo Z. mobilis e espécies de leveduras, tais como espécies Pichia. Um exemplo de uma linhagem útil de T. mathranii é descrita em Sonne-Hansen et al., 1993 or Ahring et al. 1996 onde a dita linhagem é designada como a linhagem A3M4.

[0080] Será apreciado que um organismo de fermentação de etanol útil pode ser selecionado a partir de um organismo geneticamente modificado de um dos organismos úteis acima tendo, em relação ao organismo do qual ele é derivado, uma atividade de fermentação de etanol aumentada ou aperfeiçoada. Como utilizada aqui, a expressão bactéria geneticamente modificada é usada no significado convencional desse termo, isto é, refere-se a linhagens obtidas submetendose um organismo a qualquer tratamento de mutagenização convencionalmente utilizado, incluindo tratamentos com um agente mutagênico químico, tal como sulfonato de etanometano (EMS) ou N-metil-N’-nitroN-nitroguanidina (NTG), luz UV, ou a mutante de ocorrência espontânea, inclusive mutagênese clássica. Adicionalmente, uma vez que é possível proporcionar a bactéria geneticamente modificada por mutaPetição 870170025993, de 20/04/2017, pág. 28/71

22/39 gênese aleatória ou por seleção de mutantes de ocorrência de espontânea, isto é, sem o uso de tecnologia de DNA recombinante, considera-se que mutantes do organismo mencionado acima podem ser proporcionados por tal tecnologia, incluindo mutagênese direcionada ao sítio e técnicas de PCT e outras modificações in vitro ou in vivo de sequências de DNA específicas, uma vez que tais sequências tenham sido identificadas e isoladas.

[0081] Utilizando-se microorganismos com diferentes requisitos de temperatura de crescimento ideal para fermentar a glicose e a xilosa, respectivamente, para produzir etanol, pode ser desejável, portanto, realizar a etapa de fermentação em questão como um processo de dois estágios em que a suspensão e/ou fase aquosa após as etapas anteriores é primeiramente colocada em contato com um dos microorganismos sob condições apropriadas, portanto (por exemplo, S. cerevisiae a uma temperatura de aproximadamente 30Ό), e subsequentemente com o outro microorganismo sob suas condições apropriadas (por exemplo, T. mathranii a uma temperatura de aproximadamente 70Ό). Na presente invenção, a recirculação de parte do conteúdo do tanque de digestão pode ser feita com o conteúdo de um dos dois estágios, ou ambos. Nos casos em que uma capacidade de resfriamento maior é desejável, a recirculação pode preferivelmente ser feita a partir do primeiro estágio, menos quente. Os dois estágios podem acontecer adequadamente em vasos de reação de fermentação separados ou no mesmo vaso de reação de forma sequencial.

[0082] Em vez de uma hidrólise enzimática tendo um processo bem-definido e sendo dependente, por exemplo, da temperatura, do pH e da quantidade da enzima adicionada, uma reação de fermentação é mais crucial no sentido de que as condições de crescimento apropriadas precisam estar presentes para o microorganismo selecionado. Adicionalmente, o meio de cultura - no presente caso, o material

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23/39 de biomassa pré-tratado - precisa ser mantido em equilíbrio com relação, por exemplo, aos nutrientes e às substâncias tóxicas ou inibidoras. Os equilíbrios importantes são, dentre outros, a razão C:N, o equilíbrio NPK, o teor de S e o teor de micronutrientes essenciais. Alguns materiais de biomassa podem, como ponto inicial, compreender baixas concentrações de componentes, tal como, mas sem se limitar a Selênio, Molibdênio e Cobalto. Assim, materiais de biomassa especialmente unilaterais podem, como ponto inicial, compreender baixas concentrações de certos componentes essenciais necessários à fermentação otimizada. Em tais casos, o balanceamento do material original com materiais de biomassa complementares será benéfico, e a presente invenção, dessa forma, também possibilita processos baseados em materiais de biomassa mistos. Caso um material balanceado não possa ser obtido, a adição de micronutrientes pode ser necessária baseado na análise do balanço real de nutrientes durante a fermentação. Se necessário, soluções de nutrientes podem ser adicionadas através de um ponto de injeção colocado em um circuito de circulação, ou pela adição de nutrientes diretamente ao material alimentado para o vaso de reação de fermentação, dependendo do tipo de mistura de nutrientes considerado como necessário baseado em uma análise de micronutrientes do material fermentado. Substâncias químicas também podem ser adicionadas de modo a aglutinar certos componentes que normalmente inibiriam o processo, se presentes em altas concentrações. Um exemplo de tal componente é o enxofre, que pode, em certos processos, inibir o processo de fermentação desejado se presente em concentrações elevadas, mas que pode ser removido pela adição de solução de FeCI de modo a aglutinar o Enxofre como Sulfato de Ferro.

