ES2951332T3 - Procedimiento para producir combustibles renovables - Google Patents

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Abstract

La presente invención se refiere a la producción de combustibles renovables y componentes de combustible a partir de aceite vegetal procedente de al menos una especie de Brassica, donde dicha especie, dopada con al menos una bacteria fijadora de nitrógeno, se cultiva para obtener aceite de semilla de Brassica, y la materia prima que comprende el aceite de semilla de Brassica se convierte en un proceso de conversión. etapa, mediante la cual se obtienen combustible renovable o componentes de combustible renovable. La invención también se refiere a un método para reducir la liberación de nitratos en la producción de combustibles renovables. Además, la invención se refiere a un método para reducir los gases de efecto invernadero en la producción de combustibles renovables. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Procedimiento para producir combustibles renovables
Campo técnico
La invención se refiere a un procedimiento para reducir los gases de efecto invernadero (GEI) en la producción de combustibles renovables y componentes de biocombustible renovable a partir de aceite vegetal procedente de Brassica carinata, en el que se cultiva dicha Brassica carinata, dopada con por lo menos una bacteria fijadora de nitrógeno (fijadora de N) seleccionada del género Gluconacetobacter, bacteria fijadora de nitrógeno que fija nitrógeno del entorno circundante, mediante lo cual se obtiene aceite vegetal de Brassica carinata, y convertir el aceite vegetal en combustible renovable o componentes de combustible renovable.
Antecedentes
Las actividades humanas han aumentado constantemente la concentración atmosférica de gases de efecto invernadero (GEI), que absorben y emiten radiación dentro del rango infrarrojo térmico. Se estima que sin gases de efecto invernadero la temperatura del suelo promedio de la Tierra sería de -18 °C, en vez del presente promedio de 15 °C. Los gases de efecto invernadero primarios en la atmósfera de la Tierra son vapor de agua, dióxido de carbono (CO2), metano (CH4), óxido nitroso (N2O) y ozono (O3).
Cada uno de estos gases presenta una vida atmosférica estimada característica, que mide el tiempo requerido para restaurar el equilibrio tras un aumento o una disminución repentinos en su concentración en la atmósfera. Los átomos o moléculas individuales pueden perderse o depositarse en sumideros tales como el suelo, los océanos y otras masas de agua, vegetación o los sistemas biológicos, reduciendo el exceso hasta la concentración de fondo. El tiempo promedio que se tarda en conseguir esto es la vida media. El N2O presenta una vida atmosférica de 114 años, que es significativamente mayor que la del CO2 o CH4.
El potencial de calentamiento global (GWP) depende tanto de la eficacia de la molécula como gas de efecto invernadero como de su vida atmosférica. El GWP se mide en relación con la misma masa de CO2 y se evalúa para una escala de tiempo específica. Se define que el CO2 presenta un GWP de 1 en todos los periodos de tiempo. El GWP para el N2O para un periodo de tiempo de 20 años es de 289 y para un periodo de tiempo de 100 años es de 298. Esto significa que el impacto inicial es mayor y que aumenta dentro de la escala de tiempo.
Los fertilizantes químicos, particularmente fertilizantes sintéticos que contienen nitrógeno (fertilizantes de N) se utilizan mucho en la agricultura. La eficacia de entrada de los fertilizantes de N es una de las menores entre los nutrientes de las plantas y contribuye sustancialmente a la contaminación medioambiental. Los rendimientos de los cultivos disminuyen a partir de la adicción de nitrógeno (N), debido a lo cual se utilizan cantidades aumentadas de fertilizantes de N. La sobreutilización de fertilizantes de N provoca una contaminación por nitrato grave, lo que es un peligro para la salud; el nitrato en el agua subterránea es un peligro para la salud grave. Además, los nitratos y compuestos de nitrógeno procedentes de fertilizantes de N arrastrados por lavado a escorrentías y aguas superficiales en vías fluviales, tal como en lagos y ríos provocan eutrofización y contaminación; en mares y océanos provocan “zonas muertas”.
Los procesos industriales de producción de fertilizantes de N se basan considerablemente en combustible fósil, debido a lo cual se utiliza una proporción importante de suministros de energía. Los fertilizantes de N se fabrican normalmente a partir de gas de N2 mediante el proceso de Haber-Bosch, en el que se utilizan altas cantidades de gas de H2 , obtenido normalmente a partir de gas natural, además de altas cantidades de energía para establecer y mantener una alta temperatura y presión en la producción de amoniaco (NH3).
El interés por combustibles renovables y la producción de combustibles renovables aumenta constantemente. Al mismo tiempo, está poniéndose mucho esfuerzo en la investigación para proporcionar procesos y sistemas medioambientalmente sostenibles en los que la carga medioambiental pueda reducirse significativamente.
A pesar de la investigación en curso y el desarrollo de procesos y sistemas para la producción de combustibles renovables, todavía hay una necesidad de proporcionar un proceso mejorado, en el que puedan reducirse particularmente los gases GEI y el potencial de calentamiento provocado por dichos gases.
Sumario de la invención
En la presente memoria se divulga un procedimiento para reducir los gases de efecto invernadero (GEI) en la producción de combustibles renovables, comprendiendo el procedimiento las etapas, en las que
- unas simientes de Brassica carinata se dopan con una composición de dopado que comprende por lo menos una bacteria fijadora de nitrógeno seleccionada del género Gluconacetobacter para obtener simientes de Brassica carinata dopadas,
- en una primera temporada de cultivo, las simientes de Brassica carinata dopadas se plantan en el suelo y se cosecha un cultivo de simiente de Brassica carinata,
- en una temporada de cultivo precedente a la primera temporada de cultivo, por lo menos una planta seleccionada de especies de Brassica, especies de cereal o especies de forraje se hace crecer en el suelo, - el cultivo de Brassica, cultivo de cereal o cultivo de forraje obtenido en la temporada de cultivo precedente a la primera temporada de cultivo se cosecha, y por lo menos parte de la biomasa vegetal se deja en y/o sobre el suelo,
- el cultivo de simiente de Brassica carinata se trata para obtener aceite y harina de simiente de Brassica carinata, y
- materia prima que comprende el aceite de simiente de Brassica carinata se convierte en una etapa de conversión, mediante lo cual se obtiene combustible renovable o componentes de combustible renovable, no utilizándose ningún fertilizante sintético o natural adicional.
Las simientes de la planta de las especies de Brassica utilizadas en la temporada de cultivo precedente a la primera temporada de cultivo pueden doparse con una composición de dopado que comprende por lo menos una bacteria fijadora de nitrógeno seleccionada del género Gluconacetobacter, o alternativamente dichas simientes no están dopadas.
La planta de las especies de Brassica utilizada en la temporada de cultivo precedente a la primera temporada de cultivo puede ser la misma especie de Brassica que se utiliza en la primera temporada de cultivo, o alternativamente puede ser una especie de Brassica diferente.
En una forma de realización, la especie vegetal utilizada en la temporada de cultivo precedente a la primera temporada de cultivo se hace crecer o se cultiva de una manera rotatoria alternándola con la planta de la especie de Brassica, se dopa con por lo menos una bacteria fijadora de nitrógeno y se utiliza en la primera temporada de cultivo.
Opcionalmente, los procedimientos comprenden dejar el suelo en barbecho durante una o más temporadas de cultivo.
En los procedimientos, el dopado, la siembra de las simientes de Brassica dopadas y el crecimiento/cultivo siguiente, el tratamiento del cultivo de simiente de Brassica y la conversión pueden llevarse a cabo por parte de uno o más productores, diferentes del que lleva a cabo la conversión, o pueden llevarse a cabo por parte del mismo productor.
Opcionalmente, la conversión o etapa de conversión comprende por lo menos una etapa de pretratamiento de aceite de simiente de Brassica.
En una forma de realización, el pretratamiento puede comprender el desgomado del aceite de simiente de Brassica carinata para separar el residuo de desgomado del aceite de simiente. Dicho residuo de desgomado comprende fosfolípidos.
El residuo de desgomado que resulta de la etapa de desgomado se composta opcionalmente para facilitar la absorción de nutrientes. Después, puede utilizarse como componente en un fertilizante o como fertilizante, que puede esparcirse en el suelo.
Los combustibles renovables y componentes de combustible renovable obtenidos pueden utilizarse como combustibles de transporte, componentes en combustibles de transporte y como productos químicos industriales. Los rasgos característicos de dichos procedimientos se presentan en las reivindicaciones adjuntas.
Definiciones
El término “combustible renovable” se refiere en la presente memoria a un combustible elaborado a partir de un material de partida de origen biológico, o a partir de una materia prima renovable.
El material de partida de origen biológico o materia prima renovable se produce a través de procesos biológicos, tales como agricultura, digestión anaerobia, etc. en vez del aceite mineral bruto producido mediante procesos geológicos tales como los implicados en la formación de combustibles fósiles.
El combustible renovable comprende fracciones de hidrocarburo y/o fracciones de éster de ácido graso obtenidas mediante el procesamiento de materias primas renovables.
El término “componente de combustible renovable” se refiere en la presente memoria a fracciones de hidrocarburo, fracciones de éster de ácido graso y componentes que comprenden dichas fracciones, obtenidos mediante el procesamiento de materias primas renovables.
El término “hacer crecer” se refiere en la presente memoria a cultivar.
El término “temporada de crecimiento” se refiere en la presente memoria al periodo del año en el que los cultivos y otras plantas crecen satisfactoriamente, es decir el periodo de tiempo en el que el clima permite que las plantas crezcan. Por ejemplo, en regiones tropicales, en las que hace calor todo el año, la temporada de crecimiento puede durar todo el año.
El término “temporada de cultivo de verano” o “temporada de cultivo normal” o “temporada de crecimiento de verano” se refiere en la presente memoria a la temporada de crecimiento o de cultivo, que se considera la “temporada de verano” en la región en la que tiene lugar el crecimiento de la planta.
El término “temporada de invierno” o “temporada de cultivo de invierno” o “temporada de crecimiento de invierno” se refiere en la presente memoria a la temporada de crecimiento o de cultivo, que se considera la “temporada de invierno” en la región en la que tiene lugar el crecimiento de la planta.
La duración de la temporada de crecimiento varía para diferentes regiones y diferentes plantas. La mayoría de los cultivos necesitan una temporada de crecimiento de por lo menos 90 días. Normalmente, la duración de la temporada de crecimiento de un cultivo es de entre 5 y 10 meses, de manera adecuada entre 5 y 8 meses, sin embargo algunas variedades de plantas necesitan solo 2-5 meses. En regiones templadas, que presentan veranos cálidos e inviernos fríos, la duración de la temporada de crecimiento depende en su mayor parte de la temperatura. Normalmente, cuanto más lejos esté un lugar del ecuador, más corta será la temporada de crecimiento.
Hay dos modos de definir la temporada de crecimiento. En regiones templadas, la temporada de crecimiento se calcula habitualmente mediante el número promedio de días entre la última helada en primavera y la primera helada importante en otoño. Específicamente, se define como el periodo de tiempo entre la última fecha promedio en la que la temperatura baja durante la noche cae por debajo de 0 °C en primavera y la fecha promedio en la que la baja durante la noche cae en primer lugar hasta por debajo de 0 °C en otoño. En la mayoría de las áreas de Europa, la temporada de crecimiento se define como el número promedio de días al año con una temperatura promedio de 24 horas de por lo menos 5 °C. Esto es normalmente desde abril hasta octubre o noviembre, aunque esto varía considerablemente con la latitud y la altitud. La temporada de crecimiento puede determinarse también mediante el número promedio de días que la temperatura aumenta suficientemente para que un cultivo particular brote y crezca. Esta medición varía dependiendo del cultivo.
El término “cultivo de plantas de una manera rotatoria” se refiere en la presente memoria una “rotación de cultivos”. Dicho término se refiere también a un cultivo secuencial. La rotación de cultivos es la práctica de hacer crecer una serie de tipos distintos o diferentes de cultivos en la misma área en temporadas secuenciales. La rotación de cultivos ayuda a reducir la erosión del suelo y aumenta la fertilidad del suelo y el rendimiento de cultivo. La rotación de cultivos puede mejorar también la estructura y fertilidad del suelo al aumentar la biomasa a partir de estructuras radiculares variadas.
En agricultura, el término “cultivo múltiple” es la práctica de hacer crecer dos o más cultivos en el mismo terreno en diferentes temporadas de crecimiento. Es una forma de policultivo. Puede adoptar la forma de “cultivo doble”, en la que un segundo cultivo se planta tras haber cosechado el primero, o “cultivo en relevo”, en el que se empieza el segundo cultivo en medio del primer cultivo antes de que se haya cosechado. El segundo cultivo puede cosecharse, o puede dejarse sin cosechar mediante lo cual las plantas enteras se dejan en el campo.
El término “harina” se refiere en la presente memoria a la parte comestible de un cereal o una legumbre, que resulta de la separación de aceite, utilizada principalmente como pienso animal o forraje.
El término “ labranza” se refiere en la presente memoria a la práctica de arar el suelo para prepararlo para el plantado o para la incorporación de nutrientes o para el control de plagas. La labranza puede variar en intensidad desde convencional a ausencia de labranza. La labranza se utiliza normalmente para mejorar la productividad calentando el suelo, incorporando fertilizante y controlando las malas hierbas.
El término “gas de efecto invernadero” o “GEI” se refiere en la presente memoria a un gas en la atmósfera que adsorbe y emite radiación dentro del rango infrarrojo térmico. Este proceso es la causa fundamental del efecto invernadero. Los gases de efecto invernadero primarios en la atmósfera de la Tierra son vapor de agua (H2O), dióxido de carbono (CO2), metano (CH4), óxido nitroso (N2O), ozono (O3), clorofluorocarbonos (CFC) e hidrofluorocarbonos (HCFC y HFC).
El término “equilibrio de carbono” se refiere en la presente memoria a la diferencia entre las ganancias y pérdidas de carbono de un ecosistema en cualquier punto en el tiempo.
El término “especies de cereal” se refiere en la presente memoria a plantas seleccionadas del grupo que consiste en trigo, centeno, cebada, avena, arroz, sorgo, maíz, mijo, verduras (tales como patata o tomate), trigo sarraceno, quinoa, fonio, tef, espelta y especies de semillas oleaginosas comestibles tal como girasol. El término “especies de cereal” incluye en la presente memoria particularmente plantas productoras de grano comestibles, plantas de semillas oleaginosas comestibles y verduras.
