RU2018140984A - Способы получения биопластика и биопродуктов из навоза - Google Patents

Claims (46)

1. Способ получения ацетата целлюлозы из навоза при атмосферном давлении путем разделения навоза на полезные компоненты, включающий стадии:

a. флокуляционной очистки, где флокулянт необязательно содержит хлорид железа (FeCl₃) или сульфат алюминия (Al₂(SO₄)₃), и фильтрации навоза, на которой разделяют фракции с различным размером частиц с использованием различных размеров ячеек с получением твердых фракций с высоким содержанием лигноцеллюлозы;

b. варки полученных из навоза твердых фракций с высоким содержанием лигноцеллюлозы при атмосферном давлении с раствором-носителем монокарбоновой кислоты, где монокарбоновая кислота необязательно включает уксусную кислоту, с использованием процесса отбелки озоном или пероксикислотой с получением растворимой целлюлозной массы;

c. ацетилирования полученной из навоза растворимой целлюлозной массы уксусным ангидридом и катализатором, необязательно содержащим серную кислоту (H₂SO₄) и бисульфат натрия (NaHSO₄), в растворе-носителе монокарбоновой кислоты с получением ацетата целлюлозы;

d. экстрагирования ферментируемых компонентов из различных фракций навоза с получением монокарбоновых кислот для использования в растворе-носителе монокарбоновой кислоты.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что полученную из навоза растворимую целлюлозную массу используют для получения сложных эфиров на основе целлюлозы или простых эфиров на основе целлюлозы.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что ферментируемые компоненты представляют собой (поли)сахариды или аминокислоты, которые могут быть использованы для получения монокарбоновых кислот.

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что продукт ферментации представляет собой предшественник монокарбоновых кислот.

5. Способ по п. 3, отличающийся тем, что монокарбоновая кислота представляет собой уксусную кислоту, муравьиную кислоту, пропионовую кислоту, масляную кислоту или их комбинацию.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что твердую фракцию навоза с высоким содержанием лигноцеллюлозы подвергают делигнифицикации, отбелке и/или ацетилированию на стадии b и/или с, в комбинации или последовательно.

7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что монокарбоновые кислоты в растворе-носителе монокарбоновой кислоты по пп. 3-5 используют полностью или частично.

8. Способ по п. 6, отличающийся тем, что концентрация монокарбоновых кислот составляет 10-100%, предпочтительно более 50%, наиболее предпочтительно 70-90%.

9. Способ по п. 6, отличающийся тем, что концентрацию монокарбоновых кислот можно регулировать в ходе способа.

10. Способ по п. 6, отличающийся тем, что раствор монокарбоновой кислоты представляет собой основной жидкий носитель на стадиях b и/или с.

11. Способ по п. 6, отличающийся тем, что азотную кислоту добавляют в концентрации 0-20%, предпочтительно 0,5-5%.

12. Способ по п. 6, отличающийся тем, что серную кислоту или соляную кислоту добавляют в концентрации 0-10%, предпочтительно 0-5%.

13. Способ по п. 6, отличающийся тем, что бисульфат натрия добавляют в концентрации 0-15%, предпочтительно 0-5%.

14. Способ по п. 6, отличающийся тем, что отбеливающий агент представляет собой перкислоту, озон, кислород, пероксид водорода или их комбинацию.

15. Способ по п. 6, отличающийся тем, что ангидрид органической кислоты, в частности, ангидрид уксусной кислоты, добавляют для ацетилирования полученного из навоза растворимого целлюлозного продукта или для уменьшения содержания воды в растворе-носителе монокарбоновой кислоты.

16. Способ по п. 6, отличающийся тем, что варку целлюлозы и ацетилирование осуществляют при давлении 0-10 бар (0-1 МПа), наиболее предпочтительно при атмосферном давлении.

17. Способ по п. 6, отличающийся тем, что варку целлюлозы и ацетилирование проводят при температуре 50-180°С, наиболее предпочтительно при температуре 80-130°С.

18. Способ по п. 6, отличающийся тем, что лигнин может быть использован для получения продуктов.

19. Способ по п. 6, отличающийся тем, что отработанный раствор-носитель монокарбоновой кислоты извлекают путем дистилляции при давлении от низкого до атмосферного давления.

20. Способ по п. 6, отличающийся тем, что твердую фракцию навоза с высоким содержанием лигноцеллюлозы подвергают экстракции основанием или щелочью до, во время или после обработки монокарбоновой кислотой.

