(57)【要約】  本明細書において、バイオマスから油性化合物を回収するための方法及びプロセスを開示し、特にバイオマスは光合成微生物を含む。また、開示の方法を使用して得られた油性化合物も開示する。バイオマスから油性組成物を得るための方法は、（ａ）前記バイオマス及び水を含む原料を得ることと、（ｂ）閉じた反応容器中で前記原料を、約２５０℃〜約３６０℃の間の第一の温度まで加熱し、且つ、０分〜約９０分の間の時間前記第一の温度に保持することと、（ｃ）（ｂ）の前記原料を、周囲温度〜約１５０℃の間の温度まで冷却することと、（ｄ）（ｃ）の前記冷却した原料を、ｐＨ約３．０〜６．０未満まで酸性化して酸性化組成物を生成することと、（ｅ）（ｄ）の前記酸性化組成物を、約４０℃〜約１５０℃の間の第二の温度まで加熱し、且つ、前記酸性化生成物を０分〜約４５分の間の時間前記第二の温度に保持することと、（ｆ）前記酸性化組成物を少なくとも有機層と水層に分離することと、及び（ｇ）前記水層から前記有機層を除去して油性組成物を得ることとを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バイオマスから油性組成物を得るための方法であって、
（ａ）前記バイオマス及び水を含む原料を得ることと、
（ｂ）閉じた反応容器中で前記原料を、約２５０℃〜約３６０℃の間の第一の温度まで加熱し、且つ、０分〜約９０分の間の時間前記第一の温度に保持することと、
（ｃ）（ｂ）の前記原料を、周囲温度〜約１５０℃の間の温度まで冷却することと、
（ｄ）（ｃ）の前記冷却した原料を、ｐＨ約３．０〜６．０未満まで酸性化して酸性化組成物を生成することと、
（ｅ）（ｄ）の前記酸性化組成物を、約４０℃〜約１５０℃の間の第二の温度まで加熱し、且つ、前記酸性化生成物を０分〜約４５分の間の時間前記第二の温度に保持することと、
（ｆ）前記酸性化組成物中の前記水の体積とほぼ等しい体積の溶媒を、（ｅ）の前記酸性化組成物に加えて溶媒抽出組成物を生成することと、ここで前記溶媒は水に難溶性であるが、前記油性組成物はこの溶媒に少なくとも実質的に可用性である、
（ｇ）前記閉じた反応容器中の前記溶媒抽出組成物を、約６０℃〜約１５０℃の間の第三の温度まで加熱し、約１５分〜約４５分の間の期間前記第三の温度に保持することと、
（ｈ）前記溶媒抽出組成物を、少なくとも有機層及び水層へ分離することと、
（ｉ）前記水層から前記有機層を除去することと、
（ｊ）前記有機層から前記溶媒を除去して油性組成物を得ることと
を含む、バイオマスから油性組成物を得るための方法。
【請求項２】
前記バイオマスが水生微生物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記水生微生物が藻類又は細菌である、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記微生物が光合成微生物である、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記微生物が光合成藻類である、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記微生物がシアノバクテリアである、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記第一の温度が約２６０℃〜約３３０℃の間である、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記第一の温度が約２８０℃〜約３２０℃の間である、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記第一の温度が約１０分〜約３０分間維持される、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記第一の温度が約３０分〜約９０分間維持される、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
（ｃ）の前記原料が約３０℃〜約１５０℃の間の温度まで冷却される、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
（ｃ）の前記原料が約３０℃〜約１２０℃の間の温度まで冷却される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記冷却された原料が、ｐＨ約４．０〜約５．０の間まで酸性化される、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記冷却された原料が、ｐＨ約４．５まで酸性化される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記第二の温度が、約４０℃〜約７０℃の間である、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記第二の温度が、約７０℃〜約１００℃の間である、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記酸性化組成物が、約１０分〜約６０分間前記第二の温度に保持される、請求項１７に記載の方法。
【請求項１８】
前記酸性化組成物が、約１５分〜約４５分間前記第二の温度に保持される、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記第三の温度が、約１１０℃〜約１３０℃の間である、請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
前記第三の温度が約１２０℃である、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記溶媒抽出組成物が、約２０分〜約４０分間前記第三の温度に保持される、請求項１に記載の方法。
【請求項２２】
前記溶媒抽出組成物が、約２５分〜約３５分間前記第三の温度に保持される、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記溶媒抽出物が、約３０分間前記第三の温度に保持される、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記抽出組成物の少なくとも有機層及び水層への分離が、遠心分離及び重力分離の内の少なくとも一つによって成される、請求項１に記載の方法。
【請求項２５】
前記遠心分離が連続遠心分離による、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記連続遠心分離が、積層分離版型遠心分離又はデカンタ型遠心分離による、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記分離が重力分離による、請求項２４に記載の方法。
【請求項２８】
少なくとも有機層及び水層へ分離することができる十分な時間、混合せずに、（ｉ）の前記溶媒抽出組成物を保持することを更に含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記水層からの前記有機層の除去が、ポンピング、サイホニング、重力流動又はデカンタにより成される、請求項１に記載の方法。
【請求項３０】
前記溶媒が、ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、トルエン（メチルベンゼン）、クロロホルム（トリクロロメタン）及びメチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）の内の少なくとも一つである、請求項１に記載の方法。
【請求項３１】
前記有機層からの前記溶媒の前記除去が、蒸留によりなされる、請求項１に記載の方法。
【請求項３２】
前記水層の内の少なくとも一つにおいて（ｆ）〜（ｈ）を繰り返すことと、存在する場合は（ｉ）の固体層において少なくとも一度（ｆ）〜（ｈ）を行うことを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３３】
（ｂ）の前に、前記原料を脱水することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３４】
前記脱水が、凝集、遠心分離及び濾過の内の少なくとも一つによる、請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記第一の温度に加熱する前又は加熱中に、前記原料へ酸を加えない、請求項１に記載の方法。
【請求項３６】
請求項１〜３５のいずれか一項に記載の方法により作られた、油性組成物。
【請求項３７】
前記組成物が、３０ｐｐｍ未満のカルシウム含有量、２０ｐｐｍ未満のマグネシウム含有量、２０ｐｐｍ未満のマンガン含有量、２０ｐｐｍ未満のリン含有量、５０ｐｐｍ未満のナトリウム含有量、及び２０ｐｐｍ未満のストロンチウム含有量を含む、請求項３６に記載の組成物。
【請求項３８】
３０ｐｐｍ未満のカルシウム含有量、２０ｐｐｍ未満のマグネシウム含有量、２０ｐｐｍ未満のマンガン含有量、２０ｐｐｍ未満のリン含有量、５０ｐｐｍ未満のナトリウム含有量及び、２０ｐｐｍ未満のストロンチウム含有量を含む油性組成物であって、前記組成物が水生バイオマスから得られる、油性組成物。
【請求項３９】
前記水生バイオマスが光合成生物を含む、請求項３８に記載の組成物。
【請求項４０】
前記光合成生物が藻類である、請求項３９に記載の組成物。
【請求項４１】
前記藻類が微細藻類である、請求項４０に記載の組成物。
【請求項４２】
前記光合成生物がシアノバクテリアである、請求項３９に記載の組成物。
【請求項４３】
微生物を含むバイオマスから抽出された油を含む油性組成物であって、前記組成物が、ＡＳＴＭプロトコルＤ７１６９−１１により決定される５％〜５５％の華氏２６０°〜華氏６３０°の沸点を備えるパーセント質量分率を有する、油性組成物。
【請求項４４】
前記油が、水素化、脱炭酸、脱カルボニル化、脱酸素、異性化（水素異性化を含む）、脱硫、脱窒素、水素化分解及び接触分解の内の一つ以上に供されていない、請求項４３に記載の組成物。
【請求項４５】
前記組成物が、２０％〜３５％の間の、華氏２６０°〜華氏６３０°の沸点を備える、パーセント質量分率を有する、請求項４３に記載の組成物。
【請求項４６】
前記組成物が、３０％〜４５％の間の、華氏２６０°〜華氏６３０°の沸点を備える、パーセント質量分率を有する、請求項４３に記載の組成物。
【請求項４７】
微生物を含むバイオマスから抽出された油を含む油性組成物であって、前記組成物が、ＡＳＴＭプロトコルＤ７１６９−１１により決定される２５％〜３５％の華氏４９０°〜華氏６３０°の沸点を備えるパーセント質量分率を有する、油性組成物。
【請求項４８】
前記油が、水素化、脱炭酸、脱カルボニル化、脱酸素、異性化（水素異性化を含む）、脱硫、脱窒素、水素化分解及び接触分解の内の一つ以上に供されていない、請求項４７に記載の組成物。
【請求項４９】
前記組成物が、２０％〜３０％の間の、華氏４９０°〜華氏６３０°の沸点を備える、パーセント質量分率を有する、請求項４７に記載の組成物。
【請求項５０】
前記微生物が藻類又は細菌である、請求項４３又は４７に記載の組成物。
【請求項５１】
前記藻類又は前記細菌が光合成性である、請求項５１に記載の組成物。
【請求項５２】
前記細菌がシアノバクテリアである、請求項５１に記載の組成物。
【請求項５３】
前記藻類が微細藻類である、請求項５１に記載の組成物。
【請求項５４】
バイオマスから油性組成物を得るための方法であって、
（ａ）前記バイオマス及び水を含む原料を得ることと、
（ｂ）閉じた反応容器中で前記原料を、約２５０℃〜約３６０℃の間の第一の温度まで加熱し、且つ、０分〜約９０分の間の時間前記第一の温度に保持することと、
（ｃ）（ｂ）の前記原料を、周囲温度〜約１５０℃の間の温度まで冷却することと、
（ｄ）（ｃ）の前記冷却した原料を、ｐＨ約３．０〜６．０未満まで酸性化して酸性化組成物を生成することと、
（ｅ）（ｄ）の前記酸性化組成物を、約４０℃〜約１５０℃の間の第二の温度まで加熱し、且つ、前記酸性化生成物を０分〜約４５分の間の時間前記第二の温度に保持することと、
（ｆ）前記溶媒抽出組成物を、少なくとも有機層及び水層へ分離することと、
（ｉ）前記水層から前記有機層を除去して油性組成物を得ることと、
を含む、バイオマスから油性組成物を得るための方法。
【請求項５５】
前記バイオマスが水生微生物を含む、請求項５４に記載の方法。
【請求項５６】
前記水生微生物が藻類又は細菌である、請求項５５に記載の方法。
【請求項５７】
前記微生物が光合成微生物である、請求項５６に記載の方法。
【請求項５８】
前記微生物が光合成性藻類である、請求項５７に記載の方法。
【請求項５９】
前記微生物がシアノバクテリアである、請求項５７に記載の方法。
【請求項６０】
前記第一の温度が、約２６０℃〜約３３０℃の間である、請求項５４に記載の方法。
【請求項６１】
前記第一の温度が、約２８０℃又は約３２０℃である、請求項６０に記載の方法。
【請求項６２】
前記第一の温度が、約１０分〜約３０分間維持される、請求項５４に記載の方法。
【請求項６３】
前記第一の温度が、約３０分〜約９０分間維持される、請求項５４に記載の方法。
【請求項６４】
（ｃ）の前記原料が、約３０℃〜約１５０℃の温度まで冷却される、請求項５４に記載の方法。
【請求項６５】
（ｃ）の前記材料が、約３０℃〜約１２０℃の温度まで冷却される、請求項６４に記載の方法。
【請求項６６】
前記冷却された原料を、ｐＨ約４．０〜約５．０まで酸性化する、請求項５４に記載の方法。
【請求項６７】
前記冷却された原料を、ｐＨ約４．５まで酸性化する、請求項６６に記載の方法。
【請求項６８】
前記第二の温度が、約４０℃〜約７０℃の間である、請求項５４に記載の方法。
【請求項６９】
前記第二の温度が、７０℃〜１００℃の間である、請求項５４に記載の方法。
【請求項７０】
前記酸性化組成物を、約１０分〜約６０分間前記第二の温度で保持する、請求項５４に記載の方法。
【請求項７１】
前記酸性化組成物を、約１５分〜約４５分間前記第二の温度に保持する、請求項７０に記載の方法。
【請求項７２】
少なくとも有機層及び水層への前記酸性化組成物の分離が、遠心分離及び重力分離の内の少なくとも一つにより成される、請求項５４に記載の方法。
【請求項７３】
前記遠心分離が連続遠心分離による、請求項７２に記載の方法。
【請求項７４】
前記連続遠心分離が、積層分離版型遠心分離又はデカンタ型遠心分離による、請求項７３に記載の方法。
【請求項７５】
前記分離が、重力分離による、請求項７２に記載の方法。
【請求項７６】
少なくとも有機層及び水層へ分離するのに十分な時間、混合せずに、前記酸性化組成物を保持することを更に含む、請求項７５に記載の方法。
【請求項７７】
前記水層からの前記有機層の除去が、ポンピング、サイホニング、重力流動又はデカンタにより成される、請求項５４に記載の方法。
【請求項７８】
（ｂ）の前に前記原料を脱水することを更に含む、請求項５４に記載の方法。
【請求項７９】
前記脱水が、凝集、遠心分離及び濾過の内の少なくとも一つによる、請求項７８に記載の方法。
【請求項８０】
前記第一の温度まで加熱する前又は加熱中に、前記原料へ酸を加えない、請求項５４に記載の方法。
【請求項８１】
請求項５４〜８０のいずれか一項に記載の方法により作られた油性組成物。
【請求項８２】
前記原料を、約８０℃〜約２２０℃の間の前処理温度まで加熱し、前処理をした原料を生成するために約５分〜約６０分間前記前処理温度に保持することにより、前記第一の温度まで加熱する前に、前記原料を前処理することを更に含む、請求項１〜３５及び５４〜８０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８３】
前記前処理温度が約１７０℃〜約２００℃であり、前記保持時間が約２５分〜約３５分である、請求項８２に記載の方法。
【請求項８４】
前記前処理温度が約１６０℃〜約１８０℃であり、前記保持時間が約３５分〜約６０分である、請求項８２に記載の方法。
【請求項８５】
前記前処理温度が約１７０℃〜約２００℃であり、前記保持時間が約１５分〜約２５分である、請求項８２に記載の方法。
【請求項８６】
前記前処理温度が約１８０℃〜約２１０℃であり、前記保持時間が約５分〜約１５分である、請求項８２に記載の方法。
【請求項８７】
前処理の間、前記原料へ酸を加えることを更に含む、請求項８２に記載の方法。
【請求項８８】
前処理の間、前記原料へ酸を加えることを更に含む、請求項８３〜８６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８９】
前記酸が、前記原料の前記ｐＨを約３〜６まで下げる、請求項８７に記載の方法。
【請求項９０】
加熱後、前記原料から水を除去することを更に含む、請求項８２に記載の方法。
【請求項９１】
加熱及び酸の追加後、前記原料から水を除去することを更に含む、請求項８７に記載の方法。
【請求項９２】
前記前処理した原料をすすぐことを更に含む、請求項９０又は９１に記載の方法。
【請求項９３】
前記すすぐことが、前記除去した水の体積と等しい体積のすすぎ液を加えることを含む、請求項９２に記載の方法。
【請求項９４】
前記すすぎ液が水を含む、請求項９３に記載の方法。
【請求項９５】
前記すすぎ液と前記前処理をした原料を混合することを更に含む、請求項９３に記載の方法。
