[发明专利]还原性生物质液化

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年12月30日提交的美国临时申请号61/428,461和2011年5月2日提交的美国临时申请号61/481,551的权益。

联邦资助声明

本发明是在通过ATP计划由NIST资助的基金号70NANB7H7023、征用号4700558下，由政府支持完成的。政府在本发明中具有某些权利。

技术领域

本发明针对用于使用多相催化剂来对生物质进行液化和分裂(fractionating)的多种催化剂和方法。

发明背景

化石燃料的成本的不断增加和环境关注刺激了世界范围内对开发基于石油的燃料、化学品、以及其他产品的替代物的兴趣。生物质材料是一种可能的可再生替代物。

木质纤维素生物质包括三大组分。纤维素(一种用于生物转化过程的主要糖源)包括由紧密连接的葡萄糖单体形成的高分子量聚合物。半纤维素(一种二级糖源)包括由不同的糖形成的较短聚合物。木质素包括聚合成复杂的三维结构的苯丙酸部分。所得到的木质纤维素生物质的组成粗略是按重量百分比计40％-50％的纤维素、20％-25％的半纤维素、以及25％-35％的木质素。

目前尚不存在用于有效地使生物质的主要组分(包括木质素)转化为更适合于产生燃料、化学品、以及其他产品的化合物的有成本效益的方法。这总体上是因为木质素、纤维素以及半纤维素组分各自需要相异的处理条件，如温度、压力、催化剂、反应时间等等，以便有效地将它的聚合物结构分裂开。由于这种相异性，大多数方法仅能够将生物质的特定部分如纤维素和半纤维素组分进行转化，从而留下剩余组分用于另外的处理或替代的使用。

用于将生物质转化为可使用的原料的现有方法还不足以满足不断增长的需求。从生物质中热水提取半纤维素有充分的文献证明，但是通过热水提取而产生的糖在高温下不稳定，从而导致不希望的分解产物。因此，用于热水提取的水的温度范围受到限制，这可以减小热水提取的有效性。

研究还示出使用热的、压缩的水和氢化催化剂有可能将微晶纤维素(MCC)转化为多元醇(福冈(Fukuoka)&Dhepe(迪泊)，2006；罗(Luo)等人，2007；以及闫(Yan)等人，2006)。典型的氢化催化剂包括载于碳或氧化铝上的钌或铂。然而，这些研究还示出用这些催化剂，仅有低水平的MCC被转化。对所希望的糖醇的选择性也低。因此，用于将生物质转化为多元醇用于进一步处理为燃料、化学品、以及其他产品的方法将是有益的。