(57)【要約】  本明細書は、新しく採取されたリグノセルロース系バイオマスからポリエステル物品を製造するための完全な方法を開示する。方法ステップは、バイオマスを前処理するステップと、リグニンを、水、水素、およびラネーニッケル等の元素金属触媒と、所定の温度および圧力で合わせ、非常に特異的な生成物を生成することにより、１ステップ方法でリグニンをいくつかの可能な有機物ストリームの１つに変換するステップと、有機物を分離するステップと、次いで有機物をポリエステル原料に加工し、それらの原料をポリエステルに変換するステップとを含む。【特許請求の範囲】
【請求項１】
前処理されたリグニン供給物ストリームの変換されたリグニンストリームへの変換のための方法であって、
リグニン変換槽内で、
前処理されたリグニン供給物ストリームと、
前処理されたリグニン供給物ストリーム、前処理されたリグニン供給物ストリーム以外の源およびそれらの混合物からなる群から供給される水と、
２５℃で所定の水素圧力範囲内である加圧水素と、
第１の触媒とを合わせるステップと、
リグニン変換槽内の条件を、所定の温度範囲内の第１の温度で、変換後のリグニンストリームを形成するのに十分な時間維持するステップと
を含み、
前処理されたリグニン供給物ストリームは、リグニンを含み、
変換後のリグニンストリームは、芳香族化合物（リフォーメート）を含む組成物を有し、変換後のリグニンストリームのＧＣ／ＭＳ曲線下の芳香族化合物（リフォーメート）の総面積は、ＧＣ／ＭＳ曲線下の総面積の約６０％から９５％の範囲内である方法。
【請求項２】
第１の触媒は、元素金属触媒を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
第１の触媒が、白金、パラジウム、セシウム、銅、ニッケル、ルテニウム、ロジウム、金およびイリジウムからなる群から選択される元素金属を含む、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前処理されたリグニン供給物ストリームの乾燥重量に対する第１の触媒の重量が、約０．００５から約２．０、約０．３から約１．５、および約０．７５から約１．２５からなる群から選択される範囲内である、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
第１の触媒が、白金、パラジウム、セシウム、銅、ニッケル、ルテニウム、ロジウム、金およびイリジウムからなる群から選択される少なくとも１種の金属を含む二元金属触媒である、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
リグニン変換が、さらに、ゼオライトおよび固体酸触媒からなる群から選択される第２の触媒の存在下で生じる、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
２５℃における水素圧力が、３５ｂａｒ（３．５ＭＰａ）から１３８．９ｂａｒ（１３．８９ＭＰａ）の範囲内であり、温度が、３２０℃から３６０℃の範囲内である、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
第１の触媒が、ニッケル触媒、ラネーニッケル触媒、ルテニウム含有触媒、ロジウム含有触媒、銅含有触媒、パラジウム含有触媒、セシウム含有触媒、金含有触媒、イリジウム含有触媒および白金含有触媒からなる群から選択される、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
Ａ．変換後のリグニンストリームからの化合物の少なくともいくつかを、オルトフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸およびそのそれぞれのジメチルエステルからなる群から選択されるフタレートに変換するステップと、
Ｂ．テレフタレートから得られるポリエチレンテレフタレートおよびフタレートから得られるコポリエチレンテレフタレートからなる群から選択されるポリエステルポリマーを生成するステップと、
Ｃ．ポリエステルポリマーをポリエステルボトルに変換するステップと
をさらに含む、リグノセルロース系バイオマスから得られるポリエステルボトルの製造のための、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前処理されたリグニン供給物ストリームの変換後のリグニンストリームへの変換のための方法であって、
リグニン変換槽内で、
前処理されたリグニン供給物ストリームと、前処理されたリグニン供給物ストリーム、前処理されたリグニン供給物ストリーム以外の源およびそれらの混合物からなる群から供給される水と、２５℃で所定の水素圧力範囲内である水素圧力を有する水素と、第１の触媒とを合わせるステップと、
リグニン変換槽内の組合せ（条件）を、所定の温度範囲内の第１の温度で、変換後のリグニンストリームを形成するのに十分な時間維持するステップと
を含み、
前処理されたリグニン供給物ストリームは、リグニンを含み、
変換後のリグニンストリームは、
Ａ）変換後のリグニンストリームのＧＣ／ＭＳ曲線下のフェノールの総面積が、ＧＣ／ＭＳ曲線下の総面積の約４５％から９５％の範囲内であるフェノール、
Ｂ）変換後のリグニンストリームのＧＣ／ＭＳ曲線下のシクロアルカンアルコールの総面積が、ＧＣ／ＭＳ曲線下の総面積の約４５％から９５％の範囲内であるシクロアルカンアルコール、および
Ｃ）変換後のリグニンストリームのＧＣ／ＭＳ曲線下の高ナフテンナフサ化合物の総面積が、ＧＣ／ＭＳ曲線下の総面積の約４０％から９５％の範囲内である高ナフテンナフサ化合物
からなる群から選択される組成物を有する方法。
【請求項１１】
第１の触媒は、元素金属触媒を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
第１の触媒が、白金、パラジウム、セシウム、銅、ニッケル、ルテニウム、ロジウム、金およびイリジウムからなる群から選択される元素金属を含む、請求項１０または１１に記載の方法。
【請求項１３】
供給物ストリームの乾燥重量に対する第１の触媒の重量が、約０．０５から約２．０、約０．３から約１．５、および約０．７５から約１．２５からなる群から選択される範囲内である、請求項１０から１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
第１の触媒が、白金、パラジウム、セシウム、銅、ニッケル、ルテニウム、ロジウム、金およびイリジウムからなる群から選択される少なくとも１種の金属を含む二元金属触媒である、請求項１０から１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
リグニン変換が、ゼオライトおよび固体酸触媒からなる群から選択される第２の触媒の存在下でも生じる、請求項１０から１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
２５℃における水素圧力が、１ｂａｒ（０．１ＭＰａ）から２００ｂａｒ（２０ＭＰａ）の範囲内であり、温度が、２４０℃から３７５℃の範囲内である、請求項１０から１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
第１の触媒が、ニッケル触媒、ラネーニッケル触媒、ルテニウム含有触媒、ロジウム含有触媒、銅含有触媒、パラジウム含有触媒、セシウム含有触媒、金含有触媒、イリジウム含有触媒および白金含有触媒からなる群から選択される、請求項１０から１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
Ａ．変換後のリグニンストリームからの化合物の少なくともいくつかを、オルトフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸およびそれらのそれぞれのジメチルエステルからなる群から選択されるフタレートに変換するステップと、
Ｂ．テレフタレートから得られるポリエチレンテレフタレートおよびフタレートから得られるコポリエチレンテレフタレートからなる群から選択されるポリエステルポリマーを生成するステップと、
Ｃ．ポリエステルポリマーをポリエステルボトルに変換するステップと
をさらに含む、リグノセルロース系バイオマスから得られるポリエステルボトルの製造のための、請求項１０から１７のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
優先権および相互参照
本特許出願は、２０１１年６月１７日出願の特許文献１の優先権を主張する。
【背景技術】
【０００２】
リグノセルロース系バイオマスからのリグニンを有用な成分に変換する試みにおいては長い歴史がある。バイオマスからのリグニン単離の３つのカテゴリーが概して分類され得る。
【０００３】
第１は、リグニンを有機溶媒で抽出し、次いで抽出されたリグニンを処理する、オルガノソルブプロセスである。このプロセスの欠点は、有機溶媒の存在および使用であり、これは後に生成物から除去されなければならない。
【０００４】
第２は、紙パルプ産業において使用される様々なクラフトプロセスである。クラフトリグニンは、酸および塩基を使用してリグノセルロース系バイオマスから抽出されており、したがって過剰の酸および塩基の除去および中和を必要とする。
【０００５】
第３は、リグニンの塩基解重合であり、これもリグニンを攻撃し、塩基を、対処されるべき汚染物質として残留させる。
【０００６】
しかしながら、第２世代のバイオマス施設の出現によって、リグニン含有副生成物ストリームが、多量の水、セルロース、およびリグニンを含有することとなった。これは、発酵のための糖（複数種可）として穀類からの精製デンプンに依存し、残留させるリグニンが極めて少ない第１世代の施設とは対照的である。
【０００７】
第２世代のプロセスでは、リグノセルロース系ポリマーから糖を、特に抽出ならびにそれぞれのオリゴマーおよびモノマーへの変換がより困難であることが知られているＣ６糖を除去している。いずれにしても、第２世代のシステムは、典型的には、リグニンの存在下で糖を発酵させ、リグニンは、高い含水量を有する副生成物ストリーム中に存在しているのである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国仮特許第６１４９８２２１号
【特許文献２】米国特許出願公開第２００８／０２９５９８１号
【特許文献３】米国特許第１，６２８，１９０号
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】ＡＳＴＭ  Ｄ  ６８６６−０４
【非特許文献２】実験室分析手順（Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ  Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ  Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ  （ＬＡＰ））、発行日：２００８年４月２５日
【非特許文献３】技術報告書ＮＲＥＬ／ＴＰ−５１０−４２６１８、２００８年４月改訂
【非特許文献４】実験室分析手順（Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ  Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ  Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ  （ＬＡＰ））、発行日：２００５年７月１７日