【請求項９６】
前記混合が、約５分〜約６０分間実施される、請求項９５に記載の方法。
【請求項９７】
前記混合が、約５分〜約４５分間実施される、請求項９６に記載の方法。
【請求項９８】
前記混合が、約１０分〜約２０分間実施される、請求項９７に記載の方法。
【請求項９９】
前記すすぎ液の一部を除去することを更に含む、請求項９３又は９５に記載の方法。
【請求項１００】
前記前処理の後であり、且つ、前記第一の温度への加熱の前に、前記前処理した原料を保存することを更に含む、請求項８２、８７、８８、９２又は９９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０１】
前記前処理した原料を、１日〜１年の期間保存する、請求項１００に記載の方法。
【請求項１０２】
前記前処理した原料を、１日〜１ヶ月の期間保存する、請求項１０１に記載の方法。
【請求項１０３】
前記前処理した原料を、１ヶ月〜３ヶ月の期間保存する、請求項１０１に記載の方法。
【請求項１０４】
前記前処理した原料を、３ヶ月〜６ヶ月の期間保存する、請求項１０１に記載の方法。
【請求項１０５】
前記前処理した原料を、６ヶ月〜９ヶ月の期間保存する、請求項１０１に記載の方法。
【請求項１０６】
前記前処理した原料を、９ヶ月〜１２ヶ月の期間保存する、請求項１０１に記載の方法。
【請求項１０７】
前記前処理した原料を、周囲温度で保存する、請求項１００又は１０１に記載の方法。
【請求項１０８】
前記前処理した原料を、０℃〜５℃の間の温度で保存する、請求項１００又は１０１に記載の方法。
【請求項１０９】
前記前処理した原料を、５℃〜１０℃の間の温度で保存する、請求項１００又は１０１に記載の方法。
【請求項１１０】
前記前処理した原料を、１０℃〜２０℃の間の温度で保存する、請求項１００又は１０１に記載の方法。
【請求項１１１】
前記前処理した原料を、２０℃〜２５℃の間の温度で保存する、請求項１００又は１０１に記載の方法。
【請求項１１２】
前記前処理した原料を、閉じた容器中に保存する、請求項１００に記載の方法。
【請求項１１３】
前記閉じた容器が更に上部空間を含む、請求項１１２に記載の方法。
【請求項１１４】
前記上部空間が空気を含む、請求項１１３に記載の方法。
【請求項１１５】
前記上部空間が人工大気を含む、請求項１１３に記載の方法。
【請求項１１６】
前記人工大気が、二酸化炭素、窒素又はアルゴンを含む、請求項１１５に記載の方法。
【請求項１１７】
前記原料が前処理された原料である、請求項１〜３５及び５４〜８０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１８】
前記前処理された原料が、約１日〜約１年の期間保存されている、請求項１１７に記載の方法。
【請求項１１９】
前記前処理された原料へ液体を加えることを更に含む、請求項１１７又は１１８に記載の方法。
【請求項１２０】
前記液体が水を含む、請求項１１９に記載の方法。
【請求項１２１】
約１％固体〜約２０％固体を含む原料を生成するために、前記液体を加える、請求項１１９に記載の方法。
【請求項１２２】
約１％固体〜約５％固体を含む原料を生成するために、前記液体を加える、請求項１１９に記載の方法。
【請求項１２３】
約５％固体〜約１０％固体を含む原料を生成するために、前記液体を加える、請求項１１９に記載の方法。
【請求項１２４】
約１０％固体〜約１５％固体を含む原料を生成するために、前記液体を加える、請求項１１９に記載の方法。
【請求項１２５】
約１５％固体〜約２０％固体を含む原料を生成するために、前記液体を加える、請求項１１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１０年７月２６日に出願された米国仮特許出願番号第６１／３６７，７６３号及び、２０１１年１月１２日に出願された米国仮特許出願番号第６１／４３２，００６号の利益を主張し、すべての目的についてその全体において参照により本明細書中に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
石油、石油化学製品及び石油化学製品の製造に有用な他の物質などの燃料製品の需要が、ますます高まっている。２０３０年までに、主に石油及びガスの形態でのエネルギー需要が４５％増加すると予測されている。多くの国において、石油の使用と石油生産の間に格差が存在する。例えば、２００８年において、アメリカ合衆国は、一日で約８万バレルしか石油を生産していない一方、一日に約１９万バレルの石油を消費した。国内生産の停滞又は減少などとして、この格差は、将来的に著しく増加すると予測されている。経済及び国家安全保障上の理由から、化石燃料以外の炭化水素の代替エネルギー源の開発に、新たに注目されている。
【０００３】
更に、化石燃料の燃焼は、地球の大気中の二酸化炭素レベルの増加に関連付けられている。この二酸化炭素の増加は、今度は、地球の温度が徐々に増加していることに関連付けられている。いくつかの推定によると、炭素排出量が削減されない場合、地球の平均気温は、今世紀末までに６℃程度上昇し得る。このような地球の気温上昇は、沿岸洪水及び不作などの事象のために、人類の文明に大きな影響を及ぼす可能性がある。結果として、カーボンニュートラルである、又は、結果として大幅に正味のＣＯ2生成の減少につながるエネルギー源の開発への関心が増加してきている。また、化石燃料を得ることが技術的により困難になるため、化石燃料の生産における汚染及び環境災害に関する国民の意識が増してきている。
【０００４】
結果として、燃料製品を製造するための代替方法及び必要性が高まってきている。バイオマスは、特に脂質含有微生物において、燃料として使用するための炭化水素の代替供給源を提供する。光合成微細藻類及び光合成細菌などの光合成微生物は、二酸化炭素を大気中から除去するためのそれらの能力及び、それらが供給源についての食料生産と直接的に競合しないという事実のために、特に有用である。
【０００５】
藻類は幅広い条件の下で急速な成長が可能な適応性の高い植物である。ほとんどの藻類は、水性環境で成長するように適合しており、エネルギー源として光を利用して、液体培地中で増殖させることができる。屋外の設定、池又は他の開いた又は閉じた容器中で、光合成のために日光を使用して、大規模に藻類を増殖する能力は、エネルギーの生物生産、環境浄化、及び炭素固定についての、それらの有用性を向上させる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
燃料生産のために、水性微生物を使用するための至上命題は、効率的且つ経済的に生物由来の油を回収する能力である。光合成藻類及びバクテリアの大半は水生であることを考えると、その方法は、高含水のバイオマスから油を回収するのに適していることが好ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
多くの実施形態において本明細書中で記載するのは、バイオマス及び水を含む原料を得ること及び、約２２０℃〜約５００℃の温度で密閉反応容器中において混合しながら又は混合しないで水性組成物を加熱すること及び、その温度で水性組成物を０分（即ち、保持時間無し）〜約４時間保持することを含む、バイオマスから油性組成物を得るための方法である。本明細書に記載のように、原料は、前処理が施されている又は施されていない可能性がある。原料を周囲の温度から約１５０℃まで冷却し、次に、ｐＨ約２．０〜６．０まで酸性化する。酸性化した組成物を、約４０℃〜約１５０℃まで加熱し、約０分（即ち、保持時間無し）〜約４時間の範囲の期間、混合しながら又は混合しないで、その温度を保持する。酸化した組成物はここで、更なる処理無しに、少なくとも有機層及び水層に相分離させることが可能であり、有機層を除去した。いくつかの例において、少なくとも第三の粒子又は固体層が存在し得る。代わりに又はそれに付け加えて、溶媒抽出を使用することができる。溶媒抽出を使用する場合、溶媒の体積は酸性化した組成物中の、溶媒抽出組成物を製造するために追加された水の体積とほぼ等しい。使用する溶媒は、水に不溶性又は実質的に不溶であるが、その溶媒中に油性化合物が可用性又は実質的に可用である溶媒であり得る。溶媒抽出組成物を約２０℃〜約１５０℃の温度にし、組成物を０分（即ち、保持時間無し）〜約４時間の範囲の期間の間、混合しながら又は混合しないで、その温度に保持する。溶媒抽出物は、少なくとも有機層及び水層へ分離する。いくつかの実施形態において、少なくとも粒子又は固体層がまた存在する。ここで有機層が得られ、有機層中の油性化合物（単数又は複数）を得るために、溶媒を除去する。
【０００８】
いくつかの実施形態において、液体又は水層を除去した後に、バイオマスを約８０℃〜約２２０℃の温度まで加熱することを含む前処理を、バイオマスに施す。バイオマスは、約５分〜約６０分の間、攪拌若しくはかき混ぜをしながら又はせずに、この温度に保持する。特定の実施形態において、約２０分〜４０分の間、約１７０℃〜２１０℃で保持する。いくつかの実施形態において、前処理中、特に加熱中に、バイオマスへ酸を加える。特定の実施形態において、前処理の間、バイオマスのｐＨを約ｐＨ３〜約ｐＨ６へ調整する。さらなる実施形態において、前処理は更に、液層の除去の後にバイオマスをすすぐことを含む。特定の実施形態において、すすぎは、例えば除去した液層の体積と等しい脱イオン水などの水を加えること、周囲の温度で約５分〜３０分間バイオマスと水を混合すること、及び、すすぎ液を除去することを含む。更なる実施形態において、除去された液体と等しい量の、例えば脱イオン水などの水の量が、前処理後、且つ、更なる処理の前にバイオマスへ加えられる。
【０００９】
更なる実施形態において、前処理したバイオマスを更なる処理の前に保存する。前処理したバイオマスは、例えば、１日〜１年などの任意の所望の期間保存され得る。前処理したバイオマスは、周囲の温度又は、約−２０℃〜２５℃の制御された温度で保存され得る。前処理されたバイオマスは、開いた又は閉じた容器中で保存され得る。閉じた容器中に保存される場合、容器中の大気は空気、又は窒素、二酸化炭素、アルゴン若しくはその組み合わせなどのガスであり得る。
【００１０】
特定の実施形態において、バイオマスは、藻又は細菌などの水生微生物を含む。更なる実施形態において、水生微生物は、例えば、光合成藻類又はシアノバクテリアなどの光合成的であり得る。
【００１１】
別の態様は、本明細書に記載の任意のプロセスによって作られた油性組成物を提供する。特定の実施形態において、油性組成物は、光合成微生物から得られ、３０ｐｐｍ未満のカルシウム含有量、２０ｐｐｍ未満のマグネシウム含有量、２０ｐｐｍ未満のマンガン含有量、２０ｐｐｍ未満のリン含有量、５０ｐｐｍ未満のナトリウム含有量及び、２０ｐｐｍ未満のストロンチウム含有量を有する。
【００１２】
更に別の態様は、３０ｐｐｍ未満のカルシウム含有量、２０ｐｐｍ未満のマグネシウム含有量、２０ｐｐｍ未満のマンガン含有量、２０ｐｐｍ未満のリン含有量、５０ｐｐｍ未満のナトリウム含有量、及び２０ｐｐｍ未満のストロンチウム含有量を有する、水生バイオマスから得られた油性組成物を提供する。特定の実施形態において、水生バイオマスは、例えば、光合成藻類又はシアノバクテリアなどの光合成生物を含む。更なる実施形態において、藻類は微細藻類である。
【００１３】
更なる態様は、ＡＳＴＭプロトコルＤ７１６９−１１によって決定されるように、約５％〜５５％の華氏２６０°〜華氏６３０°の沸点を有するパーセント質量分率を有する、微生物のバイオマスから抽出された油を含む油性組成を提供する。一実施形態において、油は、ＡＳＴＭプロトコルＤ７１６９−１１によって決定されるように、約２０％〜３５％の華氏２６０°〜華氏６３０°の沸点を有するパーセント質量分率を有する。別の実施形態において、油は、ＡＳＴＭプロトコルＤ７１６９−１１によって決定されるように、約３０％〜４５％の華氏２６０°〜華氏６３０°の沸点を有するパーセント質量分率を有する。特定の実施形態において、油は、水素化、脱炭酸、脱カルボニル化、脱酸素、異性化（水素異性化を含む）、脱硫、脱窒素、水素化分解及び接触分解の一つ以上に供しなかった。微生物は、光合成若しくは非光合成藻類、又は、細菌であり得る。一実施形態において、藻類は光合成微細藻類であり、一方、別の実施形態では、微生物はシアノバクテリアである。
【００１４】
別の態様は、ＡＳＴＭプロトコルＤ７１６９−１１によって決定されるように、約２５％〜３５％の華氏４９０°〜華氏６３０°の沸点を有するパーセント質量分率を有する、微生物のバイオマスから抽出された油を含む油性組成を提供する。一実施形態において、油は、約２０％〜３０％の華氏４９０°〜華氏６３０°の沸点を有するパーセント質量分率を有する。特定の実施形態において、油は、水素化、脱炭酸、脱カルボニル化、脱酸素、異性化（水素異性化を含む）、脱硫、脱窒素、水素化分解及び接触分解の一つ以上に供しなかった。微生物は、光合成若しくは非光合成藻類、又は、細菌であり得る。一実施形態において、藻類は光合成微細藻類であり、一方、別の実施形態では、微生物はシアノバクテリアである。
【００１５】
本発明のこれらの及び他の特性、態様及び利点は、以下の説明、添付の特許請求の範囲、及び添付の図面によって、より理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、連続向流抽出プロセスが使用される、開示されたプロセスの一実施形態の略図を表す。
【図２】図２は、前処理が使用される、開示されたプロセスの一実施形態の略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下の詳細な説明は、当業者が開示の実施形態を実施する際に、支援するために提供される。たとえそうだとしても、この詳細な説明は、改変された本発明を不当に制限するものとして解釈されるべきではなく、本明細書で説明した実施形態の変化形は、本発明の発明発見の範囲を逸脱することなく、当業者によってなされ得る。
【００１８】
本出願に引用される全ての刊行物、特許、特許出願、公開データベース、公開データベースエントリ及び他の参照は、個々の刊行物、特許、特許出願、公開データベース、公開データベースエントリ及び他の参照が、具体的且つ個別に、参照により組み込まれるべきであるかのように、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【００１９】
本明細書及び添付の特許請求の範囲において使用される、単数形「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は、文脈が明確に指示しない限り、複数系の参照を含む。
【００２０】
本明細書及び添付の特許請求の範囲において使用される、二つの終点の間として記載される任意の数値の範囲は、その終点を含む。例えば、２２０℃〜５００℃の間の範囲は、それらの間の全ての数値のみならず、２２０℃及び５００℃を含む。
【００２１】
本明細書及び添付の特許請求の範囲において使用される、用語「水熱処理」及び「水熱プロセス」は、同じ意味で使用される。
【００２２】
本明細書及び添付の特許請求の範囲において使用される、用語「バイオマス」は、生きている又は過去５０年以内に生きていた生物由来の組成物を指す。
【００２３】
本明細書で提供されるのは、バイオマス、特に微生物から、油性化合物（単数又は複数）を得るための方法である。油性化合物は、油の特性を有する化合物を意味する。従って、油性化合物は、炭水化物又は脂質を含む。油性化合物の非限定的な例は、ワックス；遊離脂肪酸、脂肪酸エステル及び脂肪酸アミドを含む脂肪酸アシル；モノ、ジ、及びトリグリセリドなどのグリセロ脂質；グリセロリン脂質；リンスフィンゴ脂質及びグリコスフィンゴ脂質などのスフィンゴ脂質；ステロール；イソテルペン、イソプレン、テルペノイド及びイソプレノイドなどのテルペン；サッカロ脂質；ポリケチド；カロテノイド、クロロフィル及び他の顔料を含む。バイオマスから抽出され、燃料又は潤滑油に精製可能な任意の化合物は、いくつかの実施形態において、油性化合物とみなされ得ることを理解すべきである。
【００２４】
現在、地質学的な石油（化石燃料）から得られた燃料の輸送、精製、流通、使用のための大規模なインフラが存在している。この既存のインフラを利用する任意の代替燃料源の能力は、急速な普及とコスト競争力の面で顕著な利点を提示する。現在、多くの代替燃料は、既存の石油インフラでの使用には適していない。例えば、エタノールは、水を吸収する傾向があるため、既存の流通ネットワークと互換性が無い。更に、既存のガソリンエンジンは、エタノールを大量に含む燃料を燃焼することができるようになる前に、改質が必要である。
【００２５】
本明細書で開示したプロセスは、その多くの利点の中で、既存の石油インフラと互換性があるという点において、地質学的な石油と実質的に同一である製品を生産する能力を有し、化石燃料の精製から得られるものと同じクラスの化合物へ精製することが可能である。従って、開示のプロセスから得られる生成物は、とりわけ、ジェット燃料、航空燃料（航空機用燃料）、軽油、ガソリン、燃料油及び潤滑油へ更に精製することができる。
【００２６】
Ｊｅｔ−Ａ、Ｊｅｔ−Ａ１及びＪＰ−８などのジェット燃料は、１０〜１４炭素の鎖長を有する直鎖及び分岐鎖アルカン、芳香族化合物及びシクロアルカンの混合物を含む中間蒸留物である。ジェット燃料は、高いエネルギー密度及び非常に低い温度でも液体のままで保持される能力により、更に特徴付けられる。