El término “especies de forraje” se refiere en la presente memoria a especies de cultivo anuales o bianuales, que se hacen crecer para utilizarse para ganado. Ejemplos o especies de forraje son las gramíneas.
El término “en barbecho” se refiere en la presente memoria a terreno agrícola cultivado, que se deja sin arar y sin sembrar durante una o más temporadas de cultivo.
El término “fijación de nitrógeno” o “fijador de nitrógeno” se refiere en la presente memoria a un proceso mediante el que el nitrógeno en el entorno y/o atmósfera circundante se convierte en amoniaco (NH3) u otras moléculas que contienen nitrógeno disponibles para los organismos vivos. La fijación de nitrógeno se lleva a cabo de manera natural en el suelo mediante bacterias fijadoras de nitrógeno. Algunas bacterias fijadoras de nitrógeno presentan relaciones simbióticas con algunos grupos de plantas.
El término “fijación de nitrógeno mediante plantas” se refiere en la presente memoria a un proceso que cambia el N2 a NH3 biológicamente útil, mediado por bacterias fijadoras de N en plantas.
En algunas plantas, las bacterias viven en el tejido vegetal, tal como tejido radicular o en pequeños crecimientos en las raíces denominados nódulos. La planta suministra todos los nutrientes necesarios y energía para las bacterias. El grado de la capacidad de la planta para fijar nitrógeno varía. Los cacahuetes, las habas de soja y las habas de fava son buenos fijadores de nitrógeno. Habitualmente no es necesaria una fertilización con nitrógeno adicional. De hecho, la planta a menudo ralentiza o para el proceso de fijación de nitrógeno, si se aplica una cantidad excesiva de nitrógeno. Prácticamente todo el nitrógeno fijado se utiliza directamente por la planta. Eventualmente, la mayoría del nitrógeno vuelve al suelo cuando las raíces, hojas y frutos de la planta, por ejemplo la legumbre, se dejan en o sobre el suelo, mueren y se descomponen. Normalmente, por lo menos parte del nitrógeno permanece en el suelo aunque se coseche el cultivo (fruto). Las partes de la planta restantes también devuelven componentes fertilizantes al suelo.
El término “nódulo radicular” o “nódulo” se refiere en la presente memoria a un hinchamiento en la raíz de una planta que contiene bacterias capaces de fijar nitrógeno. Los nódulos radiculares se producen en las raíces de plantas que se asocian con bacterias fijadoras de nitrógeno simbióticas, tal como del género Rhizobium. En condiciones limitadoras de nitrógeno, las plantas capaces forman una relación simbiótica con una cepa específica del huésped de la bacteria. Dentro de los nódulos, el gas de N2 del entorno o atmósfera circundante se convierte en NH3.
El término “factor de nodulación” o “factor nod” se refiere en la presente memoria a una molécula de señalización producida por bacterias fijadoras de N durante la iniciación de nódulos sobre las raíces de plantas. La nodulación está controlada por genes de nodulación (nod). Los genes nod codifican enzimas implicadas en la síntesis de factores Nod que inducen cambios morfológicos en raíces de plantas. Las plantas liberan agentes inductores de factores nod tales como flavonoides desde sus raíces, que desencadenan la producción de factores Nod por parte de la bacteria. Los factores Nod son lipoquito-oligosacáridos y presentan de tres a cinco N-acetil-glucosaminas. Se inician varios cambios bioquímicos y morfológicos cuando el factor nod se detecta por la raíz. La división celular se desencadena en la raíz para crear el nódulo, y el crecimiento de pelo radiculares se redirige para enrollarse alrededor de las bacterias múltiples veces hasta que encapsula completamente una o más bacterias. Las bacterias encapsuladas forman una microcolonia. Desde esta microcolonia, las bacterias entran en el nódulo en desarrollo a través de una hebra de infección, que crece a través del pelo radicular al interior de la parte basal de la célula epidérmica, y continúa al interior de la corteza de la raíz; entonces están rodeados por una membrana derivada de la planta y se diferencian en bacteroides que fijan nitrógeno. Una nodulación eficaz tiene lugar aproximadamente cuatro semanas después de plantar un cultivo. El tamaño y la forma de los nódulos depende del cultivo plantado.
El término “bacteria fijadora de N” o “bacteria fijadora de nitrógeno” se refiere en la presente memoria a la bacteria responsable de la fijación de nitrógeno. Tales bacterias se denominan diazotrofos; codifican nitrogenasa, el complejo enzimático que cataliza la conversión de gas de nitrógeno (N2) a amoniaco (NH3). Se producen diversos tipos de asociaciones y/o interacciones entre diazotrofos y sus plantas huésped. Existen dos clases de bacterias fijadoras de nitrógeno. Las bacterias simbióticas incluyen Rhizobium, asociada normalmente con plantas leguminosas; Frankia, asociada normalmente con ciertas especies de dicotiledóneas (plantas actinorrícicas); y ciertas especies de Azospirillum, asociadas normalmente con hierbas de cereal. Las bacterias libres (no simbióticas) incluyen las cianobacterias (o algas verde-azuladas) Anabaena y Nostoc y géneros tales como Azotobacter, Beijerinckia y Clostridium. Los miembros de los géneros Rhizobium son capaces de formar interacciones endosimbióticas con plantas. Estas bacterias presentan la capacidad de fijar nitrógeno en una forma que las plantas puedan utilizar. La enzima que se utiliza para este proceso es la nitrogenasa y puede reducir el N2 atmosférico a NH3 a temperaturas normales y presión atmosférica.
La bacteria fijadora de N puede ir acompañada de otros microbios simbióticos, tales como otras bacterias, hongos, etc.
El término “especies de Brassica" se refiere en la presente memoria a las plantas de un género Brassica y el género Sinapis, en la familia de la mostaza (Brassicaceae). Las especies de Brassica incluyen especies vegetales tales como Brassica juncea (mostaza india); Brassica carinata (carinata, mostaza etíope); Brassica oleracea (repollo); Brassica nigra (mostaza negra); Brassica rapa, especialmente Brassica rapa subsp. oleifera (mostaza silvestre), Brassica napus, especialmente Brassica napus subsp. oleifera (colza); Sinapis hirta; Sinapis alba; y subespecies, cultivares, variedades e híbridos de las mismas.
El término “dopado” se refiere en la presente memoria a la inoculación o al tratamiento de simientes con composición de dopado o la exposición de simientes a un inóculo que comprende la composición de dopado.
El término “dopado con bacteria fijadora de nitrógeno” se refiere en la presente memoria al tratamiento de simientes de planta con una composición de dopado que comprende por lo menos una bacteria fijadora de nitrógeno.
El término “biomasa vegetal” se refiere en la presente memoria a por lo menos uno de entre raíces, copas, hojas, tallos y simientes.
El término “fertilizante de nitrógeno” o “fertilizante de N” se refiere en la presente memoria a un fertilizante (abono) sintético o natural o a una combinación de los mismos, que contiene nitrógeno.
El término “germinante” se refiere en la presente memoria a una sustancia o compuesto que induce la germinación de esporas microbianas, por ejemplo germinación de una espora fúngica o bacteriana. Los ejemplos no limitativos de germinantes incluyen lactato, lactosa, bicarbonato, fructosa, glucosa, manosa, galactosa, alanina, asparagina, cisteína, glutamina, norvatina, serina, treonina, valina, glicina, inosina, taurocolato, compuestos de carbonato y dióxido de carbono y combinaciones de los mismos.
El término “ liberación de nitrato” se refiere en la presente memoria a un proceso o acontecimiento en el que nitratos y/o compuestos de nitrógeno que proceden de fertilizantes de N se arrastran por lavado a escorrentías y aguas superficiales en vías fluviales, tal como en lagos y ríos provocando por ejemplo eutrofización y contaminación.
El término “pretratamiento de aceite de simiente de Brassica" se refiere en la presente memoria a por lo menos uno de entre refinado físico y refinado químico de aceite de simiente, pudiendo comprender dicho refinado por lo menos uno de entre desgomado, blanqueado, hidrólisis, división de pasta de neutralización, desacidificación, neutralización alcalina, neutralización en frío, refinado micelar y desodorización, y cualquier combinación de los mismos. La conversión o etapa de conversión pueden comprender un pretratamiento opcional de aceite de simiente de Brassica.
El término “desgomado” se refiere en la presente memoria a la eliminación de gomas, particularmente fosfátidos hidratables y no hidratables, de un material por ejemplo de aceites vegetales. El desgomado se aplica normalmente a aceites vegetales que contienen fosfolípidos en cantidades significativas. Están disponibles varios procedimientos de desgomado, tales como desgomado con agua, desgomado con ácido, desgomado profundo utilizando agentes capaces de quelar particularmente Fe, Ca y Mg, desgomado enzimático y refinado alcalino para la eliminación de goma de aceites vegetales. El desgomado con agua consiste en tratar aceite natural calentado con agua, seguido de separación centrífuga. Los fosfolípidos separados son sólidos bastante cerosos o gomosos. Estas gomas consisten principalmente en fosfátidos, pero también pueden contener partículas de aceite y de harina arrastradas.
El término “residuo de desgomado” se refiere en la presente memoria a un residuo que resulta de un proceso de desgomado, y el residuo comprende fosfolípidos separados y otros sólidos.
El término “conversión” o “etapa de conversión” se refiere en la presente memoria a por lo menos uno de hidroprocesamiento, desoxigenación y transesterificación.
El término “hidroprocesamiento” se refiere en la presente memoria a un procesamiento catalítico de materia prima mediante todos los medios de hidrógeno molecular. El hidroprocesamiento incluye hidrogenación, lo que en la presente memoria significa la saturación de dobles enlaces carbono-carbono por medio de hidrógeno molecular bajo la influencia de un catalizador, hidrocraqueo (HC), que se refiere a la descomposición catalítica de materiales hidrocarbonados orgánicos utilizando hidrógeno molecular a altas presiones, hidrodesparafinado (HDW), que se refiere al tratamiento catalítico de materiales hidrocarbonados orgánicos utilizando hidrógeno molecular a altas presiones para reducir la cera y/o el contenido de hidrocarburos con alto índice de carbono mediante isomerización y/o craqueo. Dicho hidroprocesamiento incluye también hidroisomerización (HI), apertura de anillo y saturación de compuestos aromáticos. Dicho hidroprocesamiento incluye además hidrodesaromatización (HDA), que se refiere al tratamiento catalítico de materiales hidrocarbonados orgánicos utilizando hidrógeno molecular a altas presiones para convertir un compuesto aromático en compuestos no aromáticos. Dicho hidroprocesamiento incluye también hidrotratamiento. Una o más de las reacciones citadas anteriormente pueden tener lugar en el hidroprocesamiento.
El término “hidrotratamiento” se refiere en la presente memoria a un proceso catalítico, que elimina oxígeno de compuestos de oxígeno orgánicos como agua (hidrodesoxigenación, HDO), azufre de compuestos de azufre orgánicos como sulfuro de dihidrógeno (hidrodesulfuración, HDS), nitrógeno de compuestos de nitrógeno orgánicos como amoniaco (hidrodesnitrogenación, HDN), halógenos, por ejemplo cloro de compuestos de cloro orgánicos como ácido clorhídrico (hidrodescloración, HDCI), por medio de hidrógeno molecular.
Además, los términos “hidroprocesamiento” o “hidrotratamiento” se refieren en la presente memoria a procesos en los que materia prima que comprende aceite de simiente de planta se convierte para obtener combustible renovable o componentes de combustible renovable.
El término “desoxigenación” se refiere en la presente memoria a la eliminación de oxígeno de moléculas orgánicas, tales como derivados de ácido carboxílico, alcoholes, cetonas, aldehídos o éteres. La desoxigenación catalítica puede proceder mediante descarboxilación y/o descarbonilación, en líquido o en fase gaseosa.
El término “descarboxilación” y/o “descarbonilación” se refiere en la presente memoria a la eliminación de oxígeno de carboxilo como CO2 (descarboxilación) o como CO (descarbonilación), con o sin la influencia de hidrógeno molecular.
El término transesterificación significa en la presente memoria cambiar un grupo éster por otro grupo éster.
El término “combustibles de transporte” se refiere en la presente memoria a fracciones o cortes o mezclas de hidrocarburos que presentan curvas de destilación estandarizadas para combustibles, tal como para combustible diésel (destilado medio desde 160 hasta 380 °C, norma EN 590), gasolina (40 - 210 °C, norma EN 228), combustible de aviación (de 160 a 300 °C, norma ASTM D-1655 combustible para aviones de reacción), queroseno, nafta, etc.
El término “combustibles de transporte” incluye en la presente memoria también fracciones, cortes y mezclas de ésteres de ácido graso que cumplen los requisitos estandarizados para combustibles, tal como la norma EN 14214 para FAME (ésteres metílicos de ácido graso).
Los combustibles de transporte incluyen en la presente memoria combustibles renovables que comprenden fracciones de hidrocarburo y/o fracciones de éster de ácido graso y componentes obtenidos mediante el procesamiento de materias primas renovables.
Los combustibles líquidos comprenden mezclas de hidrocarburos o ésteres de ácido graso, que presentan curvas de destilación estandarizadas para combustibles.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 presenta una forma de realización del procedimiento.
La figura 2 presenta otra forma de realización del procedimiento.
La figura 3 presenta otra forma de realización del procedimiento.
Descripción detallada
Debe entenderse que, aunque a continuación se proporciona una implementación ilustrativa de una o más formas de realización, los procedimientos y procesos divulgados pueden implementarse utilizando un número cualquiera de técnicas. La exposición no debe limitarse de modo alguno a la implementación ilustrativa, los dibujos o las técnicas ilustradas a continuación, incluyendo los diseños a modo de ejemplo descritos en la presente memoria, sino que puede modificarse dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas junto con sus equivalentes de alcance completo.