【非特許文献５】技術報告書ＮＲＥＬ／ＴＰ−５１０−４２６１９、２００８年１月
【非特許文献６】実験室分析手順（Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ  Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ  Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ  （ＬＡＰ））、発行日：２００５年９月２８日
【非特許文献７】技術報告書ＮＲＥＬ／ＴＰ−５１０−４２６２０、２００８年１月
【非特許文献８】実験室分析手順（Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ  Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ  Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ  （ＬＡＰ））、発行日：２００８年３月３１日
【非特許文献９】技術報告書ＮＲＥＬ／ＴＰ−５１０−４２６２１、２００８年３月改訂
【非特許文献１０】技術報告書ＮＲＥＬ／ＴＰ−５１０−４２６２２、２００８年１月
【非特許文献１１】実験室分析手順（Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ  Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ  Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ  （ＬＡＰ））、発行日：２００６年１２月８日
【非特許文献１２】技術報告書ＮＲＥＬ／ＴＰ−５１０−４２６２３、２００８年１月
【非特許文献１３】実験室分析手順（Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ  Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ  Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ  （ＬＡＰ））、発行日：２００８年３月２１日
【非特許文献１４】ＮＲＥＬ／ＴＰ−５１０−４２６２７、２００８年３月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
したがって、第２世代リグノセルロース系バイオマス変換プロセスからのリグニンを有効な化合物に変換する方法が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本明細書においては、前処理されたリグニン供給物ストリームを変換後のリグニンストリームへ変換するための単一ステップの方法が開示されている。この方法は、リグニン変換槽内で、前処理されたリグニン供給物ストリームと、前処理されたリグニン供給物ストリーム、前処理されたリグニン供給物ストリーム以外の源およびそれらの混合物からなる群から供給される水と、２５℃で所定の水素圧力範囲内である水素圧力を有する水素と、第１の触媒とを合わせるステップと、リグニン変換槽内の組合せ（条件）を、所定の温度範囲内の温度で、変換後のリグニンストリームを形成するのに十分な時間維持するステップとを含み、前処理されたリグニン供給物ストリームは、リグニンを含み、変換後のリグニンストリームは、芳香族化合物（リフォーメート）を含む組成物を有し、変換後のリグニンストリームのＧＣ／ＭＳ曲線下の芳香族化合物（リフォーメート）の総面積は、ＧＣ／ＭＳ曲線下の総面積の約６０％から９５％の範囲内である。
【００１２】
さらに、第１の触媒は、白金、パラジウム、セシウム、銅、ニッケル、ルテニウム、ロジウム、金およびイリジウムからなる群から選択される元素金属を含み得る元素金属触媒を含むことが開示される。さらに、第１の触媒は、白金、パラジウム、セシウム、銅、ニッケル、ルテニウム、ロジウム、および金からなる群から選択される少なくとも１種の金属を含む二元金属触媒であってもよいことが開示される。また、第１の触媒は、ラネーニッケル触媒、ルテニウム含有触媒、パラジウム含有触媒、金含有触媒、イリジウム含有触媒および白金含有触媒からなる群から選択されてもよいことが開示される。
【００１３】
前処理されたリグニン供給物ストリームの乾燥重量に対する第１の触媒の重量は、好ましくは、約０．００５から約２．０、約０．３から約１．５、および約０．７５から約１．２５からなる群から選択される範囲内であると開示される。
【００１４】
ゼオライト、固体酸触媒、固体塩基触媒または両方の混合物からなる群から選択され得る、任意選択的な第２の触媒もまた開示される。
【００１５】
さらに、２５℃における水素圧力は、３５ｂａｒ（３．５ＭＰａ）から１１０ｂａｒ（１１．０ＭＰａ）の範囲内であり、第１の温度は、３２５℃から３６０℃の範囲内であることが開示される。
【００１６】
さらに、選択される温度および圧力に依存して、変換後のリグニンストリームは、
Ａ）変換後のリグニンストリームのＧＣ／ＭＳ曲線下のフェノールの総面積が、ＧＣ／ＭＳ曲線下の総面積の約４５％から９５％の範囲内であるフェノール、
Ｂ）変換後のリグニンストリームのＧＣ／ＭＳ曲線下のシクロアルカンアルコールの総面積が、ＧＣ／ＭＳ曲線下の総面積の約４５％から９５％の範囲内であるシクロアルカンアルコール、および
Ｃ）変換後のリグニンストリームのＧＣ／ＭＳ曲線下の高ナフテンナフサ化合物の総面積が、ＧＣ／ＭＳ曲線下の総面積の約４０％から９５％の範囲内である高ナフテンナフサ化合物
からなる群から選択される組成物を有し得ることが開示される。
【００１７】
最後に、リグニン変換方法の生成物は、
Ａ．変換後のリグニンストリームからの化合物の少なくともいくつかを、オルトフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸およびそれらのそれぞれのジメチルエステルからなる群から選択されるフタレートに変換すること、
Ｂ．テレフタレートから得られるポリエチレンテレフタレートおよびフタレートから得られるコポリエチレンテレフタレートからなる群から選択されるポリエステルポリマーを生成すること、
Ｃ．ポリエステルポリマーをポリエステルボトルに変換すること
によりポリマーボトルを製造するために使用され得ることが開示される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】主にアルコールを含む変換後のリグニンストリームのガスクロマトグラフトレースである。
【図２】主にナフテン化合物を含む変換後のリグニンストリームのガスクロマトグラフトレースである。
【図３】主に芳香族化合物（リフォーメート）を含む変換後のリグニンストリームのガスクロマトグラフトレースである。
【図４】主にフェノールを含む変換後のリグニンストリームのガスクロマトグラフトレースである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本明細書において、リグノセルロース系バイオマスから、食品および飲料のパッケージングに有用なポリエステル物品、例えばソフトドリンクもしくはビール瓶などの容器を製造するための完全な方法が記述される。新しく採取された未処理リグノセルロース系バイオマスから開始し、リグノセルロース系バイオマスを前処理し、リグノセルロース系バイオマスから得られる糖のいくつかを、ストリームから除去された生成物に発酵させる統合された方法が開示される。発酵された生成物が除去されたストリームは、主に水およびリグニンを含んでいた。水およびリグニンを含むストリームは、リグニン変換槽に移され、リグニンは有効な炭化水素、具体的にはベンゼン、トルエンおよび混合キシレンに変換された。これらの炭化水素種は、水から容易に相分離し、テレフタル酸またはジメチルエステルが主な目的となるフタレートにさらに変換され得る。次いで、テレフタル酸またはそのジメチルエステルを、エチレングリコールと反応させて、ボトルグレードのポリエステル樹脂を作製することができ、一方これは、ソフトドリンク、ビール、ならびに他の食品および飲料用のボトルに製造され得る。
【００２０】
Ｉ．プロセス原料
特許請求の方法は、リグニンを含む供給物または原料を利用する。これはまた、リグニンからなる原料、または本質的にリグニンからなる原料、または乾燥重量で少なくとも９５％のリグニンを含む原料を利用することができる。
【００２１】
リグニンは、単一の化学構造を有さない。実際に、Ｋｉｒｋ  Ｏｔｈｍｅｒ  Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａによれば、木の中で生じる場合、リグニンの厳密な化学構造は未知であり、その構造を変化させることなく木から抽出することは困難であるため、厳密な構造を知ることは今後もできない可能性がある。リグニンには多くの種類があるが、リグニンという用語は、本明細書において使用される場合、ｐ−ヒドロキシフェニル単位、シリンギル単位、およびグアヤシル単位を含む任意のポリマーを指す。
【００２２】
オルガノソルブおよびアセトソルブリグニン等の純粋なリグニンが使用され得るが、有機溶媒を使用したリグニンのその天然源からの抽出は費用を要し、環境問題を伴う。
【００２３】
第１のステップは、農業原料の選択である。本発明において変換されるリグニンは、少なくとも１種の炭水化物およびリグニン単位を含む天然リグノセルロース系バイオマスの供給物または原料として存在し得る。天然リグノセルロース系バイオマスがどのようにして処理されるかに依存して、原料の別の実施形態は、以下に記述されるような組成および固有の分解温度および表面積を有し得る。
【００２４】
原料は、天然存在のリグノセルロース系バイオマスを使用し得るため、ストリームは、比較的若い炭素材料を有する。非特許文献１から抜粋された以下は、現代の炭素について記述しており、これは、何千年も前のバイオマスから得られた、油井から得られる炭化水素とは対照的に、バイオ系炭化水素において見出されるものである。「化石炭素および生体生物圏からの炭素の相対的寄与の直接的な指標は、現代の炭素の割合（またはパーセンテージ）、記号ｆＣとして表現することができる。これは、１４Ｃの化石希釈（微量）および核実験による増大（大量）の複合的な影響を示しており、最近数十年にわたる大気中１４Ｃの観察される入力関数の使用によりｆＭから得られる。ｆＣとｆＭとの間の関係は、必然的に時間の関数である。引用文献［非特許文献１、その教示はその全体が参照により組み込まれる］において微粒子サンプリングが論じられている１９８５年までに、ｆＭ比は、約１．２に減少していた。」
【００２５】
化石炭素は、その年代が１４Ｃの半減期５７３０年よりはるかに古いため、本質的に放射性炭素を含有しない炭素である。モダンカーボンは、δ１３Ｃ＝−１９％に正規化された、ＳＲＭ４９９０ｂ（オリジナルのシュウ酸放射性炭素標準）の比放射能の明確に０．９５倍である。機能的には、モダンカーボンの割合＝（１／０．９５）であり、単位１は、［紀元］１９５０年（すなわち、大気中核実験前）の木と同時期の１４Ｃの濃度として定義され、０．９５は、［紀元］１９５０年の核爆弾による大気中への１４Ｃの注入後の補正に使用される。分析および試験法の解釈の項に記載されるように、１００％の１４Ｃは、完全にモダンカーボン源、例えばこの方法から得られる生成物を示す。したがって、この方法からの生成物ストリームのパーセント１４Ｃは、少なくとも７５％であり、より好ましくは８５％であり、さらに好ましくは９５％であり、さらにより好ましくは少なくとも９９％であり、最も好ましくは少なくとも１００％である。（試験法は、パーセント１４Ｃが、方法に記載の理由により１００％より若干高くなり得ることに留意している。）これらのパーセンテージはまた、同様に現代の炭素の量と等しくなり得る。