[0083] Com respeito à presente invenção, é especialmente notável que uma hidrólise enzimática tipicamente produz um hidrolisado com

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24/39 um pH entre 4 e 6. Uma fermentação de material de biomassa, tendo sido pré-tratada primeiramente por uma hidrólise térmica e então por uma explosão úmida, por outro lado, fornece um produto de fermentação com um pH tipicamente em um intervalo de 7 a 8,5; de preferência, em um intervalo de pH 7 a 8,3; e mais preferivelmente, em um intervalo de pH 7,3 a 8,3. Como ficará evidente a partir dessas diferenças no pH, as vantagens descritas aqui anteriormente, que incluem melhor molhabilidade, dissolução, e, portanto, melhores propriedades de transporte de acordo com a presente invenção, somente são obtidas recirculando parte do conteúdo do tanque de digestão para o produto proveniente da explosão úmida, e não seriam obtidas de maneira similar por qualquer recirculação em potencial a partir de uma etapa enzimática. Devido ao circuito de recirculação a partir do tanque de digestão, o método da presente invenção fornece um pH aumentado da alimentação para o tanque de digestão. Em uma concretização específica da invenção, o pH da alimentação para o tanque de digestão obtido após a mistura do produto intermediário com o produto de fermentação recirculado está acima do pH 6; em uma concretização preferida, o pH da alimentação para o tanque de digestão após a mistura está acima do pH 6,5.

[0084] Alguns dos parâmetros do processo que influenciam o processo de fermentação são o tempo de retenção de sólidos (SRT) e o tempo de retenção hidráulico (HRT). O último é uma medida da duração de tempo média que um composto solúvel permanece no tanque de digestão. Por introduzir uma etapa de separação em um circuito de circulação a partir do vaso de fermentação, como apresentado nas figuras acompanhantes, o SRT e o HRT podem ser significativamente diferentes para um processo de fermentação. No método da presente invenção, a fermentação pode tipicamente ser realizada como um processo contínuo com um HRT de 10 a 40 dias, de preferência, 15 a 30

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25/39 dias, e um SRT de 10 a 40 dias, de preferência 20 a 40 dias, assegurando uma exposição mais longa, e, portanto, uma Redução de Sólidos Voláteis (VSR) dos sólidos degradáveis duros presentes no material de biomassa. Em uma concretização da invenção, a fermentação é um processo contínuo com um HRT entre 2 e 20 dias; de preferência,entre 10 e 20 dias; mais preferivelmente, entre 15 e 17 dias. Em uma concretização adicional da invenção, a fermentação é um processo contínuo com um SRT entre 15 e 40 dias; de preferência, entre 20 e 40 dias; e mais preferivelmente, entre 30 e 40 dias. Por sua própria natureza, a eficiência da etapa de separação mencionada acima é importante para a diferença resultante entre o HRT e o SRT. Por outro lado, um alto grau de separação também pode ser demandante em termos de energia, o que pode não ser benéfico para todas as aplicações. Hidrociclones projetados para a finalidade normalmente são suficientes para obter um aperfeiçoamento benefício da diferença entre o HRT e o SRT sob um esforço aceitável, e tipicamente possibilitam um aumento no tempo de retenção de sólidos (SRT comparado com o HRT) de 5 a 30%, dependendo do substrato específico e dos parâmetros de processo.

[0085] Em uma concretização adicional da presente invenção, testes divulgaram um efeito positivo em realizar a hidrólise em dois estágios. Assim, em uma concretização preferida desta inovação, parte do conteúdo do vaso de fermentação pode ser desaguado e retornado como a chamada torta desaguada possuindo um teor de sólidos secos (DS) aumentado para a linha de alimentação para a etapa de hidrólise, desse modo misturando-o junto com o material de biomassa que normalmente seria alimentado para o processo em a ou x nas figuras acompanhantes. O desaguamento pode ser feito na posição ac ou ah, ou, como alternativa, em um desaguamento a jusante. Partes do material podem então ser realimentadas para o processo em uma

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26/39 posição apropriada de modo a alcançar uma hidrólise de dois estágios dos sólidos degradáveis sólidos presentes no material de biomassa. Tal concretização da invenção é ilustrada na figura 5 acompanhante. O desaguamento pode ocorrer em uma centrífuga, em um adensador por gravidade, em uma prensa desaguadora contínua, em uma prensa parafuso, ou qualquer outra máquina de desaguamento adequada. A combinação de diferentes máquinas de desaguamento, tal como um adensador de esteira por gravidade e uma prensa parafuso, pode adicionar potencial significativo para consumo reduzido de eletricidade se comparado às centrífugas convencionais. O consumo reduzido de eletricidade pode estar na faixa de % a 1/6 do consumo de eletricidade de uma centrífuga decantadora.