La exposición se refiere a un procedimiento para producir combustibles renovables y componentes de combustible renovable, comprendiendo el procedimiento las etapas, en las que
- simientes de por lo menos una planta seleccionada de entre especies de Brassica se dopan con una composición de dopado que comprende por lo menos una bacteria fijadora de nitrógeno para obtener simientes de Brassica dopadas,
- en una primera temporada de cultivo, las simientes de Brassica dopadas se plantan en el suelo y se cosecha un cultivo de simiente de Brassica,
- el cultivo de simiente de Brassica se trata para obtener aceite y harina de simiente de Brassica, y - materia prima que comprende el aceite de simiente de Brassica se convierte en una etapa de conversión mediante lo cual se obtiene combustible renovable o componentes de combustible renovable.
La exposición se refiere también a un procedimiento para reducir la liberación de nitrato en la producción de combustibles renovables, comprendiendo el procedimiento las etapas, en las que
- simientes de por lo menos una planta seleccionada de entre especies de Brassica se dopan con una composición de dopado que comprende por lo menos una bacteria fijadora de nitrógeno para obtener simientes de Brassica dopadas,
- en una primera temporada de cultivo, las simientes de Brassica dopadas se plantan en el suelo y se cosecha un cultivo de simiente de Brassica,
- el cultivo de simiente de Brassica se trata para obtener aceite y harina de simiente de Brassica,
- materia prima que comprende el aceite de simiente de Brassica se convierte en una etapa de conversión, mediante lo cual se obtiene combustible renovable o componentes de combustible renovable.
La exposición se refiere también a un procedimiento para reducir los gases de efecto invernadero (GEI) en la producción de combustibles renovables, comprendiendo el procedimiento las etapas, en las que
- simientes de por lo menos una planta seleccionada de entre especies de Brassica se dopan con una composición de dopado que comprende por lo menos una bacteria fijadora de nitrógeno para obtener simientes de Brassica dopadas,
- en una primera temporada de cultivo, las simientes de Brassica dopadas se plantan en el suelo y se cosecha un cultivo de simiente de Brassica,
- el cultivo de simiente de Brassica se trata para obtener aceite y harina de simiente de Brassica,
- materia prima que comprende el aceite de simiente de Brassica se convierte en una etapa de conversión, mediante lo cual se obtiene combustible renovable o componentes de combustible renovable.
En los procedimientos, el cultivo de simiente de Brassica puede tratarse para obtener aceite y harina de simiente de Brassica, refiriéndose dicha harina a harina de Brassica.
Opcionalmente, los procedimientos pueden comprender además hacer crecer en un suelo, en una temporada de cultivo precedente a la primera temporada de cultivo, por lo menos una planta de especies de Brassica, especies de cereal o especies de forraje, cosechar el cultivo de Brassica, cultivo de cereal o cultivo de forraje, obtenido en la temporada de cultivo precedente a la primera temporada de cultivo, y dejar por lo menos parte de la biomasa vegetal en y/o sobre el suelo.
Las simientes de la planta de las especies de Brassica utilizadas en la temporada de cultivo precedente a o la primera temporada de cultivo pueden doparse con una composición de dopado que comprende por lo menos una bacteria fijadora de nitrógeno, o alternativamente no están dopadas.
La planta de las especies de Brassica utilizada en la temporada de cultivo precedente a la primera temporada de cultivo puede ser la misma especie de Brassica que se utiliza en la primera temporada de cultivo, o alternativamente puede ser una especie de Brassica diferente.
En una forma de realización, la especie vegetal utilizada en la temporada de cultivo precedente a la primera temporada de cultivo puede hacerse crecer o cultivarse de una manera rotatoria alternándola con la planta de especies de Brassica, dopada con por lo menos una bacteria fijadora de nitrógeno y utilizada en primera temporada de cultivo.
Las especies de cereal incluyen en la presente memoria plantas productoras de grano, plantas de semilla oleaginosa y verduras, útiles como cultivo alimenticio, es decir apropiado para el consumo humano.
En una forma de realización, la especie de cereal se selecciona de entre el grupo que consiste en trigo, centeno, cebada, avena, arroz, sorgo, maíz, mijo, verduras (tal como patata o tomate), trigo sarraceno, quinoa, fonio, tef, espelta y especies vegetales de semilla oleaginosa comestibles tal como girasol.
La especie de forraje se selecciona de gramíneas.
La por lo menos una planta de especies de Brassica, especies de cereal o especies de forraje se hace crecer o se cultiva de una manera rotatoria alternando la planta de especies de Brassica, especies de cereal o especies de forraje con la planta Brassica carinata, Brassica carinata que está dopada con por lo menos una bacteria fijadora de nitrógeno seleccionada del género Gluconacetobacter.
En los procedimientos, el dopado, el plantado de las simientes de Brassica dopadas y el siguiente crecimiento/cultivo, el tratamiento del cultivo de simiente de Brassica y la conversión, y el cultivo opcional en la temporada de cultivo precedente a la primera temporada de cultivo, pueden llevarse a cabo por parte de uno o más productores, diferentes del que lleva a cabo la conversión, o pueden llevarse a cabo por parte del mismo productor.
En una forma de realización, por lo menos una planta de especies de forraje o especies de cereal se cultiva en la temporada precedente a la primera temporada de cultivo.
En una forma de realización, la planta de especies de Brassica, especies de forraje o especies de cereal puede comprender por lo menos dos especies vegetales diferentes, que se hacen crecer en la temporada de cultivo precedente a la primera temporada de cultivo. Ambos cultivos pueden cosecharse, o solo un cultivo puede cosecharse, o ambos cultivos pueden dejarse en el campo.
Opcionalmente, los procedimientos comprenden dejar el suelo en barbecho durante una o más temporadas de cultivo.
La primera temporada de cultivo puede ser una temporada de cultivo de verano o temporada de cultivo de invierno. La temporada de cultivo precedente o posterior a la primera temporada de cultivo puede ser una temporada de cultivo de verano o temporada de cultivo de invierno.
En una forma de realización, la primera temporada de cultivo es una temporada de cultivo de verano y la temporada de cultivo precedente o posterior a la primera temporada de cultivo es una temporada de cultivo de invierno. En otra forma de realización, la primera temporada de cultivo es una temporada de cultivo de invierno y la temporada de cultivo precedente o posterior a la primera temporada de cultivo es una temporada de cultivo de verano.
Preferentemente, la temporada de cultivo precedente o posterior a la primera temporada de cultivo es diferente de la primera temporada de cultivo.
La temporada de cultivo se selecciona basándose en la región en la que se lleva a cabo el cultivo y basándose en las especies vegetales que se cultivan.
El cultivo puede llevarse a cabo en continentes o regiones o países, en los que el cultivo de la planta seleccionada de entre especies de Brassica es adecuado, particularmente en vista de las temporadas de crecimiento. Países adecuados son por ejemplo Uruguay, Argentina, Brasil, Italia, Francia, Grecia, España, Portugal, China, Australia, etc.
En una forma de realización, las simientes de Brassica dopadas se plantan y se cultivan en la primera temporada de cultivo, que es la temporada de cultivo de invierno, cuando el cultivo se lleva a cabo en Sudamérica, particularmente en Uruguay. El cultivo opcional de otro cultivo en la temporada de cultivo precedente o posterior a la primera temporada de cultivo tiene lugar en este caso en la temporada de cultivo de verano.
Opcionalmente, la conversión o etapa de conversión comprende por lo menos una etapa de pretratamiento de aceite de simiente de Brassica.
En una forma de realización, el pretratamiento puede comprender desgomar el aceite de simiente de Brassica para separar el aceite de simiente de residuo de desgomado. Dicho residuo de desgomado comprende fosfolípidos. El residuo de desgomado que resulta de la etapa de desgomado se composta opcionalmente para facilitar la absorción de nutrientes. Después, puede utilizarse como componente en un fertilizante o como fertilizante, que puede esparcirse en el suelo.
El equilibrio de gases de efecto invernadero es una cuestión importante en la producción de combustibles renovables. Las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) reducidas están entre los objetivos de las medidas de política para soportar la producción de combustibles renovables. El equilibrio de gases de efecto invernadero en la producción de combustibles renovables es el resultado de una comparación entre todas las emisiones de gases de efecto invernadero durante todas las fases de producción, la utilización de un combustible renovable y todos los gases de efecto invernadero emitidos en la producción, cuando se utiliza la cantidad de energía equivalente del respectivo combustible fósil. La mejora del equilibrio de gases de efecto invernadero desempeña un papel importante en la producción de combustibles renovables, seleccionando como objetivo la reducción de las emisiones en el transporte. Los gases de efecto invernadero procedentes de actividades agrícolas, tal como la fertilización, presentan un gran efecto sobre el equilibrio de gases de efecto invernadero.
El impacto de una utilización reducida de fertilizantes de nitrógeno, particularmente fertilizantes de nitrógeno sintéticos, presenta un gran impacto sobre la reducción de GEI. Cuando se reduce la utilización de fertilizantes de nitrógeno sintéticos en el cultivo de plantas para producir aceite vegetal para la producción de combustibles renovables a la mitad del nivel de consumo típico, las emisiones de GEI, particularmente N2O, en toda la cadena de valor de combustibles renovables se reducen en más del 15 %. De manera similar, cuando no se utiliza ningún fertilizante de nitrógeno sintético, las emisiones de GEI en toda la cadena de valor de combustibles renovables se reducen en más del 30 %, en comparación con la liberación de GEI máxima teórica.
La mejora del equilibrio de gases de efecto invernadero desempeña un papel importante en la producción de combustibles renovables, seleccionando como objetivo la reducción de las emisiones en el transporte. Con los presentes procedimientos puede conseguirse una reducción significativa de los gases GEI, particularmente N2O.
Las simientes de especies de Brassica se dopan con una composición de dopado que comprende por lo menos una bacteria fijadora de N, antes del cultivo de dichas especies de Brassica, siendo dicha bacteria capaz de fijar nitrógeno del entorno, particularmente de la atmósfera. Por tanto, no se requiere fertilizante de nitrógeno sintético añadido u opcionalmente solo una cantidad menor de fertilizante de nitrógeno sintético añadido. Se obtienen cultivos de simiente de Brassica con rendimientos globales mejorados, mediante lo cual se utilizan cantidades reducidas significativamente de fertilizantes de nitrógeno sintéticos, si acaso. El cultivo de simiente de Brassica se trata para obtener aceite de simiente de Brassica, que se convierte en combustibles renovables o componentes de combustible renovable, tales como ésteres de ácido graso o hidrocarburos.
La liberación de nitrato puede reducirse un 60 %, incluso un 80 % en la producción global de combustibles renovables, cuando se utilizan los presentes procedimientos. Cuando no se utiliza ningún fertilizante de nitrógeno sintético o natural adicional, tal como abono, puede alcanzarse una reducción cercana al 100 %, particularmente en la primera temporada de cultivo.
La rotación de cultivos proporciona una ventaja adicional en los procedimientos divulgados en la presente memoria, procediendo la ventaja comes de la rotación de la Brassica carinata que se hace crecer a partir de simientes dopadas con bacteria fijadora de nitrógeno en la primera temporada de cultivo, y la especie vegetal en la temporada de cultivo precedente a la primera temporada de cultivo.
Otra ventaja es que cultivar Brassica carinata mejora el crecimiento y aumenta el rendimiento de cultivo de la planta en la siguiente temporada de cultivo.
Se proporciona una ventaja adicional cuando se cultiva una especie de Brassica en la temporada de cultivo precedente o posterior a la primera temporada de cultivo, porque también el aceite de simiente de Brassica cosechado de este cultivo puede utilizarse en la producción de combustibles renovables y componentes de combustible.
El dopado de las simientes de la planta de especies de Brassica potencia la recogida de nitrógeno disponible del suelo, del aire y de la atmósfera, sin nódulos en su estructura radicular. Cuando se cosecha el cultivo de simiente de Brassica, la biomasa de raíces y partes de la planta no recogidas se descompone, poniendo a disposición el nitrógeno almacenado para futuros cultivos.
En la figura 1 se presenta una realización del proceso, en el que simientes de una planta seleccionada de entre especies de Brassica (40) se dopan con una composición de dopado (50) que comprende por lo menos una bacteria fijadora de N en la etapa de dopado (300) para obtener simientes de Brassica dopadas (60). Las simientes de Brassica dopadas (60) se someten a cultivo en una primera temporada de cultivo (200), en la que dichas simientes (60) se plantan en un suelo, opcionalmente en presencia de un fertilizante (20). El cultivo de simiente de Brassica (70) se cosecha y la biomasa vegetal, raíces, copas y residuos vegetales de la planta de Brassica se dejan en/sobre el suelo, para su utilización en la siguiente temporada de cultivo. Dicho cultivo de simiente (70) se trata en una etapa de tratamiento (400), mediante lo cual aceite de simiente de Brassica (80) se separa de la torta de prensado de Brassica (90). El aceite de simiente de Brassica (80) se convierte en una etapa de conversión (500), opcionalmente en presencia de hidrógeno (91), mediante lo cual se obtiene por lo menos un efluente (92, 93) que comprende combustible renovable o componentes de combustible renovable.
El fertilizante opcional (20) puede comprender uno o más de entre fertilizantes de nitrógeno sintéticos o naturales (abono), torta de prensado (90) (o harina) obtenida del prensado (400) de simientes de Brassica (70). La torta de prensado puede someterse a compostaje antes de la utilización de fertilizante. Alternativamente, la torta de prensado puede utilizarse como pienso animal, etc.
En una forma de realización preferible, no se utiliza ningún fertilizante de nitrógeno sintético adicional. En otra forma de realización preferible, no se utiliza ningún fertilizante de nitrógeno sintético o natural adicional.
En la figura 2 se presenta otra forma de realización del proceso, en la que se cultivan simientes de por lo menos una especie de cereal en una temporada de cultivo precedente a la primera temporada de cultivo. Simientes de por lo menos una especie de cereal tal como trigo (10) se someten a cultivo en una temporada de cultivo (100), opcionalmente en presencia de residuo de desgomado (94) obtenido del pretratamiento (600) de aceite de simiente de Brassica (80). Opcionalmente, puede utilizarse adicionalmente un fertilizante (20). Se obtiene un cultivo de cereal (30) y puede utilizarse por ejemplo para nutrición humana o animal. Las raíces y/o parte de otra biomasa vegetal de la planta de cereal (31), tal como copas y residuos de la planta, se dejan en o sobre el suelo.