【００２６】
したがって、炭素の総量に対する現代の炭素の量は、好ましくは、少なくとも７５％であり、より好ましくは８５％であり、さらにより好ましくは９５％であり、さらにより好ましくは少なくとも９９％であり、最も好ましくは少なくとも１００％である。それに対応して、複数種の炭素含有変換生成物を含めた、反応器内の各炭素含有化合物は、好ましくは少なくとも７５％、より好ましくは８５％、さらにより好ましくは９５％、さらにより好ましくは少なくとも９９％、最も好ましくは少なくとも１００％である、炭素の総量に対する現代の炭素の量を有する。
【００２７】
一般に、天然または天然存在のリグノセルロース系バイオマスは、この方法のための１種の原料となり得る。リグノセルロース系材料は、以下のように記述することができる。
【００２８】
デンプンを別として、植物バイオマス中の３つの主要な構成成分は、セルロース、ヘミセルロースおよびリグニンであり、これらは一般にリグノセルロースという一般名称で呼ばれる。一般名称としての多糖類含有バイオマスは、デンプンおよびリグノセルロース系バイオマスの両方を含む。したがって、原料のいくつかの種類は、植物バイオマス、多糖類含有バイオマス、およびリグノセルロース系バイオマスとなり得る。
【００２９】
本発明による多糖類含有バイオマスは、例えばデンプンおよび精製デンプン、セルロース、ならびにヘミセルロースの形態の、ポリマー糖を含有する任意の材料を含む。
【００３０】
特許請求の発明を得るための天然存在のバイオマスの関連種類は、デンプンを含有する穀類、精製デンプン；トウモロコシ茎葉、バガス、例えば米、小麦、ライ麦、燕麦、大麦、菜種、ソルガム等からの藁；軟材、例えばオウシュウアカマツ（Ｐｉｎｕｓ  ｓｙｌｖｅｓｔｒｉｓ）、ラジアータマツ（Ｐｉｎｕｓ  ｒａｄｉａｔｅ）；硬材、例えばヤナギ属種（Ｓａｌｉｘ  ｓｐｐ．）、ユーカリ属種（Ｅｕｃａｌｙｐｔｕｓ  ｓｐｐ．）；塊茎、例えばビーツ、ジャガイモ；例えば米、小麦、ライ麦、燕麦、大麦、菜種、ソルガムおよびトウモロコシからの穀物；古紙、バイオガス処理からの繊維破片、肥料、油やし処理からの残渣、都市固形廃棄物等からなる群から選択される農作物から得られるバイオマスを含み得る。実験は、上に列挙されたリストのいくつかの例に限定されているが、本発明は、特性決定が主にリグニンの固有の特性および表面積に対するものであるため、全てに適用可能であると考えられる。
【００３１】
組成物を得るために使用されるリグノセルロース系バイオマス原料は、好ましくは、通常禾本と呼ばれる科からのものである。適切な名称は、顕花植物のユリ綱（単子葉植物）のイネ科（ＰｏａｃｅａｅまたはＧｒａｍｉｎｅａｅ）として知られる科である。この科の植物は、通常、禾本、または、それらを他のイネ科草本から区別するために、イネ科植物（ｔｒｕｅ  ｇｒａｓｓ）と呼ばれる。タケもまた含まれる。約６００の属、および約９，０００〜１０，０００またはそれ以上の種の禾本が存在する（Ｋｅｗ  Ｉｎｄｅｘ  ｏｆ  Ｗｏｒｌｄ  Ｇｒａｓｓ  Ｓｐｅｃｉｅｓ）。
【００３２】
イネ科は、世界中で栽培されている主食としての穀類および穀物、芝生および飼料草、ならびにタケを含む。イネ科は、一般に、節と呼ばれる区間ごとに塞がれる（中実である）稈と呼ばれる中空の茎を有し、節は、葉が生じる稈に沿った点である。禾本の葉は、通常互生、対生（一平面内）または稀に螺旋状であり、葉脈が平行である。それぞれの葉は、ある距離だけ茎を包み込むより低い葉鞘、および通常は縁部全体である葉身に分化する。多くの禾本の葉身は、シリカ植物化石で硬化し、これは草食動物を遠ざけるのに役立つ。いくつかの禾本（スゲ（ｓｗｏｒｄ  ｇｒａｓｓ）等）においては、これによって、葉身の縁が人間の皮膚を切るほどに鋭くなる。葉舌と呼ばれる膜質付属器官または毛の房が葉鞘と葉身との間の分岐点に存在し、水または昆虫が葉鞘の中に侵入するのを防止する。
【００３３】
葉身は、長い茎頂からではなく葉身の基部で成長する。この低い成長点は、草食動物に応じて発達したもので、これによって、植物に重大なダメージを与えることなく定期的に食される、または刈り取られることが可能になる。
【００３４】
イネ科の花は、小穂内に特徴的に配置され、各小穂は、１つまたは複数の小花を有する（小穂は、さらに円錐花序または穂に分類される）。小穂は、包頴と呼ばれる基部における２枚の（または時折より少ない）苞葉、続いて１つ以上の小花からなる。小花は、外花穎（外側のもの）および内花頴（内側）と呼ばれる２つの苞葉により囲まれた花からなる。花は、通常、雌雄同体（トウモロコシ、雌雄同株は例外）であり、受粉はほとんど常に風媒である。花被は、外花穎および内花頴を広げるように拡大および縮小する鱗被と呼ばれる２つの鱗片に退化し、これらは一般に、変形萼片であると解釈される。
【００３５】
イネ科の果実は穀果であり、種皮が果皮に融合し、したがってそれから分離不可能である（トウモロコシ穀粒のように）。
【００３６】
禾本に存在する成長習性には、３つの一般的な分類、すなわち束型（群生型とも呼ばれる）、匍匐枝型および根茎型がある。
【００３７】
禾本の成功は、１つにはその形態および成長過程にあり、１つにはその生理的多様性にある。禾本のほとんどは、炭素の固定化のためのＣ３およびＣ４光合成経路を使用して、２つの生理学的な群に分かれる。Ｃ４禾本は、特に高温の気候および二酸化炭素の低い雰囲気に順応させる、特殊化したＫｒａｎｚ型の葉の構造に関連した光合成経路を有する。
【００３８】
Ｃ３禾本は、「寒冷期型禾本」と呼ばれ、一方Ｃ４植物は、「温暖期型禾本」とみなされる。禾本は、一年生または多年生のいずれかとなり得る。一年生寒冷期型の例は、小麦、ライ麦、スズメノカタビラ（一年生イチゴツナギ、ポアナ（Ｐｏａ  ａｎｎｕａ）および燕麦）である。多年生寒冷期型の例は、オーチャードグラス（カモガヤ、ダクチリス・グロメラータ（Ｄａｃｔｙｌｉｓ  ｇｌｏｍｅｒａｔａ））、ウシノケグサ（フェスク（Ｆｅｓｔｕｃａ  ｓｐｐ））、ナガハグサおよび多年生ライグラス（ロリウム・ペレネ（Ｌｏｌｉｕｍ  ｐｅｒｅｎｎｅ））である。一年生温暖期型の例は、コーン、スーダングラスおよびトウジンキビである。多年生温暖期型の例は、大型ウシクサ、インディアングラス、ギョウギシバおよびスイッチグラスである。
【００３９】
禾本科の１つの分類には、１２の亜科が認められており、１）２つの属（アノモクロア（Ａｎｏｍｏｃｈｌｏａ）、ストレプトケタ（Ｓｔｒｅｐｔｏｃｈａｅｔａ））を含む広葉系禾本の小系統アノモクロア亜科（ａｎｏｍｏｃｈｌｏｏｉｄｅａｅ）；２）ファルス（Ｐｈａｒｕｓ）およびレプタスピス（Ｌｅｐｔａｓｐｉｓ）を含む、３つの属を含む禾本の小系統フェロア亜科（Ｐｈａｒｏｉｄｅａｅ）；３）アフリカ属プエリア（Ｐｕｅｌｉａ）を含む小系統プエリア亜科（Ｐｕｅｌｉｏｉｄｅａｅ）；４）小麦、大麦、燕麦、スズメノチャヒキ（ブロヌス属（Ｂｒｏｎｎｕｓ））およびクサヨシ（ノガリヤス属（Ｃａｌａｍａｇｒｏｓｔｉｓ））を含むイチゴツナギ亜科（Ｐｏｏｉｄｅａｅ）；５）タケを含むタケ亜科（Ｂａｍｂｕｓｏｉｄｅａｅ）；６）米およびワイルドライスを含むエールハルタ亜科（Ｅｈｒｈａｒｔｏｉｄｅａｅ）；７）ダンチクおよびヨシを含むダンチク亜科（Ａｒｕｎｄｉｎｏｉｄｅａｅ）；８）時折キビ亜科（Ｐａｎｉｃｏｉｄｅａｅ）に含まれる、１１の属の小亜科、ラッパグサ亜科（Ｃｅｎｔｏｔｈｅｃｏｉｄｅａｅ）；９）ラブグラス（スズメガヤ属（Ｅｒａｇｒｏｓｔｉｓ）、約３５０種、テフを含む）、ドロップシード（ネズミノオ属（Ｓｐｏｒｏｂｏｌｕｓ）、約１６０種）、シコクビエ（Ｅｌｅｕｓｉｎｅ  ｃｏｒａｃａｎａ（Ｌ．）  Ｇａｅｒｔｎ．）、およびムーリーグラス（ｍｕｈｌｙ  ｇｒａｓｓ）（ネズミガヤ属（Ｍｕｈｌｅｎｂｅｒｇｉａ）、約１７５種）を含むヒゲシバ亜科（Ｃｈｌｏｒｉｄｏｉｄｅａｅ）；１０）パニックグラス、トウモロコシ、ソルガム、サトウキビ、ほとんどのキビ、フォニオおよびウシクサを含むキビ亜科（Ｐａｎｉｃｏｉｄｅａｅ）；１１）ミクライロア亜科（Ｍｉｃｒａｉｒｏｉｄｅａｅ）、ならびに１２）パンパスグラスを含むダンソニオダ亜科（Ｄａｎｔｈｏｎｉｏｄｉｅａｅ）があり、約５００種の禾本の属であるポアナ（Ｐｏａ）は、両半球の温暖領域を原産とする。
【００４０】
食用の種のために栽培される農業用禾本は、穀物と呼ばれる。３つの一般的な穀物は、米、小麦およびトウモロコシ（コーン）である。全ての作物のうち、７０％は禾本である。
【００４１】
サトウキビは、砂糖生産の主要な源である。禾本は、建設に使用される。タケで作製された足場は、鋼鉄足場を破壊し得る台風の力による風に耐えることができる。より大型のタケおよびダンチク（Ａｒｕｎｄｏ  ｄｏｎａｘ）は、材木と同様の様式で使用され得る丈夫な稈を有し、禾本の根は、芝土の家の芝土を安定化する。タンチクは、木管楽器のリードを作製するために使用され、タケは、数多くの道具に使用される。
【００４２】
別の天然存在のリグノセルロース系バイオマス原料は、木本植物または木であってもよい。木本植物は、その構造組織として木質を使用する植物である。これらは、典型的には、幹およびより大きな根が、維管束組織に隣接して生成される木質で強化された多年生植物である。これらの植物の主要な幹、より大きな枝、および根は、通常、厚い樹皮の層で覆われている。木本植物は、通常、樹木、低木、またはつる植物である。木質化は、木本植物が地上の幹から年々成長し、それによってある木本植物が最も大きく最も背の高い植物となることを可能とする、構造的細胞順応である。
【００４３】
これらの植物は、水および栄養物を根から葉（木部）に移動させるために、また糖を葉から植物の残りの部分（師部）に移動させるために，維管束系を必要とする。木部には、１次成長の間に前形成層から形成される１次木部、および２次成長の間に維管束形成層から形成される２次木部の２種類がある。
【００４４】
通常「木」と呼ばれるものは、そのような植物の２次木部である。２次木部を見出すことができる２つの主要な群は、以下の通りである：
１）針葉樹（Ｃｏｎｉｆｅｒａｅ）：針葉樹には約６００種が存在する。全ての種は、２次木部を有し、これは、この群全体にわたり構造が比較的均一である。多くの針葉樹が高い樹木となり、そのような樹木の２次木部は、軟材として市販されている。
２）被子植物（Ａｎｇｉｏｓｐｅｒｍａｅ）：被子植物には、約２５万から４０万の種が存在する。この群内では、２次木部は、単子葉植物においては見られない（例えばイネ科）。多くの非単子葉被子植物は樹木となり、これらの２次木部は、硬材として市販されている。
【００４５】
この方法において有用な軟材という用語は、裸子植物に属する樹木からの木を記述するために使用される。裸子植物は、子房に包まれていない裸の種子を有する植物である。これらの有核「果」は、硬材よりも原始的であるとみなされる。軟材樹木は、通常、常緑であり、球果をつけ、針状または鱗片状の葉を有する。それらは針葉樹種、例えば、マツ、トウヒ、モミ、およびスギを含む。木の硬さは、針葉樹種の間で変動する。
【００４６】
この方法において有用な硬材という用語は、被子植物科に属する樹木からの木を記述するために使用される。被子植物は、保護のために子房内に包まれた胚珠を有する植物である。受粉すると、これらの子房は種に発達する。硬材樹木は、通常、広葉樹であり、温暖および寒冷地帯ではほとんどが落葉性であるが、熱帯および亜熱帯ではほとんどが常緑である。これらの葉は、単葉（単一の葉身）となり得るか、または小葉が葉柄に結合した複葉となり得る。形状は様々となり得るが、全ての硬材の葉は、微細な葉脈の明確なネットワークを有する。硬材植物は、例えば、アスペン、カバノキ、サクラ、カエデ、オークおよびチークを含む。