[0086] Vasos de reação de fermentação (tanques de digestão/fermentadores) de qualquer tipo conhecido adequado podem ser empregados na realização de uma ou mais etapas de fermentação do tipo em questão. Para maiores detalhes a respeito dos vasos de reação adequados, podemos tomar como referência, por exemplo, J.E. Bailey and D.F. Ollis, 1986. Tanto a fermentação em batelada quanto a fermentação contínua são adequadas neste contexto. Os termos vaso de reação de fermentação, digestor e tanque de digestão são utilizados aqui de forma intercambiável.

[0087] Após a etapa de fermentação do etanol, o etanol é separado do meio de fermentação.

Reciclagem [0088] Como descrito aqui anteriormente, o método da invenção utiliza um fluxo reciclado do conteúdo do tanque de digestão, em que parte do conteúdo do tanque de digestão é reciclada para a etapa final do pré-tratamento, e, por conseguinte, misturado com o produto intermediário. A etapa final do pré-tratamento é a explosão úmida, ou, opcionalmente, quaisquer etapas de pré-tratamento adicionais realizadas

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27/39 no material de biomassa.

[0089] O fluxo de material a partir do tanque de digestão é, de preferência, consideravelmente maior, tipicamente 3 a 30 vezes, preferivelmente 5 a 25 vezes, do que o fluxo do material pré-tratado resultante da etapa final do pré-tratamento (termohidrólise, explosão úmida e, opcionalmente, pré-tratamento adicional, como oxidação via úmida). Dessa maneira, o fluxo misto resultante entrando no tanque de digestão terá um pH, temperatura e teor de matéria seca compatíveis com os parâmetros operacionais de processo normais do tanque de digestão. Adicionalmente, a matéria seca, e, portanto, a viscosidade, serão ajustadas através do balanceamento da recirculação por reciclagem de 3 a 30 vezes com o lodo digerido. Entretanto, a recirculação em si não influencia o teor de matéria seca médio da carga resultante da reação de termohidrólise. Em vez disso, o teor de matéria seca pode ser ajustado por diluição com água da maneira descrita, por exemplo, nas Figuras 3, 4 e 5, antes da termohidrólise (ag) ou por meio do circuito de recirculação para o tanque de alívio de pressão (af).

[0090] De acordo com uma concretização da invenção, a parte do conteúdo do tanque de digestão é misturada com a parte do produto intermediário de uma maneira que pelo menos 10 partes (volume) do conteúdo do tanque de digestão sejam misturadas com uma parte (volume) do produto intermediário, de preferência pelo menos 20 partes (volume) do conteúdo do tanque de digestão são misturadas com uma parte (volume) do produto intermediário.

[0091] A mistura pode ser obtida fornecendo o fluxo a partir dos tubos individuais para um tanque de mistura ou diretamente para um tubo comum. A mistura pode ser obtida por meios de mistura adicionais.

[0092] A recirculação pode, por exemplo, ser realizada injetandose o conteúdo do tanque de digestão no tanque de alívio de pressão

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28/39 abaixo do nível de líquido, por meio do que se obtém a mistura eficiente ao mesmo tempo. Como alternativa, o fluxo reciclado do tanque de digestão pode ser conduzido para o topo do tanque de alívio de pressão, por exemplo, através de um bico, por meio do que o fluxo reciclado serve, ao mesmo tempo, como meio de resfriamento para condensação do vapor reevaporado (flash) dentro do tanque de alívio de pressão.

[0093] Em uma concretização preferida da invenção, a mistura ocorre no tanque de alívio de pressão; como uma das principais vantagens da etapa de reciclagem está a maior molhabilidade das fibras e as propriedades de transporte após a explosão úmida. Portanto, por realizar a mistura diretamente após a explosão úmida, mas antes de qualquer transporte do produto intermediário, obtém-se o maior benefício. Entretanto, uma mistura em estágio posterior também é possível. [0094] A mistura de 10 partes (volume) do conteúdo do tanque de digestão com uma parte (volume) do produto intermediário deverá ser compreendida como a mistura dos dois produtos na proporção de volume 10:1; de preferência, a proporção de volume está em um intervalo de 3:1 a 30:1, dependendo das características de alimentação, e medida à mesma pressão e temperatura.

[0095] Pela expressão o conteúdo do tanque de digestão entende-se o líquido e/ou a suspensão aquosa resultante da fermentação, mas antes da separação do produto da fermentação, por exemplo, etanol.

[0096] Pela expressão produto intermediário, designa-se o líquido e/ou a suspensão aquosa resultante do pré-tratamento, mas antes da fermentação.

[0097] Pela expressão uma parte do conteúdo, entende-se uma quantidade parcial ou inteira do líquido e/ou da suspensão aquosa. [0098] Em uma concretização de acordo com a invenção, a uma

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29/39 parte (volume) do produto intermediário é introduzida na mistura com uma vazão de pelo menos 5 m3/h, de preferência pelo menos 10 m3/h. A vazão do conteúdo a partir do tanque de digestão ou do produto intermediário é medida em m3/h à 25Ό e 1 bar.