Simientes de una planta seleccionada de entre especies de Brassica (40) se dopan con una composición de dopado (50) que comprende bacteria fijadora de N en la etapa de dopado (300) para obtener simientes de Brassica dopadas (60). Las simientes de Brassica dopadas (60) se someten a cultivo en una primera temporada de cultivo (200), en la que dichas simientes (60) se plantan en el suelo que comprende por lo menos parte de la biomasa vegetal (31), opcionalmente en presencia de un fertilizante (20). Se obtiene un cultivo de simiente de Brassica (70), y biomasa vegetal (71) por ejemplo raíces, copas y residuos de la planta se dejan en/sobre el suelo, para su utilización en la siguiente temporada de cultivo. Dicho cultivo de simiente (70) se trata en una etapa de tratamiento (400), mediante lo cual aceite de simiente de Brassica (80) se separa de torta de prensado de Brassica (90) (o harina). El aceite de simiente de Brassica (80) se dirige a la etapa de conversión (500) que comprende una etapa de pretratamiento (600), tal como etapa de desgomado, en la que residuo de desgomado (94) se separa del aceite de simiente. El aceite de simiente se convierte, opcionalmente en presencia de hidrógeno (91), mediante lo cual se obtiene por lo menos un efluente (92, 93) que comprende componentes de combustible renovable.
El fertilizante opcional (20) puede comprender uno o más de entre fertilizantes de nitrógeno sintéticos o naturales (abono), torta de prensado (90) (o harina) obtenida del prensado (400) de simientes de Brassica (70). La torta de prensado puede someterse a compostaje antes de la utilización de fertilizante. Alternativamente, la torta de prensado puede utilizarse como pienso animal, etc.
En la figura 3 se presenta otra forma de realización del proceso. Simientes de por lo menos una especie de Brassica, no estando dopadas las simientes, se cultivan en una temporada de cultivo (100) precedente a la primera temporada de cultivo (200). Simientes de por lo menos una especie de Brassica (10), diferente de la especie de Brassica cultivada en la primera temporada de cultivo y no dopada, se someten a cultivo en una temporada de cultivo (100), opcionalmente en presencia de residuo de desgomado (94) obtenido del pretratamiento (600) de aceite de simiente de Brassica (80). Opcionalmente, puede utilizarse adicionalmente un fertilizante (20). El cultivo de simiente de Brassica (30) obtenido en la temporada de cultivo (100) precedente a la primera temporada de cultivo puede dirigirse opcionalmente a la etapa de tratamiento (400), o puede utilizarse por ejemplo para nutrición humana o animal. Las raíces y/o parte de otra biomasa vegetal de la planta de cereal (31), tal como copas y residuos de la planta, se dejan en o sobre el suelo.
Simientes de una planta seleccionada de entre especies de Brassica (40) se dopan con una composición de dopado (50) que comprende bacteria fijadora de N en la etapa de dopado (300) para obtener simientes de Brassica dopadas (60). Las simientes de Brassica dopadas (60) se someten a cultivo en una primera temporada de cultivo (200), en la que dichas simientes (60) se plantan en el suelo que comprende por lo menos parte de la biomasa vegetal (31), opcionalmente en presencia de un fertilizante (20). Se obtiene un cultivo de simiente de Brassica (70), y biomasa vegetal (71) por ejemplo raíces, copas y residuos de la planta se dejan en/sobre el suelo, para su utilización en la siguiente temporada de cultivo. Dicho cultivo de simiente (70) se trata en una etapa de tratamiento (400), mediante lo cual aceite de simiente de Brassica (80) se separa de torta de prensado de Brassica (90) (o harina). El aceite de simiente de Brassica (80) se dirige a la etapa de conversión (500) que comprende una etapa de pretratamiento (600), tal como etapa de desgomado, en la que residuo de desgomado (94) se separa del aceite de simiente. El aceite de simiente se convierte, opcionalmente en presencia de hidrógeno (91), mediante lo cual se obtiene por lo menos un efluente (92, 93) que comprende componentes de combustible renovable.
El fertilizante opcional (20) puede comprender uno o más de entre fertilizantes de nitrógeno sintéticos o naturales (abono), torta de prensado (90) (o harina) obtenida del prensado (400) de simientes de Brassica (70). La torta de prensado puede someterse a compostaje antes de la utilización de fertilizante. Alternativamente, la torta de prensado puede utilizarse como pienso animal, etc.
La utilización del residuo de desgomado como fertilizante, residuo de desgomado que opcionalmente se ha compostado, reduce también la necesidad de fertilizantes sintéticos que contienen fósforo. Normalmente se utilizan fertilizantes que comprenden uno o más de K, P, Ca y S, dependiendo de los requisitos de la planta y suelo.
Cultivo
En una primera temporada de cultivo las simientes de Brassica dopadas se plantan en el suelo. Normalmente, la planta de Brassica emerges entre aproximadamente 4-20 días tras el plantado. Tras la emergencia, se produce una fase de plántula con hojas, seguida de una fase de brotadura en la que la planta produce un brote alargado con capullos en el extremo. Las flores aparecen en el plazo de días de la brotadura y la planta continúa produciendo nuevas flores mientras que el tallo principal continúa creciendo. La fase de floración empieza tras la brotadura, dependiendo de la fecha de plantado, la variedad de la planta y las condiciones climáticas que prevalecen. Durante esta fase, están presentes tanto vainas como flores. Durante la floración se produce polinización y las vainas empiezan a llenarse. La fase de madurez empieza cuando la simiente está completamente formada. Cuando el cultivo ha alcanzado la madurez, se cosechan las simientes. La cosecha se realiza con cualquier cosechadora de semillas oleaginosas típica. Durante el periodo de crecimiento de cultivo, pueden utilizarse fertilizantes convencionales que no contienen nitrógeno o cantidades reducidas de nitrógeno para garantizar nutrientes adecuados para el crecimiento del cultivo.
En una temporada de cultivo precedente a la primera temporada de cultivo, por lo menos una planta de especies de Brassica, especies de forraje o especies de cereal puede cultivarse de una manera análoga tal como se describió anteriormente. La cosecha se realiza con cualquier cosechadora típica adecuada para la especie vegetal seleccionada. Durante el periodo de crecimiento de cultivo, pueden utilizarse fertilizantes convencionales que no contienen nitrógeno para garantizar nutrientes adecuados para el crecimiento del cultivo.
En una forma de realización, la planta de especies de Brassica, especies de forraje o especies de cereal puede comprender por lo menos dos especies vegetales diferentes, que se hacen crecer en la temporada de cultivo precedente a la primera temporada de cultivo. Ambos cultivos pueden cosecharse, o solo un cultivo puede cosecharse, o ambos cultivos pueden dejarse en el campo.
Las simientes de Brassica dopadas se recuperan dopando simientes de especies de Brassica con una composición de dopado que comprende por lo menos una bacteria fijadora de N.
En una forma de realización preferible, no se utiliza ningún fertilizante de nitrógeno adicional.
Raíces y de manera adecuada por lo menos parte de otra biomasa vegetal, tales como copas y residuos de la planta, se dejan en o sobre el suelo.
Puede utilizarse labranza, o alternativamente no se utiliza labranza, dependiendo del tipo de suelo, las condiciones de crecimiento, etc. La labranza puede variar en intensidad de convencional a ausencia de labranza.
Tras cosechar el cultivo vegetal, por lo menos parte de la biomasa vegetal se deja en y/o sobre el suelo, mediante lo cual por lo menos parte de los nutrientes fijados durante las temporadas de cultivo vuelve al suelo. En una forma de realización, la biomasa vegetal, que se deja sobre y/o en el suelo, comprende raíces, copas, tallos y hojas.
Eventualmente, una parte principal de los nutrientes puede volver al suelo cuando las raíces, hojas y frutos de la planta mueren y se descomponen. Normalmente, por lo menos parte de los nutrientes permanece en el suelo incluso cuando se cosecha el cultivo. Las partes de la planta restantes también devuelven otros componentes fertilizantes al suelo.
La planta/las simientes de las especies de Brassica se selecciona(n) de entre plantas del género Brassica y del género Sinapis en la familia de la mostaza (Brassicaceae).
El género Brassica incluye especies tales como Brassica júncea (mostaza india); Brassica carinata (colza etíope); Brassica nigra (mostaza negra); Brassica rapa, especialmente Brassica rapa subsp. oleifera (mostaza silvestre), Brassica napus, especialmente Brassica napus subsp. oleifera (colza); y subespecies, cultivares, variedades e híbridos de las mismas.
El género Sinapis en la familia Brassicaceae incluye especies, tales como Sinapis hirta y Sinapis alba, y subespecies, cultivares, variedades e híbridos de las mismas.
En una forma de realización preferible, la planta de especies de Brassica es Brassica carinata.
Las simientes de la planta de especies de Brassica puede tratarse con una composición de dopado en cualquier punto de tiempo, antes de cultivar las simientes.
Las simientes de Brassica (simientes de la planta de las especies de Brassica) se dopan con una composición de dopado que comprende por lo menos una bacteria fijadora de N. La bacteria fijadora de N en las simientes dopadas infecta la planta de Brassica provocando infección intracelular por medio de pelos radiculares, cuando la simiente se planta y se propaga, dando como resultado la colonización radicular. Se crean simbiosis artificiales entre la bacteria fijadora de N y la planta de Brassica, mediante lo cual se reduce enormemente la demanda de fertilizantes de N químicos.
Las simientes de Brassica pueden someterse opcionalmente a uno o más de secado, procedimientos para terminar la dormancia, procedimientos para acelerar la germinación, preparación de semillas, peletización y recubrimiento antes de, simultáneamente a o después del tratamiento con la composición de dopado.
En una forma de realización preferible, las simientes de Brassica se secan antes del tratamiento con la composición de dopado. Puede utilizarse cualquier aparato de secado adecuado conocido en la técnica. Preferentemente dicha simiente se seca para obtener un contenido de humedad (agua) en las simientes de no más del 8 % en peso. Composición de dopado
La composición de dopado comprende por lo menos una bacteria fijadora de nitrógeno.
Las bacterias fijadoras de N incluyen rhizobacterias diazotróficas, Rhizobium ("incluyendo Rhizobia, Bradyrhizobia, Azorhizobia y Sinorhizobia), miembros de Frankia sp. de la familia de los actinomicetos, cianobacterias fijadoras de nitrógeno (Nostoc sp., Anabaena), Acetobacter, Azotobacter, Burkholderia, Enterobacter, Glucenobacter, Gluconacetobacter, Pseudomonas, Beijerinckia, Clostridium, Klebsiella, Spirillum, Azospirillum spp., Azoarcus spp., Bacillus, Terribacillus y Herbaspirillum, Achromobacter, Alcaligenes, Arthrobacter, Azomonas, Corynebacterium, Derxia, Enterobacter, Rhodospirillum, Rhodopseudomonas y Xanthobacter, y combinaciones de las mismas.
En una forma de realización, la bacteria fijadora de N es Gluconacetobacter diazotrophicus o Gluconacetobacter johannae.
La bacteria fijadora de nitrógeno puede estar en forma secada, tal como en forma liofilizada, que puede reconstituirse mediante agua.
En una forma de realización, la bacteria de nitrógeno puede estar microencapsulada.
En una forma de realización, la bacteria fijadora de nitrógeno puede ser el único componente o el único componente activo en la composición de dopado.
La composición de dopado puede comprender adicionalmente por lo menos un agente capaz de inducir la producción de factor nod en la bacteria. Los factores nod potencian la nodulación, el rizado de pelos radiculares y la fijación de N. El agente capaz de inducir factor nod puede seleccionarse de entre flavonoides, reguladores del crecimiento de plantas, nutrientes y combinaciones de los mismos.
Los flavonoides pueden seleccionarse de entre quercetina, kaemferol, fenol, betaína y ácido hidroxicinámico. El regulador del crecimiento de la planta, por ejemplo fitohormona, puede seleccionarse de entre auxinas, giberelinas y citoquininas.
Además, el regulador del crecimiento de la planta puede actuar como agente de germinación o germinante. La germinación de semillas es el proceso mediante el cual un organismo crece a partir de una semilla. Una semilla latente es incapaz de germinar en un periodo de tiempo especificado bajo una combinación de factores medioambientales que son normalmente adecuados para la germinación de la semilla no latente. La fase de germinación implica interrumpir la dormancia de la semilla y una germinación posterior. Unas hormonas que se producen de manera natural tales como auxinas (por ejemplo ácido indol-3-acético), giberelinas y citoquininas funcionan como agentes de germinación.
El nutriente necesario para el crecimiento de bacterias puede seleccionarse de entre vitaminas, macrominerales, micronutrientes, ácidos orgánicos, minerales traza y azúcares, tales como sacarosa y 2-O-metil-D-manosa. Cuando se utiliza sacarosa como nutriente, la cantidad de sacarosa en la composición de dopado es de manera adecuada de entre el 1 y el 15 % en el medio, tal como de entre el 2 y el 10 %.
La composición de dopado puede comprender adicionalmente por lo menos un excipiente o aditivo aceptable desde el punto de vista agrícola conocido en la técnica, tal como agentes espesantes, aglutinantes, dispersantes, tensioactivos, polisacáridos, diluyentes, humectantes y portadores.
El polisacárido puede seleccionarse de entre polisacáridos hidrocoloidales derivados de fuentes animales, vegetales y microbianas, tales como polisacáridos de goma de exudado, derivados celulósicos, almidones, polisacáridos derivados de alga marina, gomas de simiente, polisacáridos derivados de fermentación microbiana y polisacáridos que contienen nitrógeno.
La cantidad de polisacárido presente en la composición de dopado puede variar dependiendo de factores tales como el modo de administración, el tipo de planta o simiente que se trata, la cepa particular de bacteria utilizada y el nivel de fijación de nitrógeno potenciada requerido.
La cantidad del polisacárido en la composición de dopado es de manera adecuada de entre el 0.1 y el 1 % p/p, por ejemplo de entre el 0.1 y el 0.5 % p/p.
En una forma de realización, el polisacárido es un polisacárido de goma de exudado, por ejemplo goma arábiga, y está incluido en la composición de dopado a una concentración de entre el 0.1 y el 1 % p/p.