【００４７】
したがって、好ましい天然存在のリグノセルロース系バイオマスは、禾本および木からなる群から選択され得る。別の好ましい天然存在のリグノセルロース系バイオマスは、針葉樹、被子植物、およびイネ科に属する植物からなる群から選択され得る。別の好ましい天然存在のリグノセルロース系バイオマスは、少なくとも１０重量％のセルロースとしての乾燥物質、またはより好ましくは少なくとも５重量％のセルロースとしての乾燥物質を有する当バイオマスであってもよい。
【００４８】
本発明を構成する炭水化物（複数種可）は、グルコース、キシロース、およびマンノースモノマーならびにそれらの混合物に基づく炭水化物の群から選択される。
【００４９】
リグニンを含む原料は、微小粒子まで粉砕された天然存在のリグノセルロース系バイオマス、またはさらに処理されたものであってもよい。リグニンを含む前処理されたリグニン原料を形成するための１つのプロセスは、以下のステップを含む。
【００５０】
ＩＩ．前処理
リグノセルロース系バイオマス原料は、リグノセルロース系バイオマス原料中のリグニンの少なくとも一部をリグニン変換ステップに供する前に、前処理される。前処理されたリグノセルロース系バイオマス原料という用語は、天然で発見されたままのリグノセルロース系原料が、リグノセルロース系バイオマス原料から糖の少なくとも一部を除去するために処理されていることを意味する。
【００５１】
原料を酸で処理してリグニン中に追加の硫黄を形成する、クラフトリグニンを形成するための酸もしくは塩基での前処理、または好ましい前処理を、以下に記述する。植物からポリエステル物品への完全かつ十分実現可能なプロセスはこれまで開示されていなかったため、以下でより詳細に開示する。
【００５２】
多くの前処理ステップおよびスキームが存在する。１つの前処理プロセスは、オルガノソルブプロセスである。
【００５３】
オルガノソルブプロセスは、水および通常はエタノールの混合物である有機溶媒により、リグニンを原料から有機溶媒相中に抽出することにより、リグニンをさらなる処理のために単離する。次いで、得られる生成物は、リグニンの水／溶媒含量を低減するために、加圧および濾過される。次いで、濾過／加圧された材料は、リグニンストリームの含水量が２０重量％未満となるまで水分および溶媒含量をさらに低減するために乾燥されるが、１０重量％未満が好ましい含量であり、５％の含水量および実質的に水を含まないのが、オルガノソルブ前処理プロセスのリグニンストリームの最も好ましい含水量である。有機溶媒含量もまた低減され、リグニンストリームは好ましくは実質的に水を含まないが、典型的な溶媒含量は、リグニンストリームの１０重量％未満の溶媒、および５重量％未満の溶媒であってもよい。
【００５４】
次いで、抽出されたリグニンは、リグニン変換器に移動される。このプロセスにおいてオルガノソルブリグニンを使用することができないと考える理由はないが、リグニン変換から作製された炭化水素は必然的に溶媒から分離されなければならないため、オルガノソルブプロセスは好ましくない。さらに、溶媒は、回収して慎重に取り扱われなければならない。したがって、リグニン変換ステップに入る好ましいリグニンストリームは、実質的に溶媒不含であるが、ここで、実質的に溶媒不含とは、２５重量％未満の溶媒、好ましくは２０重量％未満の溶媒、またはさらにより好ましくは１０重量％未満の溶媒を意味し、５重量％未満の溶媒が最も好ましい組成の１つであり、溶媒不含またはいかなる溶媒も含まないのが最も好ましい。
【００５５】
リグニン変換ステップに入る好ましいリグニンストリームは、好ましくは、水を含有する、または湿潤しているが、ここで、湿潤とは、１０重量％を超える、またはより好ましくは２０重量％を超える含水量を意味する。
【００５６】
クラフトリグニンプロセスは、紙パルプ産業において見られ、スルホン化された、または硫黄を含むリグニンの原料を提供する。硫黄は、触媒に有害であるため、リグニンを反応器に加える直前の乾燥ベースの硫黄濃度が、乾燥ベースのリグノセルロース系バイオマス原料の硫黄濃度の１０５％を超えるクラフトリグニンが許容されるものの、リグニンストリームをリグニン変換ステップに加える直前のリグニンストリームの乾燥ベースの硫黄濃度を、乾燥ベースのリグノセルロース系バイオマス原料の硫黄濃度の１２５％未満に維持することが好ましく、１１５％未満がより好ましく、１０５％未満が最も好ましい。同様の好ましい値および制約が、ニトレート、アンモニア、塩素、カルシウム、ナトリウムおよびカリウムの種にも適用される。しかしながら、プロセスに加えられる任意の水から加わる硫黄、ニトレート、アンモニア、塩素、カリウムおよびカルシウムイオンの量を除外するように注意しなければばらない。プロセスまたは補給水からのこれらの天然存在のイオンは、有害ではない。後にプロセスにおいて有害となるのは、酸および塩基処理からのイオンである。
【００５７】
ほとんどの発酵施設において、前処理は、加水分解または粘度低下ステップにおいて停止する。本明細書の目的において、前処理は、水素および第１の触媒への暴露前のそれらのステップを含む。したがって、前処理ステップは、加水分解および発酵ステップを含む。
【００５８】
現在の前処理戦略は、リグノセルロース系バイオマス材料を、１〜６０分間、１１０〜２５０℃の間の温度に供すること、例えば、
熱水抽出
阻害物質が形成される前に溶解した材料を除去する、複数段階希釈酸加水分解
比較的低い過酷条件における希釈酸加水分解
アルカリ性湿式酸化
蒸気分解
等を示唆している。
【００５９】
天然存在のリグノセルロース系バイオマスの好ましい前処理は、天然存在のリグノセルロース系バイオマス原料の含浸、および含浸された天然存在のリグノセルロース系バイオマス原料の少なくとも一部の蒸気分解を含む。
【００６０】
含浸は、気体形態、蒸気、もしくは液体形態または液体および蒸気の混合のいずれかとしての水等の物質中で行われ、生成物を生成し得る。生成物は、第１の液体を含有する含浸されたバイオマスであり、第１の液体は、通常、その液体もしくは気体形態、またはある種の混合物としての水である。
【００６１】
この含浸は、蒸気もしくは液体、または蒸気および水の混合物であってもよい水に、あるいは、より一般的には、高温および高圧の水に物質を暴露する任意の数の技術により行うことができる。温度は、１４５℃から１６５℃、１２０℃から２１０℃、１４０℃から２１０℃、１５０℃から２００℃、１５５℃から１８５℃、１６０℃から１８０℃のうちの１つの範囲内となるべきである。時間は、長時間、例えば最大２４時間未満、または１６時間未満、または１２時間未満、または９時間未満、または６時間未満であってもよいが、暴露時間は、好ましくは極めて短く、１分から６時間、１分から４時間、１分から３時間、１分から２．５時間、より好ましくは５分から１．５時間、５分から１時間、１５分から１時間の範囲である。
【００６２】
蒸気が使用される場合、好ましくは飽和しているが、過熱されてもよい。含浸ステップは、撹拌あり、またはなしの、バッチ式または連続式であってもよい。また、高温含浸前に低温含浸を有する順次的含浸があってもよい。低温含浸の温度は、２５℃から１５５℃の範囲内である。時間は、長時間、例えば最大４８時間未満、または２４時間未満、または１２時間未満、または９時間未満、または６時間未満であってもよいが、暴露時間は、好ましくは極めて短く、１分から６時間、１分から４時間、１分から３時間、１分から２．５時間、より好ましくは５分から１．５時間、５分から１時間、１５分から１時間の範囲である。
【００６３】
いずれの含浸ステップも、プロセスの後の時点でより高い性能を達成するために、他の化合物、例えば、Ｈ２ＳＯ４、ＮＨ３の追加を含んでもよい。しかしながら、酸、塩基またはハロゲンは、プロセスまたは前処理のいずれの箇所でも使用されないことが好ましい。原料は、好ましくは、添加される硫黄、ハロゲン、または窒素を含まない。存在する場合、組成物中の硫黄の量は、乾燥重量で全組成物の０％から１％の範囲内である。さらに、存在する場合、全ハロゲンの量は、乾燥重量で全組成物の０％から１％の範囲内である。原料がハロゲンを含まないようにすることにより、リグニン変換生成物中にはハロゲンが存在しない。一般に、前処理されたリグニン変換部分を含む全プロセスが、実質的に酸不含または塩基不含で行われることが好ましく、これは、プロセスに加えられるいかなる化合物も、いずれの方向にも２単位を超えてｐＨを変化させないことを意味する。
【００６４】
次いで、第１の液体は、分離ステップに移動され、ここで第１の液体は、含浸されたバイオマスから分離される。液体は、完全には分離せず、液体の少なくとも一部が分離され、好ましくは、経済的な時間枠内で可能な限り多くの液体が分離される。この分離ステップからの液体は、第１の液体を含む第１の液体ストリームとして知られる。第１の液体は、含浸に使用される液体であり、一般には水および原料の可溶性種である。これらの水溶性種は、典型的には、グルカン、キシラン、ガラクタン、アラビナン、グルコオリゴマー、キシロオリゴマー、ガラクトオリゴマーおよびアラビノオリゴマーである。固体バイオマスは、全てではないが、リグニンを含む固体のほとんどを含有するため、第１の固体ストリームと呼ばれる。
【００６５】
液体の分離はまた、既知の技術により、およびまだ発明されていない同様のものにより行うことができる。好ましい１つの機器は加圧機であるが、これは加圧機が高圧下で液体を生成するためである。
【００６６】
次いで、第１の固体ストリームは、蒸気分解されて、蒸気分解ストリームを形成する。蒸気分解は、バイオマス分野において周知の技術であり、今日および将来利用可能なシステムのいずれも、このステップに好適であると考えられる。蒸気分解の過酷さは、文献においてＲｏとして知られ、時間および温度の関数であり、以下のように表される。
Ｒｏ＝ｔｅｘｐ［（Ｔ−１００）／１４．７５］
温度Ｔは、摂氏温度で表され、時間ｔは、一般的な単位で表される。
【００６７】
式はまた、Ｌｏｇ（Ｒｏ）として、すなわち以下のように表される。
Ｌｏｇ（Ｒｏ）＝Ｌｎ（ｔ）＋［（Ｔ−１００）／１４．７５］
【００６８】
以下の動作条件において開示されるように、このプロセスは、高いＲｏ下で固体組成物を生成し、その低いフルフラール含量の点で新規である。データに示されるように、フルフラールは、バイオマスにおける天然存在の化合物ではない。フルフラールは、バイオマスが高温に暴露されると生成される。
【００６９】
Ｌｏｇ（Ｒｏ）は、好ましくは、２．８から５．３、３から５．３、３から５．０および３から４．３の範囲内である。
【００７０】
蒸気分解ストリームは、任意選択で、少なくとも水で洗浄されてもよく、他の添加剤も同様に使用され得る。将来、別の液体が使用され得ることが考えられるため、水が絶対に不可欠であるとはみなされない。現時点では、水が好ましい液体であり、水が使用される場合、第３の液体とみなされる。任意選択的洗浄からの排出液は、第３の液体ストリームである。この洗浄ステップは、不可欠であるとはみなされず、任意選択的である。
【００７１】
次いで、洗浄された蒸気分解ストリームは、洗浄された蒸気分解材料中の液体の少なくとも一部を除去するために処理される。この分離ステップもまた任意選択的である。少なくとも一部が除去されるという用語は、可能な限り多くの液体の除去が望ましい（加圧）ものの、１００％の除去が可能であるとは考えられないことを強調するものである。いずれにしても、水は後続の加水分解反応に必要であるため、水の１００％の除去は望ましくない。このステップに好ましいプロセスは、この場合も加圧であるが、他の既知の技術およびまだ発明されていないものも好適であると考えられる。このプロセスから分離された固体は、第２の固体ストリーム中にある。
