MX2011004601A - Fermentacion de etanol mejorada utilizando un bioproducto de digestion. - Google Patents

Fermentacion de etanol mejorada utilizando un bioproducto de digestion.

Info

Publication number
MX2011004601A
MX2011004601A MX2011004601A MX2011004601A MX2011004601A MX 2011004601 A MX2011004601 A MX 2011004601A MX 2011004601 A MX2011004601 A MX 2011004601A MX 2011004601 A MX2011004601 A MX 2011004601A MX 2011004601 A MX2011004601 A MX 2011004601A
Authority
MX
Mexico
Prior art keywords
fermentation
further characterized
ethanol
suspension
wheat
Prior art date
Application number
MX2011004601A
Other languages
English (en)
Inventor
Xiaomei Li
Tiejun Gao
Original Assignee
Highmark Renewables Res Ltd Partnership
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Highmark Renewables Res Ltd Partnership filed Critical Highmark Renewables Res Ltd Partnership
Publication of MX2011004601A publication Critical patent/MX2011004601A/es

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05F—ORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
    • C05F3/00—Fertilisers from human or animal excrements, e.g. manure
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/02—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group
    • C12P7/04—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group acyclic
    • C12P7/06—Ethanol, i.e. non-beverage
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23K—FODDER
    • A23K10/00—Animal feeding-stuffs
    • A23K10/30—Animal feeding-stuffs from material of plant origin, e.g. roots, seeds or hay; from material of fungal origin, e.g. mushrooms
    • A23K10/37—Animal feeding-stuffs from material of plant origin, e.g. roots, seeds or hay; from material of fungal origin, e.g. mushrooms from waste material
    • A23K10/38—Animal feeding-stuffs from material of plant origin, e.g. roots, seeds or hay; from material of fungal origin, e.g. mushrooms from waste material from distillers' or brewers' waste
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23K—FODDER
    • A23K50/00—Feeding-stuffs specially adapted for particular animals
    • A23K50/10—Feeding-stuffs specially adapted for particular animals for ruminants
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05F—ORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
    • C05F7/00—Fertilisers from waste water, sewage sludge, sea slime, ooze or similar masses
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P19/00—Preparation of compounds containing saccharide radicals
    • C12P19/02—Monosaccharides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/02—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group
    • C12P7/04—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group acyclic
    • C12P7/06—Ethanol, i.e. non-beverage
    • C12P7/08—Ethanol, i.e. non-beverage produced as by-product or from waste or cellulosic material substrate
    • C12P7/10—Ethanol, i.e. non-beverage produced as by-product or from waste or cellulosic material substrate substrate containing cellulosic material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/02—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group
    • C12P7/04—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group acyclic
    • C12P7/06—Ethanol, i.e. non-beverage
    • C12P7/14—Multiple stages of fermentation; Multiple types of microorganisms or re-use of microorganisms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C13—SUGAR INDUSTRY
    • C13K—SACCHARIDES OBTAINED FROM NATURAL SOURCES OR BY HYDROLYSIS OF NATURALLY OCCURRING DISACCHARIDES, OLIGOSACCHARIDES OR POLYSACCHARIDES
    • C13K1/00—Glucose; Glucose-containing syrups
    • C13K1/02—Glucose; Glucose-containing syrups obtained by saccharification of cellulosic materials
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A40/00—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
    • Y02A40/10—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in agriculture
    • Y02A40/20—Fertilizers of biological origin, e.g. guano or fertilizers made from animal corpses
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/141—Feedstock
    • Y02P20/145—Feedstock the feedstock being materials of biological origin
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P60/00—Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries
    • Y02P60/80—Food processing, e.g. use of renewable energies or variable speed drives in handling, conveying or stacking
    • Y02P60/87—Re-use of by-products of food processing for fodder production
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/40—Bio-organic fraction processing; Production of fertilisers from the organic fraction of waste or refuse

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Animal Husbandry (AREA)
  • Birds (AREA)
  • Emergency Medicine (AREA)
  • Botany (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Mycology (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

Se describen los métodos y sistemas para mejorar la producción de etanol utilizando un fluido de suspensión. El fluido de suspensión incluye material orgánico que por lo menos ha sido parcialmente digerido en forma anaeróbica y micro-organismos anaeróbicos, y es substancialmente libre de micro-organismos no anaeróbicos. También se describen métodos y sistemas para hidrolizar una materia prima para fermentación que incluye hidrolizar una suspensión de materia prima. La suspensión de materia prima puede incluir materias primas que incluyen azúcares complejos, y un fluido en suspensión, en donde el fluido en suspensión incluye material orgánico que ha sido digerido por lo menos parcialmente en forma anaeróbica y micro-organismos anaeróbicos, y es substancialmente libre de micro-organismos no anaeróbicos.