El portador es un portador aceptable desde el punto de vista agrícola, que se utiliza para administrar agentes activos (por ejemplo microorganismos, germinantes, componentes beneficiosos desde el punto de vista agrícola, componentes biológicamente activos, etc.) a una simiente o simientes. Los portadores incluyen líquidos, suspensiones, sólidos, también polvos humectables y polvos secos.
En una forma de realización, se utilizan uno o más de los tensioactivos, tales como emulsionantes, agentes antiespumación, y dispersantes. El tensioactivo puede ser no iónico, aniónico, catiónico o zwitteriónico. En una forma de realización, un tensioactivo es un tensioactivo aceptable desde el punto de vista agrícola, de manera adecuada un tensioactivo no iónico.
La cantidad de tensioactivo puede variar dependiendo de diversos factores tales como el tensioactivo particular utilizado, el tipo de simiente que está tratándose, el modo de administración, el tipo de planta o simiente que debe tratarse y la cepa de bacteria particular que está utilizándose, y el nivel de fijación de nitrógeno potenciada requerida. La composición de dopado puede comprender entre el 0.0005 y el 10 % v/v, tal como entre el 0.0005 y el 1 % v/v, tal como entre el 0.0005 y el 0.5 % v/v, por ejemplo entre el 0.0005 y el 0.2 % v/v, de por lo menos un tensioactivo.
La composición de dopado puede comprender adicionalmente por lo menos un agente biológicamente activo conocido en la técnica, tal como un componente activo desde el punto de vista agrícola, insecticida, herbicida o fungicida.
La composición de dopado puede comprender además por lo menos una bacteria simbiótica adicional.
En una forma de realización, las bacterias simbióticas se seleccionan de entre Terribacillus spp., Rhizobium spp., Bradyrhizobium spp., Pseudomonas spp. y/o Bacillus spp., bacteria simbiótica que es diferente de la bacteria fijadora de N. Las bacterias simbióticas pueden estar incluidas en la composición de dopado con bacteria fijadora de N o bien por separado o bien en mezcla.
En una forma de realización, la combinación de por lo menos una bacteria fijadora de N y por lo menos una bacteria simbiótica se administran a una simiente en una composición de dopado. La combinación de bacteria fijadora de N y bacteria simbiótica puede estar en forma de cultivo conjunto, por ejemplo en forma secada, tal como forma liofilizada. El cultivo conjunto puede microencapsularse para potenciar la estabilidad.
Las cantidades relativas de bacteria simbiótica con respecto a bacteria fijadora de nitrógeno varían dependiendo por ejemplo del crecimiento bacteriano y de la cepa específica de bacteria fijadora de nitrógeno. Preferentemente, la bacteria fijadora de nitrógeno sigue siendo la cepa de bacteria predominante presente. La cantidad de la bacteria simbiótica puede ser de entre el 0.1 y el 50 % de la bacteria total, tal como entre el 1 y el 45 %, por ejemplo entre el 1 y el 30 %, tal como entre el 1 y el 20 % de la bacteria total. La composición de dopado puede comprender adicionalmente por lo menos un hongo simbiótico.
En una forma de realización, el hongo simbiótico se selecciona de entre Trichoderma spp., Piriformospora sp., Penicillium spp., Fusarium spp. y/o Rhizoctonia spp. Un hongo simbiótico puede estar incluido en la composición de dopado con bacteria fijadora de N o bien por separado o bien en mezcla, opcionalmente en forma microcapsulada.
En una forma de realización, el hongo simbiótico y la bacteria simbiótica pueden utilizarse en combinación en la composición de dopado.
La composición de dopado puede estar en forma de líquido, disolución, emulsión, disolución en aceite, suspensión, espuma, pulverización, aerosol, polvo fino, gel, pasta, o en forma de una composición sólida tal como gránulo o cápsula, polvo, tal como polvo humectable o polvo soluble, o cualquier otro formato adecuado. La composición de dopado puede utilizarse en forma diluida o como concentrado. La composición sólida tal como cápsula, gránulo o polvo se disuelve en líquido, por ejemplo agua, antes de utilizarla para el recubrimiento de las simientes.
La cantidad de la bacteria fijadora de N en la composición de dopado se ajusta dependiendo de la cepa de bacteria fijadora de nitrógeno, el tipo de simiente que está tratándose, el procedimiento de administración y el nivel de un agente de germinación opcional.
En una forma de realización, la composición de dopado comprende entre 1 y 1x109 bacterias por mililitro de composición de dopado.
En una forma de realización, la composición de dopado comprende entre 1 y 1x108 bacterias fijadoras de nitrógeno por mililitro de composición de dopado.
En una forma de realización, la composición de dopado comprende entre 1 y 1x107 bacterias fijadoras de nitrógeno por mililitro de composición de dopado.
En una forma de realización, la composición de dopado comprende entre 1 y 1x106 bacterias fijadoras de nitrógeno por mililitro de composición de dopado.
En una forma de realización, la composición de dopado comprende entre 1 y 1x105 bacterias fijadoras de nitrógeno por mililitro de composición de dopado.
En una forma de realización, la composición de dopado comprende entre 1 y 1x104 bacterias fijadoras de nitrógeno por mililitro de composición de dopado.
En una forma de realización, la composición de dopado comprende entre 10 y 103 bacterias fijadoras de nitrógeno por mililitro de composición de dopado.
En una forma de realización, la composición de dopado comprende entre 50 y 200 bacterias fijadoras de nitrógeno por mililitro de composición de dopado.
En una forma de realización, la composición de dopado comprende entre 1 y 100 bacterias fijadoras de nitrógeno por mililitro de composición de dopado.
Las bacterias se cultivan y detectan utilizando cualquier procedimiento convencional conocido en la técnica.
En una forma de realización, las bacterias se cultivan hasta un nivel fácilmente detectable, por ejemplo examinando la densidad óptica y diluyendo la disolución en consecuencia.
En una forma de realización, la composición de dopado comprende un disolvente seleccionado de entre agua, disolventes orgánicos, y mezclas de los mismos. Preferentemente, puede utilizarse el disolvente orgánico, tal como aceite vegetal o hidrocarburo tal como aceite de parafina o aceite de queroseno. Aceites vegetales adecuados son por ejemplo aceite de soja, aceite de girasol, aceite de canola (aceite de colza), aceite de semilla de algodón, aceite de ricino, aceite de linaza o aceite de palma y mezclas de estos.
En una forma de realización, la composición de dopado comprende bacteria fijadora de N y agua.
En una forma de realización, la composición de dopado comprende bacteria fijadora de N, agua y sacarosa. En una forma de realización, la composición de dopado comprende bacteria fijadora de N, agua, sacarosa y un tensioactivo no iónico (tal como Tween®).
En una forma de realización, la composición de dopado comprende bacteria fijadora de N, agua, sacarosa, goma arábiga y tensioactivo no iónico.
En una forma de realización, la composición de dopado comprende bacteria fijadora de N, agua y goma arábiga. En una forma de realización, la composición de dopado comprende bacteria fijadora de N, agua, sacarosa y goma arábiga.
Dopado de simientes de Brassica (etapa de dopado)
Puede utilizarse cualquier procedimiento de aplicación convencional conocido en la técnica para aplicar la composición de dopado a las simientes de Brassica.
El dopado puede llevarse a cabo utilizando cualquier procedimiento que va desde preparación convencional hasta recubrimiento y peletización. En todos los casos, el producto se administra a la simiente a la dosis correcta y tan uniformemente como sea posible de simiente a simiente. La simiente puede prepararse en una formulación seca o tratarse en húmedo con una suspensión o formulación líquida. En el procedimiento de recubrimiento de simiente, normalmente se utiliza un aglutinante con una formulación para potenciar la adherencia a la simiente y presentando impacto sobre el tamaño y la forma de la simiente. La tecnología de peletización de simiente da como resultado el cambio de la forma física de una simiente, particularmente para potenciar la plantabilidad y la manipulación. Por ejemplo, pueden formularse bacterias y otros componentes de la composición de dopado para preparar una composición, tal como una suspensión líquida, en la que se dopan o sumergen las simientes. Una composición de dopado acuosa puede pulverizarse sobre las simientes.
En una forma de realización, las simientes se tratan utilizando peletización o recubrimiento con película con procesos convencionales conocidos en la técnica.
En una forma de realización, las simientes de una planta seleccionada de entre especies de Brassica se dopan con una composición de dopado que comprende por lo menos una bacteria fijadora de N en una etapa de dopado. La etapa de dopado puede realizarse una o varias veces.
Las simientes pueden secarse tras la etapa de dopado para formar un recubrimiento residual que comprende bacteria fijadora de N.
Las simientes pueden tratarse en la siembra, o inmediatamente antes de la siembra, por ejemplo en el plazo de horas de sembrar simientes. Alternativamente, las simientes pueden tratarse días, semanas o meses antes de la siembra.
Las simientes dopadas, es decir las simientes tratadas con la composición de dopado se plantan utilizando cualquier máquina agrícola, tal como una máquina plantadora o sembradora. Las simientes pueden plantarse con o sin labranza.
El cultivo de simiente de Brassica puede cosecharse utilizando cualquier máquina agrícola utilizada para cultivos de semilla oleaginosa.
El cultivo de simiente de Brassica puede almacenarse en recipientes de almacenamiento adecuados, tal como en tolvas de almacenamiento de tipo celda verticales. La manipulación y el almacenamiento apropiados de materiales que contienen aceite ayuda a minimizar problemas tales como el deterioro y la brotación, así como a mantener una buena calidad tanto del aceite como de la harina contenidos.
Acondicionamiento previo del cultivo de simiente de Brassica
Las simientes de Brassica cosechadas pueden someterse a por lo menos una etapa de acondicionamiento previo, tal como limpieza, secado, decorticación, reducción de tamaño, descamación, cocción y atemperado, etc. antes de la etapa de tratamiento.
Las simientes pueden limpiarse para eliminar tallos, ramas, hojas de la planta y material extraño antes del almacenamiento. Los materiales extraños en simientes se separan normalmente mediante una combinación de tamices gruesos rotatorios o vibrantes, cilindros y aspiración.
El contenido de humedad de las simientes puede reducirse para minimizar la degradación en almacenamiento y para mejorar la eficacia del procesamiento posterior, utilizando cualquier secador de grano adecuado.
Normalmente, es necesario separar las simientes de su cáscara o vaina externa antes del prensado y extracción de aceite. Pueden utilizarse decorticadores convencionales, tales como decorticadores de tipo cuchilla, disco e impacto.
Las simientes también pueden someterse a calentamiento hasta aproximadamente 30-40 °C. El calentamiento ayuda a mejorar la capacidad de prensado de husillo, la formación de torta, la capacidad de extracción y la recuperación de disolvente de las semillas oleaginosas extraídas.
Las simientes pueden reducirse en tamaño o transformarse en copos. La transformación en copos de las semillas oleaginosas aumenta el área de superficie para un contacto aumentado entre el disolvente y la simiente particularmente durante el proceso de extracción con disolvente.
Las simientes pueden cocerse o atemperarse para desnaturalizar proteínas, liberar aceite de las células e inactivar enzimas. El calentamiento puede llevarse a cabo con vapor, mediante calentamiento o bien directo o bien indirecto. Normalmente, las simientes cocidas pueden prensarse inmediatamente para separar aceite. La cocción mejora la elasticidad de la simiente para un prensado eficaz.
Tratamiento del cultivo de simiente de Brassica (etapa de tratamiento)
El cultivo de simiente de Brassica, que se somete opcionalmente a acondicionamiento previo, se trata para obtener aceite de simiente de Brassica, utilizando procedimientos de tratamiento adecuados. Dichos procedimientos pueden seleccionarse de entre procedimientos de prensado y extracción y combinaciones de los mismos.
En una forma de realización, el cultivo de simiente de Brassica se somete a por lo menos uno de entre prensado y extracción con disolvente para obtener aceite y harina de simiente de Brassica.
En una forma de realización, las simientes o los copos de simiente se prensan para proporcionar aceite de simiente. De manera adecuada, el prensado puede llevarse a cabo en prensas de husillo. El objetivo del prensado es eliminar tanto aceite como sea posible.
Dado que, en muchos casos, el prensado solo no puede eliminar todo el aceite de las simientes, la torta de prensado puede someterse a extracción con disolvente para eliminar el aceite restante. La torta del prensado (torta de prensado), que contiene aceite, puede someterse a extracción con disolvente en la que se utiliza un disolvente orgánico (tal como n-alcano). Extractores de tipo cesta y bucle continuo son ejemplos de extractores adecuados.
El disolvente puede eliminarse del orujo (harina saturada con disolvente) en un desolventador-tostador. La mayoría del disolvente puede eliminarse de forma rápida de la harina calentándola sobre superficies de calentamiento. La separación final del disolvente puede completarse de manera adecuada inyectando vapor vivo a través de la harina, un proceso denominado tostado. La harina entonces se enfría y se seca.
Conversión de materia prima que comprende aceite de simiente de Brassica (etapa de conversión)
La materia prima que comprende aceite de simiente de Brassica se convierte en una etapa de conversión, mediante lo cual se obtiene combustible renovable o componentes de combustible. La etapa de conversión puede llevarse a cabo como hidroprocesamiento catalítico en presencia de hidrógeno, o como desoxigenación catalítica o transesterificación, para producir por lo menos un efluente a partir de la conversión. El producto obtenido a partir de la etapa de conversión puede someterse a fraccionamiento y/o fases de procesamiento adicionales para proporcionar combustibles líquidos y otros productos químicos. El producto puede comprender hidrocarburos o ésteres de ácido graso, adecuados como combustibles renovables o componentes de combustible renovable.
La materia prima que comprende aceite de simiente de Brassica puede comprender adicionalmente aceite de simiente obtenido de cultivo de simiente cosechado de entre especies de Brassica o especies de plantas de semilla oleaginosa cultivadas en la temporada de cultivo precedente o posterior a la primera temporada de cultivo.
La etapa de conversión puede comprender opcionalmente el pretratamiento de materia prima que comprende aceite de simiente de Brassica, en el que dicha materia prima (aceite) se refina o purifica.