【００７２】
次いで、第１の液体ストリームの液体は、任意選択で、第２の固体ストリームの固体と組み合わされてもよい。
【００７３】
この時点でのストリームの組成は、そのＣ５、Ｃ６およびフルフラール量に基づいて特徴付けることができる。希釈効果を回避するために、比Ｃ５／Ｃ６、ならびにフルフラールが存在する場合はＣ５およびＣ６に対するフルフラールの表現が、新たな組成物を特徴付けるのに十分である。
【００７４】
組成物中の全Ｃ５は、組成物の液体および固体中のアラビノースおよびキシロースのモノマー、ダイマー、オリゴマーおよびポリマーを含む、組成物中のアラビナンおよびキシランの合計である。組成物中の全Ｃ６は、液体および固体中のモノマー、ダイマー、オリゴマーおよびポリマーを含むグルカン含量である。
【００７５】
文献において知られているように、典型的な蒸気分解バイオマスは、少なくとも５０の［Ｃ５およびＣ６］に対するフルフラールの比×１００００を有し、Ｃ６に対するＣ５の比は、０．５５を超える。本明細書に記載のプロセスは、０を超えるフルフラール含量を有する、すなわちフルフラールは常に存在するが、６０未満の（Ｃ５およびＣ６）に対するフルフラールの比×１００００を有する、蒸気分解生成物を生成することができる。したがって、０．４５から０．５４の範囲内のＣ６に対するＣ５の比、ならびに０から６０の間、より好ましくは０から５０の間、またはより好ましくは０から３０の間の［Ｃ５およびＣ６］に対するフルフラールの比×１００００を有する組成物が企図される。
【００７６】
蒸気分解からのこれらの組成物は、常にフルフラールを有し、０．４５未満のＣ６に対するＣ５の比、ならびに４０未満のＣ５およびＣ６に対するフルフラールの比×１００００、またはより好ましくは、０．４５未満のＣ６に対するＣ５の比、ならびに１５未満のＣ５およびＣ６に対するフルフラールの比×１００００、またはより好ましくは、０．４５未満のＣ６に対するＣ５の比、ならびに１０未満のＣ５およびＣ６に対するフルフラールの比×１００００；またはより好ましくは、０．４０未満のＣ６に対するＣ５の比、ならびに４０未満のＣ５およびＣ６に対するフルフラールの比×１００００、またはさらにより好ましくは、０．４０未満のＣ６に対するＣ５の比、ならびに９未満のＣ５およびＣ６に対するフルフラールの比×１００００、０．３５未満のＣ６に対するＣ５の比、ならびに１０未満のＣ５およびＣ６に対するフルフラールの比×１００００、またはさらにより好ましくは、０．３０未満のＣ６に対するＣ５の比、ならびに７未満のＣ５およびＣ６に対するフルフラールの比×１００００を有すると特徴付けることができる。
【００７７】
液体ストリームの組成は、常にフルフラールを有し、４．０を超えるＣ６に対するＣ５の比、ならびに８０未満のＣ５およびＣ６に対するフルフラールの比×１００００、またはより好ましくは、４．０を超えるＣ６に対するＣ５の比、ならびに６０未満のＣ５およびＣ６に対するフルフラールの比×１００００、またはさらにより好ましくは、４．０を超えるＣ６に対するＣ５の比、ならびに３０未満のＣ５およびＣ６に対するフルフラールの比×１００００、または３．０を超えるＣ６に対するＣ５の比、ならびに１６０未満のＣ５およびＣ６に対するフルフラールの比×１００００のより広い範囲を有すると説明することができる。
【００７８】
また、常にフルフラールを有し、１．０を超えるＣ６に対するＣ５の比、ならびに８００未満のＣ５およびＣ６に対するフルフラールの比×１００００、またはより好ましくは、１．０を超えるＣ６に対するＣ５の比、ならびに７００未満のＣ５およびＣ６に対するフルフラールの比×１００００、またはさらにより好ましくは、１．０を超えるＣ６に対するＣ５の比、ならびに４００未満のＣ５およびＣ６に対するフルフラールの比×１００００、または１．０を超えるＣ６に対するＣ５の比、ならびに３００未満のＣ５およびＣ６に対するフルフラールの比×１００００のより狭い広範囲を有する液体ストリームの組成が企図される。
【００７９】
前処理ステップの好ましい変形例は、含浸ステップが、異なる温度および時間でのいくつかの含浸ステップを含むものである。リグノセルロース系バイオマスは、バイオマスの乾燥物質の少なくとも５重量％、好ましくは乾燥物質の少なくとも１０重量％のセルロース含量を有するリグノセルロース系バイオマスが、含浸ゾーンまたは反応器内に導入され、気体、通常は蒸気が導入され、バイオマスが一定時間ある温度に維持される。選択される過酷さに依存して、０．５ｋｇ蒸気／１ｋｇバイオマス原料から１０ｋｇ蒸気／１ｋｇバイオマス原料の例示的速度で蒸気が含浸反応器に加えられる。蒸気を加える代わりに、液体の水が加えられ、それらの条件まで加熱されてもよい。含浸ゾーンは、この場合も所望の過酷さに依存して、バイオマスを蒸気および水の存在下で約３０分から３時間またはそれより長く維持する。含浸温度は、１００℃から２１０℃の範囲内、またはさらにそれより高くてもよいが、収量の低減を伴う。含浸後、固体／液体／蒸気混合物は、典型的には含浸反応器と同じ圧力で、傾斜反応器内に排出される。この時点で、液体は、排出スクリューから傾斜反応器内に除去される。固体バイオマスは、傾斜反応器を上方に運ばれ、冷却凝縮物またはさらに加えられた水は、固体流に対し向流で流動し、キシランおよびキシラン誘導体が溶解した遊離液体が除去される。
【００８０】
３つの含浸ゾーン、それぞれＡ、Ｂ、およびＣを考える。含浸ゾーンＡ、Ｂ、およびＣは、直列に配向している。それらは、それぞれの温度に維持される。ゾーンＡの場合、含浸ゾーンＡに入る蒸気は、温度Ｔ１および圧力Ｐ１であり、バイオマスは、このゾーンで温度ＴＡで時間ｔＡの間維持される。バイオマスは、排出スクリューＡｄを通って移動し、傾斜反応器（Ａｉ）内に流動し、液体ＬＡが除去される。
【００８１】
１度含浸されたリグノセルロース系バイオマスは、ゾーンＡと同様の特徴を有する次の含浸ゾーンであるゾーンＢ内に移動する。ゾーンＢの場合、含浸ゾーンＢに入る蒸気は、温度Ｔ２および圧力Ｐ２であり、バイオマスは、このゾーンで温度ＴＢで時間ｔＢの間維持される。バイオマスは、排出スクリューＢｄを通って移動し、傾斜反応器（Ｂｉ）内に流動し、液体ＬＢが除去される。
【００８２】
ここで、２度目に含浸および洗浄されるバイオマスが、ゾーンＡおよびＢと同様の特徴を有する第３の含浸ゾーンであるゾーンＣに送られる。ゾーンＣの場合、含浸ゾーンＣに入る蒸気は、温度Ｔ３および圧力Ｐ３であり、バイオマスは、このゾーンで温度ＴＣで時間ｔＣの間維持される。バイオマスは、排出スクリューＣｄを通って移動し、傾斜反応器（Ｃｉ）内に流動し、液体ＬＣが除去される。
【００８３】
次いで、バイオマスは、コンプレッサに移動され、蒸気分解のために調製される。最後のゾーンは、その過酷さを、プロセスにおけるその前のゾーンの少なくとも１つの過酷さよりも高くする。
【００８４】
このプロセスはまた、特許文献２に記載のもの等のゾーンを備える単一垂直型反応器内で行うことができる（特許文献２の図１を参照されたい）。
【００８５】
垂直カラムへの適合は、当業者が、増加する温度での複数の洗浄が有益であることを理解すれば、容易に明らかとなる。バイオマスは、槽の上部に供給され、ゾーンＡ内に通過し、ここでバイオマスは、温度Ｔ１および圧力Ｐ１で導入される蒸気の存在下で穏やかな温度条件で処理され、バイオマスは、温度ＴＡで一定時間ｔＡの間維持され、一般に過酷さは低い。キシランを含有する液体ＬＡは、ゾーンＡまたはいくつかの他のデバイスの下に斜線で示された抽出スクリーンを使用してバイオマスから分離され得るが、固体は、次のゾーンであるゾーンＢ内に通過する。
【００８６】
流れは、所望のパターンに依存して、上方または下方に通過してもよい。
【００８７】
ゾーンＢにおいて、バイオマスは、温度Ｔ２および圧力Ｐ２で導入される蒸気の存在下で処理され、バイオマスは、温度ＴＢで一定時間ｔＢの間維持され、キシランを含有する液体ＬＢは、ゾーンＢまたはいくつかの他のデバイスの下に斜線で示された抽出スクリーンを使用してバイオマスから分離されるが、固体は、次のゾーンであるゾーンＣ内に通過する。
【００８８】
ゾーンＣにおいて、バイオマスは、温度Ｔ３および圧力Ｐ３で導入される蒸気の存在下で処理され、バイオマスは、温度ＴＣで一定時間ｔＣの間維持され、キシランを含有する液体ＬＣは、ゾーンＣまたはいくつかの他のデバイスの下に斜線で示された抽出スクリーンを使用してバイオマスから分離され得るが、固体は、次のゾーン内に、またはこの場合では、蒸気分解に備えて圧力ステップに通過する。
【００８９】
各含浸と共に過酷さを増加させることが好ましい。
【００９０】
洗浄ステップが完了した後、液体ストリームは、収集されてさらに処理され得る。次いで、固体バイオマスが回収され、通常は、垂直型反応器の底部に装備され得る蒸気分解ステップに移動される。
【００９１】
上記実施形態において、材料流は下向きである。しかしながら、流れはまた、液体、通常は水がバイオマスの流れに対して向流で移動するように上向きであり、液体抽出デバイスが異なってもよい。ゾーンは、互いに対して水平に構成されてもよく、その場合バイオマスは横方向に移動する。
【００９２】
前処理プロセスは、連続プロセスまたはバッチプロセスとして行われてもよい。
【００９３】
上述のような前処理の多くの変形例が可能であるため、上記説明から、前処理は実施形態に限定されないことが明らかとなるはずである。
【００９４】
前処理された組成物の全重量を基準とした固体の量は、３％から８５％、３％から６５％、３％から２０％、１１％から９９％；１４％から９９％；１６％から９９％；１９％から９９％；２１％から９９％；２４％から９９％；２６％から９９％；２９％から９９％；３１％から９９％；３６％から９９％；および４１％から９９％の範囲のいずれかとなり得る。これは、代替として、最小乾燥分として、すなわち、原料ストリーム中の水に対する乾燥分の重量パーセントとして表すことができる。これは、少なくとも２０重量パーセントの乾燥分、好ましくは少なくとも２５重量パーセントの乾燥分、より好ましくは少なくとも３０重量パーセントの乾燥分、最も好ましくは少なくとも４０重量パーセントの乾燥分に相当する。これらの乾燥分の上限は、定義上１００％であるが、実際には、範囲で表される場合、８０重量パーセントがこれらの乾燥分の上限となる。
【００９５】
蒸気分解後、リグニンおよび固体の大部分を含有するストリームは、加水分解または粘度低下ステップに供される。好ましい加水分解は、リグニンおよび固体の大部分を含有するストリームが、酵素がセルロース系化合物をそのオリゴマーおよびモノマー性Ｃ５およびＣ６糖に変換する温度および圧力で酵素に暴露される、酵素加水分解である。
【００９６】
次いで、蒸気分解ストリームは、加水分解に供され、加水分解ストリームを形成する。任意選択的に、第１の液体ストリームの液体の少なくとも一部が、蒸気分解ストリームに添加される。また、水が任意選択的に添加される。蒸気分解ストリームの加水分解は、蒸気分解ストリームを触媒と接触させることにより実現される。酵素および酵素組成物が、好ましい触媒である。リグニンを改質することが知られている酵素であるラッカーゼを使用することができるが、組成物は、好ましくは、リグニンを変換する少なくとも１種の酵素を含まない。蒸気分解ストリームの好ましい加水分解は、
Ａ）蒸気分解ストリームを、溶媒の少なくとも一部と接触させるステップであって、溶媒は、水溶性加水分解種を含み、水溶性加水分解種の少なくともいくつかは、蒸気分解ストリームの加水分解から得ることができる水溶性加水分解種と同じであるステップ；