Description

FERMENTACIÓN DE ETANOL MEJORADA UTILIZANDO UN BIOPRODUCTO DE DIGESTIÓN Antecedentes de la Invención El etanol tiene muchos usos comerciales, y por ejemplo, se puede utilizar para combustión como un combustible o un aditivo de combustible. El etanol (también conocido como bioetanol) puede producirse mediante la fermentación de azúcares contenidas en una materia prima. La fermentación puede realizarse mediante micro-organismos, tales como levaduras o bacterias, y puede convertir los azúcares en etanol a través de procesos bioquímicos. La materia prima puede incluir material orgánico, generalmente material de plantas, que contienen azúcares. Los ejemplos de materiales de plantas que pueden utilizarse como materia prima incluyen a las plantas que producen y almacenan azúcares simples (por ejemplo, caña de azúcar y remolacha de azúcar), las plantas que producen y almacenan almidón (por ejemplo, granos, tales como maíz y trigo), y otro material de plantas rico en celulosa y/o hemicelulosa (por ejemplo, residuos agrícolas o forestales, tales como tallos y hojas).
La producción de etanol mediante fermentación puede requerir muchos materiales además de materias primas y microorganismos. Estos materiales pueden incluir agua de proceso fresca, la cual puede ser agregada a la materia prima para crear una suspensión de materia prima para que los microorganismos se fermenten, y los nutrientes suplementarios, especialmente los suplementos de nitrógeno (por ejemplo, compuestos de urea o amonio), los cuales pueden proporcionar los nutrientes necesarios a los micro-organismos que realizan la fermentación. Sin embargo, estos materiales pueden ser costosos, y pueden incrementar en forma prohibitiva los costos de la producción de etanol, el cual es uno de los mayores obstáculos que presenta el combustible basado en etanol de competir con la gasolina en forma económica. Por ejemplo, el consumo de agua en una planta de etanol convencional es de aproximadamente 10 gPM por millón de galones de producción anual de etanol. Esto significa una cantidad exagerada de agua dulce que será consumida para la producción masiva de bioetanol en el futuro cercano. Sin embargo, no se ha ofrecido esfuerzo de investigación y acciones relacionadas hasta la fecha para aliviar el problema.
La materia prima para la fermentación de etanol puede incluir azúcares complejas, tales como, polisacáridos, los cuales generalmente son difíciles de fermentar en etanol para los micro-organismos. Para ayudar en la fermentación de azúcares complejas contenidas en el mismo, la materia prima puede someterse a reacciones por hidrólisis, en donde las azúcares complejas son convertidas en azúcares más simples que fácilmente pueden ser convertidas en etanol por los micro- organismos. El procedimiento de hidrólisis también puede ser costoso en parte debido a la necesidad de materiales tales como agua dulce y enzimas que realizan la conversión.
Adicionalmente, las plantas de etanol tradicionales también han sido debidamente criticadas por su falta de eficiencia de energía. La pérdida más grande en la eficiencia de energía, generalmente parte del uso de combustibles fósiles para la destilación y secado de destilación de granos - los residuos mojados en la fermentación de cerveza después de que se destila el etanol producido.
Los desechos orgánicos, tales como las aguas residuales municipales o abono de ganado, pueden liberar gases de invernadero, tales como metano y dióxido de carbono, y puede ser una fuente de contaminación del aire, el suelo y el agua. Los bio-digestores anaerobicos pueden procesar los desechos orgánicos mediante tratamiento con organismos, los cuales pueden ser bacterias obligadas o facultativas y/o arqueas. Estos organismos pueden, utilizando reacciones biomecánicas, convertir el material orgánico en una variedad de productos. Entre estos productos está una mezcla de gases, denominados generalmente como un biogás, y una mezcla de líquidos y sólidos, generalmente denominados como bioproductos de digestión. El bioproducto de digestión, generalmente es tratado como un material de desecho.
Breve Descripción de la Invención La presente invención proporciona métodos y sistemas para mejorar la producción de etanol y derivar productos de valor agregado a partir del bioproducto de digestión, el cual tradicionalmente se considera material de desperdicio. Los métodos y sistemas de la presente invención parcialmente se basan en el descubrimiento del bioproducto de digestión y las fracciones diferentes del mismo que no inhiben las actividades de muchas enzimas requeridas para el proceso de fermentación basado en micro-organismos para la producción de etanol, y por consiguiente, pueden utilizarse de manera directa, sin la adición de agua dulce o suplemento de nutriente alguno, como el fluido en suspensión para el proceso de fermentación. Esto no únicamente proporciona una utilización útiles del bioproducto de digestión - considerado tradicionalmente un material de desperdicio - sino también el ahorro de recursos valiosos, tales como agua dulce y suplemento de nutriente. Los métodos y sistemas de la presente invención también se basan parcialmente en el descubrimiento sorprendente de que el bioproducto de digestión o algunas fracciones del mismo proporcionan una producción mejorada de etanol en comparación con el agua dulce, incrementando adicionalmente de esta manera la eficiencia de costo de la producción de etanol utilizando la fermentación de microorganismos. Aunque ¦ no se desea estar atado por teoría alguna en particular, es posible que la producción de etanol mejorada observada sea el resultado de la presencia de determinados nutriente y otras sustancias orgánicas que carecen de agua dulce (tales como las sustancias insolubles en agua (WIS) y nutrientes en el efluente AD), cuyos nutrientes y otras sustancias orgánicas pueden ayudar a la producción final de fermentación de etanol. También es posible que la producción de etanol mejorada observada sea el resultado de la presencia de determinados micro-organismos en el digerido anaeróbico que pueden hacer sinergia de la sacarificación y fermentación de la producción de bioetanol de grano.
La combinación de tecnología AD con el proceso de producción de bioetanol no únicamente permite cambiar el efluente de digestión anaeróbico en productos de valor agregado, sino que también ayuda a la industria del bioetanol a lograr un equilibrio positivo en el consumo de energía, la producción de bioetanol, el manejo de desechos y la conservación ambiental, con el objeto de aumentar al máximo sus ganancias.
Por consiguiente, un aspecto de la presente invención proporcionar un método para producir etanol que comprende: (1) agregar un fluido en suspensión a una materia prima para producir una suspensión de fermentación, en donde el fluido en suspensión comprende un material orgánico que ha sido digerido en forma anaeróbica por lo menos parcialmente; (2) ajustar el pH de la suspensión de fermentación, si es necesario a un valor conductivo para la fermentación; y (3) la suspensión de fermentación para producir etanol, en donde el fluido en suspensión es substancialmente libre de agua dulce (por ejemplo, agregada en forma exógena) o suplemento de nutriente.
En ciertas modalidades, el método comprende adicionalmente inocular la suspensión de fermentación con un micro-organismo con la capacidad de fermentar la suspensión de fermentación para producir etanol. Por ejemplo, el microorganismo puede ser una levadura o una bacteria, o cualquier otro micro-organismo que puede realizar la fermentación para producir etanol. Los micro-organismos que producen etanol de ejemplo incluyen levadura de Saccharomyces y bacteria de Symomonas, cepas termófilas anaeróbicas facultativas, tales como aquellas descritas en el documento WO/88/09379, y micro-organismos diseñados genéticamente, los cuales de lo contrario no producirían etanol en cantidad significativa con el diseño genético. Véase, por ejemplo, E. coli diseñado en forma genética con enzimas de ADH y PDC a partir de Zymomonas mobilis, Ingram, y asociados, "Diseño genético de producción de etanol in Escherichia coli" (Genetic Engineering of Ethanol Production in Escherichia coli" Appl. Environ Microbiol. 53: 2420-2425, 1987: Cyanobacteria fotosintética modificada genéticamente, tales como aquellas descritas en la Patente Norteamericana No. 6,699,696; Klebsiella oxytoca diseñada genéticamente; y generalmente, observada en Dien y asociados, Bacteria diseñada para producción de combustible de etanol: estado actual. (Bacteria engineered for fuel etanol production: current status) Microbiología y biotecnología aplicada, 63: páginas 258-266, 2003 (todas incorporadas como referencia).
Los micro-organismos de fermentación de etanol preferidos pueden tolerar una concentración alta de etanol (por ejemplo, 10%, 15%, 20%, 25%, ó 30%) en un caldo de fermentación basado en AD. Los micro-organismos de fermentación de etanol preferidos también pueden descomponer la biomasa celulósica que no es de almidón de manera eficiente, lo cual puede hidrolizar una biomasa diferente a granos y convertirla en una molécula de azúcar única para fermentación. La tecnología de ADN recombinante puede utilizarse para mejorar genéticamente las características de dichos micro-organismos de fermentación benéficos para la fermentación de etanol.
En ciertas modalidades, el fluido de suspensión comprende, consiste esencialmente de, o consiste en bioproducto de digestión o efluentes anaeróbicos del mismo. El bioproducto de digestión anaeróbico puede ser el resultado de la digestión anaeróbica de un material orgánico (que incluye cualesquiera materiales de desecho orgánicos), tales como un material orgánico que comprende visceras animales, abono de ganado, desechos de procesamiento de alimentos, aguas residuales municipales, superficies de almacenamiento delgadas, granos del destilador y/u otros materiales orgánicos.
En ciertas modalidades, el fluido de suspensión comprende, consiste esencialmente de, o consiste de bioproducto de digestión como una totalidad. En otras modalidades, el fluido de suspensión comprende, consiste esencialmente de, o consiste de un bioproducto de digestión anaerobico fraccionado. El bioproducto de digestión anaerobico fraccionado puede ser una fracción de líquido generada removiendo substancialmente todos los sólidos del bioproducto de digestión anaerobico mediante, por ejemplo, centrifugación. En ciertas modalidades, el sobrenadante del proceso de centrifugación realiza su mejor trabajo en la fermentación de etanol, en donde existe un nivel determinado de sólidos suspendidos en el sobrenadante. Por consiguiente, en ciertas modalidades, el sobrenadante es generado mediante centrifugación del efluente AD a 200 g, 400 g, 600 g, 800 g, 1,000 g, 1,500 g, 2,000 g, 2,500 g, 3,000 g, 3,500 g, 4,000 g, 5,000 g, 6,000 g, 7,500 g, o 10,000 g.
Alternativamente, la fracción de líquido puede ser generada haciendo pasar el bioproducto de digestión anaerobico a través de una prensa de tornillo (tal como una prensa de tornillo de marca "FAN") u otros dispositivos similares.
Preferentemente, el digestor AD proviene de un lote "saludable" de digestión anaeróbica, en que la producción de biogás en dicho lote saludable es óptima (contra la declinación casi hasta cero).
En ciertas modalidades, se agrega una cantidad de urea al efluente AD para mejorar la producción.
El AD se puede utilizar fresco, o puede ser almacenado durante un período de tiempo, tal como 12 horas, 1, 2, 3, 5, 7, 10, 2 semanas, 1 mes, etc.
En ciertas modalidades, la fracción de líquidos contiene aproximadamente 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 ó 10% (preferentemente del 3 al 97o) de sólidos.
En ciertas modalidades, la fracción de líquido puede ser fortificada adicionalmente mediante un nutriente recuperado a partir de un bioproducto de digestión anaeróbico.
En ciertas modalidades, el bioproducto de digestión anaeróbico fraccionado es un concentrado de ultrafiltración o un permeado de ultrafiltración generado a partir de una fracción líquida de un bioproducto de digestión anaeróbico, en donde dicha fracción de líquido se genera removiendo substancialmente todos los sólidos del bioproducto de digestión anaeróbico.
En ciertas modalidades, el pH de la suspensión de fermentación se ajusta a debajo de 6.0 (por ejemplo, entre 4.0 y 5.0) para la mejor catálisis enzimática.
En ciertas modalidades, el método comprende adicionalmente destilar la cerveza posterior a la fermentación para recolectar etanol sin remoción previa de sólidos de la cerveza.
En ciertas modalidades, la materia prima es trigo, maíz alto en almidón, u otros cultivos altos en almidón.
En ciertas modalidades, el trigo, maíz alto en almidón u otros cultivos altos en almidón, se convierten en el fluido de suspensión por lo menos parcialmente en azúcares simples.
En ciertas modalidades, la conversión comprende (si un orden en particular y sin limitación en las repeticiones) el molido mecánico, calentamiento con vapor, hacerse reaccionar con un ácido, licuefacción utilizando alfa-amilasa, y/o sacarificación utilizando glucoamilasa.
En ciertas modalidades, el pH es controlado en un rango óptimo requerido para las reacciones de conversión de trigo o cultivos.
En ciertas modalidades, aproximadamente el 75% del fluido de suspensión es agregado antes de la licuefacción, aproximadamente el 25% del fluido de suspensión es agregado posterior a la licuefacción y antes de la sacarificación.
En ciertas modalidades, la cantidad de trigo, maíz u otro cultivo alto en almidón es de hasta aproximadamente el 28% (p/v) o hasta el 36% (p/v) en el fluido de suspensión.
En ciertas modalidades, el método comprende adicionalmente agregar celulasa, xilanasa, y/o enzima de ácido proteolítico al fluido de suspensión.
En ciertas modalidades, el método comprende adicionalmente la incubación de la mezcla de fermentación aproximadamente a 30 a 50°C (inclusive) durante aproximadamente 24 horas, 36, 48 ó 72 horas.
En ciertas modalidades, los granos destiladores mojados que resultan de la destilación de etanol son provistos como alimento a un ganado animal (por ejemplo, cerdos, aves, ganado bovino o peces), como alimento, opcionalmente con elementos nutrientes fortificados, o utilizados como fertilizantes con valor nutriente mejorado (por ejemplo, incremento de nitrógeno).
En ciertas modalidades, el fluido de suspensión es substancialmente libre de micro-organismos no anaeróbicos.
En ciertas modalidades, el pH del fluido de suspensión se ajusta a un valor substancialmente incompatible para crecimiento de micro-organismos no anaeróbicos.
En ciertas modalidades, el pH del fluido de suspensión se ajusta a un valor para el crecimiento óptimo de los microorganismos de fermentación.
En ciertas modalidades, el suplemento de nutriente es un suplemento de nitrógeno.
