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1. WO2020002361 - FRACTIONATION AND DEPOLYMERISATION OF LIGNOCELLULOSIC MATERIAL

Publication Number WO/2020/002361
Publication Date 02.01.2020
International Application No. PCT/EP2019/066887
International Filing Date 25.06.2019
IPC
B PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
27
WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
K
PROCESSES, APPARATUS OR SELECTION OF SUBSTANCES FOR IMPREGNATING, STAINING, DYEING OR BLEACHING OF WOOD, OR FOR TREATING OF WOOD WITH PERMEANT LIQUIDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CHEMICAL OR PHYSICAL TREATMENT OF CORK, CANE, REED, STRAW OR SIMILAR MATERIALS
5
Staining or dyeing wood; Bleaching wood; Treating of wood not provided for in groups B27K1/ or  B27K3/105
C CHEMISTRY; METALLURGY
07
ORGANIC CHEMISTRY
C
ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
47
Compounds having -CHO groups
20
Unsaturated compounds having -CHO groups bound to acyclic carbon atoms
228
containing six-membered aromatic rings, e.g. phenylacetaldehyde
23
polycyclic
C CHEMISTRY; METALLURGY
07
ORGANIC CHEMISTRY
G
COMPOUNDS OF UNKNOWN CONSTITUTION
1
Low-molecular-weight derivatives of lignin
C CHEMISTRY; METALLURGY
08
ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
H
DERIVATIVES OF NATURAL MACROMOLECULAR COMPOUNDS
8
Macromolecular compounds derived from lignocellulosic materials
B27K 5/00 (2006.01)
C07C 47/23 (2006.01)
C07G 1/00 (2011.01)
C08H 8/00 (2010.01)
CPC
C07C 47/23
C07G 1/00
C08H 8/00
Applicants
  • KATHOLIEKE UNIVERSITEIT LEUVEN [BE/BE]; KU Leuven Research & Development Waaistraat 6 - Box 5105 3000 Leuven, BE
Inventors
  • SELS, Bert; BE
  • RENDERS, Tom; BE
  • COOREMAN, Elias; BE
  • VAN DEN BOSCH, Sander; BE
Priority Data
62/68965525.06.2018US
Publication Language English (EN)
Filing Language English (EN)
Designated States
Title
(EN) FRACTIONATION AND DEPOLYMERISATION OF LIGNOCELLULOSIC MATERIAL
(FR) FRACTIONNEMENT ET DÉPOLYMÉRISATION DE MATÉRIAU LIGNOCELLULOSIQUE
Abstract
(EN)
Lignocellulose constitutes an alluring renewable feedstock for the production of bio- based chemicals. This contribution demonstrates for the first time a chemocatalytic biorefinery concept that produces three separate product fractions of valuable product families at high yield and purity from lignocellulosic biomass; the product families, merely comprising of stable products, are (i) a lignin oil enriched with high contents of lignin-derived (mono)phenolics, (ii) essentially humin (furanic oligomers)-free hemicellulose-derived polyols, and (iii) a cellulose pulp. This is achieved by processing biomass in a close to equivolumetric mixture of an alcohol (such as n-butanol) and water at elevated temperature, in the presence of a metal catalyst and hydrogen. During this one-pot fractionation process, the hot liquor disentangles the polymeric biomass and depolymerises lignin and hemicellulose, while the catalyst and reductive environment are essential to accumulate and target stable products at high yield (such as phenolics and polyols, respectively). The process is particularly industrially relevant because its overcomes difficult and complex separation protocols, at place in classic biorefinery technology; the process foresees simple product recuperation in one process step into the three fractions; the solid carbohydrate pulp (mainly cellulose) is retrieved upon filtration, while phase separation of n-butanol and water occurs below 125 °C, offering a facile and effective strategy to isolate lignin-derived phenolics, present in the alcohol (such as n- butanol phase) from polyols, present in the aqueous phase at the same time. The three resulting product streams provide a versatile platform for down-stream conversion towards added-value bio-based chemicals.
(FR)
La Lignocellulose constitue une matière première renouvelable pour la production de produits chimiques à base biologique. L'invention concerne un concept de bioraffinerie chimiocatalytique qui produit trois fractions de produit séparées de familles de produits de valeur à un rendement et une pureté élevés à partir de biomasse lignocellulosique. Les familles de produits, comprenant simplement des produits stables, sont (i) une huile de lignine enrichie avec des teneurs élevées en composés (mono)phénoliques dérivés de la lignine, (ii) des polyols dérivés d'hémicellulose sensiblement exempts d'humine (oligomères furaniques), et (iii) une pâte de cellulose. Ceci est obtenu par traitement de biomasse dans un mélange presqu'équivolumique d'un alcool (tel que le n-butanol) et d'eau à température élevée, en présence d'un catalyseur métallique et d'hydrogène. Au cours de ce processus de fractionnement monotope, la liqueur chaude désenchevêtre la biomasse polymère et dépolymérise la lignine et l'hémicellulose, tandis que le catalyseur et l'environnement réducteur sont essentiels pour accumuler et cibler des produits stables à un rendement élevé (tels que des phénoliques et des polyols, respectivement). Le procédé est particulièrement pertinent à l'échelle industrielle car il surmonte les protocoles de séparation difficiles et complexes, en place dans la technologie de bioraffinerie classique. Le procédé prévoit une récupération de produits simple dans une étape de traitement en trois fractions ; la pulpe de glucide solide (principalement la cellulose) est récupérée lors de la filtration, tandis que la séparation de phase du N-butanol et de l'eau se produit au-dessous de 125 °C, offrant une stratégie facile et efficace pour isoler des composés phénoliques dérivés de lignine, présents dans l'alcool (telle que la phase n-butanol) à partir de polyols, présents dans la phase aqueuse en même temps. Les trois flux de produits résultants fournissent une plate-forme polyvalente pour la conversion de flux descendant vers des produits chimiques à base de bio à valeur ajoutée.
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