Ｂ）蒸気分解ストリームと溶媒との間の接触を、２０℃から２００℃の範囲内の温度で、５分から７２時間の範囲内の時間維持し、蒸気分解ストリームから加水分解ストリームを形成するステップ
を含む。
【００９７】
加水分解ストリームは、グルコース、キシロース、およびマンノースからなる群から選択される炭水化物モノマーを含み得る。
【００９８】
加水分解ストリームは、発酵に供されて、組成物および水を含む発酵ストリームを形成することができる。発酵は、加水分解ストリームへの酵母または酵母組成物の添加により行われる。
【００９９】
加水分解および発酵はまた、同時糖化発酵（ＳＳＦ）の周知の技術に従い、同時に行われてもよい。
【０１００】
天然存在のリグノセルロース系バイオマスから得られる組成物は、発酵ストリーム中の水から分離され得る。液体の分離は、既知の技術により、およびまだ発明されていない同様のものにより行うことができる。好ましい１つの機器は、加圧機である。
【０１０１】
この時点での組成物は、標準的なＢｒｕｎａｕｅｒ、ＥｍｍｅｔｔおよびＴｅｌｌｅｒ（ＢＥＴ）の方法に従い計算されるような広い表面積を有するという点で、天然存在のリグノセルロース系バイオマスとは異なる。
【０１０２】
前処理されたリグニン供給物ストリームの乾燥組成物のＢＥＴ表面積は、少なくとも４ｍ２／ｇｍ、より好ましくは４ｍ２／ｇｍから８０ｍ２／ｇｍの範囲内であり、４ｍ２／ｇｍから５０ｍ２／ｇｍがより好ましく、４ｍ２／ｇｍから２５ｍ２／ｇｍがさらにより好ましく、４ｍ２／ｇｍから１５ｍ２／ｇｍがさらにより好ましく、４ｍ２／ｇｍから１２ｍ２／ｇｍが最も好ましい。
【０１０３】
前処理されたリグニン供給物ストリームは、ＴＧＡとして知られる熱重量分析の間に生成されるピークにより、さらに特徴付けることができる。
【０１０４】
熱重量分析においては、温度に対する重量のプロット、および温度に対する重量の１次導関数のプロットが一般的に使用される。
【０１０５】
材料または材料の成分の分解が、特定の温度範囲内で生じる場合、温度に対する重量の１次導関数のプロットは、１次導関数ピークとしても定義される、特定の温度範囲内での最大値を示す。１次導関数ピークに対応する温度の値は、材料またはその材料の成分の分解温度とみなされる。
【０１０６】
材料は、異なる特定の温度範囲内で分解する多くの成分の組成物であり、温度に対する重量の１次導関数のプロットは、それぞれの特定の温度範囲内のそれぞれの成分の分解に関連した１次導関数ピークを示す。１次導関数ピークに対応する温度値は、材料のそれぞれの成分の分解温度とみなされる。
【０１０７】
原則として、最大値は、２つの最小値の間に位置する。最小値に対応する温度値は、分解温度が２つの最小値の間に含まれる１次導関数ピークに対応する成分の分解温度範囲の初期分解温度および最終分解温度とみなされる。このようにして、導関数ピークは、分解温度範囲に対応する。初期分解温度と最終分解温度との間の範囲内の材料の重量損失は、その材料の成分の分解、および１次導関数ピークに関連する。
【０１０８】
リグニン組成物を得るために使用される天然存在のリグノセルロース系バイオマスが、異なる種の禾本もしくは植物または他の材料の混合物である場合は、天然存在のリグノセルロース系バイオマスの混合物は、それから組成物が得られる材料との比較のために使用されるべきものである。
【０１０９】
形成された前処理されたリグニン供給物ストリームは、第１のリグニン分解ピークの最大値に対応する温度が、天然存在のリグノセルロース系バイオマスの第１のリグニン分解ピークの最大値に対応する温度よりも低いという特徴を有する。この差は、天然存在のリグノセルロース系バイオマスの第１のリグニン分解ピークの最大値に対応する温度よりも、少なくとも１０℃、少なくとも１５℃、少なくとも２０℃、および少なくとも２５℃からなる群から選択される値だけ低い第１のリグニン分解ピークの最大値において顕著である。
【０１１０】
第１のリグニン分解温度の最大値のこの低下は、前処理された第１のリグニン分解温度の最大値と比較され得る。
【０１１１】
さらに、特許請求のリグニン組成物の第１のリグニン分解ピークに関連した乾燥ベースの絶対質量は、第２のリグニン分解ピークの乾燥ベースの絶対質量よりも大きい。ダンチクに関しては、天然存在のリグノセルロース系バイオマスの第１の分解温度の絶対質量は、天然存在のリグノセルロース系バイオマスの第２の分解温度の絶対質量よりも大きいが、これは、トウモロコシ茎葉および麦藁等の多くのリグノセルロース系バイオマスにおいてはそうではない。しかしながら、変換後、これらのバイオマスから得られたリグニン組成物は、第２のリグニン分解温度に関連した乾燥ベースの質量よりも大きい、第１のリグニン分解温度に関連した乾燥ベースの質量を有する。
【０１１２】
前処理されたリグニン供給物ストリームは、第１のリグニン分解範囲の最大値に関連した温度を、原料を得るために使用されたリグノセルロース系バイオマスの第１のリグニン分解範囲の最大値に関連した温度と比較することにより、さらに特徴付けることができる。
【０１１３】
また、原料は、乾燥ベースで存在するグルカンおよびキシランを含む炭水化物の相対量により、さらに特徴付けることができる。組成物は、組成物の乾燥重量の１０％から６０％、より好ましくは１０％から４０％、さらに最も好ましくは５％から３５％の範囲内の組成物中に存在する全炭水化物の量を有してもよい。但し、当然ながら、組成物中に存在する全リグニンの量は、組成物の乾燥重量の３０％から８０％の範囲内であり、炭水化物の重量パーセントおよびリグニンの重量パーセントは、原料の乾燥重量の１００％未満である。
【０１１４】
前処理されたリグニン供給物ストリームは、それが得られる出発材料により変動し得るため、それから原料が得られる天然存在のリグノセルロース系バイオマスは、禾本、食用作物、ならびに硬材および軟材等の木からなる群から選択され得る。
【０１１５】
ポリマー糖をオリゴマーおよびモノマー構成成分に変換した加水分解ステップの後、リグニン含有ストリームには、通常、少なくとも１つの発酵ステップが施され、糖種が少なくとも１種の発酵生成物に変換され、少なくとも１種の発酵生成物がリグニンから分離されるが、これは通常、蒸留により行われる。ここで、主にリグニンおよび水を含む残りの副生成物ストリームは、これでリグニン変換ステップに供することができるリグニン供給物ストリームである。
【０１１６】
リグニン変換ステップ直前の、前処理（通常加水分解および発酵を含む）の後の好ましい前処理されたリグニン供給物ストリームは、リグニン、セルロースおよび水を含む。追加的な糖およびヘミセルロースが存在してもよいが、好ましくは、Ｃ５糖が大幅に削減され、Ｃ６非ポリマー糖が大幅に削減されており、リグニン、セルロースおよび水が残留する。また、使用済みの酵素、酵母、および他の以前の処理ステップに由来するもの等のタンパク質が存在し得る。
【０１１７】
例えば、Ｃ６糖が発酵ステップにおいてエタノールに変換された場合、前処理されたリグニン供給物ストリームは蒸留および濾過されているが、加水分解および／または発酵からの酵素のいくつかはまだ残留する。
【０１１８】
典型的な６０ｇｍのリグニン供給物ストリームは、３３ｇｍの乾燥物質を含み、その乾燥物質の４５％は炭水化物であり、残りの約１８グラムは乾燥リグニンである。リグニンは約５０％が酸素であるため、約９ｇｍの非含酸素炭化水素の理論的収量が可能である。
【０１１９】
リグニン供給物ストリームの所望のｐＨは中性であり、これは、５から９、５．５から８．５および６から８のｐＨ範囲の１つにある。
【０１２０】
ＩＩＩ．リグニン変換方法および生成物
リグニン変換方法は、１ステッププロセスであるが、１つまたは２つの槽内で行うことができる。プロセス条件に依存して、リグニン変換方法は、非常に独特な異なる組成物を有するストリームを生成し得る。
【０１２１】
供給物ストリームは、リグノセルロース系バイオマスから得られるため、生成物ストリーム（変換後のリグニンストリーム）は、非特許文献１に関して前処理の項で説明したように、比較的若い炭素材料を有する。したがって、変換後のリグニンストリーム中の現代の炭素の量は、好ましくは、少なくとも７５％であり、より好ましくは８５％であり、さらにより好ましくは９５％であり、さらにより好ましくは少なくとも９９％であり、最も好ましくは少なくとも１００％である。
【０１２２】
この方法は、リグニン変換槽内で、リグニンを含む前処理されたリグニン供給物ストリームと、前処理されたリグニン供給物ストリーム、前処理されたリグニン供給物ストリーム以外の源およびそれらの混合物からなる群から供給される水と、水素圧力を有する水素と、第１の触媒とを合わせるが、２５℃での水素圧力は、所定の水素圧力範囲内であり、また、リグニン変換槽内の組合せ（条件）は、所定の温度範囲内の温度で、変換後のリグニンストリームを形成するのに十分な時間維持される。
【０１２３】
前処理されたリグニン供給物ストリームは、スラリーであってもよいが、いずれにしても、リグニンは２５℃で固体として存在する。前処理されたリグニン供給物ストリームはまた、同様に２５℃で固体として存在するセルロース等の水不溶性炭水化物を含有し得る。また、前処理されたリグニン供給物ストリームが固体であるとしても、前処理されたリグニン供給物ストリームは、水を含有し得る。水の量は、非スラリー状の前処理された供給物ストリームの８０重量％まで高くてもよい。
【０１２４】
以下で説明されるように、２５℃および反応の温度における水素圧力に依存して、非常に異なる生成物が生成され得る。
【０１２５】
実験の項において実証されるように、リグニン変換は、１ステップで行うことができ、第１および第２の圧力範囲、第１および第２の温度範囲、ならびに第１および第２の触媒は同じであり、第１および第２の期間は、全期間を増加させる。
【０１２６】
反応において使用される第１の触媒は、好ましくは、その教示が全体的に組み込まれる特許文献３において説明および請求されているように、ラネープロセスにより形成される少なくとも１種のスポンジ元素金属を含み得る。特許請求の方法は、少なくとも第１の金属および第２の金属の合金を形成し、第２の金属を第１の金属から溶出して、高い表面積を有する微細化した第１の元素金属が後に残る。この高い表面積は、しばしばスポンジ構造と説明される。リグニン変換方法の好ましい第１の触媒は、ラネーニッケル、すなわち微細化した元素金属がニッケルであるものとして知られている。
【０１２７】
また、触媒は、白金、パラジウム、セシウム、銅、ニッケル、ルテニウム、ロジウム、金およびイリジウムからなる群から選択される金属であってもよい。触媒は、金属のうちの１種が白金、パラジウム、セシウム、銅、ニッケル、ルテニウム、ロジウム、金およびイリジウムからなる群から選択される、少なくとも２種の金属を含む二元金属触媒として存在してもよい。二元金属触媒は、合金の形態で存在してもよい。合金は、担体上に存在してもよく、または、合金粒子が遊離していてもよい。二元金属触媒は、白金、パラジウム、セシウム、銅、ニッケル、ルテニウム、ロジウム、金およびイリジウムからなる群から選択される少なくとも２種の金属を含むことが好ましい。
【０１２８】
二元金属触媒はまた、複数の金属粒子の全てではないがその一部が白金、パラジウム、セシウム、銅、ニッケル、ルテニウム、ロジウム、金およびイリジウムからなる群から選択される金属を含む、複数の担持金属粒子を含み得る。別の好ましい担持二元金属触媒は、複数の担持金属粒子を含み、担持金属粒子の少なくとも一部は、白金、パラジウム、セシウム、銅、ニッケル、ルテニウム、ロジウム、金およびイリジウムからなる群から選択される少なくとも２種の金属の元素粒子である。