En ciertas modalidades, la producción de etanol es mejorada o incrementada en comparación con un proceso idéntico de otra forma utilizando agua dulce en lugar del fluido de suspensión. Preferentemente, la producción de etanol se incrementa en un 5 al 15%, o del 7 al 10%, cuando se utiliza aproximadamente del 20 al 36% ó del 22 al 28% de trigo.
Otro aspecto de la presente invención proporciona un método para hidrolizar una materia prima, en donde la materia prima comprende polisacáridos y en donde la materia prima hidrolizada produce más etanol cuando es fermentada que antes de la hidrólisis, el método comprende: (1) agregar un fluido de suspensión a la materia prima para producir una suspensión de materia prima, en donde el fluido de suspensión comprende material orgánico que ha sido drgerido en forma anaeróbica por lo menos parcialmente; y (2) hidrolizar la suspensión de materia prima, de manera que por lo menos una porción de los polisacáridos son convertidos en azúcares simples, en donde el fluido de suspensión es substancialmente libre de (agregada en forma exógena) agua dulce o suplemento de nutriente.
En ciertas modalidades, el paso de hidrolización comprende (sin un orden particular y sin limitación en las repeticiones) el molido mecánico, calentamiento con vapor, hacer reaccionar con un ácido, licuefacción, mediante el uso de alfa amilasa, y/o sacarificación mediante el uso de glucoamilasa.
Se contempla que todas las modalidades de la presente invención son descritas en la presente descripción, pueden combinarse con cualesquiera otras modalidades, incluyen aquellas descritas bajo los diferentes aspectos de la presente invención, a menos que se desconozcan en forma explícita u obviamente sean inadecuadas o no aplicables.
Breve Descripción de los Dibujos Las anteriores y otras ventajas de la presente invención se volverán más evidentes a partir de la consideración de la siguiente descripción detallada, tomada en conjunto con los dibujos que la acompañan, en los cuales, los caracteres de referencia similares se refieren a partes similares a través de la misma, y en los cuales: La figura 1, es un diagrama de flujo 100 que ilustra un proceso de ejemplo que incluye los pasos 102, 104 y 106 para mejorar la producción de etanol de acuerdo con una modalidad de la presente invención.
La figura 2, ilustra una vista esquemática de un sistema de ejemplo 200 para mejorar la producción de etanol de acuerdo con una modalidad de la presente invención. El sistema 200 puede incluir un bio-digestor 202, en donde el material de desecho orgánico 204 se somete a la biodigestión anaeróbica para producir el bioproducto de digestión y el biogás. Por lo menos una parte del bioproducto de digestión 206 es transportada a la unidad de hidrólisis 214 para mezclarse con la materia prima para producir una suspensión. La hidrólisis puede realizarse con la enzima 208 y/o ácido 210 y/o calor 212 (por ejemplo, en la forma de vapor, etc.). La suspensión de materia prima hidrolizada resultante 218 es fermentada entonces para producir el etanol 224. Alternativamente, por lo menos parte del bioproducto de digestión 216 puede ser transportada al fermentador 220 directamente y mezclarse con la materia prima 218. La materia primea 222, también puede agregarse para producir el etanol.
La figura 3, es un diagrama de flujo 300 que ¡lustra un proceso de ejemplo que comprende los pasos 302, 304 y 306 para hidrolizar una materia prima de acuerdo con una modalidad de la presente invención.
La figura 4, muestra cambios de la gravedad específica y el contenido potencial de etanol (% por volumen) a partir de diversos grupos de fermentación hasta los 14 días a una temperatura 22°C. Leyenda; grupos: Tap H20: agua de la llave, UF-per: permear Ultra Filtración (UF): concentrar Ultra Filtración (UF), S: azúcar granulada, SY: súper levadura Tubor. La gravedad específica (S.G.) se midió en el día de la fermentación de 0, 4, 7, 11 y 14. El contenido de etanol potencial se calculó con base en la escala de Oechsle.
La figura 5, es una comparación de la conversión de trigo en un bioproducto de digestión anaeróbico (AD) y con agua de la llave mediante la catálisis enzimática de dos pasos con base en el contenido de glucosa (gramo/gramo de trigo seco).
La figura 6, muestra la producción de glucosa después de la conversión enzimática de dos pasos con contenidos diferentes de trigo en AD separado por FAN y en agua.
La figura 7, muestra dos procedimientos utilizados en la conversión de trigo.
La figura 8, muestra la producción de etanol en Sacarificación y Fermentación simultánea (SSF) con AD y agua con/sin BG.
La figura 9, muestra la producción de etanol dependiente de la dosis en SSF de bioproducto de digestión anaeróbico separado por FAN (FSD) con cantidades diferentes de trigo mojado.
La figura 10, muestra la producción de etanol en SSF utilizando el procedimiento de adición de dos pasos de AD o H20. Leyenda; 1/4 de volumen, ya sea de H20 o FSD se agregó e incubó a una temperatura de 55°C durante 30 minutos adicionales antes de agregar G-ZYME® 480 (sacarificación previa mejorada y mezcla de enzima de sacarificación a partir de GENECOR®, Rochester, NY) y OPTIMASH™ BG (complejo de beta glucanaso/xilanaso de GENENCOR®, Rochester, NY). W36 ó W28: trigo 36 o 28 gramos en 130 a 100 mi de FSD o H20. H20, W28 fue el control. N = 4 en cada grupo.
La figura 11, muestra las muestras de sólidos totales (TS) y sólidos volátiles (VS) en la fermentación posterior.
La figura 12, es el nitrógeno total en sólidos posterior a la fermentación de grupos diferentes.
La figura 13, muestra la producción de glucosa a partir de FSD catalizado con OPTIMASH XL y Accellerase.
La figura 14, muestra la producción de etanol a partir de SSF con OPTIMASH™ XL (complejo de concentración alta de celulasa/xiianasa a partir de GENECOR®, Rochester, NY) y Acelerasa. *: significancia estadística.
La figura 15, muestra la producción de etanol en FSD y H20 - mezcla de trigo con/sin FERMGEN™ (proteasa de pH bajo de GENENCOR®, Rochester, NY).
La figura 16, muestra la producción de etanol en FSD/trigo y mezcla de H20 con pesos idénticos posteriores a la fermentación. *: significancia estadística.
La figura 17, muestra valor de nutriente en los granos del destilador mojado (WDG) durante la fermentación utilizando el producto de digestión anaeróbico. "AD solo" representa los valores de nutriente del producto de digestión anaeróbico solo antes de la fermentación; "AD/wo centrif" representa los valores de nutriente del AD total (sin centrifugación) fermentado con trigo; "ADS, nnn rpm" representa los valores de nutriente para AD centrifugado en velocidades variadas (a "nnn rpm" respectivamente) fermentado con trigo; "control H20" representa los valores de nutrientes para trigo fermentado en agua; y "trigo seco" representa los valores de nutrientes para trigo molido en su totalidad sin fermentación. "P-F" permanece para "fermentación posterior". Para cada grupo de barras, de izquierda a derecha, son los valores para proteína basura, fibra basura, grasa y cenizas.
Las figuras 18 y 19, muestran el resultado de analizar los diversos elementos de nutriente requeridos en los alimentos de animales, ya que éstos están presentes en masa o WDGs. Para cada grupo de barras en las figuras 18 y 19, de izquierda a derecha, son los valores para control H20, ADS (1,000 rpm), ADS (4,000 rpm), ADS (6,000 rpm), AD solo, trigo seco, y AD/wo centrif, respectivamente.
La figura 20, muestra los valores de alimentos animales calculados para los diversos lotes ADS (AD sobrenadante) en comparación con solo agua dulce. "TD" permanece para los "nutrientes que se pueden digerir totales"; "NF" permanece para "carbohidrato sin fibra"; "DE" es "energía que se puede digerir"; "GE" es "Energía total"; y "ME" es "energía que se puede metabolizar". Para cada grupo de barras, de izquierda a derecha, son los valores para control H20, ADS (1,000 rpm), ADS (4,000 rpm), ADS (6,000 rpm), AD solo, trigo seco, y AD/wo centrif, respectivamente.
Descripción Detallada de la Invención Como se observó anteriormente, puede ser deseable reducir o eliminar el uso de agua dulce de proceso y/o de suplementos de nutriente (especialmente, complementos de nitrógeno) durante el proceso de fermentación. Por consiguiente, de acuerdo con la presente invención, un fluido de suspensión puede ser agregado a una materia prima para producir una suspensión de fermentación. El fluido de suspensión puede tener contenido suficiente de líquidos para suspender la materia prima, y de este modo reduce, y en algunas modalidades, elimina en gran medida la necesidad de agua dulce de proceso. En ciertas modalidades, el fluido de suspensión contiene no más de 20%, 10%, 5%, 2%, 1% o substancialmente no agua dulce agregada en forma no exógena y/o suplementos de nutrientes comerciales.
El fluido de suspensión puede incluir en el mismo materiales sólidos, incluyendo material orgánico que por lo menos parcialmente ha sido digerido en forma anaeróbica. Estos materiales sólidos contienen nitrógeno, y pueden, en algunas modalidades, eliminar la necesidad de suplementos de nutrientes.
El fluido de suspensión también puede incluir uno o más tipos de micro-organismos anaeróbicos. En ciertas modalidades preferidas, el fluido de suspensión es substancialmente libre de micro-organismos no anaeróbicos, los cuales pueden ser ventajosos debido a que los micro-organismos aeróbicos pueden interferir con los procesos de fermentación (por ejemplo, consumiendo la materia prima).
En algunas modalidades, el fluido de suspensión puede ser bioproducto de digestión producido mediante la bio-digestión anaeróbica de desechos orgánicos. Los desechos orgánicos pueden ser, y generalmente son, una mezcla de material orgánico de desecho que tiene un valor comercial relativamente bajo. El desecho orgánico puede incluir derivados de varias industrias, incluyendo agricultura, procesamiento de alimentos, procesamiento de animales y plantas, y ganado. Los ejemplos de desechos orgánicos incluyen, sin limitación, abono de ganado, esqueletos y visceras animales, material de plantas, agua de desecho, aguas residuales, procesamiento de alimentos, y cualquier combinación de los mismos. Los desechos orgánicos también pueden incluir desechos derivados de los humanos, tales como aguas residuales y aguas de desecho, alimentos de desecho, plantas o materia animal y los similares.
En ciertas modalidades, el fluido de suspensión puede ser fraccionado a partir de bioproducto de digestión anaeróbico, de manera que las fracciones seleccionadas son utilizadas en los métodos objetivo.
Por ejemplo, en ciertas modalidades, el bioproducto de digestión anaeróbico fraccionado es una fracción de líquido generada removiendo substancialmente todos los sólidos (por ejemplo, mayor que 91%, 93%, 95%, 97%, 99% y casi el 100%) a partir del bioproducto de digestión anaeróbico. Esto se puede realizar mediante, por ejemplo, el paso del bioproducto de digestión anaeróbico a través de una prensa de tornillo FAN, u otros dispositivos mecánicos equivalentes. La fracción de líquido que resulta de estos procedimientos puede utilizarse directamente en la presente invención.
En ciertas modalidades, la fracción de líquido comprende aproximadamente 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 o 10% (por ejemplo, del 3 al 9%) de sólidos.
En ciertas modalidades, dicha fracción de líquido también puede ser fortificada adicionalmente por un nutriente recuperado del bioproducto de digestión anaeróbico. Dichos nutrientes, que incluyen nutrientes de nitrógeno o fosfato, pueden obtenerse (por ejemplo, aislados, purificados o enriquecidos) a partir de la fracción de líquido del producto de digestión anaeróbico utilizando los métodos conocidos en la materia.
En otras modalidades, el bioproducto de digestión anaeróbico fraccionado puede ser un concentrado de ultrafiltración (UFC) o un permeado de ultraf iltración (UPF) generado a partir de una fracción de líquido del bioproducto de digestión anaeróbico, en donde la fracción de líquido es generada por la remoción por lo menos en parte de, o substancialmente de todos los sólidos del bioproducto de digestión anaeróbico.
Un biodigestor anaeróbico se puede utilizar para convertir o extraer productos útiles de los desechos orgánicos. Los bío-digestores anaeróbicos pueden incluir un contenedor adjunto, el cual puede ser un tanque o depósito o alojamiento, en donde tiene lugar la biodigestion anaeróbica de los desechos orgánicos. El biodigestor anaeróbico está adjunto, generalmente para evitar la exposición al aire, u otros contaminantes atmosféricos o locales. Se conocen muchas instalaciones y sistemas de biodigestion anaeróbica (por ejemplo, digestor horizontal o flujo de tapón, tanques múltiples, tanque vertical, mezcla completa y de laguna cubierta) y cualquiera de estos puede ser adecuado para los propósitos de la presente invención.
En ciertas modalidades, el biodigestor anaeróbico es el sistema integrado descrito en la U.S.S.N co-pendiente 12/004,927, que se presentó el 21 de diciembre de 2007, titulada "INSTALACIÓN DE BIODIGESTION INTEGRADA" ("I NTEGRATED BIO-DIGESTION FACILITY". El contenido completo de la solicitud '927 co-pendiente está incorporado en la presente descripción como referencia.
La biodigestion anaeróbica de desechos orgánicos puede realizarse mediante organismos anaeróbicos, los cuales pueden, como se describió anteriormente, producir de esta manera biogás y bioproducto de digestión (también conocido como efluente de digestión anaeróbica). El biogás generalmente contiene una mezcla de metano gaseoso, dióxido de carbono y nitrógeno (el cual puede tener la forma de amoniaco), aunque también puede contener cantidades de hidrógeno, sulfuros, siloxanos, oxígeno y partículas transportadas por el aire, y es por sí mismo un producto útil que puede someterse a combustión para producir energía.
Además del biogás, el bioproducto de digestión puede producirse como resultado de la biodigestión anaeróbica del material orgánico. El bioproducto de digestión puede ser una mezcla de una variedad de materiales, y puede incluir material orgánico no digerido por los organismos anaerobicos, derivados de la biodigestión anaeróbica liberados por los organismos, y los organismos mismos. Por ejemplo, el bioproducto de digestión puede incluir carbohidratos, nutrientes (tales como compuestos de nitrógeno y fosfatos), otros orgánicos, levaduras nativas y grandes cantidades de aguas de desecho. En algunas modalidades, el contenido de sólidos puede ser de aproximadamente el 5 al 9% por peso, o de aproximadamente el 5 al 6% por peso. El bioproducto de digestión es digerido de manera suficiente de manera que es substancialmente libre de organismos no anaerobicos, los cuales pueden ser eliminados por consumo de los organismos anaerobicos, las condiciones de la biodigestión anaeróbica (la cual, adicionalmente a la ausencia sustancial de oxígeno, puede incluir una temperatura previamente determinada y un pH establecido con base en las condiciones de vida óptimas de los organismos anaerobicos), o una combinación de los mismos.