En una forma de realización, la etapa de conversión comprende el pretratamiento de materia prima que comprende aceite de simiente de Brassica, seguido de someterla a conversión seleccionada de entre hidroprocesamiento catalítico, desoxigenación catalítica y transesterificación.
La materia prima que comprende aceite de simiente de Brassica (que está opcionalmente pretratado) se convierte, mediante lo cual se obtiene combustible renovable o componentes de combustible renovable. La conversión puede llevarse a cabo como hidroprocesamiento catalítico en presencia de hidrógeno, o como desoxigenación catalítica, o como transesterificación, para producir por lo menos un efluente (producto) a partir de la conversión. El/Los efluente(s) puede(n) comprender hidrocarburos o ésteres de ácido graso, adecuados como combustibles renovables o componentes de combustible renovable.
El/Los efluente(s) puede(n) someterse a fraccionamiento y/o etapas de procesamiento adicionales para proporcionar combustibles líquidos y otros productos químicos.
Opcionalmente, además de aceite de simiente de Brassica, uno o más de bioaceites derivados de biomasa, por ejemplo bioaceites obtenidos mediante pirólisis, hidropirólisis o mediante tratamiento supercrítico, otros bioaceites derivados de plantas, grasa(s) animal(es), sebo, aceites ácidos, bioaceites utilizados que se han tratado opcionalmente por separado, materias primas de aceite mineral o fracciones procedentes de aceite mineral o carbón, y cualquier combinación de los mismos puede alimentarse a la etapa de conversión.
Dicha conversión puede llevarse a cabo en una etapa, o en más de una etapa.
En una forma de realización, la conversión se lleva a cabo en fase gaseosa. En otra forma de realización, la conversión catalítica se lleva a cabo en fase líquida.
Hidroprocesamiento catalítico
En una forma de realización, la materia prima que comprende aceite de simiente de Brassica (que comprende normalmente ácidos grasos libres C4-C26 y/o acilgliceroles), opcionalmente pretratado, se somete a una etapa de hidroprocesamiento catalítico. El por lo menos un efluente obtenido (producto de hidroprocesamiento) puede fraccionarse en una etapa de fraccionamiento para proporcionar fracciones de hidrocarburo, adecuadas como combustibles renovables o componentes de combustible, útiles como combustibles de transporte, componentes de combustible y otros productos químicos.
Opcionalmente, además de aceite de simiente de Brassica, uno o más de bioaceites derivados de biomasa, por ejemplo bioaceites obtenidos mediante pirólisis, hidropirólisis o mediante tratamiento supercrítico, otros bioaceites derivados de plantas, grasa(s) animal(es), sebo, aceites ácidos, bioaceites utilizados que se han tratado opcionalmente por separado, o materias primas de aceite mineral o fracciones procedentes de aceite mineral o carbón, pueden alimentarse a la etapa de hidroprocesamiento.
Dicha etapa de hidroprocesamiento catalítico puede llevarse a cabo en una etapa, o en más de una etapa. La(s) materia(s) prima(s) puede(n) calentarse, si es necesario, antes de su alimentación al hidroprocesamiento.
En una forma de realización, el hidroprocesamiento catalítico se lleva a cabo con un catalizador que efectúa una o más de entre las operaciones de eliminar oxígeno y otros heteroátomos, efectuar isomerización, efectuar desaromatización, efectuar craqueo, efectuar hidroisomerización, efectuar hidrocraqueo o una combinación de dichos catalizadores.
El hidroprocesamiento catalítico comprende por lo menos una etapa de hidrodesoxigenación. El hidroprocesamiento catalítico puede comprender también una etapa de hidrodesoxigenación seguida de una o más etapas seleccionadas de entre etapas de isomerización, hidrodesparafinado, hidrodesaromatización e hidrocraqueo.
La hidrodesoxigenación (HDO) se realiza utilizando uno o más catalizadores capaces de eliminar oxígeno y otros heteroátomos, tales como azufre y nitrógeno, de compuestos orgánicos, así como catalizando la hidrogenación de enlaces insaturados. Los catalizadores pueden comprender uno o más metales seleccionados de entre metales del grupo 6 y de los grupos 8, 9 y 10 (lUPAC 2016). Ejemplos particularmente útiles son Mo, W, Co, Ni, Pt y Pd. Además, mezclas de estos, es decir CoMo, NiMo y NiW son eficaces y pueden utilizarse. El/Los catalizador(es) puede(n) contener también uno o más materiales de soporte, por ejemplo zeolita, alúmina (AhOa), gamma-alúmina, zeolita-alúmina, alúmina-sílice (SO2), ZrO2, alúmina-sílice-zeolita y carbono activado. NiMo/AhO3, NiMo/SiO2, CoMo/AhO3, CoMo/SiO2 o NiW/zeolita-alúmina, o Pt y/o Pd sobre gamma-alúmina pueden utilizarse como catalizadores de HDO. Si se utiliza un catalizador que comprende NiMo, CoMo y/o NiW, el catalizador está en estado sulfurado.
En una forma de realización, se utiliza un catalizador sólido que comprende NiMo/AhO3 o NiMo/SiO2 como catalizador de HDO.
En otra forma de realización, se utiliza un catalizador sólido que comprende CoMo/AhO3 o CoMo/SiO2.
Otro catalizador de hidrodesoxigenación eficaz es un catalizador multifuncional capaz de catalizar las mismas reacciones que los catalizadores de HDO. Además, los catalizadores multifuncionales pueden afectar a la isomerización, a la desaromatización y al craqueo. Tanto la isomerización como el craqueo pueden mejorar las propiedades de flujo en frío. Estos catalizadores pueden denominarse también catalizadores de hidrodesparafinado (HDW). Catalizadores de HDW útiles son tamices moleculares de aluminosilicato, es decir zeolitas tales como Zs M-5, ZSM-11, ZSM-12, ZSM-22, ZSM-23, ZSM-35, zeolita beta y zeolita Y. Además, puede utilizarse NiW soportado sobre alúmina, zeolita-alúmina o alúmina-sílice-zeolita.
En una forma de realización, se utiliza NiW sobre un soporte de zeolita-alúmina como catalizador multifuncional. NiW presenta propiedades de isomerización, craqueo y desaromatización excelentes, y también presenta la capacidad de realizar la hidrodesoxigenación, hidrodesulfuración y otras reacciones de hidrogenación de materiales de alimentación biológicos.
En otra forma de realización, se utiliza NiW sobre soporte de alúmina-sílice-zeolita como catalizador multifuncional.
La temperatura de la hidrodesoxigenación es de 250-400 °C, preferentemente de 280-360 °C y lo más preferentemente de 280-350 °C. La presión (abs) de la hidrodesoxigenación es de 20 - 160 bar, preferentemente de 40 -10 bar, de manera particularmente preferible de 45-100 bar. La WHSV (velocidad espacial horaria por peso) varía entre 0.1 y 10, preferentemente entre 0.2 y 5.
El hidroprocesamiento catalítico también puede comprender una etapa de hidrodesparafinado para inducir la hidroisomerización y el hidrocraqueo selectivos de n-parafinas. Un catalizador que comprende un catalizador multifuncional, tal como se describió anteriormente, puede utilizarse como catalizador de hidrodesparafinado (HDW). Además, un tamiz molecular, en combinación con por lo menos un metal del grupo 8, 9 o 10 puede utilizarse como catalizador de hidrodesparafinado. El tamiz molecular puede comprender zeolitas (por ejemplo mordenita, ZSM-5, ZSM-12, ZSM-22, ZSM-23, SSZ-32, ZSM-35, ZSM-48, EU-2 y MCM-68) o materiales de sílice-fosfato de alúmina (por ejemplo SAPO-11). ZSM-5 puede utilizarse opcionalmente en su forma HzSM-5, en ausencia de cualquier metal de los grupos 8, 9 o 10. Metales adecuados de los grupos 8, 9 o 10 son níquel, cobalto, platino y paladio. Ejemplos de posibles combinaciones son Pt/ZSM-35, Ni/ZSM-5, Pt/ZSM-23, Pd/ZSM-23, Pt/ZSM-48, Pt/EU-2 y Pt/SAPO-11. El catalizador de hidrodesparafinado también puede comprender un aglutinante, tal como sílice, alúmina, sílice-alúmina, circonia, magnesia o una mezcla de estas. El catalizador puede ser un catalizador de Pt/ZSM-12 desaluminado unido a sílice (tratado con AHS). Además, puede utilizarse NiW sobre soporte de zeolita-alúmina como catalizador de HDW.
La temperatura de la etapa de hidrodesparafinado es de 200 - 450 °C, preferentemente de 280 - 400 °C, de manera particularmente preferible de 290 - 400 °C. La presión es de 20 - 160 bar, preferentemente de 40 - 100 bar, de manera particularmente preferible de 45 - 95 bar. La WHSV varía entre 0.1 y 6, preferentemente entre 0.3 y 5.
El hidroprocesamiento catalítico también puede comprender una etapa de hidroisomerización, en la que pueden utilizarse catalizadores de hidroisomerización (HI). Los catalizadores de HI son capaces de ramificar la cadena hidrocarbonada, mejorando así las propiedades de flujo en frío del producto. Los catalizadores de hidroisomerización también son capaces de inducir por lo menos algunas reacciones de craqueo. Los catalizadores adecuados contienen por lo menos un metal de los grupos 8, 9 o 10 (por ejemplo Pt, Pd, Ni) y/o un tamiz molecular. Unos tamices moleculares preferidos son zeolitas (por ejemplo ZSM-22 y ZSM-23) y silicoaluminofosfatos (por ejemplo SAPO-11 y SAPO-41). Los catalizadores de HI también pueden contener uno o más de los materiales de soporte y/o aglutinantes descritos anteriormente. En una forma de realización, el catalizador de HI comprende Pt, una zeolita y/o tamiz molecular de silicoaluminofosfato y alúmina. El soporte puede contener alternativa o adicionalmente sílice. Además, pueden utilizarse alúmina amorfa y sílice-alúmina amorfa como materiales de soporte. Catalizadores de isomerización típicos son, por ejemplo, Pt/SAPO-11/AhO3, Pt/ZSM-22/AhO3, Pt/ZSM-23/AhO3, Pt/SAPO-11/SiO2. Además, puede utilizarse NiW sobre soporte de zeolita-alúmina como catalizador de HI.
La temperatura de la etapa de hidroisomerización es de 200 -450 °C, preferentemente de 280 -400 °C, de manera particularmente preferible de 300 - 400 °C. La presión es de 20 - 160 bar, preferentemente de 40 - 100 bar, de manera particularmente preferible de 45 - 95 bar. La WHSV varía entre 0.1 y 6, preferentemente entre 0.3 y 5.
El hidroprocesamiento catalítico también puede comprender una etapa de hidrodesaromatización, en la que pueden utilizarse catalizadores de hidrodesaromatización (HDA). Los catalizadores de HDA son capaces de romper las estructuras de anillo aromático de los hidrocarburos aromáticos.
EL catalizador de HDA se selecciona de catalizadores que contienen uno o más metales de los grupos 8, 9 o 10 de la tabla periódica de elementos IUPAC (2016), del grupo 6 y los metales de tierras raras. De manera adecuada, el metal se selecciona de entre Pt, Pd, Ir, Ru, Rh, Re, Ni, Co, Mo o W, en forma elemental, de óxido o de sulfuro, y mezclas y combinaciones de los mismos.
De manera adecuada, dicho catalizador comprende un soporte seleccionado de entre soportes de óxido, tales como alúmina, titania, sílice, magnesia, circonia y B2O3, y otros soportes, tales como carbono, carbón, zeolitas y combinaciones de los mismos, de manera adecuada AhO3, AhO3-SiO2, zeolita Y, AhO3-B2O3, SO2 o una combinación de los mismos. El catalizador puede promoverse (o promoverse con ácido) para aumentar la acidez del soporte, mediante lo cual se mejora la tolerancia al azufre del catalizador. Ejemplos de catalizadores tolerantes al azufre adecuados son sulfuros de metal, Pd y/o Pt sobre zeolita Y/AhO3, opcionalmente con Na añadido; Pd y/o Pt sobre circonia/sílice, opcionalmente con alúmina o alúmina-sílice añadida; Pd y/o Pt sobre alúmina/alúminasílice, opcionalmente con uno o más de entre titania, sílice, magnesia, circonia; Pd o Pt o Ir sobre carbono, o carbón, de manera adecuada Pd promovido con perfluoruro de tántalo y fluoruro de hidrógeno; Pd, Pt, Ir, Ru, Rh; Re sobre sílice/alúmina, catalizadores de CoMo y NiMo sulfurados sobre alúmina/alúmina-sílice; y Pd-Pt sobre AhO3 - B2O3. Al utilizar de manera adecuada soportes modificados, los catalizadores de HDA que contienen metales nobles tales como Pd, Pt, Ir, Ru, Rh y/o Re, pueden mantener su actividad incluso en condiciones de proceso que contienen azufre.
La temperatura de la etapa de hidrodesaromatización es de 85 - 450 °C, de manera adecuada de 200 - 450 °C, preferentemente de 280 - 400 °C, de manera particularmente preferible de 300 - 400 °C. La presión de la etapa de hidrodesaromatización es de 20 - 160 bar, preferentemente de 40 - 100 bar, de manera particularmente preferible de 45 - 95 bar. La WHSV varía entre 0.1 y 6, preferentemente entre 0.3 y 5.
En una forma de realización, la hidroaromatización se lleva a cabo utilizando un catalizador que comprende Ni elemental sobre un soporte, a la temperatura de 85 - 160 °C y a una presión de 20-40 bar.
Como ejemplo, NiW sobre un soporte seleccionado de entre el grupo que consiste en AhO3, zeolita, zeolita-AhO3, Al2O3-SiO2 y carbono activado puede utilizarse como catalizador de HDA. En una forma de realización, se utiliza NiW sobre soporte de alúmina-sílice-zeolita como catalizador de HDA. En otra forma de realización, se utiliza Pt sobre zeolita Y/AhO3 como catalizador de HDA.