[0099] O material de biomassa pode ser escolhido dentre o grupo que consiste de palha, madeira, fibras, iscas, polpa de papel e fluxos de resíduos; ou dentre subprodutos de outras indústrias de processamento, tal como a indústria de processamento de alimentos, culturas energéticas, folhas, galhos, lama e resíduos domésticos ou outros materiais similares aplicáveis na produção de etanol ou outros produtos biológicos. De preferência, o material de biomassa é selecionado dentre celulose e/ou hemicelulose rica em celulose. Resultados benéficos são obtidos especificamente com palha, fibras à base de madeira e culturas energéticas, tal como, por exemplo, mais. Em uma concretização preferida da invenção, o material de biomassa é selecionado dentre o grupo que consiste de palha, fibras à base de madeira e culturas energéticas, tal como, por exemplo, mais.

[00100] Tipicamente, a biomassa introduzida em um método de acordo com a invenção pode ter um teor de matéria seca de 50 a 80%. Em uma concretização de acordo com a invenção, o material de biomassa introduzido no processo tem uma concentração de matéria seca superior a 25%, de preferência superior a 50%, e mais preferivelmente superior a 75% em peso. Pela porcentagem do teor de matéria seca ou concentração, designa-se a porcentagem em peso, isto é, % (p/p)· [00101] De acordo com uma concretização da invenção, o produto intermediário tem uma concentração de matéria seca acima de 25% em peso, de preferência acima de 30%, mais preferivelmente acima de 35%, e mais preferivelmente acima de 40%. O produto intermediário, aqui, refere-se ao produto pré-tratado (termohidrólise e explosão úmiPetição 870170025993, de 20/04/2017, pág. 36/71

30/39 da) antes de qualquer mistura com o conteúdo recirculado do tanque de digestão ou qualquer diluição adicional por água após as ditas etapas de pré-tratamento.

[00102] Dependendo do material de biomassa aplicado, o método de acordo com a invenção pode adicionalmente compreender uma ou mais etapas de diluição. A diluição do material de biomassa ou do produto intermediário pode ocorrer em vários pontos durante o método. Por exemplo, a diluição pode ocorrer antes da termohidrólise, por exemplo, pela introdução de água no reator de termohidrólise; ou a montante do reator de termohidrólise, por exemplo, pela introdução de água no circuito de recirculação entrando no tanque de alívio de pressão ou diretamente no tanque de alívio de pressão. A última opção permite o uso da água de diluição para resfriar pelo menos parcialmente o vapor reevaporado. A diluição do teor de matéria seca pode ser adicionalmente regulada pela proporção de volume do material recirculado a partir do tanque de digestão, uma vez que o teor de matéria seca no tanque de digestão é muito menor.

[00103] Em uma concretização preferida da invenção, a diluição é realizada por meio do circuito de recirculação ou diretamente para o tanque de alívio de pressão.

[00104] A diluição, se necessário, auxilia no controle do teor de matéria seca na alimentação para o tanque de digestão, e, dessa forma, na taxa de carregamento. A taxa de carregamento para o tanque de digestão estar tipicamente em uma faixa de 2 a 10 kg VS/m³/dia (VS = sólidos voláteis), e pode preferivelmente estar em uma faixa de 3 a 6 kg VS/m³/dia. Diferentes materiais de alimentação podem fornecer diferentes viscosidades e a taxa de carregamento pode ser ajustada de maneira correspondente. Tradicionalmente, a viscosidade da biomassa é um dos fatores limitantes para a taxa de carregamento, entretanto, a presente invenção melhora significativamente a molhabilidade

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31/39 das fibras e as propriedades de transporte, possibilitando uma taxa de carregamento maior.

[00105] O fluxo de baixa temperatura a partir do tanque de digestão pode, além disso, ser usado para condensar a fase gasosa a partir do tanque de alívio de pressão, conferindo a vantagem adicional de ser capaz de reciclar componentes benéficos que normalmente seriam perdidos, por exemplo, ácidos voláteis, da fase gasosa para o tanque de digestão. Adicionalmente, componentes indesejados, tais como, por exemplo, furfurais, podem, dessa forma, ser extraídos e separados da fase gasosa para evitar a inibição do digestor a jusante, ou para purificação e uso externo subsequente, ou para oxidar para recuperação de calor.

[00106] A condensação da fase gasosa a partir do(s) tanque(s) de alívio de pressão, trazendo os gases para um estado líquido, pode ser obtida usando uma parte da suspensão líquida e/ou aquosa resultante da fermentação como um meio de resfriamento.

[00107] De acordo com uma concretização da invenção, uma parte da fase gasosa do pré-tratamento é condensada usando uma parte do conteúdo do tanque de digestão como meio de resfriamento.