21. Способ по п. 1, отличающийся тем, что навоз (частично) фильтруют или разбавляют путем добавления воды для получения требуемого для обработки соотношения, обеспечивая при этом сокращение количества отработанной воды.

22. Способ по п. 21, отличающийся тем, что разделение повторяют в разных или одинаковых условиях с частичным или полным использованием фильтрата, полученного на предшествующих стадиях фильтрации.

23. Способ по п. 21, отличающийся тем, что навоз обрабатывают теплом, хелатирующим агентом, моющим средством, флокулянтами, ферментами, органическим растворителем, кислотой или основанием.

24. Способ по п. 21, отличающийся тем, что навоз обрабатывают вспенивающим агентом, после чего перемешивают, при этом химические компоненты, накапливающиеся в пене, могут быть отделены от суспензии любыми подходящими механическими средствами.

25. Способ по п. 24, отличающийся тем, что вспенивающий агент состоит из и/или содержит сульфат аммония (NH₄SO₄).

26. Способ по п. 21, отличающийся тем, что обработку проводят на сельскохозяйственном предприятии, во время хранения или во время транспортировки.

27. Способ по п. 1, отличающийся тем, что любой побочный поток различных фракций навоза используют для получения удобрения, которое можно применять в сельском хозяйстве, садоводстве и потребительских целях.

28. Способ по п. 27, отличающийся тем, что продукт в виде удобрения состоит из концентрированной жидкости или порошка с высоким содержанием питательных веществ.

29. Способ по п. 27, отличающийся тем, что продукт в виде удобрения получают из жидких фракций навоза путем удаления воды или путем экстракции питательных веществ с использованием осаждения струвита.

30. Способ по п. 27, отличающийся тем, что обработку флокулянтом (при этом флокулянт необязательно содержит трехвалентное железо (iii) (FeCl₃) или сульфат алюминия (Al₂(SO₄)₃) регулируют для получения требуемой композиции питательных веществ в продукте в виде удобрения.

31. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что навоз или фракции навоза, произведенные любыми животными, включая человека, смешивают с мочой или лигноцеллюлозной биомассой, содержащей компоненты из группы, состоящей из, но не ограничиваясь ими, подстилочного материала, соломы, дерева, бумаги, отходов варочного котла, продуктов ферментации.

32. Способ получения композитного пластика путем разделения навоза на полезные компоненты, включающий стадии:

а. флокуляционной очистки, где флокулянт необязательно содержит хлорид железа (FeCl₃) или сульфат алюминия (Al₂(SO4)₃), и фильтрации навоза, на которой разделяют фракции с различным размером частиц с использованием различных размеров ячеек с получением твердых фракций с высоким содержанием лигноцеллюлозы;

б. объединение полученной из навоза твердой фракции с высоким содержанием лигноцеллюлозы с полимерным или смоляным связующим с получением композитного пластика.

33. Способ по п. 32, отличающийся тем, что полимер представляет собой полимолочную кислоту, которую можно использовать для получения биоразлагаемого композитного пластика.

34. Способ по п. 33, отличающийся тем, что полученная из навоза твердая фракция с высоким содержанием лигноцеллюлозы составляет от 5 до 90% масс/об., предпочтительно менее 70%, наиболее предпочтительно 30-50%.

35. Способ по п. 32, отличающийся тем, что смола представляет собой карбамидоформальдегидную смолу для получения древесноволокнистой плиты низкой и средней плотности.

36. Способ получения волокна из регенерированной целлюлозы, полученной из навоза, путем разделения навоза на полезные компоненты, включающий стадии:

a. флокуляционной очистки, где флокулянт необязательно содержит хлорид железа (FeCl₃) или сульфат алюминия (Al₂(SO₄)₃), и фильтрации навоза, на которой разделяют фракции с различным размером частиц с использованием различных размеров ячеек с получением твердых фракций с высоким содержанием лигноцеллюлозы;

b. варки полученных из навоза твердых фракций с высоким содержанием лигноцеллюлозы при атмосферном давлении с раствором-носителем монокарбоновой кислоты, где монокарбоновая кислота необязательно включает уксусную кислоту, с использованием процесса отбелки озоном или пероксикислотой с получением растворимой целлюлозной массы;

c. растворения полученной из навоза растворимой целлюлозной массы 4-метилморфилин N-оксидом с образованием прядильного раствора и получением волокна из регенерированной целлюлозы;

d. экстрагирования ферментируемых компонентов из различных фракций навоза с получением монокарбоновых кислот для использования в растворе-носителе монокарбоновой кислоты.