La cantidad de cada componente dentro del bioproducto de digestión puede, en algunas modalidades, ajustarse. Por ejemplo, la cantidad de tiempo que los organismos son expuestos al material orgánico puede variarse o alterarse las cantidades de material orgánico no diferido y la biodigestión anaeróbica de productos derivados.
En algunas modalidades, el bioproducto de digestión puede ser transportado sin ser almacenado a la materia de etanol para suspensión. Esto puede realizarse, por ejemplo, utilizando una tubería. Estas modalidades pueden ser ventajosas debido a que pueden reducir el riesgo de contaminación del bioproducto de digestión con organismos no anaeróbicos.
Como se estableció anteriormente, la suspensión de fermentación puede ya contener organismos anaeróbicos. Alternativamente, los micro-organismos anaeróbicos adecuados para la producción de etanol pueden ser inoculados al cultivo.
La suspensión de fermentación adicionalmente puede contener otros micro-organismos que pueden interferir con la fermentación mediante, por ejemplo, la digestión de la materia prima y/o la digestión de los organismos que realizan la fermentación. Sin embargo, estos organismos pueden, ser sensibles al pH. Por consiguiente, en ciertas modalidades, el pH de la suspensión de fermentación puede ajustarse de manera que el crecimiento de los micro-organismos que interfieren sea suprimido substancialmente. Esta supresión conlleva evitar que dichos micro-organismos de interferencia se desestabilicen/inhiban con la fermentación de la materia prima en etanol. En algunas modalidades, esta supresión puede ser realizada eliminando a los micro-organismos que interfieren. En algunas modalidades, el pH puede ajustarse debajo de 6.0. En ciertas modalidades preferidas, el pH puede ser ajustado para encontrarse dentro del rango de 4.0 a 5.0.
La suspensión de fermentación puede ser fermentada para producir etanol bajo condiciones (pH, temperatura, etc.) conductivas para la producción de etanol. Los métodos de la presente invención pueden ser ventajosos debido a que el fluido de suspensión utilizado reduce o elimina la necesidad de agua dulce de proceso, suplemento de nutriente, o ambos. El método objetivo también puede ser ventajoso debido a que la producción de etanol puede ser incrementada debido a la presencia de material que se puede fermentar dentro del fluido de suspensión (aunque falta en el agua dulce).
En ciertas modalidades, la cerveza después de la fermentación puede ser destilada directamente para recolectar etanol sin remoción previa de sólidos de la cerveza. Esto reduce adicionalmente el costo de operación de la planta de etanol de acuerdo con la presente invención.
Los granos de destilación mojados (WDG) son las porciones restantes de la materia prima de trigo que se agregó al procedimiento de etanol después de que se completa la destilación. La mayor parte del almidón del trigo se convierte en etanol a través del micro-organismo, mientras que las proteínas y cualesquiera lípidos permanecen sin utilizar. Estas porciones restantes del grano son valiosas y de buen sabor como alimento para ganado.
Por consiguiente, en ciertas modalidades, el método de la presente invención contempla la construcción de una planta de etanol integrada en la vecindad de un comedero de animales, en donde no existe necesidad de utilizar grandes cantidades de energía para secar los granos para destiladores mojados para vida de estantería larga, la forma en que muchas plantas de etanol son forzadas. Adicionalmente, no existe necesidad de utilizar grandes cantidades de combustible para transportar los granos de destilación a gran distancia para mercados o comederos lejanos. En su lugar, los granos de destilación pueden ser enviados a la cercanía del comedero y consumidos en mojado por los animales de granja tales como ganado. Esta configuración/combinación no proporciona únicamente ahorros de energía a la planta de etanol, aunque también reduce la cantidad de agua dulce fresca que consume el ganado.
En ciertas modalidades, el fluido de suspensión se agrega a la materia prima en pasos múltiples, por ejemplo, dos pasos. Por ejemplo, en el primer paso, aproximadamente el 75% del fluido de suspensión se agrega a la materia prima, por ejemplo, trigo alto en almidón antes del paso de liquidación utilizando alfa-amilasa. El restante 25% puede ser agregado posterior a la liquidación, aunque antes de la sacarificación utilizando glucoamilasa.
La cantidad de materia prima utilizada, también se puede optimizar. En ciertas modalidades preferidas, la cantidad de trigo alto en almidón se agrega hasta aproximadamente el 28% (p/v) en el fluido de suspensión.
Los sistemas diseñados para realizar los métodos de la presente invención pueden incluir un biodigestor anaeróbico, en donde el material de desechos orgánicos producido a partir del mismo puede someterse a la biodigestión anaeróbica para producir el bioproducto de digestión y biogás, como se observó anteriormente.
Como se observó anteriormente, la materia prima puede contener azúcares completas, tales como polisacáridos, celulosa o hemicelulosa, que generalmente pueden ser hidrolizadas mediante reactivos químicos específicos para producir azúcares que se pueden fermentar más fácilmente. En ciertas modalidades, por lo menos una porción del bioproducto de digestión puede ser transportada como bioproducto de digestión a una unidad de hidrólisis, en donde puede mezclarse con materia prima para producir la suspensión de materia prima. Debido a que el bioproducto de digestión contiene material, tal como celulosa o hemicelulosas, por ejemplo, que se pueden hidrolizar, se puede producir más azúcar en la hidrólisis que si se utiliza agua dulce para crear la suspensión de materia prima. En algunas modalidades, la hidrólisis puede realizarse utilizando una o más enzimas, tales como alfa-amilasa, glucoamilasa, celulasa, xilanasa, y/o enzima de ácido proteolítico. En algunas modalidades, la hidrólisis también puede realizarse utilizando ácido. En algunas modalidades, la hidrólisis puede realizarse utilizando calor, en la forma de vapor. La suspensión de materia prima hidrolizada puede ser el resultado, el cual contiene azúcares más simples que pueden fermentarse para producir el etanol.
En ciertas modalidades, el fluido de suspensión es substancialmente libre de agua dulce o suplementos de nutrientes agregados en forma exógena.
Por lo menos una porción del bioproducto de digestión puede transportarse a un fermentador. Dentro del fermentador, el bioproducto de digestión o las fracciones del mismo pueden mezclarse con la materia prima, y el etanol puede producirse después de la fermentación.
La presente invención también proporciona un proceso de ejemplo para hidrolizar una materia prima de acuerdo con una modalidad de la presente invención.
Por ejemplo, un fluido de suspensión que incluye material orgánico que por lo menos parcialmente ha sido diferido en forma anaeróbica, que contiene preferentemente uno o más micro-organismos anaerobicos adecuados para la producción de etanol, y el cual es substancialmente libre de micro-organismos no anaeróbicos, puede agregarse a una materia prima (tal como maíz o trigo, preferentemente trigo alto en almidón) para producir una suspensión de materia prima.
Como se describió anteriormente, la materia prima puede ser hidrolizada. En la modalidad descrita anteriormente, sin estar limitados por un orden o repetición de pasos específicos, uno o más pasos del molido mecánico o molienda de la materia prima se pueden realizar, se puede agregar una o más enzimas, y la materia prima puede calentarse (preferentemente mediante vapor). Todos estos pasos pueden ser realizados en el fluido de suspensión objetivo, preferentemente sin agua dulce y/o suplementos de nutrientes agregados en forma exógena alguna. La suspensión de materia prima es hidrolizada de manera que por lo menos una porción de los polisacáridos en la misma se convierten en azúcares simples, las cuales pueden ser fermentadas en forma subsiguiente para producir etanol. Aunque no se desea estar atado a teoría particular alguna, el fluido de suspensión contiene ciertos polisacáridos complejos, tales como celulosa o hemicelulosas que pueden ser digeridos por las enzimas agregadas para producir azúcares simples.
Aunque anteriormente se describieron ciertas modalidades ilustrativas preferidas de la presente invención, será evidente para un experto en la materia que pueden realizarse varios cambios y modificaciones sin alejarse de la presente invención. Las reivindicaciones anexas pretenden abarcar todos dichos cambios y modificaciones que se encuentran dentro del verdadero espíritu y alcance de la presente invención.
Ejemplos Habiendo descrito de manera general la presente invención, los Solicitantes se refieren a los siguientes ejemplos ilustrativos para ayudar a comprender ciertos aspectos de la presente invención descrita de manera general. Estos ejemplos específicos están incluidos únicamente para ilustrar ciertos aspectos y modalidades de la presente invención, y no pretenden limitar la presente invención en sentido alguno. Ciertos principios generales descritos en los ejemplos, sin embargo, pueden aplicarse de manera genera a otros aspectos o modalidades de la presente invención.
Los ejemplos que se describen en la presente a continuación, demuestran que la integración de instalaciones de bioetanol con comederos y la tecnología IMUS (sistema de utilización de abono integrado) es una forma excelente de compartir infraestructura y el uso de productos derivados en el sitio. Esta integración incrementa el valor del abono en la forma de potencia y calor, cuyo valor es magnificado a través del uso de la planta de etanol. El valor también se traduce en reducciones significativas en los costos de las instalaciones de la planta de etanol y ayuda a hacer que las plantas de etanol pequeñas coexistan con los comederos grandes en una relación de alimento balanceado / producto derivado.
El estudio se basó por lo menos parcialmente en el análisis de las siguientes integraciones: * Producción de etanol para operación de comedero: grano mojado de destilación y superficie de almacenamiento delgada * Producción de etanol a proceso IMUS: calor de grado bajo (<50°C) y superficie de almacenamiento delgada * Proceso IMUS para producción de etanol: electricidad y calor * Proceso IMUS para producción de etanol: producto de digestión * Proceso IMUS para operación de comedero: electricidad * Operación de comedero para proceso IMUS: abono Los resultados de este estudio demuestran que el producto de digestión anaeróbico puede utilizarse para reemplazar al agua dulce y utilización de fertilizante para la producción de bioetanol. Con base en los datos de este estudio, se puede mejorar la viabilidad económica del modelo de agrupación de bioenergía mediante, por ejemplo, crear una ecogranja o red bio-industrial en donde las corrientes de desecho o productos derivados relacionados se utilizan. En última instancia, el sistema puede utilizarse para convertir las salidas en productos de valor agregado, por ejemplo, carne de vacuno, calor, bioetanol, bio-fertilizantes, electricidad, y C02 de grado alimenticio que se puede recolectar, en formas ambientalmente responsables.
Ejemplo 1: Producto de Digestión Anaeróbico (AD) y Fracciones del Mismo Soportan la Fermentación El ejemplo muestra que los bioproductos de digestión anaeróbicos (AD) pueden reemplazar al agua dulce para la producción de bioetanol.
Se recolectaron cuatro separaciones diferentes de AD a partir del plan de demostración IMUS™ en Vegreville (Alberta, Canadá), que incluyen producto de digestión anaeróbico fresco (AD), producto de digestión separado por FAN (FSD), y permeado (UFP) y concentrado (UFC) de FSD a través de ultra-filtración.
De manera específica, FSD (Producto de digestión separado por FAN) puede generarse utilizando una prensa de tornillo (tal como una prensa de tornillo de marca FAN) u otros dispositivos mecánicos similares para separar el producto de digestión en dos fracciones - fracción líquida y fracción sólida. La fracción líquida es el FSD en este estudio. Esta contiene aproximadamente del 5 al 7% de sólidos totales.
UFP/UFC pueden ser generados pasando la fracción FSD a través de ultra-filtración. El permeado (UFP) es un líquido relativamente limpio (en su mayoría de agua). El concentrado que permanece después de que ha pasado a través del sistema de ultrafiltración es designado UFC.
Para la producción de laboratorio a pequeña escala, tal como cuando se utiliza en este ejemplo, las fracciones UFP y UFC fueron generadas utilizando un sistema de laboratorio que no contiene cal antes del sistema de ultrafiltración. En una carrera típica, una unidad del producto de digestión líquido separado por FAN generó aproximadamente el 80% de permeado y el 20% de concentrado.
Se realizaron tres experimentos piloto para mostrar: (1) El efecto de AD sobre la fermentación de levadura de azúcar granulada (grado alimenticio) (2) Capacidad de AD para fermentar azúcar granulada sin levadura, y, (3) Producción de etanoi en comparación con agua de la llave recolectada en laboratorio.
De manera específica, el azúcar granulada se disolvió en AD (Ph ~ 8.1) y agua de la llave (pH ~ 5.5) a una concentración de aproximadamente 28 g/dl, respectivamente, y se ajustó el pH a -5.4 con 12 N de HCI. La fermentación se realizó en 1.0 litros de volumen en una botella de fermentación de 3.5 litros durante un período de 14 a 24 días. El proceso de fermentación se observó diariamente midiendo el cambio en la gravedad específica de las mezclas utilizando un hidrómetro. El contenido de etanoi potencial (% por volumen) se calculó utilizando la Escala Oechsle (véase, por ejemplo, en.wikipedia dot org/w¡ki/OechsIe_scale).
La Escala Oechsle es una escala de hidrómetro que mide la densidad de extracto de uva, el cual es una indicación de la madurez de la uva y el contenido de azúcar utilizados en la elaboración de vino. Esta se denomina Ferdinand Oechsle y se utiliza de manera amplia en las industrias vitivinícolas en Alemania, Suiza y Luxemburgo. En la escala Oechsle, un grado de Oechsle (°Oe) corresponde a un gramo de la diferencia entre la masa de un litro de extracto a una temperatura de 20°C y 1,000 gramos (la masa de 1 litro de agua). Por ejemplo, el extracto con una masa de 1,084 gramos por litro tiene 84°Oe. La diferencia de masa entre los volúmenes equivalentes de extracto y agua casi se debe por completo a la azúcar disuelta en el extracto. Debido a que el alcohol en vino es producido por la fermentación del azúcar, la escala de Oechsle se utiliza para predecir el contenido de alcohol máximo posible del vino terminado.
Las muestras seleccionadas fueron enviadas a un laboratorio de control de calidad en Alberta Centre for Toxicology (Centro de toxicología de Alberta) (ACFT, Universidad de Calgary) para el análisis de etanol utilizando una cromatografía de gas (GC, HP6890) y un detector de ionización de flama (FID).