El hidroprocesamiento catalítico también puede comprender una etapa de hidrocraqueo, en la que pueden utilizarse catalizadores de hidrocraqueo (HC). Los catalizadores de HC reducen la longitud de la cadena hidrocarbonada y convierten hidrocarburos de alto peso molecular, de alto punto de ebullición, en compuestos de bajo peso molecular, de menor intervalo de ebullición. Los catalizadores de Hc son activo en el craqueo de enlaces carbono-carbono así como en la hidrogenación de moléculas insaturadas en la materia prima.
Los catalizadores de HC se seleccionan de entre catalizadores que contienen uno o más metales de los grupos 8, 9 o 10 y/o metales del grupo 6, sobre un soporte adecuado. Pueden utilizarse soportes ácidos, tales como zeolitas, o bien solos o bien mezclados con una matriz portadora. Unos catalizadores adecuados son catalizadores que contienen Pd o Pt o catalizadores sulfurados que comprenden Mo o W en combinación con Ni o Co. Los catalizadores adecuados incluyen NiMo soportado sobre gamma-alúmina o sobre ZSM-5, Pt soportado sobre zeolita Y o sobre ZSM-5 o NiW sobre zeolita-alúmina. El catalizador de HC también puede comprender un aglutinante adecuado, por ejemplo material de óxido inorgánico, tal como alúmina. En una forma de realización, se utiliza NiW sobre zeolita-alúmina como catalizador de HC.
La temperatura de la etapa de hidrocraqueo es de 200 - 480 °C, preferentemente de 250 - 450 °C, de manera particularmente preferible de 280 - 450 °C. La presión de la etapa de hidrocraqueo es de 20 - 160 bar, preferentemente 40 - 100 bar, de manera particularmente preferible 45 - 95 bar. La WHSV varía entre 0.1 y 15, preferentemente entre 0.3 y 5.
Las diferentes etapas del hidroprocesamiento catalítico pueden disponerse de varias maneras, según la materia prima y teniendo en cuenta el producto deseado que debe producirse.
La etapa de hidroprocesamiento puede realizarse utilizando una etapa a) como primera etapa, seguida de una o ambas de las siguientes etapas b) y c), y opcionalmente la etapa d) y/o e), designándose las etapas a) - e) como:
(a) etapa de hidrodesoxigenación,
(b) etapa de hidroisomerización,
(c) etapa de hidrodesparafinado,
(d) etapa de hidrodesaromatización,
(e) etapa de hidrocraqueo.
Unas configuraciones de etapas de hidroprocesamiento adecuadas son:
(a) y (b);
(a) y (c);
(a), (b) y (c);
(a), (b) y (d);
(a), (c) y (d); y
(a), (b), (c) y (d).
En una forma de realización, el hidroprocesamiento catalítico comprende una etapa de hidrodesoxigenación (a), seguida de una etapa de hidroisomerización (b), y/o una etapa de hidrodesparafinado (c) y/o una etapa de hidrodesaromatización (d).
En otra forma de realización, el hidroprocesamiento catalítico comprende una etapa de hidrodesoxigenación (a), seguida de una etapa de hidroisomerización (b), una etapa de hidrodesparafinado (c) y una etapa de hidrodesaromatización (d).
Aún en otra forma de realización, el hidroprocesamiento catalítico comprende una etapa de hidrodesoxigenación (a), seguida de una etapa de hidroisomerización (b) o una etapa de hidrodesparafinado (c).
Aún en otra forma de realización, el hidroprocesamiento catalítico comprende una etapa de hidrodesoxigenación (a), seguida de una etapa de hidroisomerización (b) y una etapa de hidrodesparafinado (c).
Aún en otra forma de realización, el hidroprocesamiento catalítico comprende una etapa de hidrodesoxigenación (a), seguida de una etapa de hidroisomerización (b) y una etapa de hidrodesaromatización (d).
Aún en otra forma de realización, el hidroprocesamiento catalítico comprende una etapa de hidrodesoxigenación (a), seguida de una etapa de hidrodesparafinado (c) y una etapa de hidrodesaromatización (d).
El hidroprocesamiento también puede comprender una etapa de hidrocraqueo (e) como última etapa, dando como resultado las siguientes configuraciones:
(a), (b) y (e);
(a), (c) y (e);
(a), (b), (c) y (e);
(a), (b), (d) y (e);
(a), (c), (d) y (e); y
(a), (b), (c), (d) y (e).
En una forma de realización, el hidroprocesamiento catalítico comprende una etapa de hidrodesoxigenación (a), seguida de una etapa de hidroisomerización (b), y/o una etapa de hidrodesparafinado (c), y/o una etapa de hidrodesaromatización (d) y/o una etapa de hidrocraqueo (e).
En otra forma de realización, el hidroprocesamiento catalítico comprende una etapa de hidrodesoxigenación (a), seguida de una etapa de hidroisomerización (b), una etapa de hidrodesparafinado (c) y una etapa de hidrocraqueo (e).
Aún en otra forma de realización, el hidroprocesamiento catalítico comprende una etapa de hidrodesoxigenación (a), seguida de una etapa de hidroisomerización (b) y una etapa de hidrocraqueo (e).
Aún en otra forma de realización, el hidroprocesamiento catalítico comprende una etapa de hidrodesoxigenación (a), seguida de una etapa de hidrodesparafinado (c) y una etapa de hidrocraqueo (e).
Aún en otra forma de realización, el hidroprocesamiento catalítico comprende una etapa de hidrodesoxigenación (a), seguida de una etapa de hidroisomerización (b), una etapa de hidrodesaromatización (d) y una etapa de hidrocraqueo (e).
Aún en otra forma de realización, el hidroprocesamiento catalítico comprende una etapa de hidrodesoxigenación (a), seguida de una etapa de hidrodesparafinado (c), una etapa de hidrodesaromatización (d) y una etapa de hidrocraqueo (e).
Aún en otra forma de realización, el hidroprocesamiento catalítico comprende una etapa de hidrodesoxigenación (a), seguida de una etapa de hidroisomerización (b), una etapa de hidrodesparafinado (c), una etapa de hidrodesaromatización (d) y una etapa de hidrocraqueo (e).
En una forma de realización, el hidroprocesamiento catalítico comprende una etapa de hidrodesoxigenación (a), en la que se obtiene un producto de hidrodesoxigenación, seguida del tratamiento del producto de hidrodesoxigenación en una etapa de hidroisomerización (b), y/o en una etapa de hidrodesparafinado (c), y/o en una etapa de hidrodesaromatización (d) y/o en una etapa de hidrocraqueo (e) para obtener producto hidroprocesado.
Como puede percibirse a partir de la descripción anterior, los catalizadores tanto de HDW como de HDA son capaces de inducir las mismas reacciones, por ejemplo rotura de estructuras de anillo aromático. Los catalizadores de HDW también son capaces de inducir reacciones de isomerización. Por tanto, es posible utilizar un(os) catalizador(es) de HDA/h Dw multifuncional(es) tras la etapa (a) como catalizador en la(s) siguiente(s) etapa(s), antes de la etapa de hidrocraqueo (e). La configuración de hidroprocesamiento en un caso de este tipo es tal como sigue: (a), (c)/(d) y (e), en la que en las etapas (c)/(d) puede utilizarse un catalizador de HDW/HDA multifuncional.
También es posible utilizar catalizadores de HDW y de HDA independientes, como combinación en un mismo lecho de catalizador, o bien estratificándolos o bien mezclándolos. En una forma de realización de este tipo, se utiliza catalizador tanto de HDW como de HDA en una forma sulfurada.
En una forma de realización, en la etapa de hidrodesoxigenación, pueden utilizarse uno o más catalizadores de HDO.
En otra forma de realización, solo se utilizan catalizadores de HDW en la etapa de hidrodesoxigenación.
En una forma de realización, en la que el hidroprocesamiento comprende una etapa de hidrodesoxigenación seguida de una etapa de hidroisomerización, en la etapa de hidrodesoxigenación se utiliza por lo menos un catalizador de hidrodesoxigenación (HDO) y/o por lo menos un catalizador de hidrodesparafinado (HDW), y en la etapa de hidroisomerización se utiliza por lo menos un catalizador (HI). De manera adecuada, los catalizadores se disponen de un modo tal, que el catalizador de HDO/HDW se dispone aguas arriba del catalizador de HI en el sentido de flujo de la materia prima. El catalizador de HI se dispone de manera adecuada en un(os) reactor(es) independiente(s) aguas abajo del/de los reactor(es) que contienen catalizador de HDO/HDW. De manera adecuada, la separación de una corriente lateral gaseosa ligera se lleva a cabo tras la hidrodesoxigenación para eliminar compuestos de azufre del producto hidrodesoxigenado antes de que reaccione con catalizador de HI en el caso de que el catalizador de HI contenga un metal noble del grupo VIII sensible al azufre.
En otra forma de realización, el hidroprocesamiento comprende una etapa de hidrodesoxigenación seguida de una etapa de hidrodesparafinado y/o etapa de hidrodesaromatización. En la etapa de hidrodesoxigenación se utiliza por lo menos un catalizador de hidrodesoxigenación (HDO) y/o por lo menos un catalizador de hidrodesparafinado (HDW) y en la etapa de hidrodesparafinado y/o etapa de hidrodesaromatización se utiliza por lo menos un catalizador de HDW y/o por lo menos uno de HDA. En otra forma de realización, la etapa de hidrodesparafinado/hidrodesaromatización va seguida de una etapa de hidrocraqueo.
El/Los catalizador(es) de hidrocraqueo en la etapa de hidrocraqueo se cargan preferentemente en un reactor independiente, que puede comprender uno o más lechos de catalizador(es) de hidrocraqueo.
En una forma de realización, en la etapa de hidrocraqueo, se lleva a cabo el hidrocraqueo del producto de la(s) etapa(s) previa(s) b) a d) o compuestos pesados separados del producto de la(s) etapa(s) previa(s) b) a d). En una forma de realización, la etapa de hidroprocesamiento catalítico comprende una etapa de lecho de guardia, dispuesta aguas arriba del primer lecho o reactor de hidroprocesamiento.
Las reacciones de hidroprocesamiento son altamente exotérmicas, mediante lo cual la temperatura puede aumentar hasta un nivel que es perjudicial para la estabilidad del catalizador y/o la calidad del producto. Puede utilizarse recirculación de las fracciones o productos de hidrocarburo y/o gas efluente purificado al/a los reactor(es) para controlar las temperaturas.
Adicionalmente, el producto de hidrocarburo y/o gases purificados pueden dirigirse con fines de extinción entre uno o varios lechos de catalizador.
Por lo menos un efluente del hidroprocesamiento se extrae del último reactor. En una forma de realización, el efluente se dirige a un separador, tal como cualquier separador o unidad de evaporación instantánea adecuado. En el separador, normalmente se separan agua, corriente gaseosa que comprende hidrógeno, hidrocarburos ligeros (tales como hidrocarburos C1 - C5), H2S, CO y CO2 del componente líquido que comprende hidrocarburos >C5 y algunos hidrocarburos C1 - C5. También pueden separarse agua y gases mediante otros medios que son ampliamente conocidos por los expertos en la materia.
El componente líquido obtenido (producto de hidroprocesamiento) se fracciona de manera adecuada en una etapa de fraccionamiento para proporcionar fracciones de hidrocarburo que pueden utilizarse como combustibles de transporte líquidos, componentes de combustible y otros productos químicos.
Desoxigenación catalítica
En una forma de realización alternativa, la etapa de conversión puede llevarse a cabo como desoxigenación catalítica.
En una forma de realización, se utiliza un catalizador de metal, tal como un catalizador que comprende Ni, Ni/Mo, Ru, Pt, Pd, Ir, Os o Re, en la desoxigenación.
En una forma de realización, la desoxigenación catalítica se lleva a cabo a la temperatura de 270 - 400 °C. En una forma de realización, la desoxigenación catalítica se lleva a cabo a 4-8 bar.
La desoxigenación catalítica puede llevarse a cabo en presencia de hidrógeno, o alternativamente sin hidrógeno. Transesterificación
En una forma de realización alternativa, la etapa de conversión puede llevarse a cabo como transesterificación. La transesterificación de aceite de simiente de Brassica que comprende acilgliceroles se lleva a cabo con un alcohol en presencia de un catalizador o sin un catalizador, utilizando procedimientos ampliamente conocidos en la técnica. El alcohol es de manera adecuada alcohol C1-C5, preferentemente se utiliza metanol o etanol. El procedimiento de transesterificación puede comprender una o más etapas. En el caso de que se utilice un catalizador, dicho catalizador puede ser un catalizador homogéneo o heterogéneo, que es un catalizador alcalino o ácido, también pueden utilizarse catalizadores bifuncionales. Los ésteres de ácido graso formados se recuperan como producto. La temperatura en la transesterificación es de manera adecuada de entre 50 y 300 °C. La transesterificación se lleva a cabo de manera adecuada a presiones de entre 1 y 100 bar.
Las condiciones de proceso en la transesterificación se seleccionan dependiendo del procedimiento seleccionado. Pretratamiento de materia prima que comprende aceite de simiente de Brassica
La materia prima que comprende aceite de simiente de Brassica puede opcionalmente pretratarse antes de alimentarse a cualquiera de entre hidroprocesamiento catalítico, desoxigenación catalítica o transesterificación. El pretratamiento puede comprender por lo menos un procedimiento de pretratamiento físico y químico de aceite de simiente, pudiendo comprender dicho pretratamiento por lo menos uno de entre desgomado, blanqueado, hidrólisis, división de pasta de neutralización, desacidificación, neutralización alcalina, neutralización en frío, refinado micelar, desodorización, y combinaciones de los mismos.
En una forma de realización, la materia prima que comprende aceite de simiente de Brassica se trata con metanol en presencia de catalizador de hidróxido de sodio.
En una forma de realización, la materia prima que comprende aceite de simiente de Brassica está desgomada.
Procedimientos de desgomado, tales como desgomado con agua, desgomado con ácido, desgomado profundo que utiliza agentes capaces de quelar particularmente Fe, Ca y Mg, desgomado enzimático y refinado alcalino pueden utilizarse para la eliminación de goma de aceite de simiente de Brassica. El desgomado con agua consiste en el tratamiento de aceite natural calentado con agua, seguido de separación centrífuga, mediante lo cual se separan fosfolípidos como residuo de desgomado (sólidos cerosos o gomosos). La hidratación de las gomas y la eliminación de las gomas hidratadas del aceite de simiente de Brassica antes de someter el aceite a conversión catalítica impide la contaminación de catalizador.