【００２７】
ディーゼル燃料は、Ｃ8〜Ｃ21炭化水素で構成されている。ディーゼルはガソリンよりもよりエネルギー密度が高く、ガソリンを燃焼させると１２５，０００  ＢＴＵ／ＵＳガロンになるのに対して、約１３９，０００  ＢＴＵ／ＵＳガロンを生産する。ディーゼル燃料は、圧力下で自動点火するための燃料特性の指標である、セタン指数により特徴付けられる。セタン指数において、セタン（ｎ−ヘキサデカン）は、１００の値が付与される。分岐鎖及び芳香族分子は、低いセタン指数を有するが、ディーゼル燃料は、典型的に、低い温度での良好な流動性を提供するために、約２５％の芳香族炭化水素を含む。
【００２８】
ガソリンは、典型的に、Ｃ4〜Ｃ12アルカン、イソアルカン及び芳香族化合物から作られている。ガソリンは、事前の爆発に耐えるための燃料の能力の指標である、オクタン価により特徴付けられる。オクタン価システムにおいて、ｎ−オクタンが値０を有する一方、２，２，４−トリメチルペンタンは、オクタン価１００を有する。
【００２９】
用語燃料油は、熱を発生させるために炉又はボイラーにおいて使用され、内燃機関において電力を発生させるための、多くの種類の油を包含する。燃料油は、鎖の長さ及び沸点に基づいて、６つのクラスに分けられる。１番〜３番の燃料油（１番〜３番ディーゼル）は、Ｃ9〜Ｃ20の範囲の炭化水素を含む。これよりも重い燃料油（４番〜６番）は、Ｃ12〜Ｃ70炭化水素から作られている。
【００３０】
航空燃料（航空機用燃料）は、典型的に、７５〜９０％のイソオクタンと、残りはトルエン及びＣ4〜Ｃ5パラフィンで構成されている。航空燃料のオクタン価は、一般的には、１００以上である。航空燃料は、自動車に使用されるガソリンと非常に良く似ているが、組成物が通常より均一であり、自動車用ガソリンと異なり、しばしばアンチノック添加剤として鉛を含む。
【００３１】
本プロセスは微細藻類、特に緑及び青緑色の藻類（シアノバクテリア）を用いて例示したが、そのプロセスは、一般的には維管束植物、特に陸生維管束植物に適用できることを理解すべきである。従って、一態様において、バイオマスは、バイオマスの粒径をポンピングに適する粒径まで小さくするために処理され得る。サイズの減少は、例えば、パルプ化又は粉砕などの当業者に知られている任意の方法を使用して達成され得る。粉砕の前、間又は後に、ポンピングを使用して容易に移動させることができるスラリーを生成するために、水をバイオマスへ加え得る。典型的に、スラリーは、少なくとも５０％の水を含む。他の場合において、スラリーは、少なくとも６０％、少なくとも７０％、少なくとも８０％、少なくとも９０％、少なくとも９５％又は少なくとも９９％の水を含み得る。当業者に理解されるように、バイオマスが微細藻類又はシアノバクテリアなどの微細藻類を含む場合、抽出前に粒径を小さくする必要が無いかもしれない。
【００３２】
いくつかの例において、乾燥バイオマスを使用し得る。そのような例において、ポンピングを可能にするために、乾燥バイオマスへ水などの液体を添加することが有利であり得る。液体は、約５０％、約４０％、約３０％、約２０％、約１５％、約１０％、約５％バイオマス又は約１％バイオマスを含むスラリーを生成するために加えられ得る。
【００３３】
一実施形態において、本明細書に記載したプロセスで生成された油性化合物は、微生物を含むバイオマスから回収される。微生物は、原核生物又は真核生物であってよい。いくつかの実施形態において、微生物は、緑藻又はシアノバクテリア（青緑藻）などの光合成性生物である。他の実施形態において、微生物は水生生物である。特定の実施形態において、微生物は、光合成性であり、且つ、水生である。一つ以上の脂質及び脂質様分子を含む任意の微生物を、本プロセスにおいて使用することができる。
【００３４】
いくつかの実施形態において、油性組成物は、例えば、緑藻、赤藻、又は褐藻などの藻類から回収される。特定の実施形態において、藻類は、例えば、Ｃｈｌａｍｙｄｏｍｏｎａｓ  ｓｓｐ．，  Ｄｕｎａｌｉｅｌｌａ  ｓｓｐ．，  Ｈａｅｍａｔｏｃｏｃｃｕｓ  ｓｐｐ．，  Ｓｃｅｎｅｎｄｅｓｍｕｓ  ｓｐｐ．，  Ｃｈｌｏｒｅｌｌａ  ｓｐｐ．又はＮａｎｎｏｃｈｌｏｒｏｐｓｉｓ  ｓｐｐ．などであるがそれらに限定されない微細藻類である。より具体的な例は、Ｃｈｌａｍｙｄｏｍｏｎａｓ  ｒｅｉｎｈａｒｄｔｉｉ，  Ｄｕｎａｌｉｅｌｌａ  ｓａｌｉｎａ，  Ｈａｅｍａｔｏｃｏｃｃｕｓ  ｐｌｕｖｉａｌｉｓ，  Ｓｃｅｎｅｄｅｓｍｕｓ  ｄｉｍｏｒｐｈｕｓ，  Ｄ．  ｖｉｒｉｄｉｓ，  及びＤ．  ｔｅｒｔｉｏｌｅｃｔａを含むがそれらに限定されない。本明細書での使用が企図されている生物の例は、紅藻、緑藻、不等毛植物門、黄緑藻植物門、灰色植物門、クロララクニオン藻、ユーグレナ藻、ハプト藻、クリプト藻、うず鞭毛藻類及び植物プランクトンを含むがそれらに限定されない。他の実施形態において、油性化合物は、例えば、Ｓｙｎｅｃｈｏｃｏｃｃｕｓ  ｓｓｐ．，  Ｓｙｎｅｃｈｏｃｙｓｔｉｓ  ｓｓｐ．  Ａｔｈｒｏｓｐｉｒａ  ｓｓｐ．，  Ｐｒｏｃｈｌｏｒｏｃｏｃｃｕｓ  ｓｓｐ．，  Ｃｈｒｏｏｃｏｃｃｕｓ  ｓｓｐ．，  Ｇｌｅｏｅｃａｐｓａ  ｓｓｐ．，  Ａｐｈａｎｏｃａｐｓａ  ｓｓｐ．，  Ａｐｈａｎｏｔｈｅｃｅ  ｓｓｐ．，  Ｌｅｐｔｏｌｙｎｇｂｙａ  ｓｓｐ．，  Ｍｅｒｉｓｍｏｐｅｄｉａ  ｓｓｐ．，  Ｍｉｃｒｏｃｙｓｔｉｓ  ｓｓｐ．，  Ｃｏｅｌｏｓｐｈａｅｒｉｕｍ  ｓｓｐ．，  Ｐｒｏｃｈｌｏｒｏｔｈｒｉｘ  ｓｓｐ．，  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒｉａ  ｓｓｐ．，  Ｔｒｉｃｈｏｄｅｓｍｉｕｍ  ｓｓｐ．，  Ｓｐｉｒｕｌｉｎａ  ｓｓｐ．，  Ｍｉｃｒｏｃｏｌｅｕｓ  ｓｓｐ．，  Ｃｈｒｏｏｃｏｃｃｉｄｉｏｐｉｓｉｓ  ｓｓｐ．，  Ａｎａｂａｅｎａ  ｓｓｐ．，  Ａｐｈａｎｉｚｏｍｅｎｏｎ  ｓｓｐ．，  Ｃｙｌｉｎｄｒｏｓｐｅｒｍｏｐｓｉｓ  ｓｓｐ．，  Ｃｙｌｉｎｄｒｏｓｐｅｒｍｕｍ  ｓｓｐ．，  Ｔｏｌｙｐｏｔｈｒｉｘ  ｓｓｐ．又はＳｃｙｔｏｎｅｍａ  ｓｓｐを含むがそれらに限定されない光合成細菌から抽出される。
【００３５】
微生物は、光合成が可能な条件下において成長し得るが、しかしながら、これは必要条件ではない（例えば、生物は光の非存在下で成長し得る）。いくつかの例において、バイオマスは、遺伝的に改変された生物から得ることができる。バイオマスが遺伝子的に改変された微生物から得られる例において、微生物は、光合成能力が低下又は破壊されるような方法で遺伝子的に改変され得る。微生物が、光合成（天然又は遺伝子組換えによる）に対応していない生育条件において、生物は、光合成の非存在下で成長をサポートするために必要な栄養素が提供される。例えば、その中（又は上）で生物が成長する培養培地は、有機炭素源、窒素源、リン源、ビタミン類、金属類、脂質、核酸、微量栄養素、及び／又は任意の生物に固有の要件を含め、必要な栄養素を補充することができる。有機炭素源は、酢酸、単純な炭水化物（例えば、グルコース、ショ糖、乳糖）、複合炭水化物（例えば、デンプン、グリコーゲン）、タンパク質、及び脂質を含むがそれらに限定されない、宿主細胞が代謝可能な任意の炭素源を含む。当業者は、全ての生物が十分に特定の栄養素を代謝できるわけではなく、適切な栄養混合物を提供するために、栄養素の混合物をある生物から別の生物へ変更する必要があり得ることを理解するであろう。
【００３６】
微生物は、例えば、池、水路、埋め立て又は閉じている若しくは部分的に閉じているバイオリアクターシステムなどの、陸上において増殖させることができる。微生物は、例えば、海、海洋、湖、川、貯水池などの水中で直接的に増殖させることもできる。微生物を大量培養させる実施形態において、生物は、当該分野で公知の方法を用いた高密度バイオリアクターにおいて増殖することができる。例えば、藻類は、高密度フォトバイオリアクター（例えば、Ｌｅｅ  ｅｔ  ａｌ，  Ｂｉｏｔｅｃｈ．  Ｂｉｏｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  ４４：１１６１−１１６７，  １９９４を参照）及び他のバイオリアクター（下水や排水処理のためのリアクターなど）（例えば、Ｓａｗａｙａｍａ  ｅｔ  ａｌ，  Ａｐｐｌ．  Ｍｉｃｒｏ．  Ｂｉｏｔｅｃｈ．，  ４１：７２９−７３１，  １９９４を参照）において、増殖させることができる。いくつかの実施形態において、藻類は、例えば、重金属を除去し（例えば、Ｗｉｌｋｉｎｓｏｎ，  Ｂｉｏｔｅｃｈ．  Ｌｅｔｔｅｒｓ，  １１：８６１−８６４，  １９８９）、水素を生成する（例えば、米国特許出願公開第２００３０１６２２７３号明細書）ため、又は、栄養補助食品若しくは治療用化合物を生成する（Ｗａｌｋｅｒ  ｅｔ  ａｌ．，  Ｐｌａｎｔ  Ｃｅｌｌ  Ｒｅｐ．２４：６２９−６４１，  ２００５）ためには大量培養し得るが、主に油含有量のためには大量培養できない可能性がある。
【００３７】
開示されたプロセスは、バイオマス及び特に水生微生物から、脂質、油脂類、テルペン類、炭化水素又は他の油性組成物を抽出するために使用することができる。微生物を含む水生環境は、処理無し及び／又は補充無しの任意の天然供給源からの水とすることができる。水は、淡水、汽水又は海水であってよい。いくつかの実施形態において、水生環境は、０．１、０．２、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、１．０、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、１．６、１．７、１．８、１．９、２．０、２．１、２．２、２．３、２．４、２．５、２．６、２．７、２．８、２．９、３．０、３．１、３．２、３．３、３．４、３．５、３．６、３．７、３．８、３．９、４．０、４．１、４．２、４．３モル又はそれ以上の塩化ナトリウム濃度を含み得る。当業者は、他の塩（ナトリウム塩、カルシウム塩、カリウム塩など）もまた、水生環境中に存在し得ることを理解するであろう。従って、水質を測定する大体的な方法は、全溶解固形物（ＴＤＳ）である。ＴＤＳは、水質の領域において良く知られており、水中に溶解する有機及び無機物質の合計含有量の指標である。一般的に、淡水は１５００ｍｇ／ｌ未満のＴＤＳを有し、汽水は１５００〜５０００ｍｇ／ｌのＴＤＳを有し、生理食塩水は５０００ｍｇ／ｌ以上のＴＤＳを有する。従って、いくつかの実施形態において、水生環境は、最大１５００ｍｇ／ｌ、２０００ｍｇ／ｌ、２５００ｍｇ／ｌ、３０００ｍｇ／ｌ、３５００ｍｇ／ｌ、４０００ｍｇ／ｌ、４５００ｍｇ／ｌ、５０００ｍｇ／ｌ、５５００ｍｇ／ｌ、６０００ｍｇ／ｌ、６５００ｍｇ／ｌ、７０００ｍｇ／ｌ、７５００ｍｇ／ｌ、８０００ｍｇ／ｌ、８５００ｍｇ／ｌ、９０００ｍｇ／ｌ、１００００ｍｇ／ｌ、１０５００ｍｇ／ｌ、１１０００ｍｇ／ｌ、１１５００ｍｇ／ｌ、１２０００ｍｇ／ｌ、１２５００ｍｇ／ｌ、１３０００ｍｇ／ｌ、１３５００ｍｇ／ｌ、１４０００ｍｇ／ｌ、１４５００ｍｇ／ｌ又は１５０００ｍｇ／ｌのＴＤＳを有する可能性がある。
【００３８】
水の分類の別の方法は、塩分濃度によるものである。塩分濃度は、水中の全溶存塩の指標であり、慣習的に千分率（‰）で測定される。特定の実施形態において、水生環境は、０．５‰未満、０．５〜３‰、４〜２９‰、３０〜５０‰又は５０‰以上の塩分濃度を有する。他の実施形態において、水生環境は、天然供給源からではない水であり得る。つまり、水の組成及び／又は化学的性質は、微生物の増殖のために所望の環境を提供するために改変され得る。非限定的な例として、一実施形態において、水の塩分濃度は、増加又は減少し得る。別の実施形態において、水のｐＨは、上昇又は下降され得る。更に別の実施形態において、水中のＣＯ2濃度は増加され得る。
【００３９】
いくつかの実施形態において、微生物を含む水生環境は、栄養素を補われ得る。補足材料は、元素の形態又は硝酸塩、カリウム塩などの他の形態で送達される、例えば、窒素、カリウム、リンなどの自然界の元素であり得る。他の実施形態において、水生環境は、単糖、複合炭水化物などのエネルギー源が補充される。様々な水ベースの培地が、微細藻類及びシアノバクテリアなどの微生物の増殖のために、当該技術分野で知られており、利用され得る。
【００４０】
更に別の実施形態において、水生環境は、捕食生物又は混入生物から対象の微生物を守るための化合物が補充されている。そのような化合物は、単独又は組み合わせて使用される除草剤、殺虫剤、殺菌剤及び静菌剤を含む。培養されている生物は、化合物に対して自然に耐性がある可能性があるか、変異の導入により化合物に対して耐性がある可能性があるか、化合物に耐性があるように遺伝的に設計することが可能であるか、又は、化合物に対する増加した耐性について人工的に選択することが可能である。
【００４１】
本明細書に記載の方法を実施するために必須では無いが、いくつかの実施形態において、バイオマスの水分含有量を、抽出プロセスの前に減少させる。水生バイオマス、特に微生物を含む原料の水分含有量を減少する（脱水）ための方法の非限定的な例は、凝集、遠心分離及び濾過を含む。一つ以上のこれらの方法を、脱水を達成するために組み合わせ得ることは、当業者には明らかであろう。例えば、凝集は、遠心分離及び／又は濾過と組み合わせられ得る。
【００４２】
微生物の濃度を増加させるための一つの方法は、水生環境からの除去を容易にするための、生物の凝集又は集合である。凝集剤又は凝集化剤は、フロックを凝集し形成するために、液体中の原因コロイド及び他の懸濁粒子（例えば、細胞）によって凝集を促進する。凝集剤は、小さな粒子の沈降を促進するために、水処理プロセスにおいて使用される。例えば、凝集剤は、さもなければ水の濁りを引き起こし得、濾過のみでは除去することが困難である、微細粒子の除去を助けるために、スイミングプール又は飲料水濾過において使用され得る。
【００４３】
多くの凝集剤は、アルミニウム、鉄、カルシウム又はマグネシウムなどの多価カチオンである。これらの正に帯電した分子は、凝集への障壁を削減するために、負に帯電した粒子及び分子と相互反応する。更に、これらの化学物質の多くは、適切なｐＨ並びに温度及び塩分濃度などの他の条件下で、不溶性の水酸化物を形成するように水と反応し、沈殿させる際に、物理的に小さな粒子を大きなフロック中へ捉える、長鎖又はメッシュを形成するために互に結合する。
【００４４】
化学的凝集剤を使用する、微細藻類及びシアノバクテリアなどの微生物の凝集が水処理の技術において良く知られている。修飾されたポリアクリルアミドなどの長鎖ポリマー凝集剤が市販されている。これらは、凝集プロセスで使用するために、乾燥又は液体形状で提供される。最も一般的な凝集剤の内の一つである、液体ポリアクリルアミドは、典型的に、１０〜４０％の活性物質及び、残りはキャリア液、界面活性剤及びラテックスを含むエマルジョンとして提供される。
【００４５】
化学的凝集に代わるのは、生物学的凝集である。生物学的凝集において、微生物は、その表面上に一つ以上の凝集部分を生成するように遺伝子的に操作し得る。凝集部分は恒常的に発現することができるか、又は、例えば、誘導性プロモーターを使用することにより、発現を誘発することができる。凝集部分は、例えば、微生物の外側表面上に位置する表面タンパク質又は炭水化物に結合する、炭水化物又はタンパク質結合部分であり得る。そのような場合において、凝集部分の発現は、フロックを形成するために、微生物がお互いに結合させる。他の非現敵的な例において、微生物の集団は、例えば、炭化水素結合レクチン及びその対応する炭化水素又は抗体及びその対応する抗原などの、それらの表面上に、相補的凝集部分を遺伝的に発現するように設計されている、微生物の亜集団を含む。凝集は、別々に二つの集団を生育し、その後それらを混合するか、又は、凝集に関与する分子の一方または両方の発現を誘導することにより誘発することができる。別の例において、遺伝的に凝集部分を生産し、分泌するように変更された生物を使用することができる。生物学的凝集の更なる例は、国際特許出願公開第ＷＯ２００９／１５８６５８号において見つけることができる。
【００４６】
別の実施形態において、脱水は、例えば膜濾過などの濾過により達成することができる。この方法において、水は膜を通過し、微生物は、膜の一面の上により濃縮される。典型的に、浸透ポンプにより発生するわずかな真空下で膜は機能し、膜を通過して流れる水を圧送する。圧縮された空気は、膜の外側表面上に固体が蓄積することを防ぐために、膜モジュールの底部に提供することができる。空気はまた、微生物が懸濁された状態を維持する攪拌も提供する。浸透水も定期的に膜の隙間に入っている場合があり、任意の粒子を除去するために逆方向（内側から膜の外側への）に圧送される。
【００４７】
加えて、脱水は遠心分離をすることにより達成され得る。当該技術分野で知られているように、遠心分離機は、向心加速度を発生させる固定軸の周りの回転を使用し、密度に基づいて材料の分離が生じる。遠心分離を用いた分離は、バッチ式又は連続プロセスにより達成することができる。典型的に、連続プロセスは大きな容量について使用される。一実施形態において、ディスクスタック型遠心分離が使用される。別の実施形態において、デカンタ遠心分離が使用される。ディスクスタック及びデカンタ遠心分離は、当該技術分野で良く知られており、多数のメーカーから市販されている。遠心分離は、処理をしていない材料に適用されるか、又は、凝集及び／又は濾過などの追加の脱水プロセスと組み合わせて使用され得る。一例として、限定するものではないが、材料は最初に凝集に供して、その後、約７５％、約８０％、約８５％、約９０％、約９５％又は約９９％の水分含有量を有するバイオマスが得られるフロックの遠心分離に供し得る。