Los resultados mostraron que, en comparación con el agua de la llave, no existió un efecto de inhibición significativo de AD sobre la fermentación conducida por levadura para la producción de etanol. La producción de etanol potencial fue de aproximadamente el 13 al 16.7% en ADs diferentes y de -18% en agua de control (Figura 4). Los diferentes contenidos de etanol fueron detectados cuando se fermentaron separaciones diferentes de AD con la misma concentración de azúcar, se observó el más alto en UPC (13.7 g/dL) y la más baja en UFP (10.2 g/dL) durante una fermentación de 24 días (Tabla 1).
Como un control negativo, casi no se produjo etanol bajo la condición de fermentación hasta a los 24 días, cuando el agua y el azúcar fueron mezcladas sin agregar la levadura (0.3 g/dL). Sin embargo, se produjeron 8.0 g/dL de etanol en la mezcla de UFC y azúcar sin levadura, indicando que algunos componentes en el UFC podrían facilitar la fermentación adicionalmente, en la mezcla de UFP/azúcar sin levadura, el contenido de etanol fue mucho menor (1.5 g/dL). Este resultado sugiere que algunos microbios anaeróbicos en el UFC / mezcla de azúcar sin levaduras ayudó a la fermentación durante el procedimiento.
Un experimento de destilación de paso único, también demostró que la cerveza UFP y UFC podría ser destilada para producir etanol claro con una concentración de 70-71 g/dL (Tabla 1).
Tabla 1. Concentración de etanol determinada por GC y FID a partir de grupos de fermentación diferentes hasta a 24 días a una temperatura de 22°C ID Contenido Etanol Etanol Etanol S.G en 1a BP@ Etanol (g/dL) (g/g (%) destilación °c (g/di) glucosa) DS 1 H20+S 0.34 - 0 2 UFcon+S+FY 13.69 0.022 15.3 3 UFcon+FY 0 - 0 4 UFper+S+FY 10.22 0.019 13.4 0.8 76-78 70 5 UFper+FY 0.65 - 0 6 UFcon+S 8.0 0.014 13.9 0.83 76-78 71 7 UFper+S 1.5 0.003 0 0.98 94-98 Leyendas: Fy: levadura; BP: punto de ebullición; DS: destilado; etanol (g/dL) medido mediante GC, etanol (%) medido mediante el hidrómetro.
En conclusión, este ejemplo demostró que: (1) el producto de digestión anaeróbico puede utilizarse como reemplazo de agua para la fermentación de bioetanol; (2) como los sólidos totales se incrementaron (UFC > UFP) en AD, la concentración de etanol se incrementó también; y (3) la cerveza después de la fermentación de AD se pudo destilar para producir etanol claro sin la remoción previa de sólidos de la mezcla.
Ejemplo 2: Conversión de Trigo en AD y Agua de la Llave Este ejemplo demuestra que el AD no inhibe las alfa-amilasas y glucoamilasa durante el proceso de conversión de trigo a glucosa. También proporciona una comparación entre los índices de conversión de agua de la llave y AD cuando se utilizan como un medio.
La conversión a partir de trigo u otros cultivos en almidón y entonces a glucosa es el paso crítico para la producción de bioetanol, debido a que la cantidad de glucosa estará relacionada directamente con el contenido de etanol en la cerveza. Normalmente, un índice de conversión promedio del trigo a glucosa en la industria del bioetanol es de aproximadamente el 56%.
Las dos enzimas más importantes durante los procesos de conversión son alfa-amilasa y glucoamilasa. La primera cataliza el trigo en almidón, la última cataliza el almidón en glucosa. Dos enzimas de conversión comerciales, alfa-amilasa (Spezyme XTRA) y glucloamilasa (G-ZYME™ 480 etanol) de Genencor® Inc., se utilizaron en los experimentos de conversión de dos pasos. El ensayo de D-glucosa se adaptó para evaluar el índice de conversión del trigo en AD y agua.
De manera específica, el trigo (trigo blanco suave-Andrew) molido utilizando un molino de martillo se obtuvo de Highmarck Renewables Research. Los contenidos diferentes de trigo no protegido se prepararon tanto en AD como en agua de la llave. Las concentraciones finales para los diferentes grupos de tratamiento fueron de 70, 140, 175 y 280 gramos de trigo / 1 litro de medio. Se colocaron doce experimentos en 1.0 litro de medio utilizando vasos de laboratorio de 2.0 litros.
El primer paso de licuefacción mediante Spezyme STRA se realizó a una temperatura de 85°C, con un pH de 5.0 a 6.0 durante 60 minutos, y el segundo paso de sacarificación mediante G-ZYME™ 480 se realizó a una temperatura de 60°C, con un pH de 4.0 a 4.5 durante 30 minutos, respectivamente, después de que la dosis y el tiempo de reacción se optimizaron. Las muestras fueron tomadas antes y después de que se agregaron dos enzimas, y se centrifugaron a 4,750 rpm durante 15 minutos. El sobrenadando se recolectó y diluyó con H20. La concentración de glucosa en el sobrenadando fue determinada mediante un ensayo de glucosa, ya sea mediante el equipo de ensayo de glucosa (Sigma GAHK20-IKT) o el instrumento YSI con un estándar específico. Los carbohidratos totales en AD también se analizaron para determinar se está disponible el carbohidrato como un sustrato que contribuye a la conversión.
Los resultados mostraron que no existió una diferencia significativa en la producción de glucosa durante la conversión de trigo mediante dos enzimas en AD y agua de la llave (Figura 5). La eficiencia de conversión de trigo alcanzó un promedio del índice de conversión de trigo (-56%). Cuando se probaron alfa-amilasa y glucoamilasa diferentes de fabricantes diferentes (Novozyme Inc), pareció no existir una diferencia que se pueda discernir en la eficiencia de conversión entre las enzimas Genencor y Novozyme en términos de producción de glucosa (no se muestran los datos).
A media que la concentración de trigo se incrementó en la mezcla (hasta 28 g/dL en estos experimentos), la producción de glucosa se incrementó en forma correspondiente independientemente de si el trigo se convirtió en agua o AD (Figura 6). El contenido de carbohidratos totales en AD fue de 4.11 g/dL en FSD. El sobrenadante de FSD contuvo únicamente 0.12 g/dL (2.9% del original) de carbohidratos totales después de la centrifugación.
En conclusión, no se observó un efecto inhibidor de AD en las dos enzimas de conversión durante el proceso de conversión de trigo a glucosa. El incremento de contenido de glucosa dependiente de la dosis se logró ya que la cantidad de trigo se incrementó hasta 28 g/dL en las mezclas, tanto de AD como de agua. La eficiencia de conversión de enzima fue superior en una mezcla de trigo-medio a concentración baja, aunque la diferencia no fue significativa.
Como se esperó, las cantidades totales de carbohidratos totales existieron en AD, aunque no se pudo tener acceso para estropearse por las enzimas de conversión. El carbohidrato más probablemente está en la forma no disuelta, y se asumió ser celulosa o hemicelulosa (en lugar de polisacáridos basados en almidón).
Ejemplo 3. Producción de Etanol a Partir de Sacarificación y Fermentación Simultáneas (SSF) Utilizando AD y Agua de la Llave Los estudios de sacarificación y fermentación simultáneos (SSF) fueron realizados para evaluar la producción de bioetanol basado en trigo en AD contra agua. Debido a que no existe un impacto negativo de AD en la conversión de glucosa a partir de trigo y la fermentación por levadura directa de azúcar, la producción de etanol en la cerveza posterior a la fermentación representa el efecto de AD en el proceso de fermentación.
El ejemplo proporcionó una comparación directa entre el contenido de etanol final de la cerveza a partir de SSF utilizando mezclas de AD-. trigo y agua-trigo. También se optimizó el proceso de SSF en escala de laboratorio, y se investigó qué componente en AD, nutrientes, carbohidratos, proteasas o microbios, contribuyeron al incremento en la producción de etanol.
El experimento SSF se realizó en frascos de 250 mi que contiene de 28 a 36 gramos de trigo seco en 100 o 130 mi de AD (FSD y UFP) y agua, respectivamente. Se probó la mezcla de 33-glucanasa/xilanasa (OPTIMASH™ BG de Genencor®, Rochester, NY) para la catálisis de carbohidratos que no son almidón en el trigo y/o AD, además de dos enzimas de conversión estándar utilizadas en el Ejemplo 2. La licuefacción se procesó a una temperatura de 85°C durante 1.0 horas como se describió anteriormente en el Ejemplo 2. Entonces, se agregaron la G-ZYME™ 480 (de Genencor®, Rochester, NY) y BG a una temperatura de 60°C durante 30 minutos durante la sacarificación. El polvo X-prensa de súper levadura (grado AG para bioetanol) se vertió en agua de destilación a una temperatura de 34°C durante 20 minutos, y posteriormente se agregaron alícuotas a los frascos con nutrientes de levadura para iniciar la fermentación de etanol.
La fermentación SSF se realizó a una temperatura de 32°C durante 48 en un baño de agua. Se realizaron tres experimentos SSF. El primer experimento se enfocó en probar el efecto, tanto de AD como de BG en la producción de etanol final; ei segundo fue probar la producción de etanol dependiente de la dosis en 100 mi de FSD con trigo seco de 12, 20 y 28 gramos y BG, y el tercero fue para probar el efecto de la adición en dos pasos de AD o agua (3/4 de volumen total de líquido para la licuefacción y el 1/4 de volumen total de líquido posterior a la licuefacción y antes de la sacarificación) sobre la producción de etanol (Figura 7).
Las muestras fueron envidas a ACFT para el análisis de etanol después de la centrifugación a 4,750 rpm durante 15 minutos. Se reservaron 50 mi de mezcla posterior a la fermentación de cada grupo para análisis de sólidos totales (TS), sólidos volátiles (VS), y nitrógeno total (TKN) en el laboratorio de biodesechos.
Sorpresivamente de alguna manera, en el experimento de SSF-1, el mayor contenido de etanol se obtuvo en FSD con BG (9.57 ± 0.5 g/dL) y sin BG (9.20 ± 0.17 g/dL), el cual fue superior que aquel en agua con y sin BG (8.25 ± 0.07 y 8.36 ± 0.15 g/dl) (p<0.05 y <0.01, prueba t), respectivamente. El contenido de etanol fue del 10 al 16% superior cuando se utilizó FSD en lugar de agua. No existió diferencia en la producción de etanol entre los grupos complementados con y sin BG (Figura 8). El incremento en el contenido de etanol en la fermentación de AD-trigo parece haber resultado de AD en lugar de la catálisis de ß-glucanasa / xilanasa.
El incremento dependiente de la dosis del contenido de etanol se observó en el experimento SSF-2. A medida que se incrementó el trigo seco de 12 a 28 gramos en 100 mi de FSD, se observó una buena linealidad de producción de etanol (Figura 9). Se estimó que 0.3 gramos de etanol extra se produjeron por gramo adicional de trigo seco dentro de este rango.
En el experimento SSF-3, la producción de etanol en un procedimiento de dos pasos de adición de AD o H20 se comparó con aquel de un procedimiento de un paso. De manera interesante, la producción de etanol se incrementó en todos los procedimientos de dos pasos en comparación con los procedimientos de un paso independientemente de que se haya agregado FSD o agua después de la etapa de licuefacción. Con una concentración final similar de trigo (28 gramos/dL) en las mezclas de fermentación, el contenido de etanol más alto se observó en FSD/mezcla FSD (8.93 ± 0.07), en segundo lugar en H20 (8.50 ± 0.21), y posteriormente en H20/H20 (8.21 ± 0.22 g/dL). El contenido de etanol en la mezcla trigo-H20 de control alcanzó únicamente (-7.9 g/dL) mediante el procedimiento de un paso (Figura 10).
Comparando el FSD/mezcla FSD y H20/mezcla H20 en el procedimiento de dos pasos, el contenido de etanol se incrementó en 0.72 g/dL (Tabla 2). Los resultados indicaron que los procedimientos diferentes en la conversión parecieron no afectar la producción final de etanol.
Tabla 2. Análisis Estadístico (valor p) en la Producción de Etanol en Grupos Diferentes (Nivel Significativo p<0.05 Valor P (n=4) Control H20 H20 W36/H20 H20 W36/FSD FSD W36/FSD W28 Control H20 0.045* 0.008* 0.0001* W28 H20 W36/H20 0.11 0.0008* (2 pasos) H20 W36/FSD 0.08 (2 pasos) FSD W36/FSD (2 pasos) Los sólidos totales (TS) y los sólidos volátiles (VS) en las muestras después de la fermentación se resumieron en la figura 11. Con la misma cantidad de trigo en la mezcla de fermentación, TS, VS (como el % TS) fueron de 14.8%, 76.76% en FSD/FSD y 8.69%, 92.86% en el grupo H20/H20, respectivamente. El contenido total de nitrógeno en el sólido posterior a la fermentación fue de 0.87 ± 0.007 gramos/por gramo de TS en FSD/FSD, y de 0.51 ± 0.016 gramos/por gramo de TS en el grupo de H20/H20 (Figura 12).
Habiendo considerado la diferencia de sólidos totales entre las mezclas de trigo/FSD y trigo/H20, el nitrógeno total en el sólido después de la fermentación fue mucho más alto en el trigo/FSD que en el grupo de trigo/H20, indicando que el proceso de fermentación fue saludable y mejorado por el uso de AD.
En conclusión, utilizando la mezcla FSD-trigo, un paso único de SSF podría incrementar el contenido de etanol del 10 al 16% en la muestra después de la fermentación. La mezcla de enzima B-glucanasa/xilanasa no hace una contribución significativa para la producción final de etanol, indicando que las cantidades limitadas de sustrato de carbohidrato sin almidón específica para el sustrato para la mezcla de enzima estuvieron disponibles en el efluente AD. El procedimiento de dos pasos de adición de AD o H20 condujo a un incremento en la producción de etanol en comparación con el uso del procedimiento de un paso durante SSF, especialmente en el grupo FSD/FSD. Esto implica que: (1) el contenido de trigo en la mezcla podría incrementarse adicionalmente sobre los 28 gramos/dL durante el paso de licuefacción; y (2) algunos microbios, moléculas biológicas (tales como las enzimas proteolíticas) y los nutrientes en AD crudo juegan un papel para ayudar a la fermentación de levadura.
Ejemplo 4. Mejoramiento en la Producción de Etanol Utilizando una Combinación de Enzimas Se observó que existieron cantidades pequeñas de carbohidratos en AD, aunque estos carbohidratos podrían no ser catalizados por amilasa, glucoamilasa y glucanasa/xilanasa. El ejemplo demuestra que estos carbohidratos en AD pueden ser descompuestos mediante diferentes combinaciones de enzimas para la producción de bioetanol mejorada. Este ejemplo, también proporciona un análisis con respecto a cuáles son de dichos carbohidratos en AD, y qué tanto contribuye a la producción de etanol. El ejemplo, proporciona adicionalmente evidencia para mostrar que la producción de etanol podría mejorarse utilizando proteasa durante la conversión y fermentación de mezclas de AD y H20.
Dos mezclas de celulasa comerciales de Genencor Inc., celulasa/xilanasa (OPTIMASH™ XL) y ACCELLERASE 1000™, se probaron en este experimento. En los experimentos adicionales (no se muestran los resultados), las enzimas de Novizyme tuvieron un desempeño al menos igual de bueno (si no mejor).