El residuo que resulta del desgomado puede esparcirse en el campo como fertilizante. Opcionalmente, el residuo de desgomado se composta antes de reciclarlo en el suelo como fertilizante. En ambos casos se recuperan fósforo y nitrógeno. El compostaje posibilita que el nitrógeno y el fósforo se hagan más fácilmente disponibles para las plantas y reduce la necesidad de fertilizantes de nitrógeno y fósforo adicionales.
En una forma de realización, el aceite de simiente Brassica se blanquea.
En una forma de realización, el aceite de simiente Brassica se desgoma y blanquea, llevándose a cabo el blanqueado tras el desgomado del aceite de simiente.
El proceso de blanqueado puede aplicarse de manera adecuada tras el desgomado y se denomina de manera más apropiada tratamiento de adsorción. El aceite de simiente puede contener todavía sustancias indeseables tales como fosfátidos y metales a concentraciones traza. Estas impurezas de aceites brutos pueden eliminarse utilizando materiales con una fuerte potencia de adsorción. Dichos materiales incluyen tierras de blanqueado, tales como bentonitas y otros adsorbentes de arcilla. En el blanqueado, los adsorbentes de arcilla se mezclan con el aceite para eliminar contaminantes no deseados.
La materia prima que comprende aceite de simiente de Brassica, obtenida del pretratamiento, puede convertirse en combustible renovable o componentes de combustible renovable.
En la etapa de conversión, se obtiene por lo menos un efluente (producto de la etapa de conversión). El efluente se dirige a un separador, en el que una corriente de líquido que comprende hidrocarburos que presentan un número de carbonos de más de 5, o alternativamente que comprende ésteres de ácido graso que presentan un número de carbonos mayor que en la cadena de ácido graso y siendo, el éster, éster C1-C5, se extrae de manera adecuada de la salida de un separador y se somete a fraccionamiento. La corriente de líquido puede fraccionarse en fracciones de hidrocarburo o fracciones de éster de ácido graso utilizando cualquier procedimiento de fraccionamiento adecuado, tal como destilación fraccionada para obtener fracciones de hidrocarburo o fracciones de éster de ácido graso. De manera adecuada, la corriente de líquido se alimenta a una columna de separación, en la que se recuperan diferentes fracciones de hidrocarburo o fracciones de éster de ácido graso de calidad de combustible, es decir combustibles renovables y componentes de combustible.
Dichas fracciones de hidrocarburo o fracciones de éster de ácido graso son útiles como combustibles renovables y componentes de combustible renovable, particularmente como combustibles de transporte, componentes de mezclado para combustibles, disolventes, queroseno y productos químicos industriales.
En una forma de realización, los combustibles renovables y componentes de combustible obtenidos comprenden hidrocarburos de calidad de combustible o ésteres de ácido graso de calidad de combustible que presentan un punto de ebullición de como máximo 380 °C según la norma ISO EN 3405.
En otra forma de realización, los combustibles renovables y componentes de combustible obtenidos comprenden ésteres de ácido graso de calidad de combustible que cumplen los requisitos estandarizados para combustibles, tales como norma EN 14214 para FAME (ésteres metílicos de ácido graso).
En una forma de realización, puede obtenerse una fracción de hidrocarburo que presenta un punto de ebullición en el intervalo del diésel, es decir una fracción de destilado medio, se obtiene una que presenta un punto de ebullición típica de entre 160 °C y 380 °C, que cumple las características de la especificación de diésel según la norma EN 590. Además, pueden obtenerse fracciones de hidrocarburo que se destilan a temperaturas que oscilan entre 40 °C y 210 °C y a una temperatura de aproximadamente 370 °C. Estas fracciones son útiles como combustible de gasolina y/o combustible de nafta de alta calidad, o como componentes de mezclado para estos combustibles. Adicionalmente, pueden obtenerse fracciones adecuadas como disolventes, combustibles de aviación, queroseno, productos químicos industriales, etc.
El experto en la materia es capaz de variar las condiciones de destilación y cambiar el punto de corte de temperatura según desee para obtener cualquier fracción adecuada, que ebulle de manera adecuada en los intervalos de combustibles de transporte.
Ejemplos
Los siguientes ejemplos son formas de realización ilustrativas de la presente invención, tal como se describió anteriormente, y no pretenden limitar la invención de modo alguno. La invención se ilustra también con referencia a las figuras.
Ejemplo 1
Crecimiento del cultivo de simiente
Se incuba cultivo de Gluconacetobacter diazotrophicus durante 24 horas en medios. Se prepara una suspensión de G. diazotrophicus que presenta 1 x 108 bacterias/ml y después se diluye con agua para preparar una composición de dopado que contiene 1 x 105 bacterias G. diazotrophicus/ml. Se dopan simientes de Brassica carinata aplicando sobre las simientes composición de dopado que comprende 1 x 105 bacterias G. diazotrophicus/ml, agua, sacarosa al 3 % en peso, Tween al 0.1 % en peso y el 0.3 % en peso de goma arábiga, seguido de secado, para obtener simientes de Brassica dopadas. En una temporada de cultivo de verano, se plantan simientes de trigo, se hacen crecer y se cosecha el cultivo de trigo, y los residuos y las raíces del trigo se dejan en el campo. No se utiliza labranza.
En una primera temporada de cultivo (invierno) tras la temporada de cultivo de verano, las simientes de Brassica carinata dopadas se plantan en el suelo en el que se hizo crecer el trigo. No se utiliza labranza. La dosificación de fertilizante de nitrógeno fue del 45 % de la respuesta de nitrógeno máxima teórica para el cultivo. El cultivo de Brassica carinata alcanza la madurez y se cosecha. La cosecha se realiza con cosechadoras de semillas oleaginosas. Durante el periodo de crecimiento de cultivo, se cosecha cultivo de simiente de Brassica carinata y los residuos de la planta y las raíces se dejan en el suelo.
Ejemplo 2
Acondicionamiento previo y tratamiento de simientes de Brassica carinata para dar aceite de simiente
El cultivo de simiente de Brassica carinata cosechado en el Ejemplo 1 se somete a limpieza de simiente, en la que, durante la limpieza, se eliminan malas hierbas no deseadas, simientes y otro material. No se añade ningún agente a las simientes para la limpieza.
Las simientes de Brassica carinata limpiadas obtenidas se precalientan hasta una temperatura de aproximadamente 30-40 °C para impedir el desgranado durante el proceso de formación de copos.
Las simientes de Brassica carinata limpiadas y precalentadas se convierten en copos mediante molinos de rodillos para romper físicamente las simientes para obtener simientes en copos.
Las simientes de Brassica carinata en copos se someten a cocción. Al inicio de la cocción, se aumenta rápidamente la temperatura, lo que sirve para inactivar la enzima mirosinasa presente en las simientes. La cocción durante aproximadamente 15-20 minutos y la temperatura es de aproximadamente 100°, mediante lo cual se obtienen copos de simiente cocidos.
Los copos de simiente de Brassica carinata cocidos se prensan en prensas de husillo para obtener aceite de simiente de Brassica y torta de prensado de Brassica. El objetivo del prensado es eliminar tanto aceite como sea posible, de manera habitual aproximadamente el 50 % en peso del contenido de aceite de simiente.
La torta de prensado de Brassica de la prensa de husillo, que contiene aceite, se somete a extracción con disolvente (n-hexano) para eliminar el aceite restante. El orujo (harina saturada con hexano) que abandona el extractor con disolvente, tras un lavado con disolvente nuevo, contiene normalmente menos del 1 % de aceite.
El aceite de simiente de Brassica obtenido en el prensado y la extracción con disolvente se combina para su utilización en la conversión.
El hexano se elimina del orujo en un desolventador-tostador. La mayoría del disolvente se elimina de forma rápida del orujo calentándolo sobre superficies de calentamiento, seguido de separación del disolvente (tostado). Durante el desolventado-tostado, el orujo se calienta hasta aproximadamente 100 °C y la humedad aumenta hasta aproximadamente el 20 % en peso. El orujo entonces se enfría y se seca para dar como resultado harina.
Ejemplo 3
Pretratamiento de aceite de simiente de Brassica carinata
El aceite de simiente de Brassica carinata (obtenido del ejemplo 2) se pretrata utilizando desgomado y blanqueado, mediante lo cual se purifica dicho aceite de simiente.
En el desgomado, se añade agua caliente a aceite de simiente de Brassica carinata, dado que impurezas como fosfolípidos, gomas y proteínas son solubles en aceite, pero insolubles en agua. Las impurezas (gomas) se separan del aceite de simiente mediante centrifugación. El residuo de desgomado separado (una vez seco) puede transformarse en lecitina, añadirse a tortas o harina, o compostarse y reciclarse como fertilizante.
El aceite de simiente de desgomado con agua se somete adicionalmente a desgomado con ácido a aproximadamente 80 °C de temperatura, en el que se añade ácido cítrico, seguido de adición de agua. Las gomas se eliminan como residuo de desgomado del aceite de simiente mediante centrifugación. El aceite de simiente desgomado se seca, y los residuos de desgomado se combinan y reciclan como fertilizante.
El aceite de simiente desgomado se blanquea adicionalmente con adsorbente de arcilla (bentonita), que se mezcla con el aceite para eliminar impurezas, tales como fosfátidos y metales.
El aceite de simiente de Brassica carinata, obtenido del desgomado y blanqueado, se dirige al hidroprocesamiento. Ejemplo 4
Hidroprocesamiento de aceite de simiente de Brassica carinata
El aceite de simiente de Brassica carinata, obtenido en ejemplo 3, se alimenta a un proceso de hidrotratamiento catalítico que comprende varios reactores catalíticos. Las condiciones de funcionamiento se fijan a 20 -100 bar y 250-400 °C. Los reactores se empaquetan con catalizadores capaces de inducir reacciones de hidrotratamiento, hidrogenación, hidrodesoxigenación (HDO), hidrodesaromatización (HDA), hidrodesnitrificación (HDN), hidrodesulfuración (HDS) e hidrodesparafinado (HDW), hidroisomerización (HI) e hidrocraqueo (HC). Los catalizadores comprenden catalizadores de NiMo/AhO3 y NiW/zeolita/AhO3 sulfurados. El efluente obtenido del hidrotratamiento se dirige a separación y fraccionamiento para obtener combustibles renovables o componentes de combustible.
La reducción de los gases GEI, particularmente N2O, fue del 30 % en comparación con la liberación de GEI máxima teórica de un procedimiento en el que una planta de Brassica, sin dopado con ninguna bacteria fijadora de nitrógeno, se cultiva de manera rotativa.

Claims (7)

REIVINDICACIONES
1. Procedimiento para reducir los gases de efecto invernadero (GEI) en la producción de combustibles renovables, comprendiendo el procedimiento las etapas, en las que
- unas simientes de Brassica carinata se dopan con una composición de dopado que comprende por lo menos una bacteria fijadora de nitrógeno seleccionada del género Gluconacetobacter para obtener simientes de Brassica carinata dopadas,
- en una primera temporada de cultivo, las simientes de Brassica carinata dopadas se plantan en el suelo y se cosecha un cultivo de simiente de Brassica carinata,
- en una temporada de cultivo precedente a la primera temporada de cultivo, por lo menos una planta seleccionada de entre especies de Brassica, especies de cereal o especies de forraje se hace crecer en el suelo,
- el cultivo de Brassica, cultivo de cereal o cultivo de forraje obtenido en la temporada de cultivo precedente a la primera temporada de cultivo se cosecha, y por lo menos parte de la biomasa vegetal se deja en y/o sobre el suelo,
- el cultivo de simiente de Brassica carinata se trata para obtener aceite y harina de simiente de Brassica carinata, y
- materia prima que comprende el aceite de simiente de Brassica carinata se convierte en una etapa de conversión, mediante lo cual se obtiene combustible renovable o componentes de combustible renovable,
no utilizándose ningún fertilizante de nitrógeno sintético o natural adicional.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que en la temporada de cultivo precedente a la primera temporada de cultivo unas simientes de la por lo menos una planta seleccionada de entre especies de Brassica se dopan con una composición de dopado que comprende por lo menos una bacteria fijadora de nitrógeno seleccionada del género Gluconacetobacter, o las simientes de la por lo menos una especie de Brassica no están dopadas.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, en el que la etapa de conversión comprende pretratar la materia prima que comprende el aceite de simiente de Brassica carinata con un procedimiento seleccionado de entre desgomado, blanqueado, hidrólisis, división de pasta de neutralización, desacidificación, neutralización alcalina, neutralización en frío, refinado micelar, desodorización y combinaciones de los mismos, preferentemente desgomado del aceite de simiente de Brassica carinata, en el que un residuo de desgomado se separa del aceite de simiente de Brassica carinata, y preferentemente por lo menos parte del residuo de desgomado se recicla como fertilizante para el suelo.
4. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la especie de cereal se selecciona de entre el grupo que consiste en trigo, centeno, cebada, avena, arroz, sorgo, maíz, mijo, verduras, trigo sarraceno, quinoa, fonio, tef, espelta, especies de semilla oleaginosa comestibles, y la especie de forraje se selecciona de gramíneas.
5. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la planta de especies de Brassica se selecciona de entre Brassica júncea, Brassica carinata, Brassica oleracea, Brassica nigra, Brassica napus y Brassica rapa, Sinapis hirta y Sinapis alba y subespecies, cultivares, variedades e híbridos de las mismas, preferentemente la planta es Brassica carinata.
6. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que la composición de dopado comprende por lo menos un agente capaz de inducir factor nod, preferentemente dicho agente capaz de inducir factor nod se selecciona de entre flavonoides, reguladores del crecimiento de plantas y nutrientes y combinaciones de los mismos y/o en el que la composición de dopado comprende por lo menos uno de entre germinante, excipiente, agente espesante, aglutinante, dispersante, tensioactivo, polisacárido, diluyente, humectante, portador y combinaciones de los mismos.
7. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que la conversión del aceite de simiente de Brassica carinata se lleva a cabo mediante hidroprocesamiento catalítico, desoxigenación o transesterificación.
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