【００４８】
一実施形態において、バイオマスを含む原料を前処理に供する。原料は、本明細書中に記載のバイオマスなどの任意のバイオマス、特に水生微生物などの微生物であり得る。特定の実施形態において、バイオマスは一つ以上の藻類又はシアノバクテリアを含む。前処理で使用される原料は、約５０％、約６０％、約７０％、約８０％、約８５％、約９０％、約９５％、又は約９９％の水を含み得る。前処理の間、バイオマスは、約８０℃〜約２２０℃の間の前処理温度まで加熱される。特定の実施形態において、前処理温度は、約１００℃〜２１０℃の間、約１６０℃〜約２００℃又は約１７０℃〜２１０℃の間である。特定の実施形態において、前処理温度は、１８０℃〜２００℃の間である。材料は、約５分〜６０分間前処理温度に保持され得る。特定の実施形態において、原料は、約２０分〜４０分間前処理温度に保持される。当業者に理解されるように、同等の前処理は、時間及び温度の様々な組み合わせを用いて得ることができる。例えば、温度が増加するに連れて、所要時間は減少し得る。特定の実施形態において、バイオマスの前処理は、約２０分〜４０分間、約１７０℃〜約２１０℃の間までの加熱；約３０分間〜６０分間、約１６０℃〜約１８０℃までの加熱；及び、約２５分〜約３５分間、約１８０℃〜２００℃までの加熱を含む。
【００４９】
いくつかの実施形態において、ほかの実施形態は混合を使用しない一方、原料（バイオマス）は前処理の間混合に供される。混合が利用される場合、それは断続的又は一定とすることができる。混合は、当該技術分野で知られている任意の方法により達成することができる。一実施形態において、混合は、インペラー、ローター又はパドルを使用して達成される。別の実施形態において、混合はポンプの使用により達成される。原料の混合の他の方法は、当業者に容易に理解されるであろう。
【００５０】
いくつかの実施形態において、前処理の間に酸を原料へ加える。使用する場合、酸は、材料を前処理温度へ加熱する前又は加熱中に加えられ得る。酸の添加により、原料のｐＨは、約３〜６の間となり得る。特定の実施形態において、前処理プロセスの間に、バイオマスは、約３、約４、約５又は約６のｐＨまで酸性化される。任意の酸が前処理において使用され得る。いくつかの実施形態において、ＨＩ、Ｈ2ＳＯ4、ＨＢｒ、ＨＣｌ、Ｈ3ＰＯ4、ＨＮＯ3又はＣＨ3ＳＯ3Ｈなどの強酸が使用される。
【００５１】
いくつかの実施形態において、液体が前処理した材料から除去され得る。液体の除去は、本明細書中に記載した方法などの、当該技術分野において知られている任意の方法により達成され得る。例えば、前処理後、材料は少なくとも固体層及び液層へ層分離させてもよく、例えば、デキャンタ、サイホニング、排水又はポンピングなどにより、層分離される。他の実施形態において、液層は、本明細書中に記載したような濾過又は遠心分離により除去することができる。遠心分離の例示的な法法は、積層板型及びデカンタ遠心分離機の使用を含む。
【００５２】
いくつかの実施形態において、前処理は更にバイオマスをすすぐことを含む。すすぎが利用される場合、例えば水などのすすぎ液をバイオマスへ加え、その後、加熱し、液層を除去する。すすぎに使用されるすすぎ液の量は、加熱後に除去される液層の体積の、２５％〜２００％の間で変化し得る。特定の実施形態において、すすぎは、約５分〜６０分間のバイオマス及び加えられたすすぎ液の混合を含む。特定の実施形態において、バイオマス及びすすぎ液は、約５分〜約１０分間、約１０分〜約２０分間、約２０分間〜約３０分間、約２５分間〜約３０分間、約３０分間〜約４０分間、約４０分間〜約５０分間又は、約５０分間〜約６０分間混合される。混合の後、加えられたすすぎ液は、重力分離、遠心分離及び濾過を含む、本明細書に記載の任意の方法を使用して除去され得る。
【００５３】
前処理後、前処理した原料は、更に、油性化合物を得るために処理され得るか、又は保存され得る。材料が保存される場合、それは、約１日〜１年の範囲の任意の期間保存され得る。例えば、前処理された原料は、１日〜１ヶ月、１ヶ月〜３ヶ月、３ヶ月〜６ヶ月、６ヶ月〜９ヶ月、又は９ヶ月〜１２ヶ月間保存され得る。前処理された原料は、周囲温度で保存され得るか又は制御された温度で保存され得る。材料が制御された温度で保存される場合、保存温度は、０℃〜周囲温度の間であり得る。特定の実施形態において、保存温度は、約−２０℃〜約−１０℃の間、約−１０℃〜約−５℃の間、約−５℃〜約０℃の間、約０℃〜約５℃の間、約５℃〜約１０℃の間、約１０℃〜約１５℃の間、約１０℃〜約２０℃の間、約１５℃〜約２０℃の間、又は、約２０℃〜約２５℃の間であり得る。
【００５４】
前処理した原料は、覆われているが大気へ開放されている容器である開放容器中又は、閉じた容器中（即ち、大気へ開放されていない）に保存され得る。閉じた容器が利用される場合、格納された材料と容器の上部との間の空間である、ヘッドスペースがあり得る。そのようなヘッドスペースがある場合、ヘッドスペース中の大気は、空気又は任意の人工大気とすることができる。例えば、ヘッドスペース中の大気は、窒素、二酸化炭素又はアルゴンなどの不活性ガスを含み得る。特定の実施形態において、ヘッドスペース中の大気は、通常の大気圧よりも高いか又は低い圧力に維持することができる。
【００５５】
一実施形態において、バイオマス及び水を含む原料は、事前の前処理有り又は無しで、熱水処理又はプロセス（ＨＴＴ）、特に熱水液化に供される。一実施形態において、原料は、バイオマスを含む水性スラリーである。別の実施形態において、原料は、例えば、微細藻類又は細菌などの微生物を含む、水媒体である。特定の実施形態において、微生物は、光合成性藻類又はシアノバクテリア（青緑藻類）などの光合成性微生物である。原料は、典型的に、しかし必ずしも必要ではないが、約５０％、約６０％、約７０％、約８０％、約８５％、約９０％、約９５％、又は約９９％の水を含む。特定の実施形態において、例えば水などの液体を、水分含有量を増加させるために加えることができる。例えば、乾燥している、前処理した及び／又は保存した原料を使用する場合、液体を加えることができる。
【００５６】
原料を閉じた反応容器中へ導入する。原料は、任意の適した方法で導入することができるが、典型的にはパイプを使用して導入される。原料は、公知の技法を使用して、反応チャンバへ移動させることができる。一実施形態において、原料はポンプを使用して移動させ、一方別の実施形態では、重力流動を使用する。
【００５７】
熱水処理では、初期原料を約１８０℃〜約６００℃の間又は、約２５０℃〜約５００℃の間の熱水処理温度まで加熱する。特定の実施形態において、初期原料を、約２５０℃〜約２７０℃の間の温度まで加熱する。更に別の実施形態において、初期原料を、約２７０℃〜約３３０℃、約２８０℃〜約３２０℃又は約２９０℃〜約３１０℃まで加熱する。更なる実施形態において、初期原料を、約２５０℃、約２６０℃、約２７０℃、約２８０℃、約２９０℃、約３００℃、約３１０℃、約３２０℃、約３３０℃、約３４０℃、約３５０℃、約３６０℃、約３７５℃、約４００℃、約４２５℃、約４５０℃、約４７５℃又は約５００℃まで加熱する。一実施形態において、初期原料を、例えば、約５分、約１０分、約１５分、約２０分、約３０分、約４０分、約５０分、又は約６０分にわたって、迅速に最終温度まで加熱する。初期原料は、約０分間（即ち、保持時間無し）〜約１５分、約３０分、約６０分、約９０分、約２時間、約３時間又は約４時間の期間、熱水処理温度に保持され得る。別の実施形態において、原料は、約１０分〜約３０分、約３０分〜約９０分又は約９０分〜約１２０分間、熱水処理温度に保持される。特定の実施形態において、初期原料は、１分、約５分、約１０分、約１５分、約２０分、約２５分、約３０分、約３５分、約４０分、約４５分、約５０分、約５５分、約６０分、約９０分、約１２０分、約１５０分、約１８０分、約２１０分又は約２４０分間、熱水処理温度に保持される。
【００５８】
熱水処理は、触媒を用いて又は用いずに実施することができる。使用され得る触媒は、Ｆｅ（ＣＯ）5−Ｓ、Ｎａ2ＣＯ3及びＫＯＨを含む。Ｆｅ（ＣＯ）5−Ｓは、濃度０〜１ｍｍｏｌで使用することができる。Ｎａ2ＣＯ3及びＫＯＨは、濃度０〜１．０Ｍで使用することができる。
【００５９】
いくつかの実施形態において、熱水処理の間、原料は混合へ供され、一方、別の実施形態では混合は使用されない。混合が利用される場合、それは断続的又は一定的とすることができる。混合は、当該技術分野で公知の任意の方法により達成することができる。一実施形態において、混合は、インペラー、ローター又はパドルを使用して達成される。別の実施形態において、混合はポンプを使用して達成される。原料を混合する別の方法は、当両者にとって容易に理解されるであろう。
【００６０】
また、熱水処理の間、反応容器中の圧力は、容器の内容物の加熱のために増加する。プロセスの間の圧力は、特定のレベルに保持する必要はないが、容器内の液体の気化（相変化又は沸騰）を防ぐために十分に高く、反応容器の定格圧力以下の圧力で維持する。排気は、連続的又は断続的であり得る。例えば、気体は、約５分ごと、約１０分ごと、約１５分ごと、約２０分ごと、約２５分ごと又は約３０分ごとに排気され得る。当業者に良く知られているように、液体から上記への層変化が存在する点（例えば、沸点）は、温度及び圧力の両方により影響を受ける。任意の与えられた温度で、層変化を防ぐために維持しなければならない最低圧力を決定することは、当業者の能力の範囲内にある。
【００６１】
しばしば高レベルのＣＯ2を含む排気された気体は、大気中に排出することができるか、又は、気体は、他の目的のために捕集及び使用することができる。一実施形態において、生成されたＣＯ2は、捕集され、更なるバイオマスの生育のために利用される。別の実施形態において、生成されたアンモニアガスは、捕集され、更なるバイオマスの生育のための窒素源として使用される。
【００６２】
いくつかの実施形態において、熱水処理反応容器中のヘッドスペースは、窒素、アルゴン又は二酸化炭素などの不活性ガスを含む。別の実施形態において、ヘッドスペースは空気を含む。特定の実施形態において、ヘッドスペースは当初空気又は不活性ガスを含んでいるが、熱水処理の間、ヘッドスペース中の初期ガスは、熱水処理中に原料から排出されたガスに置換される。
【００６３】
いくつかの実施形態において、熱水処理はバッチプロセスとして実施される。つまり、ある量の原料が熱水処理反応容器へ加えられ、熱水反応が完了し、反応容器の内容物が除去される。別の実施形態において、連続的プロセスが使用される。連続的プロセスにおいて、新しい原料が追加され、熱水処理性生物が連続的に除去される。原料の追加及び生成物の除去は、断続的であり得るか又は連続的であり得る。連続的プロセスの構成の例を、図１に見ることができる。
【００６４】
熱水処理又はプロセスの生成物を、次に、周囲温度〜約１５０℃の間の温度まで冷却する。特定の実施形態において、熱水処理生成物を、約３０℃〜約１５０℃、約３０℃〜約１２０℃、約１００℃〜約１５０℃、約１１０℃〜約１３０℃、約５０℃〜約７０℃又は約５５℃〜約６５℃の間の温度まで冷却する。別の実施形態において、熱水処理の生成物を、約３０℃、約３５℃、約４０℃、約４５℃、約５０℃、約５５℃、約６０℃、約６５℃、約７０℃、約７５℃、約８０℃、約８５℃、約９０℃、約９５℃、約１００℃、約１０５℃、約１１０℃、約１１５℃、約１２０℃、約１２５℃、約１３０℃、約１３５℃、約１４０℃、約１４５℃、及び約１５０℃まで冷却する。
【００６５】
冷却後、熱水処理生成物を、ｐＨ約２．０〜約６．０、約２．０〜約３．０、約３．０〜約４．０、約４．０〜約５．０、約３．５〜約４．５、約３．６〜約４．４、約３．７〜約４．５、約３．８〜約４．６、約３．９〜約４．７、約４．０〜約４．８、約４．５〜約５．０、約５．０〜約５．５又は約５．５〜約６．０まで酸性化する。他の実施形態において、冷却した熱水処理生成物を、ｐＨ約２．０、約２．１、約２．２、約２．３、約２．４、約２．５、約２．６、約２．７、約２．８、約２．９、約３．０、約３．１、約３．２、約３．３、約３．４、約３．５、約３．６、約３．７、約３．８、約３．９、約４．０、約４．１、約４．２、約４．３、約４．４、約４．５、約４．６、約４．７、約４．８、約４．９、約５．０、約５．１、約５．２、約５．３、約５．４、約５．５、約５．６、約５．７、約５．８、約５．９又は約６．０まで酸性化する。更に別の実施形態において、熱水処理の生成物を、ｐＨ約２．０〜６．０未満、約３．０〜６．０未満、又は約４．０〜６．０未満まで酸性化する。任意の酸を、酸性化プロセスに使用することができる。いくつかの実施形態において、ＨＩ、Ｈ2ＳＯ4、ＨＢｒ、ＨＣｌ、Ｈ3ＰＯ4、ＨＮＯ3、又はＣＨ3ＳＯ3Ｈなどの強酸を使用する。酸性化プロセスは典型的に、しかし必ずしも必要ではないが、大気圧で、混合しながら実施する。大体的に、酸性化プロセスは、水、バイオマス、酸及び溶媒を含む溶液の蒸気圧で実施される。熱水処理の前又は間よりも後の酸性化は、いくつかの利点を有する。従って、一実施形態において、バイオマスは、熱水処理の前又は間には、酸性化されない（即ち、酸を加えない）。別の実施形態において、前処理の後又は熱水処理の間は、酸を加えない。熱水処理の前又は間ではなく、後に酸を加えることの一つの利点は、酸分解の発生が大幅に少なく、従って、顕著な収率の減少無しにプロセスで使用される酸が少ないことである。更に、熱水処理後の酸性化によって、より不純物の少ない最終生成物を得られる。
【００６６】
酸性化生成物は、約４０℃〜約１５０℃、約４０℃〜約７０℃、約７０℃〜約１００℃、約１００℃〜約１３０℃、又は約１３０℃〜約１５０℃の間の温度に保持され得る。別の実施形態において、酸性化生成物は、約４０℃、約４５℃、約５０℃、約５５℃、約６０℃、約６５℃、約７０℃、約７５℃、約８０℃、約８５℃、約９０℃、約９５℃、約１００℃、約１０５℃、約１１０℃、約１１５℃、約１２０℃、約１２５℃、約１３０℃、約１３５℃、約１４０℃、約１４５℃、又は約１５０℃の間の温度に保持される。保持時間は、１分〜約２４０分、１分〜４５分、１分〜約５分、５分〜約１０分、約１０分〜約５０分、１５分〜約４５分、約２０分〜約４０分又は約２５分〜約３５分間の範囲であり得る。特定の実施形態において、保持時間は、０分（保持時間無し）〜約１分、約５分、約２０分、約３０分、約４５分、約６０分、約１２０分又は約２４０分の範囲であり得る。別の実施形態において、保持時間は、５分未満、約１分、約５分、約１０分、約１５分、約２０分、約２５分、約３０分、約３５分、約４０分、約４５分、約６０分、約９０分、約１２０分、約１５０分、約１８０分、約２１０分又は約２４０分の範囲であり得る。保持期間の間、酸性化生成物は、任意に混合し得る。本明細書に記載した方法を含む、当該技術分野に公知な任意の混合方法を使用することができる。大体的に、酸性化は、保持時間無しのオンラインミキサーを使用して達成し得る。
【００６７】
酸処理の後、少なくとも一つの溶媒を、溶媒抽出組成物を生成するために、酸性化生成物へ加える。任意に溶媒を加える前に材料のｐＨを測定し、もし必要な場合は加熱前の値までｐＨを調整する。一実施形態において、溶媒の量は、溶媒抽出組成物を生成するために加えられる、酸性化生成物中に存在する水の体積と等しい体積である。他の実施形態において、酸性化生成物中の水に対する溶媒の比率は、０．１：１、０．２：１、０．３：１、０．４：１、０．５：１、０．６：１、０．７：１、０．８：１、０．９：１、１．１：１、１．２：１、１．３：１、１．４：１、又は１．５：１である。油性組成物の抽出に適する任意の溶媒を使用することができ、アセトニトリル、エタノール、メチル−ｔ−ブチルエーテル（ＭＴＢＥ）、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、プロパノール、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、メタノール、シクロヘキサン、ヘプタン、トルエン（メチルベンゼン）、クロロホルム（トリクロロメタン）、塩化メチレン（ジクロロメタン）及びメチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）を含むがそれらに限定されない。溶媒は、極性溶媒、非極性溶媒又は、極性及び非極性溶媒の組み合わせとすることができる。一実施形態において、水中の溶解度が低いか又は水に難溶性であるが、脂質及び他の油性化合物中では可溶性又は実質的に可溶性である、任意の有機溶媒を使用することができる。別の実施形態において、溶媒は、水に非混和性であるが、脂質又は他の油性化合物中では混和性である溶媒である。適切な溶媒の非限定的な例は、ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、トルエン（メチルベンゼン）、クロロホルム（トリクロロメタン）、塩化メチレン（ジクロロメタン）及びメチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）を含む。適切な溶媒は、単独で又は組み合わせて使用することができる。一実施形態において、バイオマス対水対溶媒の比率は、１：１０：１０である。他の実施形態において、バイオマス：水：溶媒の比率は、１：１：１、１：２：２、１：３：３、１：４：４、１：６：６又は１：８：８である。溶媒抽出組成物を、閉じられた抽出容器中で、約２０℃〜約１５０℃、約９０℃〜約１５０℃、約１００℃〜約１４０℃、約１１０℃〜約１３０℃、約５０℃〜約９０℃、約６０℃〜約８０℃又は約６５℃〜約７５℃の間の抽出温度まで加熱する。他の実施形態において、溶媒抽出組成物を、約２０℃、約２５℃、約３０℃、約３５℃、約４０℃、約４５℃、約５０℃、約５５℃、約６０℃、約６５℃、約７０℃、約７５℃、約８０℃、約８５℃、約９０℃、約９５℃、約１００℃、約１０５℃、約１１０℃、約１１５℃、約１２０℃、約１２５℃、約１３０℃、約１３５℃、約１４０℃、約１４５℃又は約１５０℃の抽出温度まで加熱する。溶媒抽出組成物を、約１分〜約２４０分、約１０分〜約５０分、約１５分〜約４５分、約２０分〜約４０分又は約２５分〜約３５分間、抽出温度に保持する。他の実施形態において、溶媒抽出組成物を、約５分、約１０分、約１５分、約２０分、約２５分、約３０分、約３５分、約４０分、約４５分、約５０分、約５５分、約６０分、約９０分、約１２０分、約１５０分、約１８０分、約２１０分又は約２４０分間、抽出温度に保持する。上述したように、温度が上昇するに連れて、抽出容器中の圧力も上昇する。抽出容器中の圧力は、任意の特定のレベルに保持する必要はないが、抽出容器中の液体が沸騰しない（層変化を受けない）ように、維持する。プロセスの間、溶媒抽出組成物は、任意に混合してもよい。混合が利用される場合、それは断続的又は連続的とすることができる。混合は、当該技術分野で公知な任意の方法により達成することができる。一実施形態において、混合は、インペラー、ローター又はパドルを使用して達成される。別の実施形態において、混合はポンプにより達成される。いくつかの実施形態において、例えば、ポンプとインペラーとの組み合わせなどの、混合方法の組み合わせが使用される。原料の混合の他の方法は、当業者に容易に理解されるであろう。