La evaluación de la conversión del carbohidrato sin almidón en FSD se realizó mediante el ensayo de glucosa (descrito en el Ejemplo 2) y el mejoramiento de etanol utilizando SSF con un procedimiento modificado (como en el Ejemplo 3). La prueba de conversión se realizó en frascos de 250 mi que contienen 100 mi de FSD o H20 sin trigo. Las diferentes dosis de enzimas se agregaron en los líquidos y se incubaron a temperaturas y tiempo adecuados después de la instrucción de fabricación. Se agregó a-amilasa y glucoamilasa entonces para la licuefacción y sacarificación. La concentración de glucosa se midió utilizando el instrumento YSI. El experimento de SSF se realizó en frascos de 250 mi que contienen 28 gramos de trigo seco (DW) en 100 mi de FSD o agua. Se agregaron el OPTIMASH™ XL (0.01 - 0.1 mi por frasco) y ACCELLERASE 1000™ (0.05 - 2.0 mi por frasco) dentro de las mezclas con a-amilasa (Spezyme XTRA, 150 µ?) y se incubó a una temperatura de 50°C durante 24 horas antes del paso de sacarificación utilizando G-ZYME™ 480 (100 µ?). La fermentación se realizó a una temperatura de 32°C durante 48 horas en un baño de agua. Para probar el efecto de la proteasa (por ejemplo, la enzima de ácido proteolítico, FERMGEN™) FERMGEN™ (20 y 100 µ? por frasco) se agregaron después de G-ZYME™ 480 y antes de agregar levadura. Los contenidos de etanol fueron medidos por GC con FID en ACFT.
Los resultados mostraron que el incremento dependiente de la dosis del contenido de glucosa con dos mezclas de celulasa se observaron en FSD aunque no en agua sin trigo. La producción mayor de glucosa fue en 400 µ? de ACCELLERASE 1000™ (0.56 g/L) y posteriormente 40 µ? de OPTIMASH™ XL (0.45 g/L, Figura 13). Casi no se detectó glucosa en H20 después de agregar las dos enzimas (no se muestran los datos). Debido a que las dos enzimas catalizan específicamente el sustrato de biomasa lignocelulósica, el contenido de glucosa incrementado indicó que existió biomasa lignocelulósica en AD, aunque la cantidad fue insignificante en comparación con el contenido de etanol incrementado después de la fermentación. Cuando se agregaron dos enzimas en la mezcla de FSD-trigo y H20-trlgo para SSF a una temperatura de 50°C durante un período de tiempo prolongado (24 horas), el contenido de etanol se mejoró de manera significativa en FSD con dos enzimas (28% y 18% de incremento para OPTIMASH™ XL y ACCELLERASE 1000™, respectivamente) en comparación con aquel en H20 con dosis similares de enzimas (p<0.01, figura 14). El incremento dependiente de la dosis de la producción de etanol no se observó entre las dosis bajas y altas, indicando que únicamente una cantidad limitada de biomasa lignocelulósica existió en FSD. La enzima de ácido proteolítico adicional (FERMGEN™) en la mezcla mejoró el contenido de etanol ligeramente en la cerveza posterior a la fermentación. El contenido de etanol se incrementó en un 6% en FSD con 20 pL de FERMGEN™ por frasco, en comparación con FSD sin FERMGEN™. Sin embargo, cuando se comparó con la mezcla H20-trigo con la misma dosis de FERMGEN™, el incremento del contenido de etanol en la mezcla FSD-trigo fue del 17% (Figura 15).
El FSD utilizado en este experimento contuvo del 5 al 7% de sólidos totales. El uso del mismo volumen de FSD y agua mezclados con la misma cantidad de trigo, tendrá como resultado la discrepancia del volumen final de la cerveza después de la fermentación. Con el objeto de normalizar la producción final de etanol, se analizó la diferencia en volumen de la cerveza entre las dos mezclas. Se observó un 5% menos de volumen de cerveza en la mezcla FSD-trigo que en la mezcla de H20 trigo. El factor de corrección de volumen fue de 0.95 para la producción final de etanol cuando se utilizó el mismo volumen de FSD para reemplazar el agua. Con el uso de mezcla de FSD y H2O, con los mismos pesos exactos, se descubrió que la producción de etanol en la mezcla de FSD trigo con un volumen final de 95 mi, se incrementó en un -15% cuando se comparó con aquel de la mezcla de H20-trigo con un volumen final de 100 mi (Figura 16).
En conclusión, la producción de etanol fue mejorada aproximadamente al 28% o 18% mediante la adición de celulasas, OPTIMASH™ XL y ACCELLERASE 1000, respectivamente, por medio de un procedimiento de licuefacción modificado a una temperatura de 50°C durante un tiempo de incubación largo (24 horas) de hidrólisis. Estas dos enzimas que catalizaron la biomasa lignocelulósica existieron en AD, lo cual contribuyó a la producción final de etanol. Una enzima de ácido proteolítico ayudó a la fermentación de la mezcla de FSD- trigo hasta un grado menor que aquella de la mezcla H20, indicando que algunas proteasas que ya existieron en la mezcla de FSD-trigo y ayudaron a la fermentación. Estos experimentos proporcionaron evidencia adicional de que el AD mismo realizó contribuciones principales a la producción de etanol final al ayudar a la hidrólisis enzimática del trigo y mejorando la fermentación mediante estos microbios, proteasas y nutrientes. Un factor de corrección de volumen de 0.95 se utilizó para normalizar la producción final de etanol cuando se utilizó el FSD como medio. Tomando en consideración, la producción final de etanol en la mezcla FSD-trigo a partir de experimentos de fermentación diferentes fue del 5 al 11% en el Experimento 3 y 13 hasta 23% en el Ejemplo 4.
En resumen, los resultados en estos ejemplos muestran que: (1) El producto de digestión anaeróbico (AD) no tiene efecto inhibidor sobre una variedad de enzimas de conversión/hidrolíticas así como también de los procesos de fermentación conducidos por levadura; (2) El incremento dependiente de la dosis de la conversión de glucosa se logró como una cantidad de trigo que se incrementó hasta aproximadamente el 28% (p/v), o incluso de aproximadamente el 36% (p/v) en el producto de digestión anaeróbico; (3) El contenido de etanol en la cerveza después de la fermentación se incrementó a media que se incrementan los sólidos en separaciones diferentes de producto de digestión anaeróbico; (4) La sacarificación y fermentación simultáneas (SSF) incrementaron el contenido de etanol en un 5 a 11% en la cerveza después de la fermentación; (5) El contenido de etanol se incrementó del 13 al 23% mediante la adición de mezcla de celulasa y la incubación a una temperatura de 30-50°C (inclusive) durante un tiempo catalítico prolongado (24 horas); (6) Existió una cantidad pequeña de carbohidrato sin almidón, tal como biomasa lignocelulósica, en el producto de digestión anaeróbico; (7) El procedimiento de dos pasos para agregar el producto de digestión anaeróbica incrementó la producción de etanol en comparación con el procedimiento de un paso; (8) la cerveza después de la fermentación se puede destilar para producir etanol claro sin remoción previa de los sólidos; (9) Contenido de nitrógeno incrementado en el sólido después de la fermentación podría promover el uso de la superficie de almacenamiento como fertilizante; y (10) El efecto sinergístico de microbios, proteasas, y nitrógeno en el producto de digestión anaeróbico en la fermentación juega un papel principal para el mejoramiento del etanol.
Ejemplo 5. Análisis de alimento animal o fertilizante La "masa" o material similar a grano de destilación mojado en el producto de digestión posterior a la fermentación y el trigo pueden utilizarse para alimentar animales (por ejemplo, cerdos, aves, peces y ganado), opcionalmente con elementos de nutriente fortificado. El mismo material también puede utilizarse como un fertilizante. Este experimento muestra que la "mas" tiene un valor alimenticio equivalente en comparación con el grano de destilación mojado usual (WDG) que resulta del uso de agua dulce sola. El experimento también muestra que la masa tiene un valor nutriente mejorado como fertilizante en comparación con el producto de digestión anaeróbico solo.
Como se muestra en las figuras 17, 18 y 19, el "AD solo" representa los valores de nutriente para la totalidad de AD fermentado con trigo ("P-F" permanece para "después de la fermentación"); "ADS nnn rpm" representa los valores de nutriente para AD centrifugado a velocidades diferentes y fermentado con trigo y "control H20" representa los valores de nutriente para el trigo fermentado en agua.
Con el objeto de determinar si la masa similar a grano de destilación mojado resultante también es un alimento para nutrir animales, la proteína, proteína basura y contenidos de grasa de la masa se comparan con el WDG elaborado a partir de agua dulce sola. La figura 17, muestra que la masa que resulta de la fermentación utilizando el producto de digestión anaeróbico centrifugado (ADS) tiene esencialmente la misma calidad que el WGD que resulta para la fermentación utilizando agua dulce. Por ejemplo, la proteína basura se incrementó del 13% (en trigo seco) al 45-50% en el control de agua dulce (control H20) y del 43 al 47% (en ADS) posterior a la fermentación. Los nutrientes que se pueden digerir totales, el carbohidrato sin fibra y la grasa fueron compatibles con WGD del control H20. Adicionalmente, los siguientes elementos metálicos esenciales para la alimentación animal en sólido después de fermentación con ADS también fueron equivalentes o mejorados en comparación con el sólido después de la fermentación en el control H20, incluyendo el calcio, magnesio y zinc. Adicionalmente, no existe mercurio, plomo u otros elementos innecesarios en el sólido después de la fermentación. Por consiguiente, la superficie de almacenamiento resultante se calificó como alimento para animales.
Las figuras 18 y 19, muestran el resultado de analizar los diversos elementos de nutriente requeridos en los alimentos animales a medida que son representados en la masa o WDGs diversos. Los resultados muestran que los diversos lotes ADS contenían concentraciones ligeramente variadas de los elementos. Se debe observar que las concentraciones de elementos metálicos pueden ajustarse utilizando centrifugación simple a velocidades diferentes. La masa o WDGs con contenidos diferentes de elementos metálicos podrían alimentar directamente a los animales durante las fases de crecimiento especiales para cumplir con sus requerimientos fisiológicos.
La figura 20, muestra los valores alimenticios animales calculados para los diversos lotes ADS en comparación con el agua dulce sola. Los resultados muestran que los diversos lotes ADS son por lo menos tan nutritivos, si no es que más nutritivos, que el control de agua sola.
Es evidente que, reemplazando el agua dulce con AD en fermentación de etanol no únicamente se fracasa al comprometer el proceso de fermentación, sino que el resultado esperado en la masa de grano del destilador mojado que tiene condiciones de nutrición mejoradas como fertilizante en comparación con el efluente del producto de digestión sin fermentación y la masa o WDGs que resultan del uso de agua dulce. Se debe observar que el valor de nitrógeno no se muestra en la figura 17, aunque el percentil de proteína basura por unidad se incrementó en más del 60% en comparación con AD y el trigo seco solo. Todos los contenidos de elementos fueron incrementados en la masa después de la fermentación de AD con trigo en comparación con aquella en la fermentación de control H2O. Sin embargo, el contenido de elementos metálicos pesados se incrementó en la masa después de la fermentación de AD con trigo en comparación con AD solo sin fermentación (Figura 20). Esto habilitará a la masa después de la fermentación o WDGs como un mejor fertilizante que el efluente del producto de digestión.
Adicionalmente, dependiendo de la concentración de trigo utilizada en la fermentación, el volumen total de la masa normalmente se incrementa aproximadamente el 30-50% en comparación con el WDG de agua dulce. La producción de masa neta se incrementó de manera significativa después de la fermentación como fertilizante. Mientras tanto, la ceniza producida por el 50% (del 30% al 15% como materia seca) en la masa después de la fermentación de AD con trigo en comparación con AD solo (no se muestran los datos en las figuras).
REFERENCIAS 1. (S&T)2 Consultante Inc. and Meyer Norris Penny LLP. Análisis económico, financiero y social y políticas públicas para bioetanol, reporte, fase I. 22 de noviembre de 2004. 2. Curso rápido de etanol, North American Bioproducts Corporation, Feb 11-15, 2008, Schaumburg, Illinois. 3. Page IC. Tratamiento anaeróbico de desechos de producción de etanol: 1 5 años de historia de operación y aplicaciones emergentes. Taller de combustible de etanol, junio 26 a 28, 2007, St. Louis. 4. Farrel AE, y asociados. El etanol puede contribuir a la meta energética y ambiental (Ethanol can contribute to energy and environmental goal). Ciencia 311: 506, 2006. 5. Hahn-Hágerdal B, y asociados. Hacia las cepas de levadura que fermentan pentoso industrial (Towards industrial pentose-fermenting yeast strains). Applied Microbiology and Biotechnology, 74: 937, 2007. 6. Óhgren K., y asociados. Sacarificación y co-fermentación simultáneas de glucosa y xilosa en residuos de maíz tratados previamente con vapor en contenido alto en fibra con saccharomyces cerevisiae TMB 3400 (Simultaneous saccharification and co-fermentation of glucose and xylose in steam-pretreated corn stover at high fiber contení with saccharomyces cerevisiae TMB 3400). Journal Biotechnology 126: 488, 2006. 7. Sommer P y asociados. Potencial para utilizar bacterias anaeróbicas termófilas para la producción de bioetanol a partir de hemicelulosa (Potential for using thermophilic anaerobio bacteria for bioethanol production from hemicellulose). Biochemical Society Transactions (parte 2), 32: 283, 2004. 8. Doxon LE, Money and Energy, en the alcohol fuel handbook, p. 15 a 20, 2001, Infinity Publishing.com. 9. Hickey B y otylewski M. Alternativas sustentables para manejo de superficies de almacenamiento completas (Sustainable alterantives for whole stillage management). Fuel Ethanol Workshop, Junio 26 a 28, 2007, St. Louis 10. Hirl PJ. Auto-generación de energía para producción de etanol a partir de digestión anaeróbica de granos de destilación (Self-generation of energy for etanol production from distiller's grains anaerobio digestión). Fuel etanol Workshop, junio 26 a 28, 2007, St. Louis. 11. Jenson E y X. Li. TECHNICAL FEASIBILITY STUDY OF COUPLING ETHANOL PRODUCTION WITH BIOGAS PRODUCTION/UTILIZATION. IRAP REPORT, Marzo 2003. 12. Khan E y Yang PY. Producción de bioetanol a partir de materia prima diluida (Bioethanol production from dilute feedstock), Bioresource Technology, 47: 29, 1994. 13. en.wikipedia dot org/wiki/Oeschsle_scale.
Todas las referencias citadas en la presente descripción están incorporadas a la presente como referencia.
Abreviaturas en el reporte AD Efluente de producto de digestión anaeróbico GHG Gas de invernadero SSF Sacarificación y fermentación simultáneas IMUS Sistema de utilización de abono integrado FSD Producto de digestión anaeróbico separado por FAN UFP Permeado de ultra filtración UFC Concentrado de ultrafiltración QC Control de calidad ACFT Centro de Alberta para toxicología GC Cromatografía de gas FID Detector de ionización de flama DW Trigo seco dL Decilitro TS sólidos totales S sólidos volátiles TKN Nitrógeno KjeldahI total gP galón por minuto HCI ácido clorhídrico ML microlitro mL mililitro L litro