[00108] Pela expressão uma parte da fase gasosa, designa-se uma quantidade parcial ou a quantidade total da fase gasosa no(s) tanque(s) de alívio de pressão.

[00109] Em uma concretização da invenção, os furfurais na fase gasosa condensada são separados por extração. O furfural também é conhecido como furan-2-carbaldeído. Outros nomes são, por exemplo, furan-2-carboxaldeído, furai, furfuraldeído, 2-furaldeído e aldeído piromúcico.

[00110] Em uma concretização da invenção, os ácidos voláteis da fase gasosa no(s) tanque(s) de alívio de pressão são condensados e, em seguida, reciclados para o(s) tanque(s) de digestão, onde eles são

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32/39 úteis na fermentação. Por ácidos voláteis, designam-se ácidos com baixo ponto de ebulição, tais como ácido carbônico, acético e butírico. [00111] A invenção também se refere a um dispositivo que alcançada as mesmas vantagens conforme descritas para o método de acordo com a invenção.

[00112] O segundo aspecto da invenção refere-se a um dispositivo para tratamento de um material de biomassa, em que o dispositivo compreende:

[00113] - um ou mais reatores, e [00114] - um ou mais tanques de alívio de pressão conectados aos reatores para alívio da pressão na biomassa, e [00115] - um ou mais tanques de digestão conectados aos tanques de alívio de pressão para fermentação, [00116] em que o(s) tanque(s) de digestão é/são conectado(s) ao(s) tanque(s) de alívio de pressão para recirculação de uma parte do conteúdo do tanque de digestão a ser misturada com uma parte do conteúdo do(s) tanque(s) de alívio de pressão. O(s) reator(es) mencionado(s) aqui também pode(m) ser chamado(s) de reator(es) de termohidrólise.

[00117] O tanque de digestão inclui uma saída que pode ser a partir da superfície superior, lateral ou parte inferior para a maioria das aplicações, como saberão os versados na técnica. No entanto, para alguns tipos de material de alimentação, pode ser benéfico ter um tempo de retenção de sólidos (SRT) e um tempo de retenção hidráulico (HRT) diferentes. Isso pode ser obtido mediante a inclusão de um ou mais separadores ou adensadores a um dispositivo de acordo com a invenção.

[00118] O método e dispositivo de acordo com a invenção podem adicionalmente compreender um ou mais separadores ou adensadores, de preferência um ou mais separadores de hidrociclone, conectaPetição 870170025993, de 20/04/2017, pág. 39/71

33/39 dos ao circuito de recirculação a partir do(s) tanque(s) de digestão para separação de sólidos, tendo uma saída com teor de matéria seca aumentado e uma saída com teor de matéria seca menor, a saída com teor de matéria seca aumentado podendo ser conduzida de volta ao tanque de digestão ou podendo ser preferivelmente conectada ao(s) tanque(s) de alívio de pressão, e a saída com teor de matéria seca menor pode ser a saída de descarga do tanque de digestão.

[00119] Qualquer combinação de saída do tanque do digestão, isto é, pela superfície superior, lateral ou inferior, e/ou suplementada por uma saída do(s) separador(es) tendo um teor de matéria seca inferior, pode ser aplicada na presente invenção. No entanto, de modo a obter a maior diferenciação entre o SRT e o HRT, a saída, por meio de separadores), pode ser maximizada e a saída diretamente a partir do tanque de digestão pode ser minimizada.

[00120] Em uma concretização da invenção, o método ou o dispositivo adicionalmente compreende um separador conectado ao circuito de recirculação a partir do(s) tanque(s) de digestão para separação de sólidos, tendo uma saída com teor de matéria seca aumentado e uma saída com teor de matéria seca inferior, a saída com teor de matéria seca aumentado sendo conectada ao(s) tanque(s) de alívio de pressão, e a saída com teor de matéria seca inferior sendo a saída de descarga de tanque de digestão. Nesta concretização, o separador preferivelmente pode ser um hidrociclone.

[00121] Em uma concretização da invenção, o método ou o dispositivo adicionalmente compreende um separador para separação de sólidos conectado a uma saída de descarga do tanque de digestão; o separador, tendo uma saída com teor de matéria seca aumentado e uma saída com teor de matéria seca inferior, a saída com teor de matéria seca aumentado sendo conectada a uma entrada do(s) reator(es) de hidrólise térmica ou sendo conectada a uma alimentação de bioPetição 870170025993, de 20/04/2017, pág. 40/71

34/39 massa para o(s) reator(es) de termohidrólise; e a saída com teor de matéria seca inferior sendo uma saída de descarga do processo. Dessa maneira, a parte separada tendo um teor de matéria seca aumentado pode ser retornada para o reator de hidrólise térmica para um segundo tratamento de hidrólise térmica. Nesta concretização específica, o separador preferivelmente pode ser selecionado dentre uma centrífuga, um adensador de esteira, uma prensa desaguadora contínua, filtro-prensa e uma prensa parafuso. O dispositivo ou método pode ter somente saída(s) de descarga por meio de um separador ou pode ter saídas de descarga por meio do separador e diretamente a partir do tanque de digestão.