【００６８】
所望の期間、溶媒抽出組成物を抽出温度に保持した後、混合（使用する場合）及び加熱を中止し、有機層（単数又は複数）を水層から分離する。有機層及び水層の分離は抽出容器中で行うことができるか、又は、溶媒抽出組成物を別の容器へ移すことができる。一実施形態において、抽出容器中の圧力は、大気圧まで下げられる。一実施形態において、溶媒抽出組成物は、抽出温度〜周囲温度の間の温度まで下げられる。
【００６９】
層分離を達成する任意の適切な方法を使用することができる。一実施形態において、有機層及び水層の間の分離は、バッチ式又は連続的な遠心分離により達成する。遠心分離による液層の分離方法は、当該技術分野において良く知られている。一実施形態において、層分離は、積層分離板型遠心分離を使用して達成する。別の実施形態において、層分離は、デカンタ遠心分離を使用して達成する。更に別の実施形態において、重力分離を使用する。この実施形態において、溶媒抽出組成物を、層へ分離できる期間、混合せずに放置する。遠心分離と重力分離を組み合わせることも可能である。例えば、限定はしないが、重力分離を液層及び粒子層を分離するために使用することができ、そして次に、液層を更に、円分離を使用して水層及び有機層へ分離することができる。
【００７０】
使用した方法にかかわらず、典型的に溶媒抽出組成物は、少なくとも水層及び有機層又は、油性化合物（単数及び複数）若しくは油を含むミセラに分離される。いくつかの実施形態において、少なくとも三つの層、粒子層、水層及び有機層又はミセラが存在し得る。溶媒の混合が使用される場合、一つ以上の有機層が存在し得る。更に、いくつかの実施形態において、水層及び有機層（単数又は複数）の間に、エマルジョン層が存在し得る。分離プロセスの一部として、有機層（単数又は複数）を水層から除去し、もし存在する場合、粒子層から除去する。重力分離又はバッチ式遠心分離が使用される場合、ミセラは、層の最小限の再混合をもたらす任意の方法により除去することができる。例えば、限定はしないが、ミセラは、注ぎ、ポンピング、重力流又はサイホニングにより除去することができる。重力分離が使用される場合、ミセラの除去は、連続的又は断続的とすることができる。連続的重力分離において、溶媒抽出組成物は、連続的に分離容器へ加えられ、同じ量のミセラが連続的に除去される。連速的遠心分離が使用される場合、分離した層は、連続的に遠心分離から除去され、捕集される。捕集された連続的な遠心分離からの層は、更に、所望の場合は、追加の遠心分離などの分離ステップに供することができる。
【００７１】
任意に、分離した水層を溶媒抽出容器へ戻し、ある量のフレッシュな溶媒を、二次溶媒抽出組成物を生成するために加える。フレッシュな溶媒は、以前の抽出物から回収した溶媒、新しい溶媒、又は、新しい溶媒及び回収した溶媒の組み合わせとすることが可能である。従って、いくつかの実施形態において、フレッシュな溶媒は、１０％未満、５％未満、２％未満、１％未満、０．５％未満、０．２５％未満又は０．１％未満の抽出されたバイオマスからの材料を含む。一実施形態において、加えたフレッシュな溶媒の体積は、水層の体積と等しい。別の実施形態において、加えたフレッシュな溶媒の量は、分離した水層から除去した有機層の体積と等しい。二次的溶媒抽出組成物を、上述の溶媒抽出及び層分離プロセスに供する。水層及び／又は残渣バイオマスのこの再抽出は、例えば、２回、３回、４回、５回、６回以上などの複数回実行することが可能である。一実施形態において、対向流系が使用され、そこでは水層の再抽出由来の有機層又はミセラを、第一の抽出における溶媒のいくらか又は全てを提供するために使用する。
【００７２】
溶媒抽出物から得られたミセラは、油性化合物（単数又は複数）から溶媒を分離するために処理される。一実施形態において、溶媒除去は蒸留による。本実施形態において、ミセラは、溶媒の蒸発を引き起こすのには十分であるが、対象の油性化合物（単数又は複数）の蒸発温度よりも低い温度まで加熱する。蒸発した溶媒は、凝結及び捕集により回収される。一実施形態において、回収した溶媒は、溶媒抽出プロセスにおいて再使用する。
【００７３】
溶媒除去の後、油性化合物を更に、更なる溶媒除去プロセスの内の一つを使用して濃縮し得る。一実施形態において、そのような更なる濃縮は、二次的な蒸留、吸着及び／又は遠心分離によって達成される。
【００７４】
熱水処理及び酸性化後の溶媒抽出は任意であることを理解すべきである。従って、いくつかの実施形態において、水層及び有機層は、溶媒を使用しない本明細書中に記載の任意の方法を使用して分離し得る。例えば、限定するものではないが、熱水処理の後、酸性化を用いて又は用いずに、処理された材料は溶媒を使用せずに、少なくとも水層及び有機層へ分離することが可能である。
【００７５】
特定の実施形態において、本明細書中に記載のプロセスによりバイオマスから得られた油性化合物（単数又は複数）は、１００ｐｐｍ未満、９０ｐｐｍ未満、８０ｐｐｍ未満、８０ｐｐｍ未満、７０ｐｐｍ未満、６０ｐｐｍ未満、５０ｐｐｍ未満、４０ｐｐｍ未満、３０ｐｐｍ未満、２０ｐｐｍ未満、１０ｐｐｍ未満又は５ｐｐｍ未満のカルシウム含有量を有する。他の実施形態において、バイオマスから得られた油性化合物（単数又は複数）は、１００ｐｐｍ未満、９０ｐｐｍ未満、８０ｐｐｍ未満、８０ｐｐｍ未満、７０ｐｐｍ未満、６０ｐｐｍ未満、５０ｐｐｍ未満、４０ｐｐｍ未満、３０ｐｐｍ未満、２０ｐｐｍ未満、１０ｐｐｍ未満又は５ｐｐｍ未満のマグネシウム含有量を有する。更なる実施形態において、バイオマスから得られた油性化合物（単数又は複数）は、１００ｐｐｍ未満、９０ｐｐｍ未満、８０ｐｐｍ未満、８０ｐｐｍ未満、７０ｐｐｍ未満、６０ｐｐｍ未満、５０ｐｐｍ未満、４０ｐｐｍ未満、３０ｐｐｍ未満、２０ｐｐｍ未満、１０ｐｐｍ未満、５ｐｐｍ未満又は１ｐｐｍ未満のマンガン含有量を有する。更に他の実施形態において、本明細書中に記載のプロセスによりバイオマスから得られた油性化合物（単数又は複数）は、１００ｐｐｍ未満、９０ｐｐｍ未満、８０ｐｐｍ未満、８０ｐｐｍ未満、７０ｐｐｍ未満、６０ｐｐｍ未満、５０ｐｐｍ未満、４０ｐｐｍ未満、３０ｐｐｍ未満、２０ｐｐｍ未満又は１０ｐｐｍ未満のリン含有量を有する。更なる実施形態において、本明細書中に記載のプロセスによりバイオマスから得られた油性化合物（単数又は複数）は、１００ｐｐｍ未満、９０ｐｐｍ未満、８０ｐｐｍ未満、８０ｐｐｍ未満、７０ｐｐｍ未満、６０ｐｐｍ未満、５０ｐｐｍ未満、４０ｐｐｍ未満、３０ｐｐｍ未満、２０ｐｐｍ未満、１０ｐｐｍ未満、５ｐｐｍ未満又は１ｐｐｍ未満のナトリウム含有量を有する。更に追加の実施形態において、本明細書中に記載のプロセスによりバイオマスから得られた油性化合物（単数又は複数）は、５０ｐｐｍ未満、４０ｐｐｍ未満、３０ｐｐｍ未満、２０ｐｐｍ未満、１０ｐｐｍ未満、５ｐｐｍ未満、１ｐｐｍ未満又は０．０１ｐｐｍ未満のストロンチウム含有量を有する。
【００７６】
本明細書中に記載の回収プロセスは、バッチモード、半バッチモード、又は連続モードで実施することができる。バッチモードを使用する場合、全体の回収プロセス中の個々のプロセスのそれぞれは、慎重な操作として実施する。半バッチモードにおいて、いくつかのプロセスはバッチモードで実施される一方、連続モードを他のプロセスについて使用する。連続モードを使用する場合、対向流法を用いることができる。本明細書中に記載される回収プロセスの連続的、対向流的実施形態に例示的な図は、図１中に示す。実施例において、藻類のスラリー形態のバイオマスを、所望の温度まで加熱する。藻類スラリーは、１％〜５０％ｗ／ｖのいずれかであり得る。例えば、藻類スラリーは、１％、２％、３％、４％、５％、６％、７％、８％、９％、１０％、１５％、２０％、３０％、４０％又は５０％藻類ｗ／ｖであり得る。加熱は、交換器、ヒーター又は熱交換器及びヒーターの組み合わせにより達成される。図１に示される零時的なプロセスを参考に、藻類バイオマスを一連の熱交換器１０１及び１０２を使用して加熱する。１０１において、流入スラリーと溶媒抽出プロセスからの熱いラフィネートとの間で熱が交換され、一方、１０２において、流入スラリーと熱水反応ユニット１０４から出る材料との間で熱が交換される。スラリーが熱交換により所望の温度に到達しない場合、更に例えばトリムヒーターなどのヒーター１０３を使用して、温度を上げることができる。スラリーの温度は、約１８０℃〜約６００℃又は約２５０℃〜約５００℃まで上げることができる。特定の実施形態において、スラリーの温度は、約２５０℃〜約３７０℃まで上げることができる。他の実施形態において、スラリーは、約２５０℃〜２７０℃まで上げることができる。更に他の実施形態において、スラリーを、約２７０℃〜約３３０℃、約２８０℃〜約３２０℃又は約２９０℃〜約３１０℃まで加熱する。更なる実施形態において、スラリーを、約２５０℃、約２６０℃、約２７０℃、約２８０℃、約２９０℃、約３００℃、約３１０℃、約３２０℃、約３３０℃、約３４０℃、約３５０℃、約３６０℃、約３７５℃、約４００℃、約４２５℃、約４５０℃、約４７５℃又は約５００℃まで加熱する。一実施形態において、約５分を超えず、約１０分を超えず、約１５分を超えず、約２０分を超えず、約２５分を超えず、約３０分を超えず、約３５分を超えず、約４０分を超えず、約４５分を超えず、約５０分を超えず、約５５分を超えず又は約６０分を超えずに、スラリーが熱水処理温度で達するように、スラリーを急速に加熱する。
【００７７】
加熱したスラリーを所望の温度で、圧力下で、熱水処理反応器１０４中に、熱水処理が完結するのに十分な時間保持する。一実施形態において、熱水反応器中の圧力は、特定の値で保持されないが、処理されている材料中の液体の蒸発（層変化）を防ぐのに十分な圧力〜熱水反応器１０４の最大定格圧力の間で変化できるようになっている。他の実施形態において、熱水処理は、特定の圧力、例えば、約１ＭＰａ〜３０ＭＰａ、約２ＭＰａ〜約１０ＭＰａ又は約３ＭＰａ〜５ＭＰａなどの特定の圧力で実施する。他の実施形態において、熱水処理は、約１ＭＰａ、約２ＭＰａ、約３ＭＰａ、約４ＭＰａ、約５ＭＰａ、約６ＭＰａ、約７ＭＰａ、約８ＭＰａ、約９ＭＰａ、約１０ＭＰａ、約１１ＭＰａ、約１２ＭＰａ、約１３ＭＰａ、約１４ＭＰａ、約１５ＭＰａ、約１６ＭＰａ、約１７ＭＰａ、約１８ＭＰａ、約１９ＭＰａ、約２０ＭＰａ、約２１ＭＰａ、約２２ＭＰａ、約２３ＭＰａ、約２４ＭＰａ、約２５ＭＰａ、約２６ＭＰａ、約２７ＭＰａ、約２８ＭＰａ、約２９ＭＰａ又は約３０ＭＰａの圧力で実施する。スラリーを熱水反応器１０４中に保持する時間は、０分（即ち保持時間無し）〜２４０分又は約１０分〜約２０分の間とすることができる。特定の実施形態において、スラリーは、約１分、約５分、約１０分、約１５分、約２０分、約２５分、約３０分、約３５分、約４０分、約４５分、約５０分、約５５分、約６０分、約９０分、約１２０分、約１５０分、約１８０分、約２１０分又は約２４０分間、熱水処理温度に保持する。
【００７８】
熱水反応器ユニット１０４を出ると、熱水処理生成物は、生成物を周囲温度〜約１５０℃まで冷却する冷却ユニット１０５へ入る。冷却は、熱交換器を使用するか、液体を流すか又はその両方の組み合わせにより達成することができる。特定の実施形態において、熱水処理生成物を、約３０℃〜約７０℃、約７０℃〜約９０℃、約９０℃〜約１１０℃、約１１０℃〜約１３０℃又は、約１３０℃〜約１５０℃の温度まで冷却する。他の実施形態において、熱水処理の生成物を、約３０℃、約３５℃、約４０℃、約４５℃、約５０℃、約５５℃、約６０℃、約６５℃、約７０℃、約７５℃、約８０℃、約８５℃、約９０℃、約９５℃、約１００℃、約１０５℃、約１１０℃、約１１５℃、約１２０℃、約１２５℃、約１３０℃、約１３５℃、約１４０℃、約１４５℃又は約１５０℃の温度まで冷却する。
【００７９】
冷却ユニット１０５を出ると、熱水処理生成物は、排出流（ｏｕｔｌｅｔ  ｆｌａｓｈ）ユニット１０６へ入ることができる。排出流ユニットにおいて、揮発性化合物は気化し、凝縮ユニット１１５を使用して凝縮される。一実施形態において、凝縮ユニット１１５からの凝縮物中の可燃性化合物は、エネルギー源として燃焼される。排出流ユニット１０６を出ると、必要であれば、材料を、加熱ユニット１０７中で、約５０℃〜約９０℃、約９０℃〜約１１０℃、約１１０℃〜約１３０℃又は約１３０℃〜約１５０℃の温度まで加熱する。他の実施系ちあにおいて、材料を、約４０℃、約４５℃、約５０℃、約５５℃、約６０℃、約６５℃、約７０℃、約７５℃、約８０℃、約８５℃、約９０℃、約９５℃、約１００℃、約１０５℃、約１１０℃、約１１５℃、約１２０℃、約１２５℃、約１３０℃、約１３５℃、約１４０℃、約１４５℃又は約１５０℃まで加熱する。
【００８０】
加熱した材料は、次に酸性化ユニット１０８へ入る。酸性化ユニット１０８において、材料のｐＨを、ｐＨ約２．０〜６．０、約３．０〜４．０、約４．０〜約５．０、約４．１〜約４．９、約４．２〜約４．８、約４．３〜約４．７、約４．０〜約４．５、約４．５〜約５．０、約５．０〜約５．５又は約５．５〜約６．０へ調整する。他の実施形態において、材料を、ｐＨ約２．０、約２．１、約２．２、約２．３、約２．４、約２．５、約２．６、約２．７、約２．８、約２．９、約３．０、約３．１、約３．２、約３．３、約３．４、約３．５、約３．６、約３．７、約３．８、約３．９、約４．０、約４．１、約４．２、約４．３、約４．４、約４．５、約４．６、約４．７、約４．８、約４．９、約５．０、約５．１、約５．２、約５．３、約５．４、約５．５、約５．６、約５．７、約５．８、約５．９又は約６．０へ調整する。更に他の実施形態において、材料を、ｐＨ約２．０〜６．０未満、約３．０〜６．０未満又は約４．０〜６．０未満へ調整する。任意の酸を、酸性化プロセスにおいて使用することができる。いくつかの実施形態において、ＨＩ、Ｈ2ＳＯ4、ＨＢｒ、ＨＣｌ、Ｈ3ＰＯ4、ＪＮＯ3又はＣＨ3ＳＯ3Ｈなどの強酸を使用する。材料は、酸性化ユニット１０８中で、０分（即ち、保持時間無し）〜２４０分、約１分〜約５分、約５分〜約１０分、約１０分〜約２０分、約２０分〜約３０分、約３０分〜約４０分、約４０分〜約５０分、約５０分〜約６０分、約６０分〜約９０分、約９０分〜約１２０分、約１２０分〜約１５０分、約１５０分〜約１８０分、約１８０分〜約２１０分又は約２１０分〜約２４０分間、保持し得る。特定の実施形態において、酸性化は、インラインミキサーを使用して達成し得る。他の実施形態において、保持時間は、５分未満、約１分未満、約５分未満、約１０分未満、約１５分未満、約２０分未満、約２５分未満、約３０分未満、約３５分未満、約４０分未満、約４５分未満、約５５分未満、約６０分未満、約９０分未満、約１２０分未満、約１５０分未満、約１８０分未満、約２１０分未満又は約２４０分未満が使用される。
【００８１】