Claims (30)

REIVINDICACIONES
1. Un método para producir etanol, que comprende: (1) agregar un fluido en suspensión a una materia prima para producir una suspensión de fermentación, en donde el fluido en suspensión comprende un material orgánico que ha sido digerido en forma anaerobica por lo menos parcialmente; (2) ajustar el pH de la suspensión de fermentación, si es necesario a un valor conductivo para la fermentación; y (3) fermentar la suspensión de fermentación para producir etanol, en donde el fluido en suspensión es substancialmente libre de agua dulce (por ejemplo, agregada en forma exógena) o suplemento de nutriente.
2. El método tal y como se describe en la reivindicación 1, caracterizado además porque comprende adicionalmente inocular la suspensión de fermentación con un micro-organismo con la capacidad de fermentar la suspensión de fermentación para producir etanol.
3. El método tal y como se describe en la reivindicación 2, caracterizado además porque el micro-organismo es una levadura.
4. El método tal y como se describe en la reivindicación 1, caracterizado además porque el fluido de suspensión comprende productos de digestión anaeróbicos.
5. El método tal y como se describe en la reivindicación 4, caracterizado además porque el producto de digestión anaerobico es el resultado de la digestión anaeróbica de un material orgánico
6. El método tal y como se describe en la reivindicación 5, caracterizado además porque el material orgánico comprende visceras animales, abono de ganado, desechos de procesamiento de alimentos, aguas residuales municipales, superficies de almacenamiento delgadas, granos del destilador u otros materiales orgánicos.
7. El método tal y como se describe en la reivindicación 1, caracterizado además porque el fluido de suspensión comprende un bioproducto de digestión anaerobico fraccionado es una fracción de líquido generada removiendo substancialmente todos los sólidos del bioproducto de digestión anaerobico.
8. El método tal y como se describe en la reivindicación 7, caracterizado además porque el bioproducto de digestión anaerobico fraccionado es una fracción de líquido generada removiendo substancialmente todos los sólidos del bioproducto de digestión anaerobico
9. El método tal y como se describe en la reivindicación 8, caracterizado además porque la fracción de líquido se genera pasando el bioproducto de digestión anaerobico a través de una prensa de tornillo, o mediante centrifugación.
10. El método tal y como se describe en la reivindicación 8, caracterizado además porque la fracción de líquido contiene aproximadamente del 3 al 9% de sólidos.
11. El método tal y como se describe en la reivindicación 8, caracterizado además porque la fracción de líquido es fortificada adicionalmente mediante un nutriente recuperado del bioproducto de digestión anaeróbico.
12. El método tal y como se describe en la reivindicación 7, caracterizado además porque el bioproducto de digestión anaeróbico fraccionado es un concentrado de ultrafiltración o un permeado de ultrafiltración generado a partir de una fracción de líquido del bioproducto de digestión anaeróbico, en donde dicha fracción de líquido es generada removiendo substancialmente todos los sólidos del bioproducto de digestión anaeróbico.
13. El método tal y como se describe en la reivindicación 1, caracterizado además porque el pH de la suspensión de fermentación se ajusta debajo de 6.0.
14. El método tal y como se describe en la reivindicación 1, caracterizado además porque el pH de la suspensión de fermentación se ajusta a entre 4.0 y 5.0.
15. El método tal y como se describe en la reivindicación 1, caracterizado además porque comprende adicionalmente destilar la cerveza posterior a la fermentación para recolectar etanol sin remoción previa de sólidos de la cerveza.
16. El método tal y como se describe en la reivindicación 1, caracterizado además porque la materia prima es trigo alto en almidón, maíz, u otros cultivos altos en almidón.
17. El método tal y como se describe en la reivindicación 16, caracterizado además porque dicho el trigo alto en almidón , maíz u otros cultivos altos en almidón, se convierten en el fluido de suspensión por lo menos parcialmente en azúcares simples.
18. El método tal y como se describe en la reivindicación 16, caracterizado además porque la conversión comprende (si un orden en particular y sin limitación en las repeticiones) el molido mecánico, calentamiento con vapor, hacerse reaccionar con un ácido, licuefacción utilizando alfa-amilasa, y/o sacarificación utilizando glucoamilasa.
19. El método tal y como se describe en la reivindicación 17, caracterizado además porque el pH es controlado en un rango óptimo requerido para las reacciones de conversión de trigo o cultivos.
20. El método tal y como se describe en la reivindicación 17, caracterizado además porque aproximadamente el 75% del fluido de suspensión es agregado antes de la licuefacción, y aproximadamente el 25% del fluido de suspensión es agregado posterior a la licuefacción y antes de la sacarificación.
21. El método tal y como se describe en la reivindicación 16, caracterizado además porque la cantidad de trigo alto en almidón es de hasta aproximadamente el 28%) (p/v) en el fluido de suspensión.
22. El método tal y como se describe en la reivindicación 1, caracterizado además porque comprende adicionalmente agregar celulasa, xilanasa, y/o enzima de ácido proteolítico al fluido de suspensión.
23. El método tal y como se describe en la reivindicación 22, caracterizado además porque comprende adicionalmente la incubación de la mezcla de fermentación a una temperatura de 50°C durante aproximadamente 24 a 72 horas.
24. El método tal y como se describe en la reivindicación 16, caracterizado además porque los granos destiladores mojados que resultan de la destilación de etanol son provistos como alimento a un ganado animal (por ejemplo, cerdos, aves, peces o ganado bovino), como alimento o son utilizados como fertilizantes.
25. El método tal y como se describe en la reivindicación 1, caracterizado además porque el fluido de suspensión es substancialmente libre de micro-organismos no anaeróbicos.
26. El método tal y como se describe en la reivindicación 1, caracterizado además porque el pH del fluido de suspensión se ajusta a un valor para crecimiento óptimo de micro-organismos de fermentación.
27. El método tal y como se describe en la reivindicación 1, caracterizado además porque dicho suplemento de nutriente es un suplemento de nitrógeno.
28. El método tal y como se describe en la reivindicación 1, caracterizado además porque la producción de etanol es mejorada o incrementada en comparación con un proceso idéntico de otra forma que utiliza agua dulce en lugar del fluido de suspensión.
29. Un método para hidrolizar una materia prima, caracterizado porque la materia prima comprende polisacáridos y en donde la materia prima hidrolizada produce más etanol cuando es fermentada que antes de la hidrólisis, el método comprende: (1) agregar un fluido de suspensión a la materia prima para producir una suspensión de materia prima, en donde el fluido de suspensión comprende material orgánico que ha sido digerido en forma anaeróbica por lo menos parcialmente; y (2) hidrolizar la suspensión de materia prima, de manera que por lo menos una porción de los polisacáridos son convertidos en azúcares simples, en donde el fluido de suspensión es substancialmente libre de (por ejemplo, agregada en forma exógena) agua dulce o suplemento de nutriente.
30. El método tal y como se describe en la reivindicación 29, caracterizado además porque el paso de hidrolización comprende, sin un orden particular y sin limitación en las repeticiones, el molido mecánico, calentamiento con vapor, hacer reaccionar con un ácido, licuefacción mediante el uso de alfa amilasa, y/o sacarificación mediante el uso de glucoamilasa.
MX2011004601A 2008-11-04 2009-11-04 Fermentacion de etanol mejorada utilizando un bioproducto de digestion. MX2011004601A (es)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US19822408P 2008-11-04 2008-11-04
PCT/CA2009/001575 WO2010051627A1 (en) 2008-11-04 2009-11-04 Enhanced ethanol fermentation using biodigestate