【０１２９】
元素粒子は、様々な形状およびサイズを有し、粒子質量に対する高い表面積を有してもよく、より高い表面積およびナノ粒子を含むより小さい粒子サイズが最も望ましい。
【０１３０】
担持触媒に関して、粒子そのものが存在してもよいが、どのようにして金属が触媒／表面上に堆積されるかに依存して、担体上のコーティングとして存在してもよい。
【０１３１】
担体はまた、反応が進行し得る酸性または塩基性部位を提供してもよい。
【０１３２】
第１の触媒の量は、リグニン供給物ストリームの乾燥重量に対する元素金属、この場合はニッケルの重量により表すことができ、リグニン供給物ストリームの乾燥重量に対する元素ニッケルの重量は、約０．２５から約２．０の範囲内となるべきであり、約０．３から約１．５の範囲がより好ましく、少なくとも約０．５が最も好ましい。
【０１３３】
標準的な既知の水素化触媒のいずれであってもよい、任意選択的な第２の触媒が存在してもよく、好ましい第２の触媒は、第１の触媒と同じである。第２の触媒が第１の触媒と同じである場合、第２の触媒の量は、第１の触媒の量と同じである。
【０１３４】
また、第１および第２の触媒とは異なる第３の触媒の好ましい導入がある。好ましい第３の触媒は、酸を添加することなく酸性環境下で反応が進行するための不均一部位を形成するゼオライトである。
【０１３５】
水の存在に起因して、プロセス圧力は、大気条件で投入される水素の圧力ではない。プロセス圧力は、動作温度での水の蒸気圧プラス水素の圧力である。リグニン変換槽内の水は、槽に添加される水である遊離水からのものであってもよく、水は、前処理されたリグニン供給物ストリームの一部である水からのものであってもよく、または、水は、添加される水もしくは前処理されたリグニン供給物ストリームの一部である水の両方からのものであってもよい。
【０１３６】
さらに、触媒は、解放された粒子の形態の不均一触媒として存在してもよい。触媒は、固定床または他の固定された配置である必要はない。担持されているが、同時に不均一であってもよい。このプロセスは、一般に、いかなる強酸もしくは強塩基、または前処理されたリグニン供給物ストリーム中にすでに存在していないいかなるハロゲン化合物も添加せずに行われる。
【０１３７】
この方法により、少なくとも４つの独特な変換後のリグニンストリームが生成され得る。変換後のリグニンストリームは、標準温度および圧力で有機液体である全変換後のリグニンストリームのＧＣ／ＭＳ曲線下の化合物（複数種可）のパーセント面積により特徴付けることができる。換言すれば、有機液体ストリームは、ＧＣ／ＭＳで処理され、化合物が同定され、ＧＣ／ＭＳ曲線下の面積の量が決定される。標準温度および圧力での有機液体ストリームは、「変換後のリグニンストリーム」と呼ばれる。
【０１３８】
変換後のリグニンストリームのＧＣ／ＭＳ曲線の総面積下のフェノールの総量のパーセント面積が約４５％から９５％の範囲内である変換後のリグニンストリームを生成するためには、リグニン変換方法は、約０．０５時間から約３時間の期間、約２４５℃から約３００℃の温度範囲内で操作されるべきであり、約２７５℃から約２９０℃が好ましい範囲である。水素圧力に基づく初期反応器圧力は、２５℃で２１．７ｂａｒ（２．１７ＭＰａ）から１０４．５ｂａｒ（１０．４５ＭＰａ）である。また、これらの条件下の変換後のリグニンストリームは、変換後のリグニンストリームのＧＣ／ＭＳ曲線下面積の約１０％未満のトルエンおよび混合キシレンの総量を有し、変換後のリグニンストリームのＧＣ／ＭＳ曲線下面積の約５％未満が可能であり、ＧＣ／ＭＳ曲線下の全ての化合物のパーセント面積は、全部で１００％であることが示されている。
【０１３９】
変換後のリグニンストリームのＧＣ／ＭＳ曲線下のシクロアルカンアルコールの総面積のパーセント面積が約４５％から９５％の範囲内である変換後のリグニンストリームを生成するためには、リグニン変換方法は、約０．０５時間から約２時間の期間、約２７０℃から約３３５℃の温度範囲内で操作されるべきであり、約２９０℃から約３１５℃が好ましい範囲である。反応器に対する水素圧力の初期投入量は、１０４．５ｂａｒ（１０．４５ＭＰａ）から１７３．３ｂａｒ（１７．３３ＭＰａ）である。また、これらの条件下で作製された変換後のリグニンストリームは、変換後のリグニンストリームのＧＣ／ＭＳ曲線下面積の約３０％未満のフェノール化合物の総量を有し、変換後のリグニンストリームのＧＣ／ＭＳ曲線下面積の約２０％未満が可能であり、ＧＣ／ＭＳ曲線下の全ての化合物のパーセント面積は、全部で１００％であることが示されている。
【０１４０】
変換後のリグニンストリームのＧＣ／ＭＳ曲線下の全芳香族化合物（リフォーメート）のパーセント面積が約６０％から９５％の範囲内である変換後のリグニンストリームを生成するためには、リグニン変換方法は、約０．０５時間から約２時間の期間、約３０５℃から約３７５℃の温度範囲内で操作されるべきであり、約３２０℃から約３６０℃が好ましい範囲である。反応器に対する水素圧力の初期投入量は、３５ｂａｒ（３．５ＭＰａ）から１３８．９ｂａｒ（１３．８９ＭＰａ）である。また、これらの条件下で作製された変換後のリグニンストリームは、変換後のリグニンストリームのＧＣ／ＭＳ曲線下面積の約１０％未満のシクロアルカン化合物の総量を有し、変換後のリグニンストリームのＧＣ／ＭＳ曲線下面積の約５％未満が可能であり、ＧＣ／ＭＳ曲線下の全ての化合物のパーセント面積は、全部で１００％であることが示されている。
【０１４１】
変換後のリグニンストリームのＧＣ／ＭＳ曲線下の総面積の全ての高ナフテンナフサ化合物のパーセント面積が約４０％から９５％の範囲内である変換後のリグニンストリームを生成するためには、リグニン変換方法は、約０．２５時間から約２時間の期間、約２９０℃から約３４０℃の温度範囲内で操作されるべきであり、約３０５℃から約３３０℃が好ましい範囲である。反応器に対する水素圧力の初期投入量は、１２１．６ｂａｒ（１２．１６ＭＰａ）から１７３．３ｂａｒ（１７．３３ＭＰａ）である。また、これらの条件下で作製された変換後のリグニンストリームは、変換後のリグニンストリームのＧＣ／ＭＳ曲線下面積の約３０％未満のフェノール化合物の総量を有し、変換後のリグニンストリームのＧＣ／ＭＳ曲線下面積の約２０％未満が可能であり、ＧＣ／ＭＳ曲線下の全ての化合物のパーセント面積は、全部で１００％であることが示されている。
【０１４２】
全ての場合において、有機物（リグニンおよび炭水化物）のモル数に対する反応器に投入される水素のモル数の比は、少なくとも０．５となるべきである。有機物（リグニンおよび炭水化物）のモルは、供給物ストリームにおいて様々な構造で見られる反復単位の数である。例えば、セルロースは、約１８０の分子量を有するグルコースの反復単位である。したがって、セルロースのモル数は、セルロース中のグルコースの反復単位のモル数である。０．５が最小の好ましい比であるが、より多くの水素が使用されるのが好ましく、したがって少なくとも１．０の比がより好ましく、少なくとも２．０の比がさらにより好ましく、少なくとも３．５の比が最も好ましい。
【０１４３】
変換の時間は、所望の生成物への反応を完了させるのに十分な時間となるべきである。そのような時間は、少なくとも０．０５時間が最小限の十分な時間であり、少なくとも０．２５時間が好ましく、少なくとも１時間がより好ましく、少なくとも１．５時間がより好ましく、少なくとも２．５時間が最も好ましい。
【０１４４】
変換後のリグニンストリームは、有機物であるため、溶媒洗浄により容易に水から分離することができ、変換後のリグニンストリームをさらに変換することができる。
【０１４５】
高芳香族化合物ストリームの場合、トルエンおよび混合キシレンを、フタレートのいずれか、具体的にはテレフタル酸またはそのジメチルエステルに変換することができる。これは、化石由来フタレートに基づく既知の産業プロセスを使用して行うことができる。具体的には、周知のトランスアルキル化プロセスが好ましい。次いで、フタレートは、ポリエステル樹脂に変換され得る。具体的には、テレフタル酸またはそのジメチルエステルは、液体または溶融相中のエチレングリコールと反応させることができ、得られる生成物は、テレフタル酸またはそのジメチルエステルから得られる部分を含有するポリエステルポリマーに重縮合される。次いで、ポリエステルポリマーは、予成形物に射出成形され、食品、ソフトドリンク、または他の飲料および包装品用のポリエステルボトルにブロー成形され得る。
【０１４６】
また、この方法は、低水素圧力で行われた場合、実際には前処理されたリグニン原料の分解から水素を生成することが発見されている。この現象は、炭水化物の存在に起因すると考えられ、したがって、前処理されたリグニン原料はまた、炭水化物、セルロース、ヘミセルロース、またはグルコース、キシロースおよび／もしくはアラビノース等の単糖であってもよい糖を含み得る。
【０１４７】
実験
Ｉ．リグニン供給物ストリーム調製
前処理されたリグニン供給物ストリームを、出発リグノセルロース系バイオマスとしてのダンチクから調製した。リグノセルロース系バイオマスを、以下の手順に従う前処理に供した。
−  リグノセルロース系バイオマスを、連続反応器に導入し、１５５℃で１５５分間含浸処理に供した。加圧により、含浸された混合物を、リグノセルロース系バイオマスからの糖を含有する含浸液と、固体含浸原材料を含有する分画とに分離した。固体含浸原材料を含有する分画を、１９５℃で４分間蒸気分解に供した。蒸気分解された生成物を、蒸気分解液体と蒸気分解固体とに分離した。
−  蒸気分解固体を水と混合して７．５％の乾燥物質含量を有する混合物を得、この混合物を酵素加水分解反応器内に挿入した。蒸気分解固体中に含有されるグルカンのグラム当たり１５ｍｇのタンパク質の濃度に相当する酵素カクテルを添加した。ＫＯＨを添加することによりｐＨを５に補正し、撹拌下で酵素加水分解を６０℃で７２時間行って加水分解物を生成したが、これはまだ前処理されたリグニン供給物ストリームである。
−  ３ｇ／ｌの尿素および０．５ｇ／ｌの発酵酵母を含む生物反応器に、加水分解物を挿入した。ｐＨを５に、温度を３０℃に設定し、発酵を４８時間行った。高固体分画からエタノールおよび液体成分を分離するために、固体、エタノールおよび他の液体分画を含有する発酵ブロスを、８０℃の温度で１５ｂａｒ（１．５ＭＰａ）で加圧濾過により加圧した。５５％の乾燥物質を有する加圧から抽出された高固体分画が、変換実験において使用される前処理されたリグニン供給物ストリームであった。
【０１４８】
ＩＩ．組成物
出発リグノセルロース系バイオマスおよびリグニン供給物ストリームの乾燥ベースの重量パーセントでの組成を、表１に報告する。リグニン供給物ストリームは、リグニン、複合糖（可溶化されていない不溶性グルカンおよび不溶性キシラン）、灰分ならびに他の化合物を含む。組成は、実験の項の最後に列挙した標準分析法に従い決定された。
【０１４９】
【表１】
2014518215.tif 000002
【０１５０】
ＩＩＩ．変換手順
前処理されたリグニン供給物ストリーム、および、２０％の乾燥物質濃度に達するのに十分な、前処理されたリグニン供給物ストリーム以外の源からの水を、５００ｍＬのオートクレーブ（リグニン変換槽）に挿入したが、オートクレーブは、内部熱電対、二重ピッチブレード撹拌器、内部冷却コイルおよび浸漬管を備えていた。触媒挿入後、反応器を窒素で約１５ｂａｒ（１．５ＭＰａ）まで加圧し、５分間撹拌し、通気した。パージサイクルをさらに２回繰り返し、次いで水素で２回行った。最後に、反応器を２５℃で所望の水素圧力まで加圧し、電気加熱マントルで反応温度まで加熱した。反応器の内部温度が安定化したら、反応器を反応時間撹拌した。反応時間が終了したら、加熱マントルを取り外し、冷却水を冷却コイルに流した。約３０分で、内部温度は４０℃未満に降下し、２０分超にわたり反応圧力を徐々に開放した。