[00122] Um separador pode tipicamente ser um ciclone, tal como, por exemplo, um hidrociclone, centrífuga, adensador de esteira, uma prensa desaguadora contínua, filtro-prensa, prensa parafuso ou qualquer outra máquina de separação ou desaguamento adequada.

[00123] Em uma concretização da invenção, são proporcionados três reatores em paralelo. O número de reatores pode ser diferente disto. Com os três reatores, pode-se alcançar o enchimento contínuo dos reatores.

[00124] O dispositivo de acordo com a invenção pode incluir mais de um tanque de alívio de pressão. Mediante o uso de pelo menos dois tanques de alívio de pressão, é possível recuperar mais energia. [00125] De acordo com uma concretização da invenção, o dispositivo pode adicionalmente, mas não necessariamente, compreender um trocador de calor conectado ao(s) tanque(s) de digestão e ao(s) tanque(s) de alívio de pressão para condensar uma parte da fase gasosa a partir do(s) tanque(s) de alívio de pressão mediante o uso de uma parte do conteúdo do tanque de digestão como meio de resfriamento. No caso de uma solução de tanque de alívio de pressão de dois estágios, o segundo tanque pode ser equipado com um circuito de resfriaPetição 870170025993, de 20/04/2017, pág. 41/71

35/39 mento interno em vez de reciclagem do tanque de digestão.

[00126] Em uma concretização da invenção, o dispositivo adicionalmente compreende um componente de extração para separação dos furfurais a partir da fase gasosa condensada.

[00127] Em outra concretização de acordo com a invenção, o trocador de calor é conectado ao(s) tanque(s) de digestão para reciclagem dos ácidos voláteis na fase gasosa condensada.

[00128] Os aspectos e concretizações descritos aqui em relação ao método da invenção aplicam-se com as mudanças que se fazem necessárias ao dispositivo de acordo com a invenção; e vice-versa. DESCRIÇÃO DETALHADA DOS DESENHOS [00129] A Figura 1 mostra um método e dispositivo para prétratamento de biomassa e frações residuais orgânicas com degradação biológica subsequente, tal como digestão anaeróbia.

[00130] A biomassa sólida e/ou a fração de resíduo orgânico recebida, geralmente em um compartimento de recepção/armazenamento, é conduzida (b) através de um dispositivo de alimentação (c), geralmente uma válvula de alimentação ou sistema de alimentação assistido por vapor, para um ou múltiplos reatores de alta pressão (d). O vapor sob alta pressão (e) é adicionado ao(s) reator(es) e, por fechar as válvulas de entrada e saída (c e f), atinge-se uma pressão suficiente para obter a hidrólise benéfica da biomassa recebida. Quando a pressão de vapor suficiente é atingida, as válvulas são mantidas fechadas até que o tempo de retenção benéfico seja decorrido. Dependendo das características da matéria-prima, pode ser benéfico remover alguns gases durante o aquecimento e o tempo de retenção. Se esses gases não forem emitidos, os gases podem ser conduzidos a um sistema condensador (g) através de uma válvula de liberação (h). No decorrer do tempo de retenção, a pressão pode ser reduzida através da válvula de liberação (h) antes da abertura da válvula de descarga (f). Quando

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36/39 a válvula de descarga é aberta, o material pré-tratado é descarregado rapidamente para o tanque de vaporização instantânea (j) através de um tubo de descarga firmemente suportado (i). A taxa de descarga é conduzida pela diferença de pressão entre o reator e o tanque de vaporização instantânea (j) a jusante. Devido à queda de pressão, o vapor condensado irá evaporar e é separado do material e da água dentro do tanque de vaporização instantânea (j). O vapor reevaporado excedente liberado dentro do tanque de vaporização instantânea (j) é liberado pelo topo do tanque de vaporização instantânea através de um tubo. O vapor reevaporado é preferivelmente conduzido a um condensador (g). O condensador, preferivelmente consistindo de uma torre de resfriamento rápido (quench) com uma bomba de circulação (k) e um resfriador de condensado (I), liquefaz o vapor excedente. O condensador pode alternativamente operar com água de resfriamento fria injetada diretamente no condensador (g). Os não-condensáveis (m) são descarregados para fora do condensador, em consequência do que o tratamento de odores pode ser necessário. O condensado ou é descarregado de volta para o tanque de vaporização instantânea (n), canalizado (o) para o processo a jusante, ou separado do processo possivelmente para processamento adicional para recuperação de substâncias químicas (p). O material degradado biológico, por exemplo, o lodo digerido do(s) digestor(es) do(s) digestor(es) anaeróbio(s) (q) é circulado para o tanque de vaporização instantânea com uma bomba de circulação do digestor (r). Através da injeção para o tanque de vaporização instantâneo abaixo do nível de líquido (t), obtém-se a mistura dentro do tanque de vaporização instantânea. Se a condensação dentro do tanque de vaporização instantânea for preferida, o fluxo reciclado é conduzido para o topo do tanque de vaporização instantânea através de um ou mais bicos, em consequência do que o tanque de vaporização instantânea serve de resfriador para a condensação do