酸性化ユニット１０８を出ると、材料は、一次溶媒抽出ユニット１０９へ入る。一次溶媒抽出ユニット１０９において、酸性化された材料は、溶媒抽出組成物を形成するために、溶媒と組合わされる。本明細書中に記載するように、水中で低い溶解度であるか、又は水に難溶性であるが脂質及び他の油性化合物中では可溶性若しくは実質的に可溶性である、任意の溶媒を使用することができる。溶媒は、非極性、極性、又は極性及び非極性溶媒の組み合わせとすることが可能である。例示的な溶媒は、ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、トルエン（メチルベンゼン）、クロロホルム（トリクロロメタン）、塩化メチル（ジクロロメタン）及びメチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）の内の少なくとも一つを含むが、それらに限定されない。この例示的な実施形態において、一次溶媒抽出ユニット１０９で使用される溶媒の少なくとも一部は、新しい溶媒又はまた、ミセラから回収した溶媒の形態で提供され得る。溶媒抽出組成物は、約１分〜約２４０分、約１０分〜約５０分、約１５分〜約４５分、約２０分〜約４０分又は約２５分〜約３５分の、一次溶媒抽出ユニット１０９中の平均滞留時間を有する。他の実施形態において、溶媒抽出組成物を、約５分、約１０分、約１５分、約２０分、約２５分、約３０分、約３５分、約４０分、約４５分、約５０分、約５５分、約６０分、約９０分、約１２０分、約１５０分、約１８０分、約２１０分又は約２４０分間、抽出温度で保持する。
【００８２】
一次溶媒抽出ユニット１０９中の温度を、約５０℃〜約７０℃、約７０℃〜約９０℃、約９０℃〜約１１０℃、約１１０℃〜約１３０℃又は約１３０℃〜約１５０℃の間に保持する。他の実施形態において、温度を、約５０℃、約５５℃、約６０℃、約６５℃、約７０℃、約７５℃、約８０℃、約８５℃、約９０℃、約９５℃、約１００℃、約１０５℃、約１１０℃、約１１５℃、約１２０℃、約１２５℃、約１３０℃、約１３５℃、約１４０℃、約１４５℃又は約１５０℃に保持する。一次溶媒抽出ユニット１０９中の温度は、例えば、断熱ユニット及び／又は熱伝達液体の使用などの、当該技術分野において公知な任意の方法により維持することができる。一次溶媒抽出は、圧力下で行う。一次溶媒抽出ユニット１０９中の圧力は、特定の圧力に制御する必要はないが、抽出ユニット中の液体が蒸発しないように（層変化しないように）維持する必要がある。そのプロセスの間、溶媒抽出組成物は、任意に混合され得る。使用される場合、混合は、断続的又は連続的とすることができる、混合は、当該技術分野に公知な任意の方法により達成することができる。特定の実施系ちあにおいて、混合は、インペラー、ローター、パドル、ポンプ又はそれらの任意の組み合わせを使用して達成される。
【００８３】
一次溶媒抽出ユニット１０９からの材料は、次に、主分離器１１０へ移動する。主分離器中において、抽出組成物を、少なくとも二つの層、有機層又はミセラ及び水層又はラフィネートへ分離する。他の実施形態において、抽出組成物を少なくとも三つの層、有機層又はミセラ、水層又はラフィネート、及び粒子又は固体層へ分離する。追加の層もまた存在し得ることを当業者は理解するであろう。例えば、溶媒の混合が使用される場合、有機層は更に、サブ層へ分離される。一実施形態において、分離は重力分離により達成され、ここで主分離器１１０の内容物は、全く攪拌しないか最小限に攪拌しながら放置するか、又は、層分離させるのに十分な時間混合した。別の実施形態において、主分離器１１０は、例えば、例えばデカント遠心機などの機械的デカンタである。工業用途のための高容量の機械的デカンタが当該技術分野で良く知られており、多数の市販の供給源から購入することが可能である。
【００８４】
主分離器１１０からのミセラ（線Ｍ１）を、溶媒回収ユニット１１３へ移す。溶媒回収ユニット１１３いのいて、ミセラを、溶媒（単数又は複数）の蒸発点以上であるが、脂質、油又は対象の油性化合物の蒸発点以下である温度まで加熱する。溶媒を含む上記を、次に、上記を凝縮し、液体形態の溶媒を回収するために冷却する。そのようにして回収された溶媒は、直接的に溶媒抽出プロセスで再使用するか、又は、再使用の前に更に精製することができる。回収された溶媒は、直ちに使用するか、又は将来の使用のために保存することができる。溶媒の組み合わせを使用する場合。一つ以上の気化及び／又は凝縮温度を、溶媒をその様々な構成へ分画するために用い得る。
【００８５】
溶媒の除去後、残存する材料は、二次溶媒回収ユニット１１４へ移され得る。二次溶媒除去ユニット１１４において、材料は、更なる追加の溶媒除去プロセスの内の一つを使用することにより、更に濃縮され得る。一実施形態において、そのような更なる濃縮は、二次蒸留又は吸着により達成される。溶媒回収が完了する際。藻類油を保存するか、又はプロセッサ若しくはリファイナへ出荷することができる。藻類油は、トラック、鉄道車両、パイプライン、船、はしけまたはそれらの組み合わせによって出荷される場合がある。特定の実施形態において、藻類油は、保存及び／又は出荷前の更なる処理に供される。そのような処理は、水素化、脱炭酸、脱カルボニル化、脱酸素、異性（異性化を含む）、脱硫、脱窒素、水素化分解及び／又は接触分解を含むが、それらに限定されない。
【００８６】
主分離器１１０からの水層及びラフィネートを、二次溶媒抽出のために、二次溶媒抽出ユニット１１１へ移す。一次溶媒抽出ユニット１０９について記載した抽出プロセスを、二次溶媒抽出ユニット１１１において繰り返す。二次溶媒抽出ユニット１１１からの材料を、二次分離器１１２へ移す。二次分離器１１２において、材料を少なくとも有機層又はミセラ及び、水層又はラフィネートへ分離する。いくつかの場合において、固体又は粒子層もまた存在し得る。前述のように、層分離は、重力分離又は、デカンタ遠心分離の使用などの機械的法法により達成することができる。二次分離器（線Ｍ２）からの有機層又はミセラを、一次溶媒抽出ユニット１０９へ戻し、一次溶媒抽出プロセスにおいて使用する。水層又はラフィネート及び固体を、二次分離器１１２から除去する。
【００８７】
存在する場合、本明細書中に記載した回収プロセスから得られた固体を、様々な用途へ用いることができる。一実施形態において、固体を、消化槽の内の一つへ移す。消化槽は、好気、嫌気又は、好気及び嫌気消化槽の組み合わせとすることができる。消化により、捕集可能であり、燃料源として使用することができるメタンガスなどのガスを生成することができる。一実施形態において、生成したガスは、本明細書に記載のプロセスにおいて熱源として使用される。別の実施形態において、消化された材料を、更なるバイオマスの生成のための窒素源として使用する。更に別の実施形態において、固体を乾燥させ、動物の飼料源として使用する。更に別の実施形態において、固体を乾燥させ、エネルギー源として燃焼する。
【００８８】
更なる実施形態において、固体は、バイオマスの生成のための栄養素を提供するために処理される。一実施形態において、固体は、バイオマス生育のための窒素源を提供するために処理される。バイオマスから窒素を回収するための方法は、当該技術分野において知られており、例えば、欧州特許第ＥＰ１３２０３８８号明細書を参照されたい。例えば、限定するものではないが、溶媒抽出後の残渣バイオマスのｐＨを、ｐＨ９．０よりも高く、１０．０よりも高く、１１．０よりも高く又は１２．０よりも高くへ調整することができる。ｐＨの調整は、例えば、水酸化カルシウム、酸化カルシウム、炭酸カルシウム、炭酸ナトリウム（ソーダ灰）、水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムなどの任意の塩基又は塩基の組み合わせを使用して達成することができる。更に、ｐＨ調整したバイオマスを、約４０℃、約５０℃、約６０℃、約７０℃又は約８０℃まで加熱することができる。これらの条件下で、バイオマス中に存在するアンモニウムは、吸着カラム中に捕集することが可能であるアンモニアガスへ変換される。一実施形態において、アンモニアガスは、水又は酸溶液を使用して吸収される。
【００８９】
その代わりに又はそれに加えて、リンが残渣バイオマスから回収し、更なるバイオマスの生成のために使用することができる。リン除去は、化学プロセス、高度な生物学的処理又は両方の組み合わせにより達成することができる。リンの除去方法は、当該技術分野で公知であり、例えば、Ｙｅｏｍａｎ  ｅｔ  ａｌ．，  Ｅｎｖｉｒｏｎ．  Ｐｏｌｌｕｔ．  ４９：１８３−２３３  （１９８８）を参照されたい。リンの化学的除去は、リンの析出を実現させるために、典型的に、カルシウム、鉄及びアルミニウム塩の添加を含む。生物学的なリンの除去は、微生物の正常な代謝要求量を超える量の微生物によるリンの取り込みを含む。
【００９０】
水層又はラフィネは、価値のある生成物を取り除くために処理をすることができる。例えば、グリセロールはラフィネから抽出され、市販される。更に、水層中の水は、適切な処理をした後、更なるバイオマスを生育するために再利用される。その水は、更なるバイオマス生成に有用であるマクロ及びミクロの栄養素及びミネラルを、有用な量有することが期待される。
【００９１】
以下の例は、本発明の適用の例を提供することを意図している。以下の例は、本発明の範囲を完全に定義するものでも、又はそうでなければ、本発明の範囲を限定するものではない。
【実施例】
【００９２】
実施例１
Ｎａｎｎｏｃｈｌｏｒｏｐｓｉｓ藻類を、遠心分離により回収した。藻類ペーストの水分含有量は、７９．０質量％であり、灰分無しの乾燥重量は１７％であり、灰分含有量は４％であった。藻類ペーストのｐＨは、６．１であった。
【００９３】
熱水処理のために、４００ｇの藻類ペーストを６００ｍｌのＰａｒｒ反応器（Ｐａｒｒ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ  Ｃｏ，  Ｍｏｌｉｎｅ，  イリノイ州）中へ配置した。反応器は、３０分以上かけて室温から２６０℃まで上昇させた。反応器を３０分間２６０℃に保持し、次に、３０分以上かけて室温まで冷却した。熱水処理の間に生成された気体の量は、理想気体の法則を用いて、ヘッドスペースの体積、温度及び圧力から決定した。生成された気体の分析により、９７％がＣＯ2であることが明らかになった。熱水処理後の藻類ペーストのｐＨは、８．５であった。
【００９４】
熱水処理の後、材料のｐＨを、１６．４質量％の硫酸を使用して、ｐＨ３、４、５又は６のいずれかへ調整した。酸性化した材料を６０℃まで加熱し、一定の混合をしながら３０分間その温度で保持した。
【００９５】
酸性化の後、存在する水の量と等しい量の溶媒（ヘプタン）を、溶媒抽出組成物を形成するために加え、７０℃まで加熱した。溶媒抽出組成物を、一定の混合をしながら、３０分間７０℃に保持した。３０分後、混合を停止し、室温で組成物を層分離させた。溶媒および油を含む有機層（ミセラ）をテカントした。油を得るために真空下で蒸発により、溶媒を有機層から除去した。
【００９６】
水層を二度目は、除去したミセラの量と等しい体積のフレッシュな溶媒を用いて抽出した。この二度目の抽出の条件は、第一の抽出と同じである。必要である場合、ｐＨを第二の抽出の前に４．０へ調整した。二回の抽出から回収した油を、油の収率を測定するために計量した。水層を、溶けていない固体を回収するために濾過し、乾燥させ、計量した。灰分無しの乾燥重量の百分率での収率へのｐＨの効果を、表１．１に示す。
【００９７】
【表１】
2013532991.tif 000003
【００９８】
得られた油を、元素分析及びＩＣＰ−ＭＳにより分析した。簡単に言うと、炭素、水素及び窒素の質量％を、元素分析（Ｐｅｒｋｉｎ  Ｅｌｍｅｒ２４０）を使用して測定した。この機器は、Ｃ、Ｈ及びＮの質量％量を決定するために使用される、ＣＯ2、Ｈ2Ｏ及びＮ2の燃焼生成物を生成するために、静的な条件下、９５０℃、純酸素中でサンプルを燃焼する。Ｔｈｅｒｍｏ  Ｆｉｎｎｉｇａｎ  ＦｌａｓｈＥＡ元素分析を酸素の分析について使用した。機器は、質量％酸素を決定するために使用される一酸化炭素を生成するために、不活性雰囲気（ヘリウム）中でサンプルを熱分解（１０６０℃）する。
【００９９】
誘導結合プラズマ発光分光分析装置（ＩＣＰ―ＡＥＳ）を、多元素分析のために使用した。サンプルを噴霧し、得られたエアロゾルをプラズマトーチに移した。光学的分析法を、各元素に特有の発行スペクトルを測定するために使用した。校正標準を、サンプル中に存在する画要素の量へ、測定された信号を関連付ける、校正曲線を構築するために使用した。分析の前に、サンプルを、適切なサンプル調製技術を使用して、酸性化及び消化した。元素分析の結果を、表１．２に示す。
【０１００】
【表２】
2013532991.tif 000004
【０１０１】
実施例２
Ｎａｎｎｏｃｈｌｏｒｏｐｓｉｓ藻類を遠心分離により回収した。藻類ペーストの水分含有量は、８５質量％であった。藻類ペーストのｐＨは、６．０であった。熱水処理のために、４００ｇの藻類ペーストを６００ｍｌのＰａｒｒ反応器中へ配置した。反応器は、３０分以上かけて室温から２６０℃まで上昇させた。反応器を３０分間２６０℃に保持し、次に、３０分以上かけて室温まで冷却した。熱水処理後の藻類ペーストのｐＨは、８．０であった。
【０１０２】
実験１において、熱水処理後且つ溶媒抽出の前に酸を加えなかった。実験２において、熱水処理材料を、溶媒抽出の前に、実施例１で記載した１６．５質量％の硫酸を使用して、ｐＨ４まで酸性化した。溶媒抽出のために、存在する水の量と等しい量の溶媒（ヘプタン）を、溶媒抽出組成物を形成するために加え、７０℃まで加熱した。溶媒抽出組成物を次に７０℃で３０分間、一定の混合をしながら保持した。３０分後、混合を停止し、組成物を室温で層分離させた。溶媒及び油を含む有機層（ミセラ）をデカンタした。油を得るために、真空下で蒸発させることにより、有機層から溶媒を除去した。
【０１０３】
水層を、二度目は、除去したミセラの量と等しい体積のフレッシュな溶媒を使用して抽出した。この第二の抽出の条件は、第一の抽出と同じであった。必要な場合、実験２において、第二の抽出前にｐＨを４．０へ調整した。二回の抽出から回収した油を、油の収率を決定するために計量した。水層は、溶けていない固体を回収するために濾過し、乾燥させ、計量した。
【０１０４】
熱水処理後の組成物への酸性化の効果を、表２．１に示す。
【表３】
2013532991.tif 000005
【０１０５】
実施例３
Ｎａｎｎｏｃｈｌｏｒｏｐｓｉｓ藻類を遠心分離により回収した。藻類ペーストの水分含有量は、８６．０％、灰分無しの乾燥重量は１１％、灰分含有量は３％であった。藻類ペーストのｐＨは、５．３であった。
【０１０６】
熱水処理のために、４００ｇの藻類ペーストを６００ｍｌのＰａｒｒ反応器中へ配置した。反応器を、３０分で室温から２６０℃まで加熱した。反応器を次に、３０分間２６０℃に保持し、次に、３０分以上かけて室温まで冷却した。熱水処理の間に生成された気体の量は、理想気体の法則を使用して、ヘッドスペースの体積、温度及び圧力から決定した。熱水処理後の藻類ペーストのｐＨは、８．０であった。
【０１０７】
熱水処理後、材料のｐＨを１６．４質量％の硫酸を使用して、ｐＨ４へ調整した。酸性化した材料を６０℃へ加熱し、一定の混合をしながら、３０分間その温度で保持した。
【０１０８】
酸性化後、存在する水の量と等しい量の溶媒を、溶媒抽出組成物を形成するために加えた。実験２において、極性溶媒ＭＩＢＫ（メチルイソブチルケトン）を使用した。ＭＩＢＫは、油中では混和性であるが水中ではそうでない極性溶媒である。溶媒抽出組成物を、７０℃まで加熱した。溶媒抽出組成物を、次に、一定の混合をしながら３０分間７０℃で保持した。３０分後、混合を停止し、組成物を室温で層分離した。溶媒及び油を含む有機層（ミセラ）を、デカンタした。油を得るために、真空下で蒸発することにより、有機層から溶媒を除去した。
【０１０９】
水層を二度目は、除去したミセラの量と等しい体積のフレッシュな溶媒を使用して抽出した。この第二の抽出の条件は、第一の抽出と同じであった。必要な場合、第二の抽出前に、ｐＨを４．０へ調整した。二回の抽出から回収した油を、油の収率を決定するために計量した。水層を、溶けてない固体を回収するために濾過し、乾燥し、計量した。溶媒の収率への影響は、表３．１へ示す。
【０１１０】
【表４】
2013532991.tif 000006
【０１１１】
実施例４
実験１〜３について、Ｎａｎｎｏｃｈｌｏｒｏｐｓｉｓ藻類を、遠心分離により回収した。藻類ペーストの水分含有量は７８．９質量％であり、ｐＨは６．２であった。
【０１１２】
実験１において、１８０ｇの藻類ペーストを熱水処理のために、Ｐａｒｒ反応器中へ配置した。反応器は、混合しながら、３０分間で３００℃まで加熱した。反応器を次に、１５分間３００℃で保持し、次に、３０分以上かけて室温まで冷却した。熱水処理後の藻類ペーストのｐＨは、８．６であった。２５ｍｌの１６．４質量％硫酸を、ｐＨを４．０へ調整するために加えた。酸添加は、６０℃で混合しながら、３０分以上かけて行った。酸添加後、２０８ｍｌのヘプタンを加え、溶液温度を、混合しながら約１５分以降かけて１２０℃まで上げた。溶液温度を混合しながら３０分間１２０℃で保持し、次に室温まで冷却した。溶液を、３０分間室温で層分離させた。溶媒及び油を含む有機層（ミセラ）をデカンタした。油を得るために、真空下で蒸発させることにより、有機層から溶媒を除去した。水層を、二度目は、除去したミセラの量と等しい量の新規な溶媒を使用して抽出した。この第二の抽出の条件は、第一の抽出と同じであった。３ｍｌの１６．４％硫酸を、第二の抽出前にｐＨを４．０へ調整するために加えた。二回の抽出から回収した油は、油の収率を決定するために計量した。水層を、溶けていない固体を回収するために濾過し、乾燥させ、計量した。
【０１１３】