Publications (1)

Publication Number Publication Date
MX2011004601A true MX2011004601A (es) 2011-06-16

Family

ID=42152424

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
MX2011004601A MX2011004601A (es) 2008-11-04 2009-11-04 Fermentacion de etanol mejorada utilizando un bioproducto de digestion.

Country Status (10)

Country Link
US (2) US20100136629A1 (es)
EP (1) EP2344651A4 (es)
CN (1) CN102203266A (es)
AR (1) AR074261A1 (es)
AU (1) AU2009311225A1 (es)
BR (1) BRPI0921483A2 (es)
CA (1) CA2742567A1 (es)
MX (1) MX2011004601A (es)
TW (1) TW201022446A (es)
WO (1) WO2010051627A1 (es)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MY160375A (en) * 2010-07-19 2017-03-15 Xyleco Inc Processing biomass
WO2012115994A1 (en) * 2011-02-23 2012-08-30 Syngenta Participations Ag Potentiation of enzymatic saccharification
CN102286544B (zh) * 2011-07-14 2016-03-02 中国科学院广州能源研究所 一种淀粉基燃料乙醇的清洁生产方法
US10301226B2 (en) * 2016-04-13 2019-05-28 True Organic Products, Inc. Ph adjusted organic fertilizer from anaerobic digestate and grain by-products
CN106086083B (zh) * 2016-06-08 2019-10-15 辽东学院 一种利用发酵酿酒法治理养殖鸡粪环境污染的方法
JP6190082B1 (ja) * 2016-06-27 2017-08-30 株式会社伸光テクノス 生成物の製造方法
EP3585757B1 (en) * 2017-02-23 2024-03-20 Cleanbay Renewables Llc A process for forming a product solution from poultry waste digestate
US11155504B1 (en) 2019-01-10 2021-10-26 True Organic Products, Inc. Combination fertilizer
CN115747262A (zh) * 2021-09-03 2023-03-07 国投生物科技投资有限公司 利用小麦生产乙醇的方法

Family Cites Families (46)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1999973A (en) * 1933-08-21 1935-04-30 Albert L Genter Sewage purification
US2188847A (en) * 1936-03-12 1940-01-30 Municipal Sanitary Service Cor Apparatus for and method of treating sewage sludge and the like
US2903131A (en) * 1955-10-19 1959-09-08 Virginia Carolina Chem Corp Process for the benefication of phosphate ores
NL296691A (es) * 1962-08-15
US3296122A (en) * 1963-04-02 1967-01-03 Worthington Corp Supply of fresh unpolluted water by means of pasteurization and sterilization of sewage effluent
US3440166A (en) * 1967-06-13 1969-04-22 North American Rockwell Waste treatment process with recycling flocculating agents
US3732089A (en) * 1971-08-16 1973-05-08 C Megronigle Process for producing micro-organisms
US3824185A (en) * 1972-09-05 1974-07-16 Administrator Environmental Pr Ammonia elimination system
US4067801A (en) * 1975-05-14 1978-01-10 Hitachi, Ltd. Process and system for anaerobic treatment of biochemical waste
US4076515A (en) * 1975-07-09 1978-02-28 Rickard M David Method for treatment of digester supernatant and other streams in wastewater treatment facilities
US3973043A (en) * 1975-07-31 1976-08-03 Lynn Howard D Feedlot animal wastes into useful materials
US4204842A (en) * 1976-04-01 1980-05-27 Antonin Jullien Process for converting biodegradable wastes into industrial gases
JPS5466568A (en) * 1977-11-08 1979-05-29 Agency Of Ind Science & Technol Method of treating dusts containing garbages
CH628837A5 (fr) * 1979-03-27 1982-03-31 Bema Engineering Sa Procede de compression separatrice de dechets, appareil pour la mise en oeuvre de ce procede, brique et boue resultant de ce procede et utilisation de cette boue.
NL8006567A (nl) * 1980-04-03 1981-11-02 Inst Voor Bewaring Werkwijze voor het anaeroob composteren van vast organisch afvalmateriaal.
US4366059A (en) * 1980-05-19 1982-12-28 Celanese Corporation Anaerobic treatment
JPS56161896A (en) * 1980-05-20 1981-12-12 Agency Of Ind Science & Technol Anaerobic digestion
US4415453A (en) * 1980-10-21 1983-11-15 Celanese Corporation Anaerobic treatment
US4750454A (en) * 1984-06-15 1988-06-14 Santina And Thompson, Inc. Manure digester and power generating system
US4577996A (en) * 1984-07-10 1986-03-25 Dow Corning Corporation Method of controlling aquatic plant growth and silicone rubber benthic barriers
US4765900A (en) * 1987-02-13 1988-08-23 Vertech Treatment Systems, Inc. Process for the treatment of waste
US5070016A (en) * 1991-03-28 1991-12-03 Revolution Fuels Of America, Inc. Integrated process for producing ethanol, methanol and butyl ethers
DE4216638C1 (es) * 1992-05-20 1993-09-16 Daimler-Benz Aktiengesellschaft, 70567 Stuttgart, De
US5427947A (en) * 1993-03-25 1995-06-27 Dalos; David E. Environmental chamber and method for composting solid waste
US5466426A (en) * 1993-08-11 1995-11-14 Cognis, Inc. Method and apparatus for removing metal contamination from soil
US5476994A (en) * 1994-05-06 1995-12-19 Greenfield Environmental Method for extracting metals from sediment
US6226317B1 (en) * 1998-03-30 2001-05-01 Motorola, Inc. Method and system for aiding in the location of a subscriber unit in a spread spectrum communication system
EP1320588B2 (en) * 2000-09-25 2017-06-28 Iogen Energy Corporation Method for glucose production with a cellulase mixture comprising a modified cellulase
IL155575A0 (en) * 2000-10-25 2003-11-23 Univ California Reclaiming water and usable brine concentrate from domestic sewage
AU2002348166A1 (en) * 2001-11-16 2003-06-10 Ch2M Hill, Inc. Method and apparatus for the treatment of particulate biodegradable organic waste
US6986323B2 (en) * 2002-11-25 2006-01-17 Algal Technologies, Inc. Inland aquaculture of marine life using water from a saline aquifer
EP1748835B1 (en) * 2004-05-13 2012-05-02 Nouveau, Inc. Method for producing a beverage from fermentation still bottoms
US20070249029A1 (en) * 2004-08-23 2007-10-25 Marshall Richard M Self-Sustaining and Continuous System and Method of Anaerobically Digesting Ethanol Stillage
US7078201B2 (en) * 2004-12-01 2006-07-18 Burmaster Brian M Ethanol fermentation using oxidation reduction potential
US7569146B2 (en) * 2005-05-12 2009-08-04 Nouveau Inc. By-products from fermentation still bottoms
US7410583B2 (en) * 2006-08-10 2008-08-12 East Bay Municipal Utility District Process of treating organic waste for anaerobic digestion
CN101138388A (zh) * 2006-09-08 2008-03-12 王孟杰 用甜高粱茎秆制乙醇的废秆渣生产生物发酵饲料的方法
CA2678395C (en) * 2007-02-13 2016-06-28 Water Solutions, Inc. Process for improving the yield and efficiency of an ethanol fermentation plant
US7766314B2 (en) * 2007-07-12 2010-08-03 Kabushiki Kaisha Toshiba Sheet post-processing apparatus having excellent sheet stacking capability
US8980599B2 (en) * 2007-08-02 2015-03-17 Iogen Energy Corporation Method for the production of alcohol from a pretreated lignocellulosic feedstock
US8183022B2 (en) * 2007-11-02 2012-05-22 Archer Daniels Midland Company Use of ethanol plant by-products for yeast propagation
US20090127092A1 (en) * 2007-11-08 2009-05-21 Georgia Tech Research Corporation Systems and methods for recovery of ethanol
US7927491B2 (en) * 2007-12-21 2011-04-19 Highmark Renewables Research Limited Partnership Integrated bio-digestion facility
US7909995B2 (en) * 2008-02-20 2011-03-22 Washington State University Research Foundation Combined nutrient recovery and biogas scrubbing system integrated in series with animal manure anaerobic digester
US7989195B2 (en) * 2008-02-20 2011-08-02 Washington State University Research Foundation Heterotrophic algal high cell density production method and system
US20090325253A1 (en) * 2008-04-25 2009-12-31 Ascon Miguel Methods and systems for production of biofuels and bioenergy products from sewage sludge, including recalcitrant sludge

Also Published As

Publication number Publication date
US20100136629A1 (en) 2010-06-03
AU2009311225A1 (en) 2010-05-14
EP2344651A1 (en) 2011-07-20
US20140302566A1 (en) 2014-10-09
WO2010051627A1 (en) 2010-05-14
BRPI0921483A2 (pt) 2019-09-24
EP2344651A4 (en) 2013-11-20
CN102203266A (zh) 2011-09-28
TW201022446A (en) 2010-06-16
CA2742567A1 (en) 2010-05-14
AR074261A1 (es) 2011-01-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wu et al. Bioethanol production from taro waste using thermo-tolerant yeast Kluyveromyces marxianus K21
Sun et al. Microbial production of 2, 3-butanediol from Jerusalem artichoke tubers by Klebsiella pneumoniae
US20140302566A1 (en) Enhanced ethanol fermentation using biodigestate
Wang et al. Ethanol production from kitchen garbage using response surface methodology
Onay Bioethanol production via different saccharification strategies from H. tetrachotoma ME03 grown at various concentrations of municipal wastewater in a flat-photobioreactor
US7514247B2 (en) Systems and processes for cellulosic ethanol production
Wang et al. Enhanced hydrogen production from corn starch wastewater as nitrogen source by mixed cultures
Sornvoraweat et al. Separated hydrolysis and fermentation of water hyacinth leaves for ethanol production
Narisetty et al. Process optimization for recycling of bread waste into bioethanol and biomethane: A circular economy approach
Ananthi et al. A review on the impact of various factors on biohydrogen production
Lopez-Hidalgo et al. A meta-analysis of research trends on hydrogen production via dark fermentation
Xia et al. Recent studies on thermophilic anaerobic bioconversion of lignocellulosic biomass
Akponah et al. Optimization of bio-ethanol production from cassava effluent using Saccharomyces cerevisiae
Tian et al. High-yield production of single-cell protein from starch processing wastewater using co-cultivation of yeasts
Joseph et al. Two-stage thermophilic anaerobic co-digestion of corn stover and cattle manure to enhance biomethane production
Sriyod et al. One-step multi enzyme pretreatment and biohydrogen production from Chlorella sp. biomass
Djelal et al. Identification of strain isolated from dates (Phœnix dactylifera L.) for enhancing very high gravity ethanol production
Ezekiel et al. Simultaneous saccharification and cultivation of Candida utilis on cassava peel
Iram et al. Optimization of the fermentation parameters to maximize the production of cellulases and xylanases using DDGS as the main feedstock in stirred tank bioreactors
Haagensen et al. Pre-treatment and ethanol fermentation potential of olive pulp at different dry matter concentrations
Asli et al. A novel pretreatment biotechnology for increasing methane yield from lipid-rich wastewater based on combination of hydrolytic enzymes with Candida rugosa fungus
Jain et al. Improved production of thermostable cellulase from Thermoascus aurantiacus RCKK by fermentation bioprocessing and its application in the hydrolysis of office waste paper, algal pulp, and biologically treated wheat straw
Wang et al. Efficient biorefinery of whole cassava for citrate production using Aspergillus niger mutated by atmospheric and room temperature plasma and enhanced co‐saccharification strategy
Zambare et al. Potential of thermostable cellulases in the bioprocessing of switchgrass to ethanol
CN102732576B (zh) 以木质纤维素原料联产生物柴油与生物丁醇的方法

Legal Events

Date Code Title Description
FG Grant or registration