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37/39 vapor reevaporado. Tal condensação pode não ser benéfica devido a toda a produção de inibidores. Em tal caso, a condensação deverá ocorrer dentro de um condensador separado (g). A mistura de material pré-tratado, condensado e material degradado biológico reciclado, tal como lodo digerido, será bombeada para o processo a jusante, tal como o digestor anaeróbio (q) com uma bomba de alimentação (u). Dependendo a temperatura preferida no processo a jusante, o resfriamento pode ocorrer em um resfriador (v ou w).

[00131] A biomassa líquida (x) que se beneficia do pré-tratamento térmico pode ser adicionada ao reator (d) diretamente ou através do sistema de alimentação (a ou b) para mistura benéfica antes do reator. [00132] A biomassa líquida (y) com menos benefício do prétratamento térmico pode ser direcionada para o tanque de vaporização instantânea diretamente, ou para o circuito de circulação do digestor (z-1 ou z-2). Bombas adequadas (aa e ab) devem ser selecionadas para transporte da biomassa líquida para o processo.

[00133] A Figura 3 mostra um exemplo adicional de um método e dispositivo para primeiramente pré-tratar a biomassa, por exemplo, resíduos orgânicos, e a degradação biológica subsequente por fermentação. A Figura 3 é como descrito para a figura 1, exceto que não há resfriador de condensado (I) e nenhuma descarga de condensado (n) de volta para o tanque de vaporização instantânea (j), entretanto, duas conexões possíveis para diluição com água são ilustradas, uma por meio do circuito de recirculação para o tanque de vaporização instantânea (af) e outra conectada à entrada (c) para o reator de termohidrólise (d). Adicionalmente ilustrado é um separador ou adensador (ac) conectado ao circuito de recirculação entre o tanque de digestão (q) e o tanque de vaporização instantânea (j), o separador (ac) tendo uma saída (ad). Uma saída direta a partir do tanque de digestão (q) é ilustrada como (ae).

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38/39 [00134] A Figura 4 ilustra um exemplo adicional de um método e dispositivo para primeiramente pré-tratar a biomassa por termohidrólise (d) e explosão via úmida (j) e subsequentemente fermentar o produto intermediário obtido pela mesma em um tanque de digestão (q), em que parte do conteúdo do tanque de digestão é transportada em um circuito de recirculação (t) para o tanque de alívio de pressão (j). A biomassa sólida e/ou a fração de resíduo orgânico recebida, geralmente em um compartimento de recepção/armazenamento, é conduzida (b) através de um dispositivo de alimentação (c), por exemplo, uma válvula de alimentação ou sistema de alimentação assistido por vapor, para um ou múltiplos reatores de alta pressão (d). A biomassa líquida (x) que se beneficia da termohidrólise pode ser adicionada ao reator (d) diretamente ou através do sistema de alimentação (a ou b) para mistura benéfica antes do reator. O vapor sob alta pressão (e) é adicionado ao(s) reator(es) (d) e, por fechar as válvulas de entrada e saída (c e f), atinge-se uma pressão e temperatura suficientes para obter a hidrólise benéfica da biomassa recebida. Quando a pressão de vapor suficiente é atingida, as válvulas são mantidas fechadas até que o tempo de retenção benéfico seja decorrido. Dependendo das características da matéria-prima, pode ser benéfico remover alguns gases através de uma válvula de alívio (h). A pressão pode ser reduzida através da válvula de alívio (h). Quando a válvula de descarga (f) é aberta, o material pré-tratado é descarregado rapidamente para o tanque alívio de pressão (j) através de um tubo de descarga (i). A taxa de descarga é conduzida pela diferença de pressão entre o reator e o tanque de alívio de pressão (j) a jusante. Devido à queda de pressão, o vapor condensado irá evaporador e pode ser liberado pelo topo do tanque de alívio de pressão através de um tubo. O material fermentado, por exemplo, o lodo digerido, do(s) tanque(s) de digestão a jusante (q), é circulado para o tanque de alívio de pressão (j) com uma bomba de circulação