実験２において、１８０ｇの藻類ペーストを熱水処理のために６００ｍｌのＰａｒｒ反応器中へ配置した。９ｍｌの１６．４％硫酸を、ｐＨを４．０へ調整するために加えた。反応器を、混合しながら３０分間で室温から３００℃まで上げた。反応器を次に、１５分間３００℃で混合し、次に、３０分以上かけて室温まで冷却した。熱水処理後の藻類ペーストのｐＨは、７．５であった。２２ｍｌの１６．４質量％の硫酸を、熱水処理後のｐＨを４．０へ調整するために加えた。酸添加は、６０℃で攪拌しながら３０分以上かけて行った。酸添加後、２０８ｍｌのヘプタンを加え、溶液の温度を混合しながら約１５分以上かけて１２０℃まで上げた。溶液を３０分間混合しながら１２０℃で保持し、次に、室温まで冷却した。溶液を、３０分間室温で層分離させた。溶媒及び油を含む有機層（ミセラ）をデカンタした。油を得るために、真空下で蒸発させることにより、有機層から溶媒を除去した。水層を、二度目は、除去したミセラの量と等しい量のフレッシュな溶媒を使用して抽出した。第二の抽出の条件は、第一の抽出と同じであった。２ｍｌの１６．４％硫酸を、第二の抽出のために、ｐＨを４．０へ調整するために加えた。二回の抽出から回収した油を、油の収率を決定するために計量した。水層は、溶けていない固体を回収するために濾過し、乾燥させ、計量した。
【０１１４】
実験３において、１８０ｇの藻類ペーストを、熱水処理のために６００ｍｌのＰａｒｒ反応器中へ配置した。９ｍｌの１６．４％硫酸を、ｐＨを４．０へ調整するために加えた。反応器を、混合しながら３０分で室温から３００℃まで加熱した。反応器を次に、混合しながら１５分間３００℃で保持し、次に、約３０分以上かけて室温まで冷却した。熱水処理後の藻類ペーストのｐＨは、７．５であった。熱水処理後、２０８ｍｌのヘプタンを加え、溶液の温度を、混合しながら、約１５分以上かけて１２０℃まで上げた。溶液を、混合しながら３０分間１２０℃で保持し、次に室温まで冷却した。溶液を、３０分間室温で層分離させた。溶媒及び油を含む有機層（ミセラ）をデカンタした。水層を、二度目は、除去したミセラの量と等しい体積のフレッシュな溶媒を使用して抽出した。この第二の抽出の条件は、第一の抽出と同じであった。二回の抽出から回収した油を、油の収率を決定するために計量した。水層は溶けていない固体を回収するために濾過し、乾燥させ、計量した。
【０１１５】
元素分析は、実施例１のように実施した。実験１〜３の結果を、表４．１へまとめる。表４．１中に、熱水処理後の酸性化は、抽出した油中の、実質的に低いＰ、Ｎａ及びＫの混入をもたらすことが見られる。
【０１１６】
【表５】
2013532991.tif 000007
【０１１７】
実施例５
本実施例において、水分含有量７８．９％及び灰分含有量１２．２質量％の１８０ｇのＮａｎｎｏｃｈｌｏｒｏｐｓｉｓ藻類を、各実験の条件について使用した。藻類ペーストを、Ｐａｒｒ反応器の６００ｍｌの混合反応チャンバへ加えた。反応器を、窒素でパージし封をした。温度を次に、約３０分以上かけて２６０℃又は３００℃のいずれかまで上げた。反応器を、次に、０時間（保持時間無し）、０．２５時間、１時間又は４時間、所望の温度で保持した。保持期間の後、容器を氷浴を使用して、約１５分以上かけて室温まで冷却した。冷却した材料のｐＨは、硫酸を用いてｐＨ４へ調整し、２００ｍｌのヘプタンを加えた。容器を次に密封し、１２０℃まで加熱し、一定で混合しながら、３０分間１２０℃で保持した。容器を次に室温まで冷却し、溶媒抽出材料を、分液ロートへ移した。材料を約３０分間層分離させ、そのあと、有機層をデカンタし濾過した。ヘプタンを真空下の蒸発により除去し、得られた油を計量した。水層を、フレッシュなヘプタンを加えた後、再び同じ手順で抽出した。二回の抽出から得られた油を合わせた。
【０１１８】
油を次に、ＡＳＴＭプロトコルＤ７１６９−１１（ＡＳＴＭ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，  Ｗｅｓｔ  Ｃｏｎｓｈｏｈｏｃｋｅｎ，  ＰＡ）を使用して模擬蒸留を行った。模擬蒸留の結果を、表５．１に示す。全ての油についての、華氏１０２０°での蒸留収率は、６８％〜７４％の間であった。最も豊富な画分は、華氏６３０°〜１０２０°沸点（ＢＰ）の範囲（ＶＧＯ範囲）であった。真空残渣油（ＢＰ＞華氏１０２０°）は、２６．８〜３３．５％の範囲であった。熱水処理温度を２６０℃〜３００℃へ上昇させると、低い沸点へのシフトが生じた。
【０１１９】
【表６】
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【０１２０】
実施例６
これらの実験において、ヘプタン又はＭＩＢＬのいずれかによる抽出を、Ｓｐｉｒｕｌｉｎａの四つの異なるサンプルを使用して比較した。サンプルＡ及びＢは、Ｓ．  ｐｌａｔｅｎｓｉｓを含み、サンプルＣはＳ．  ｍａｘｉｍａを含み、サンプルＤは、その種が不明である市販のＳｐｉｒｕｌｉｎａを含んでいた。
【０１２１】
各サンプルについて、２００ｇの藻類ペーストを６００ｍｌのＰａｒｒ反応器へ加え、反応器を窒素ガスでパージした。ペーストの水分含有量は、サンプルＡ、Ｂ、Ｃ及びＤのそれぞれについて、８３．２％、８５．０％、８４．９％及び７９．６％であった。熱水処理のために、ペーストを約３００℃まで加熱し、２００ｒｐｍで混合しながら、約３０分間その温度に保持した。熱水処理の後、反応器を約４０℃まで冷却し、熱水処理後のペーストのｐＨを測定し、１６．４質量％の硫酸で約４へ調整した。酸性化した材料を約６０℃まで加熱し、一定の混合をしながら３０分間その温度に保持した。酸処理の後、材料を約４０℃まで冷却し、ｐＨを測定し、必要であれば、ｐＨを４へ調整した。２００ｍｌのヘプタン又はＭＩＢＫのいずれかを反応チャンバへ加え、２００ｒｐｍで混合しながら３０分間約１２０℃で溶媒抽出を実施した。溶媒抽出の後、有機層をデカンタし、溶媒をロータリーエバポレータを用いて除去した。残渣水層及びバイオマスを、フレッシュな溶媒及び同じ手順を使用して第二の溶媒抽出へ供した。手順は、全部で３回の溶媒抽出について繰り返した。得られた油の総質量及び百分率の油収率は、ＡＦＤＷ基準に基づいて決定した。結果を表６．１へ示す。
【０１２２】
【表７】
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【０１２３】
実施例７
本実験において、溶媒抽出を用いない油の収率は、実施例６で用いたのと同じサンプルを使用して測定した。各サンプルＢ、Ｃ及びＤについて、３００ｇの藻類ペーストを６００ｍｌのＰａｒｒ反応器へ加えた。熱水処理のために、ペーストを約３００℃まで加熱し、２００ｒｐｍで混合しながら３０分間その温度に保持した。熱水処理後、反応器を約４０℃へ冷却し、材料のｐＨを測定し、ｐＨを１６．４質量％の硫酸を用いて４へ調整した。酸性化した材料を次に約６０へ加熱し、混合しながら３０分間その温度に保持した。酸性化した材料を、次に層分離させ、有機相をデカンタした。ＡＦＤＷ基準に基づいて回収した油の質量及び百分率油収率を決定した。結果を、表７．１へ示す。
【０１２４】
【表８】
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【０１２５】
実施例８
Ｎａｎｎｏｃｈｌｏｒｏｐｓｉｓ藻類を、藻類ペーストを生成するために遠心分離によって回収した。藻類ペーストの水分含有量は、９２．５質量％であった。灰分を含まない乾燥重量（ＡＦＤＷ）は、１４．６％であった。この実施例において、二つの熱水処理温度（３００℃又は２６０℃）及び二つの溶媒（ヘプタン及びＭＩＢＫ）を使用した。実験条件は、表８．１にまとめる。
【０１２６】
【表９】
2013532991.tif 000011
【０１２７】
実験Ａ〜Ｄのそれぞれについて、２００ｇの藻類ペーストを６００ｍｌのＰａｒｒ反応器中へ配置した。ペーストを次に、２６０℃又は３００℃のいずれかまで加熱し、一定の混合をしながら６０分間所望の温度に保持した。反応器を次に、室温まで冷却し、ｐＨを１６．４質量％のＨ2ＳＯ4を用いて、４．０へ調整した。酸性化した材料を含む反応器を６０℃まで加熱し、一定の混合をしながら３０分間その温度に保持した。酸処理の後、２００ｍｌの溶媒を、反応器へ加え、１２０℃まで加熱し、混合しながら３０分間その温度に保持した。溶媒抽出後、反応器を４０℃へ冷却し、材料を室温で重力層分離させた。層分離の後、有機層を除去し、残っている材料を、同じ手順を使用して二回の更なる溶媒抽出に供した。除去後、有機層を濾過し、ロータリーエバポレーターを使用して溶媒を除去した。得られた油の質量及び油の収率は、ＡＦＤＷに基づいて計算した。結果を、表８．２へ示す。
【０１２８】
【表１０】
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【０１２９】
得られた油を、加熱された移送ライン（３００℃）を介して、Ａｇｉｌｅｎｔ５９７５Ａ（不活性ＭＳＤ）と連結したＡｇｉｌｅｎｔ７８９０Ａガスクロマトグラフを使用して分析した。内径１５ｍ×０．２５ｍｍのＺｅｂｒｏｎ  ＺＢ−１ＨＴ  Ｉｎｆｅｒｎｏ（商標）（Ｏｈｅｎｏｍｅｎｅｘ、トーランス、カリフォルニア州）の０．１ミクロンの膜厚の溶融シリア毛細管カラムを、実験のために使用した。ＧＣオーブンを１分間４０℃に保持し、そこから２０℃／分の率で３８０℃まで達するようにプラグラムした。最高温度に１０分間維持した。ヘリウムを、１．５ｍｌ／分（定流量）でキャリアガスとして使用した。質量分析計をフルスキャンモードで作動させ、１．９１スキャン／秒の速度で、２０〜８００Ｄａをスキャンした。質量分析計を、キャリブレーション化合物として、パーフルオロトリブチルアミンを用いるＡｇｉｌｅｎｔ自動チューニング手順を使用して、電子イオン化（ＥＩ）モードでチューニングした。ＥＩ実験についての電子運動エネルギーは、７０ｅＶであった。イオン源温度は２３０℃であった。四重極型アナライザの温度を１５０℃に維持した。
【０１３０】
サンプルを、冷たい、真空機密、非判別インジェクタ（Ｃｏｏｌｅｄ  Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ−ＣＩＳ４  ＰＴＶ、Ｇｅｒｓｔｅｌ、ドイツ）を使用してガスクロマトグラフ中へ導入した。インジェクタ温度は、１２℃／秒の率で１０℃から４００℃へ上昇するようにプログラムした。インジェクタ温度を３分間４００℃に維持した。サンプル（ＣＳ２中〜２質量％）の希釈溶液（１μリットルのアリコート）を、７６８３ＢシリーズのＡｇｉｌｅｎｔオートサンプラを用いてインジェクタへ導入した。分割火は、１０：１であった。
【０１３１】
クロマトグラムのピークは、Ａｇｉｌｅｎｔシステムソフトウェアを使用して、画定し統合した。クロマトグラム中の個々の化合物の性質は、ＮＩＳＴ０８及びＷｉｌｅｙ９ライブラリ中の参照スペクトルに対して測定した質量スペクトルをマッチングさせることにより、又は、第一法則の解釈により決定した。最小のライブラリマッチ品質を、８０％に設定した。結果を、表８．３に示す。
【０１３２】
【表１１】
2013532991.tif 000013
【０１３３】
実施例９
藻類ペーストの前処理。既知のｐＨのＮａｎｎｏｃｈｌｏｒｏｐｓｉｓ属由来の２００ｇの藻類ペースト（水分７６．９％、乾燥物質の灰分１２．１質量％）を、６００ｍｌのＰａｒｒ反応器へ加えた。ペーストを１００ｒｐｍで攪拌しながら加熱し、３０分間２００℃に保持した（全ての場合において、時期は、温度が目的温度から５℃以内であった時に開始した）。反応器を次に４０℃へ冷却し、気圧を５分後に測定した。反応器の内容物を次に、ポリプロピレン（ＰＰ）２３０ミクロンメッシュを使用した後に、Ｗｈａｔｍａｎ＃４濾紙によって濾過した。得られたラフィネートの質量及びｐＨを記録した。湿った固体を反応器に戻し、脱イオン（ＤＩ）水を、すすぎとして合計２００ｇまで加えた。固体及びＤＩ水を次に室温で１５分間１００ｒｐｍで混合した。反応器からの材料を、再び、ポリプロピレン２３０ミクロンメッシュの後に、Ｗｈａｔｍａｎ＃４濾紙を使用して濾過し、ラフィネート及び固体の質量を測定した。
【０１３４】
湿った固体を反応器へ戻し、ＤＩ水を合計２００グラムまで加えた。固体及びＤＩ水を、次に、２６０℃（実験Ａ）又は３００℃（実験Ｂ）まで２００ｒｐｍ（ＨＴＴ）で一定で攪拌しながら６０分かけて加熱した。反応器を次に、４０℃まで冷却し、５分後に圧力を測定した。反応器中の材料のｐＨを次に、１６．４質量％の硫酸を用いてｐＨ４．０へ調整し、酸性化した材料を、一定で攪拌しながら３０分間６０℃に保持した。この後、反応器中の材料のｐＨを測定し、必要であれば再びｐＨ４．０へ再調整した。
【０１３５】
材料を次に、２００ｒｐｍで攪拌しながら２００ｍｌのヘプタンを用いて、３０分間１２０℃で溶媒抽出した。抽出後、材料を４０℃へ冷却し、層分離させた。分離後、有機層をデカンタし、濾過し、ロータリーエバポレーターを用いてヘプタンを除去した。灰分無しの乾燥重量に基づいて、得られた油の質量及び油の収率を決定した。抽出プロセスは、全部で三回繰り返し、そのあと、固体を乾燥させ、質量を記録した。
【０１３６】
藻類ペーストの前処理無し。既知のｐＨのＮａｎｎｏｃｈｌｏｒｏｐｓｉｓ属由来の２００ｇの藻類ペースト（７６．９質量％水分、乾燥物質の灰分１２．１質量％）を、６００ｍｌのＰａｒｒ反応器へ加えた。ペーストを２００ｒｐｍ（ＨＴＴ）で一定で攪拌しながら、６０分間で、２６０℃（実験Ｃ）又は３００℃（実験Ｄ）のいずれかまで加熱した。反応器を次に、４０℃へ冷却し、５分後に圧力を測定した。反応器中の材料のｐＨを、次に、１６．４質量％の硫酸でｐＨ４．０へ調整し、酸性化した材料を一定で攪拌しながら３０分間６０℃に保持した。このあと、反応器中の材料のｐＨを測定し、必要であればｐＨ４．０へ再調整した。
【０１３７】
材料を次に、２００ｒｐｍで攪拌しながら２００ｍｌのヘプタンを使用して３０分間１２０℃で抽出した。抽出あと、材料を４０℃へ冷却し、層分離させた。分離後、有機層をデカンタし、濾過し、ロータリーエバポレーターを使用してヘプタンを除去した。灰分無しの乾燥重量に基づいて得られた油の質量及び油の収率を決定した。抽出プロセスは全部で３回繰り返し、その後、固体を乾燥させ、質量を記録した。
【０１３８】
結果を、表９．１、９．２、９．３及び９．４に示す。これらの実験において、前処理により使用する酸の量、ＨＴＴガス生成量、及び得られた油の窒素含有量が減少したが、収率が減少した。
【０１３９】
【表１２】
2013532991.tif 000014
【０１４０】
【表１３】
2013532991.tif 000015
【０１４１】
【表１４】
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【０１４２】
【表１５】
2013532991.tif 000017
【０１４３】
実施例１０
前処理。既知のｐＨのＮａｎｎｏｃｈｌｏｒｏｐｓｉｓ属由来の２００ｇの藻類ペースト（水分７６．９％、乾燥物質の灰分１１．３質量％）を、６００ｍｌのＰａｒｒ反応器へ加えた。ペーストを１００ｒｐｍで攪拌しながら加熱し、３０分間（全ての場合において、温度が目標温度の５℃以内である時に時期が開始した）、１６０℃（実験Ａ）、１８０℃（実験Ｂ）、２００℃（実験Ｃ）又は２２０℃（実験Ｄ）に保持した。反応器を次に、ポリプロピレン２３０ミクロンメッシュの後にＷｈａｔｍａｎ＃４濾紙を使用して濾過した。得られたラフィネートの質量及びｐＨを記録した。湿った固体を反応器へ戻し、総量２００ｇまで脱イオン（ＤＩ）水を加えることによりすすいだ。固体及びＤＩ水を、次に、室温で１５分間１００ｒｐｍで混合した。反応器からの材料を再び、ポリプロピレン２３０ミクロンメッシュの後にＷｈａｔｍａｎ＃４濾紙を使用して濾過し、ラフィネート及び固体の質量を測定した。前処理に供していない藻類ペーストを対照として使用した。
【０１４４】
熱水処理（ＨＴＴ）。湿った固体を反応器へ戻し、ＤＩ水を総量２００ｇまで加えた。固体及びＤＩ水を、次に、２００ｒｐｍで一定で攪拌しながら６０分間で２６０℃へ加熱した。反応器中の材料のｐＨを、次に、１６．４質量％の硫酸を用いてｐＨ４．０へ調整し、酸性化した材料を、一定で攪拌しながら３０分間６０℃に保持した。このあと、反応器中の材料のｐＨを測定し、必要があればｐＨ４．０へ再調整した。
【０１４５】
抽出。材料を次に、２００ｒｐｍで攪拌しながら２００ｍｌのヘプタンを使用して３０分間１２０℃で溶媒抽出した。抽出後、材料を４０℃へ冷却し、層分離させた。分離後、有機層をデカンタし、濾過し、ロータリーエバポレーターを使用してヘプタンを除去した。得られた油の質量及び油の収率を灰分無しの乾燥重量に基づいて決定した。抽出プロセスは全部で三回繰り返し、その後、固体を乾燥させ、質量を記録した。
【０１４６】
得られた結果を、表１０．１、１０．２、１０．３、１０．４及び１０．５に示す。２００℃及び２２０℃で前処理すると、最もアミドの量が低くなった。２２０℃で前処理すると、低い前処理温度と比較して、油の収率が減少した。
【０１４７】
【表１６】
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【０１４８】
【表１７】
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【０１４９】
【表１８】
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【０１５０】
【表１９】
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【０１５１】
【表２０】
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【０１５２】