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39/39 do digestor (r), e por meio de um separador ou adensador (ac). O separador (ac) tendo uma saída (ad) e uma saída direta adicional a partir do tanque de digestão (q) é ilustrado como (ae). Através da injeção para o tanque de alívio de pressão abaixo do nível de líquido (t), obtém-se a mistura dentro do tanque de alívio de pressão (j). Se a condensação dentro do tanque de alívio de pressão (j) for preferida, o fluxo reciclado é conduzido para o topo do tanque de alívio de pressão (j) através de um ou mais bicos, aqui servindo de resfriador para a condensação do vapor reevaporado. A mistura de material pré-tratado e material degradado biológico reciclado, tal como lodo digerido, será bombeada para o processo a jusante, tais como tanque(s) de digestão (q) com uma bomba de alimentação (u). Dependendo a temperatura preferida no processo a jusante, o resfriamento pode ocorrer em um resfriador (v ou w). A biomassa líquida (y) com menos benefício do pré-tratamento térmico pode ser direcionada para o tanque de alívio de pressão (j) diretamente, ou para o circuito de circulação a partir do tanque do digestor (z-1 ou z-2). A diluição com água pode ser direcionada para o processo por meio do circuito de recirculação (af) para o tanque de vaporização instantânea (j) ou diretamente (ag) para a entrada (c) para o reator de termohidrólise (d). Bombas adequadas (aa e ab) devem ser selecionadas para transporte da biomassa líquida para o processo. Uma saída direta a partir do tanque de digestão (q) é ilustrada como (ae).

[00135] A Figura 5 ilustra uma concretização adicional da presente invenção, na qual parte do conteúdo do tanque de digestão (q) é desaguada (ah) no separador e retornada como a chamada torta desaguada com um teor de matéria seca maior (sólidos secos) para a linha de alimentação (a) para a etapa de hidrólise, dessa forma misturandoa junto com o material de biomassa que normalmente seria alimentado para o processo.

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Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método para tratamento de um material de biomassa, compreendendo pelo menos as etapas de:

- pré-tratamento do dito material de biomassa compreendendo as etapas de:

1) termohidrólise a uma temperatura superior a 140°C, seguido de
2) explosão úmida resultando em um produto intermediário com uma concentração de matéria seca superior a 25% e uma temperatura superior a 90Ό,

- fermentação subsequente do dito produto intermediário em um tanque de digestão, e sendo adicionalmente caracterizado pelo fato de que o dito produto intermediário é introduzido no dito tanque de digestão misturando-o em parte do conteúdo do dito tanque de digestão sendo transportado em um circuito de recirculação emergindo a partir do dito tanque de digestão, em que a dita mistura é realizada antes de a mistura do dito produto intermediário e a dita parte do conteúdo do dito tanque de digestão entrarem no dito tanque de digestão; e o pH após a dita mistura e antes de a mistura entrar no dito tanque de digestão estando acima do pH 6.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o produto intermediário tem uma temperatura superior a 100Ό.

3. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizado pelo fato de que o produto intermediário tem um pH inferior a 5.

4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o método adicionalmente comPetição 870170025993, de 20/04/2017, pág. 53/71

2/3 preende uma oxidação úmida a uma pressão acima da pressão de saturação da hidrólise térmica na etapa 1), e é realizado após a termohidrólise e antes da explosão úmida.

5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a parte do conteúdo do tanque de digestão é misturada com o produto intermediário de uma maneira que pelo menos 10 partes (volume) do conteúdo do tanque de digestão sejam misturadas com uma parte (volume) do produto intermediário, de preferência pelo menos 20 partes (volume) do conteúdo do tanque de digestão são misturadas com uma parte (volume) do produto intermediário.

6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que uma parte da fase gasosa do prétratamento é condensada usando uma parte do conteúdo do tanque de digestão como meio de resfriamento.

7. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que os furfurais na fase gasosa condensada são separados por extração.

8. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que os ácidos voláteis na fase gasosa condensada são reciclados para o tanque de digestão.

9. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que o material de biomassa introduzido no processo tem uma concentração de matéria seca superior a 50% em peso.

10. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que o material de biomassa introduzido no processo é escolhido a partir do grupo que consiste de palha, madeira, fibras, iscas, polpa de papel, lama de rejeitos e resíduos domésticos.

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11. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que a termohidrólise é realizada a uma temperatura superior a 140Ό e mantida por 5 a 30 minutos seguido de, explosão úmida realizada pela redução da pressão de 5 a 35 bar para a pressão atmosférica.

12. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a fermentação do dito produto intermediário no tanque de digestão fornece um produto de fermentação com um pH em um intervalo de 7 a 8,5.

13. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado fato de que o pH após a mistura do produto intermediário com o produto de fermentação recirculado do tanque de digestão e antes de a mistura entrar no dito tanque de digestão está acima do pH 6,5.

14. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a proporção de volume do conteúdo do tanque de digestão que é misturado com o produto intermediário está em um intervalo de 3:1 a 30:1.

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