実施例１１
実験Ａ。既知のｐＨのＮａｎｎｏｃｈｌｏｒｏｐｓｉｓ属由来の２００ｇの藻類ペースト（水分７６．９％、乾燥物質の灰分１２．９質量％）を、６００ｍｌのＰａｒｒ反応器へ加えた。ペーストを１００ｒｐｍで攪拌しながら加熱し、３０分間（全ての場合において、温度が目標温度の５℃以内である時に時期が開始した）、１８０℃に保持した。反応器を次に４０℃へ冷却し、５分後に気体圧力を測定した。反応器の内容物を次に濾過し、得られたラフィネートの質量及びｐＨを記録した。
【０１５３】
湿った固体を反応器へ戻し、脱イオン（ＤＩ）水を総量２００ｇになるように加えた。固体及びＤＩ水を次に、２００ｒｐｍで一定で攪拌しながら、６０分間で２６０℃まで加熱した（ＨＴＴ）。反応器を次に４０℃へ冷却し、５分後に気体圧力を測定した。反応器中の材料のｐＨを次に、１６．４質量％の硫酸でｐＨ４．０へ調整し、酸性化した材料を、一定で攪拌しながら３０分間６０℃で保持した。このあと、反応器中の材料のｐＨを測定し、必要であれば、ｐＨ４．０へ再調整した。
【０１５４】
材料を次に、２００ｒｐｍで一定で攪拌しながら２００ｍｌのヘプタンを使用して、３０分間１２０℃で溶媒抽出した。抽出後、材料を４０℃へ冷却し、層分離させた。分離後、有機層をデカンタし、濾過し、ヘプタンをロータリーエバポレーターを使用して除去した。灰分無しの乾燥重量に基づいて得られた油の質量及び油の収率を、決定した。抽出プロセスは、全部で三回繰り返し、その後、固体を乾燥させ質量を記録した。
【０１５５】
実験Ｂ。既知のｐＨのＮａｎｎｏｃｈｌｏｒｏｐｓｉｓ属由来の２００ｇの藻類ペースト（水分７６．９％、乾燥物質の灰分１２．９質量％）を、６００ｍｌのＰａｒｒ反応器へ加えた。藻類ペーストを次に、２００ｒｐｍで一定で攪拌しながら、６０分間で２６０℃へ加熱した（ＨＴＴ）。反応器を次に４０℃へ冷却し、５分後に気体圧力を測定した。反応器中の材料のｐＨを、１６．４質量％の硫酸でｐＨ４．０へ調整し、酸性化した材料を一定で攪拌しながら、３０分間６０℃で保持した。この後、反応器中の材料のｐＨを測定し、必要があればｐＨ４．０へ再調整した。
【０１５６】
材料を次に、２００ｒｐｍで一定で攪拌しながら２００ｍｌのヘプタンを使用して、３０分間１２０℃で溶媒抽出した。抽出後、材料を４０℃へ冷却し、層分離させた。分離後、有機層をデカンタし、濾過し、ヘプタンをロータリーエバポレーターを使用して除去した。灰分無しの乾燥重量に基づいて得られた油の質量及び油の収率を、決定した。抽出プロセスは、全部で三回繰り返し、その後、固体を乾燥させ質量を記録した。
【０１５７】
実験Ｃ。既知のｐＨのＮａｎｎｏｃｈｌｏｒｏｐｓｉｓ属由来の２００ｇの藻類ペースト（水分７６．９％、乾燥物質の灰分１２．９質量％）を、６００ｍｌのＰａｒｒ反応器へ加えた。ペーストを前処理として１００ｒｐｍで攪拌しながら加熱し、３０分間１８０℃で保持した（全ての場合において、温度が目標温度の５℃以内である時に時期が開始した）。反応器を次に、４０℃へ冷却し、気体圧力を５分後に測定した。反応器の内容物を、次に濾過し、得られた固体及びラフィネートの質量を記録した。
【０１５８】
湿った固体を反応器へ戻し、ＤＩ水を総量２００ｇになるまで加えた。固体及びＤＩ水を次に、２００ｒｐｍで一定で攪拌しながら６０分間２６０℃へ加熱した（ＨＴＴ）。反応器を次に４０℃へ冷却し、５分後に圧力を測定した。反応器中の材料のｐＨを次に、１６．４質量％の硫酸でｐＨ４．０へ調整し、酸性化した材料を一定で攪拌しながら３０分間６０℃で保持した。この後、反応器中の材料のｐＨを測定し、必要であれば、ｐＨ４．０へ再調整した。
【０１５９】
材料を次に、２００ｒｐｍで一定で攪拌しながら、２００ｍｌのＭＩＢＫを使用して３０分間１２０℃で溶媒抽出した。抽出後、材料を４０℃へ冷却し、層分離させた。分離後、有機層をデカンタし、濾過し、ロータリーエバポレーターを使用してＭＩＢＫを除去した。灰分無し乾燥重量に基づいて、得られた油の質量及び油の収率を決定した。抽出プロセスは全部で三回繰り返し、その後、固体を乾燥させ質量を記録した。
【０１６０】
実験Ｄ。既知のｐＨのＮａｎｎｏｃｈｌｏｒｏｐｓｉｓ属由来の４００ｇの藻類ペースト（水分７６．９％、乾燥物質の灰分１７．８質量％）を、６００ｍｌのＰａｒｒ反応器へ加えた。ペーストを前処理として１００ｒｐｍで攪拌しながら加熱し、３０分間１８０℃で保持した（全ての場合において、温度が目標温度の５℃以内である時に時期が開始した）。反応器を次に、４０℃へ冷却し、気体圧力を５分後に測定した。反応器の内容物を、次に濾過し、得られた固体及びラフィネートの質量を記録した。
【０１６１】
固体を反応器へ戻し、内容物を２００ｒｐｍで一定で攪拌しながら６０分間２６０℃へ加熱した（ＨＴＴ）。反応器を次に４０℃へ冷却し、５分後に圧力を測定した。反応器中の材料のｐＨを次に、１６．４質量％の硫酸でｐＨ４．０へ調整し、酸性化した材料を一定で攪拌しながら３０分間６０℃で保持した。この後、反応器中の材料のｐＨを測定し、必要であればｐＨ４．０へ再調整した。
【０１６２】
材料を次に、２００ｒｐｍで一定で攪拌しながら、２００ｍｌのヘプタンを使用して３０分間１２０℃で溶媒抽出した。抽出後、材料を４０℃へ冷却し、層分離させた。分離後、有機層をデカンタし、濾過し、ロータリーエバポレーターを使用してヘプタンを除去した。灰分無し乾燥重量に基づいて得られた油の質量及びを決定した。抽出プロセスを全部で三回繰り返し、その後、固体を乾燥させ、質量を記録した。
【０１６３】
実験Ｅ。既知のｐＨのＮａｎｎｏｃｈｌｏｒｏｐｓｉｓ属由来の４００ｇの藻類ペースト（水分７６．９％、乾燥物質の灰分１２．９質量％）を、６００ｍｌのＰａｒｒ反応器へ加えた。藻類ペーストを次に、２００ｒｐｍで一定で攪拌しながら６０分間で２６０℃へ加熱した（ＨＴＴ）。反応器を次に、４０℃へ冷却し、５分後に圧力を測定した。反応器中の材料のｐＨを次に、１６．４質量％の硫酸でｐＨ４．０へ調整し、酸性化した材料を一定で攪拌しながら３０分間６０℃で保持した。このあと、反応器中の材料のｐＨを測定し、必要があればｐＨ４．０へ再調整した。
【０１６４】
材料を次に、２００ｒｐｍで一定で攪拌しながら、２００ｍｌのＭＩＢＫを使用して３０分間１２０℃で溶媒抽出した。抽出あと、材料を４０℃へ冷却し、層分離させた。分離後、有機層をデカンタし、濾過し、ロータリーエバポレーターを使用してＭＩＢＫを除去した。灰分無し乾燥重量に基づいて、得られた油の質量及び油の収率を決定した。抽出プロセスは、全部で三回繰り返し、その後、固体を乾燥させ、質量を記録した。
【０１６５】
実験Ｆ。既知のｐＨのＮａｎｎｏｃｈｌｏｒｏｐｓｉｓ属由来の４００ｇの藻類ペースト（水分７６．９％、乾燥物質の灰分１７．８質量％）を、６００ｍｌのＰａｒｒ反応器へ加えた。前処理として、ペーストを１００ｒｐｍで攪拌しながら加熱し、３０分間１８０℃で保持した（全ての場合において、温度が目標温度の５℃以内である時に時期が開始した）。反応器を次に４０℃へ冷却し、５分後に気体圧力を測定した。反応器の内容物を次に濾過し、得られた固体及びラフィネートの質量を記録した。固体を反応器へ戻し、除去した水と等しい量の脱イオン（ＤＩ）水を加えた。固体及びＤＩ水を次に、すすぎとして、１５分間室温で混合した。すすいだ材料を濾過し、得られた固体及びラフィネートの質量を測定した。
【０１６６】
固体を反応器へ戻し、２００ｒｐｍで一定で攪拌しながた、６０分間で２６０℃へ加熱した（ＨＴＴ）。反応器を次に４０℃へ冷却し、５分後に圧力を測定した。反応器中の材料のｐＨを次に、１６．４質量％の硫酸でｐＨ４．０へ調整し、酸性化した材料を一定で攪拌しながら、３０分間６０℃で保持した。この後、反応器中の材料のｐＨを測定し、必要があれば、ｐＨ４．０へ再調整した。
【０１６７】
材料を次に、２００ｒｐｍで一定で攪拌しながら、２００ｍｌのヘプタンを使用して、３０分間１２０℃で溶媒抽出した。抽出後、材料を４０℃へ冷却し、層分離させた。分離後、有機層をデカンタし、濾過し、ロータリーエバポレーターを使用してヘプタンを除去した。灰分無し乾燥重量に基づいて得られた油の質量及び油の収率を決定した。抽出プロセスは全部で３回繰り返し、その後、固体を乾燥させ、質量を記録した。
【０１６８】
実験Ｇ。既知のｐＨのＮａｎｎｏｃｈｌｏｒｏｐｓｉｓ属由来の４００ｇの藻類ペースト（水分７６．９％、乾燥物質の灰分１２．９質量％）を、６００ｍｌのＰａｒｒ反応器へ加えた。前処理として、ペーストを１００ｒｐｍで攪拌しながら加熱し、３０分間１８０℃で保持した（全ての場合において、温度が目標温度の５℃以内である時に時期が開始した）。反応器を次に４０℃へ冷却し、５分後に気体圧力を測定した。反応器の内容物を次に濾過し、得られた固体及びラフィネートの質量を記録した。固体を反応器へ戻し、除去した水と等しい量の脱イオン（ＤＩ）水を加えた。固体及びＤＩ水を次に、すすぎとして、１５分間室温で混合した。すすいだ材料を濾過し、得られた固体及びラフィネートの質量を測定した。
【０１６９】
固体を、除去された水の量と等しい量のＤＩ水と一緒に反応器へ戻し、２００ｒｐｍで一定で攪拌しながら６０分間で２６０℃へ加熱した（ＨＴＴ）。反応器を次に４０℃へ冷却し、５分後に圧力を測定した。反応器中の材料のｐＨを次に、１６．４質量％の硫酸でｐＨ４．０へ調整し、酸性化した材料を一定で攪拌しながら、３０分間６０℃で保持した。この後、反応器中の材料のｐＨを測定し、必要であればｐＨ４．０へ再調整した。
【０１７０】
材料を次に、２００ｒｐｍで一定で攪拌しながら、２００ｍｌのヘプタンを使用して、３０分間１２０℃で溶媒抽出した。抽出後、材料を４０℃へ冷却し、層分離させた。分離後、有機層をデカンタし、濾過し、ロータリーエバポレーターを使用してヘプタンを除去した。灰分無し乾燥重量に基づいて、得られた油の質量及び油の収率を決定した。抽出プロセスは全部で三回繰り返し、その後、固体を乾燥させ、質量を記録した。
【０１７１】
実験Ａ〜Ｇの結果を、表１１．１〜１１．５へ示す。前処理は、最終的な油中のＮ、Ｐ、Ｓｉ及びＳを削減した。前処理はまた、気体生成及び酸消費も削減した。
【０１７２】
【表２１】
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【０１７３】
【表２２】
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【０１７４】
【表２３】
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【０１７５】
【表２４】
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【０１７６】
【表２５】
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【０１７７】
実施例１２
２ガロンのＰａｒｒ反応器へ、Ｎａｎｎｏｃｈｌｏｒｏｐｓｉｓ属由来の５．５ｋｇの藻類ペーストを加えた（水分８３．１％、乾燥物質の灰分３１．８％）。藻類ペーストのｐＨを、加える前に測定した。前処理としてペーストを５０ｒｐｍで攪拌しながら加熱し、３０分間２００℃に保持した（全ての場合において、温度が目標温度の５℃以内にある場合に時期は開始した）。反応器を次に、４０℃へ冷却し、水層を除去した。水層の体積及びｐＨを測定した。除去した水層の体積と等しい量の脱イオン（ＤＩ）水を反応器中の固体へ加えた。固体及び水層を、すすぎとして室温で１５分間５０ｒｐｍで混合した。水層をポンプで除去し、体積及びｐＨを測定した。追加の液体を、濾過又は遠心分離のいずれかにより除去した。
【０１７８】
２００ｇの上記の前処理からの藻類ペーストを６００ｍｌのＰａｒｒ反応器へ加えた。ペーストのｐＨを測定した。藻類ペーストを次に、２００ｒｐｍで一定で攪拌しながら６０分間で２６０℃へ加熱した（ＨＴＴ）。反応器を次に４０℃へ冷却し、５分後に圧力を測定した。反応器中の材料のｐＨうぃ次に、１６．４質量％の硫酸でｐＨ４．０へ調整し、酸性化した材料を、一定で攪拌しながら３０分間６０℃で保持した。この後、反応器中の材料のｐＨを測定し、必要であればｐＨ４．０へ再調整した。
【０１７９】
材料を次に、２００ｒｐｍで攪拌しながら２００ｍｌのヘプタンを使用して、３０分間、８０℃、１００℃、１２０℃又は１４０℃で溶媒抽出した。抽出後、材料を４０℃へ冷却し、層分離させた。分離後、有機層をデカンタし、濾過し、ロータリーエバポレーターを使用してヘプタンを除去した。灰分無しの乾燥重量に基づいて得られた油の質量及び油の収率を決定した。抽出プロセスは、全部で三回繰り返し、その後、固体を乾燥させ、質量を記録した。異なる溶媒抽出温度の結果を、表１２．１〜１２．４へ示す。
【０１８０】
【表２６】
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【０１８１】
【表２７】
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【０１８２】
【表２８】
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【０１８３】
【表２９】
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【０１８４】
実施例１３
すべての実験において、２００ｇの藻類ペースト及び６００ｍｌのＰａｒｒ反応器を使用した。藻類ペーストは、Ｓｐｉｒｕｌｉｎａ属（水分７９．５％、乾燥物質の灰分７．２％）又は、Ｓｃｅｎｅｄｅｓｍｕｓ属（水分８５．１％、乾燥物質の灰分１３．９％）のいずれかから得た。
【０１８５】
前処理。いくつかの場合において、藻類ペーストは、１０分間又は３０分間（全ての場合において、温度が目標温度の５℃以内にある場合に、時期が開始した）、１００ｒｐｍで攪拌しながら、１８０℃又は２００℃のいずれかで加熱することにより前処理した。前処理は、０ｍｌ、１０ｍｌ、又は２０ｍｌの１６．４質量％硫酸を用いて実施した。反応器を次に４０℃へ冷却し、五分後に気体圧力を測定した。材料を、ポリプロピレン２３０ミクロンメッシュの後に、Ｗｈａｔｍａｎ＃４濾紙により濾過した。ラフィネートの質量及びｐＨを測定した。
【０１８６】
すすぎ。いくつかの場合において、固体を反応器へ戻し、総量２００ｇまで脱イオン（ＤＩ）水を加えることにより、前処理の後すすいだ。水及び固体を次に、室温で１５分間１００ｒｐｍで混合した。材料を次に、ポリプロピレン２３０ミクロンメッシュの後にＷｈａｔｍａｎ＃４濾紙により濾過した。得られた湿った固体及びラフィネートの質量を測定した。
【０１８７】
熱水処理（ＨＴＴ）。全ての材料をＨＴＴへ供した。いくつかの場合において、ＨＴＴの前に、ＤＩ水を総量２００ｇまで湿った固体へ加えた。ＤＩ水有り又は無しの湿った固体を、２００ｒｐｍで攪拌しながら６０分間３００℃で加熱した。反応器を４０℃へ冷却し、次に、５分後に気体圧力を測定した。
【０１８８】
酸性化。ＨＴＴの後、反応器中の材料のｐＨを１６．４質量％の硫酸を使用して約４へ調整した。酸性化した材料を加熱し、６０℃で３０分間混合し、その後、材料のｐＨを測定し、必要であれば、約ｐＨ４へ再調整した。
【０１８９】
溶媒抽出。２００ｍｌの溶媒（ヘプタン又はＭＩＢＫ）を反応器へ加えた。抽出は、２００ｒｐｍで攪拌しながら、３０分間１２０℃で実施した。反応器の温度を４０℃へ下げ、材料を除去し、層分離させた。有機層をデカンタし、濾過し、ロータリーエバポレーターを使用して溶媒を除去した。油の質量及び油の収率％を、ＡＦＤＷ（灰分無し乾燥質量）に基づいて決定した。材料を全部で三回になるように更に二回抽出した。
【０１９０】
得られた結果を表１３．１〜１３．４へ示す。
【表３０】
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【０１９１】
【表３１】
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【０１９２】
【表３２】
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【０１９３】
【表３３】
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【０１９４】
本発明は、当業者が本発明、その原理及びその実用化を良く理解するために例示及び実施例により詳細を説明してきた。本発明の特定の形態およびプロセスは、提示した特定の実施形態の記載に限定されるものではなく、むしろ、説明及び実施例は、特許請求の範囲及びその均等物の観点において考えるべきである。上述のいくつかの実施例及び説明は、発明が機能し得る法法についていくつかの結論を含む一方、発明者らは、それらの結論及び機能に縛られることを意図するものではなく、考えられる説明としてのみ提示することを意図するものである。
【０１９５】
本明細書中に提示された特定の実施形態は、網羅的であるもとのとしても、本発明を限定するものとしても意図するものではなく、その多くの代替案、修正形及び変化形は、前述の実施例及び詳細な説明に照らして、当業者に明らかであろう。従って、本発明は、以下の特許請求の範囲に含まれるそのような全ての代替案、修正形及び変化形を包含することを意図している。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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