【０１５１】
２種類のニッケル触媒、Ｊｏｈｎｓｏｎ  Ｍａｔｈｅｙ  Ａ−５０００スポンジニッケルおよびＧｒａｃｅ  Ｄａｖｉｓｏｎ社のＲａＮＩ  ６８００を実験に使用し、同様の結果が得られることが検証された。
【０１５２】
ＩＶ．反応生成物の決定
反応器内容物を、Ｗｈａｔｍａｎ＃１、１１ミクロンのサイズの濾紙を備えるブフナーフィルタに移し、溶液から触媒を除去した。反応生成物を、塩化メチレンで抽出した。
【０１５３】
ＧＣ／ＭＳを使用して、Ａｇｉｌｅｎｔ  ７８９０ガスクロマトグラムおよびＡｇｉｌｅｎｔ  ５９７５質量検出器により変換後のリグニンストリームを分析した。２つの異なる手順を使用した。
【０１５４】
手順１
クロマトグラフィーカラムＲＸＩ−５Ｓｉｌ  ＭＳ、３０メートル、内径０．２５ｍｍ、０．５μｍ  ｄｆ  カタログ番号１３６３８を、１．３ｍｌ／分のヘリウム流量で使用した。
【０１５５】
２μｌの反応生成物の溶液および溶媒を、１５０℃に加熱し（温度勾配：５０℃で１分間保持、６℃／分で１３０℃に昇温、１３０℃で１０分間保持、６℃／分で１５０℃に昇温、１５０℃で１０分間保持）、クロマトグラフィーカラムに注入した。カラム注入器の入口は、３００℃の温度および１．０６２ｂａｒ（０．１０６２ＭＰａ）の圧力であった。全ヘリウム流量は、３１．６ｍｌ／分であり、１０：１のスプリットを使用した。スプリット流量は、２６ｍｌ／分であった。セプタムパージは、３ｍｌ／分であった。
【０１５６】
ＭＳＤ移送ラインは、全測定に対して２８０℃の温度であり、カラム移送ラインは、ＨＰ−１０１メチルシロキサン−１０１メチルシロキサン（寸法１２ｍ×２００μｍ×０．２５μｍ）であった。
【０１５７】
イオン分裂、ＥＭ電圧１８７１、閾値２５を用いて１０〜３５０の質量範囲内の反応生成物を同定するために、質量検出器（移送ライン２８０℃、ＭＳ源２３０℃、ＭＳ四重極１５０℃）を使用した。
【０１５８】
検出器パラメータは、３５０℃、４５ｍｌ／分水素流量、４５０ｍｌ／分空気流量、および２６．７２９ｍｌ／分であった。
【０１５９】
炎イオン化を用いて反応生成物を定量するために、ＦＩＤ検出器（検出器温度：３５０℃）を使用した。
【０１６０】
手順１は、芳香族化合物、アルコール、およびナフテン化合物を同定するために使用されたが、ＧＣ曲線下面積に基づく変換後のリグニンストリーム中の芳香族化合物、アルコール、およびナフテン化合物の量の決定に使用されるものである。
【０１６１】
手順２
クロマトグラフィーカラムＲｅｓｔｅｋ  Ｒｘｉ−６２４Ｓｉｌ  ＭＳ、３０メートル、内径０．２５ｍｍ、１．４μｍ  ｄｆを、４．０ｍｌ／分のＨｅ流量で使用した。
【０１６２】
２μｌの反応生成物の溶液および溶媒を、３００℃に加熱し（温度勾配：５０℃で１分間保持、１２℃／分で２４０に昇温して０分間保持、３０℃／分で３００℃に昇温、１７分間保持）、３．５ｂａｒ（０．３５ＭＰａ）の注入パルス圧力で３０秒間、クロマトグラフィーカラムにパルス注入した。
【０１６３】
ＧＣの圧力パルスモードは、測定開始直前に入口圧力を増加させ、所定時間後に通常の値に戻す。圧力パルスは試料を入口からカラム内により速く一掃し、試料が入口で分解する可能性を低減する。
【０１６４】
カラム注入器の入口は、２２０℃の温度および１．７０ｂａｒ（０．１７０ＭＰａ）の圧力であった。全ヘリウム流量は、４０ｍｌ／分であり、スプリットは、１０：１であった。セプタムパージ（流量３ｍｌ／分）を使用した。
【０１６５】
ＭＳＤ移送ラインは、全測定に対して２８０℃の温度であり、カラム移送ラインは、ＨＰ−１０１メチルシロキサン−１０１メチルシロキサン（寸法１２ｍ×２００μｍ×０．２５μｍ）であった。
【０１６６】
２５の閾値で１０〜３５０の質量範囲内の生成物を同定するために、ＥＭ電圧１９４１Ｖで質量分析器（ＭＳ源２３０℃、ＭＳ四重極１５０℃）を使用した。
【０１６７】
ＦＩＤ検出器は、３１０℃の温度であり、４５ｍｌ／分のＨ２流量、４５０ｍｌ／分の空気流量および２６．７ｍｌ／分の補充流量であった。
【０１６８】
手順２は、フェノール化合物を同定するために使用されたが、ＧＣ曲線下面積に基づく変換後のリグニンストリーム中のフェノール化合物の量の決定に使用されるものである。
【０１６９】
以下の例において、変換後のリグニンストリーム中の反応生成物は、ＧＣ／ＭＳクロマトグラムにおける対応する面積に関して降順で列挙される。面積は、総面積に対するパーセントで示される。対応する保持時間もまた報告される。列挙されていない化合物は、微量で存在する。列挙された化合物は、変換後のリグニンストリーム全体の面積の約７０％超を占める。
【実施例１】
【０１７０】
リグノセルロース系バイオマス前処理の必要性
前処理されていない５．５６グラムのリグノセルソース系バイオマスを、１０グラムの水、６．０グラムのＪｏｈｎｓｏｎ  Ｍａｔｈｅｙ  Ａ−５０００スポンジニッケル触媒（５０重量％の水／５０重量％の触媒）の存在下で反応させた。反応器を、２５℃で７７．５ｂａｒ（７．７５ＭＰａ）の水素圧力まで加圧した。反応温度は３５０℃であり、１７０〜２００ｂａｒ（１７〜２０ＭＰａ）の範囲内の操作圧力に対応し、反応時間は１．５時間であった。手順１に従って、反応生成物を決定した。得られた反応生成物は、炭化水素をほとんど、または全く含有せず、大量の未変換固体を有していた。したがって、前処理の必要性が認められる。
【実施例２】
【０１７１】
リグニン供給物ストリームの高フェノール変換後のリグニンストリームへの変換
５グラムの約５０％湿潤リグニン供給物ストリームを、１８．００グラムの水、１．２０グラムのＪｏｈｎｓｏｎ  Ｍａｔｈｅｙ  Ａ−５０００スポンジニッケル触媒（５０重量％の水／５０重量％の触媒）の存在下で反応させた。反応器を、２５℃で１３．８ｂａｒ（１．３８ＭＰａ）の水素圧力まで加圧した。反応温度は３０５℃であり、８９〜９３ｂａｒ（８．９〜９．３ＭＰａ）の範囲内の操作圧力に対応し、反応時間は１．０時間であった。
【０１７２】
手順２に従って、反応生成物を決定した。反応生成物の組成を、表２に報告する。フェノール化合物が、変換後のリグニン供給物ストリームの主成分である。この変換後のリグニンストリームのサンプルトレースを図４に示す。
【０１７３】
【表２】
2014518215.tif 000003
【実施例３】
【０１７４】
リグニン供給物ストリームの高芳香族化合物変換後のリグニンストリームへの変換
６０グラムの約５０％湿潤リグニン供給物ストリームを、３０グラムのＪｏｈｎｓｏｎ  Ｍａｔｈｅｙ  Ａ−５０００スポンジニッケル触媒（５０重量％の水／５０重量％の触媒）、１１０グラムの脱イオン水および１グラムのＺｅｏｌｙｓｔ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製ＣＢＶゼオライト触媒の存在下で反応させた。反応器を、２５℃で５２．７ｂａｒ（５．２７ＭＰａ）の水素圧力まで加圧した。反応温度は３５０℃であり、１４６〜２０１ｂａｒ（１４．６〜２０．１ＭＰａ）の範囲内の操作圧力に対応し、反応時間は１．５時間であった。手順１に従って、反応生成物を決定した。この変換後のリグニンストリームのサンプルトレースを図３に示す。
【０１７５】
【表３】
2014518215.tif 000004
【実施例４】
【０１７６】
リグニン供給物ストリームの高ナフテン変換後のリグニンストリームへの変換
５．２５グラムの約５０％湿潤リグニン供給物ストリームを、３．７５グラムの水、６．００グラムのＪｏｈｎｓｏｎ  Ｍａｔｈｅｙ  Ａ−５０００スポンジニッケル触媒（５０重量％の水／５０重量％の触媒）および０．２１グラムのＺｅｏｌｙｓｔ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製ＣＢＶ６００ゼオライト触媒の存在下で反応させた。反応器を、２５℃で１７２ｂａｒ（１７．２ＭＰａ）の水素圧力まで加圧した。反応温度は３０５℃であり、２３３〜２３７ｂａｒ（２３．３〜２３．７ＭＰａ）の範囲内の操作圧力に対応し、反応時間は３．０時間であった。
【０１７７】
手順１に従って、反応生成物を決定した。反応生成物の組成を、表４に報告する。ナフテン化合物が、変換後のリグニン供給物ストリームの主成分である。この変換後のリグニンストリームのサンプルトレースを図２に示す。
【０１７８】
【表４】
2014518215.tif 000005
【実施例５】
【０１７９】
リグニン供給物ストリームの高アルコール変換後のリグニンストリームへの変換
５．２５グラムの約５０％湿潤リグニン供給物ストリームを、３．７５グラムの水、５．９８グラムのＪｏｈｎｓｏｎ  Ｍａｔｈｅｙ  Ａ−５０００スポンジニッケル触媒（５０重量％の水／５０重量％の触媒）および０．１９グラムのＺｅｏｌｙｓｔ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製ＣＢＶ６００ゼオライト触媒の存在下で反応させた。反応器を、２５℃で１７２ｂａｒ（１７．２ＭＰａ）の水素圧力まで加圧した。反応温度は２５５℃であり、２１８〜２３０ｂａｒ（２１．８〜２３．０ＭＰａ）の範囲内の操作圧力に対応し、反応時間は１．５時間であった。
【０１８０】
手順１に従って、反応生成物を決定した。反応生成物の組成を、表５に報告する。アルコールが、変換後のリグニン供給物ストリームの主成分である。この変換後のリグニンストリームのサンプルトレースを図１に示す。
【０１８１】
【表５】
2014518215.tif 000006
【０１８２】
表６に、示された実験の結果を要約する。
【０１８３】
操作圧力は、反応の進行中に変動することに留意されたい。
【０１８４】
【表６】
2014518215.tif 000007
【０１８５】
組成決定に使用された組成決定標準分析法
以下のＮＲＥＬ標準に従い、組成決定を行った。
ＮＲＥＬ分析法
【０１８６】
バイオマス中の構造的炭水化物およびリグニンの決定
非特許文献２
非特許文献３
【０１８７】
バイオマス中の抽出物の決定
非特許文献４
非特許文献５
【０１８８】
組成分析用試料の調製
非特許文献６
非特許文献７
【０１８９】
バイオマス中の全固体および液体プロセス試料中の全溶解固体の決定
非特許文献８
非特許文献９
【０１９０】
バイオマス中の灰分の決定
非特許文献４
非特許文献１０
【０１９１】
液体分画プロセス試料中の糖、副生成物および分解生成物の決定
非特許文献１１
非特許文献１２
【０１９２】
前処理されたバイオマス材料中の不溶性固体の決定
非特許文献１３
非特許文献１４
【図１】
2014518215.tif 000008
【図２】
2014518215.tif 000009
【図３】
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【図４】
2014518215.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成25年7月17日(2013.7.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前処理されたリグニン供給物ストリームを変換されたリグニンストリームに１ステップで変換するための方法であって、
リグニン変換槽内で、
前処理されたリグニン供給物ストリームと、
前処理されたリグニン供給物ストリーム、前処理されたリグニン供給物ストリーム以外の源およびそれらの混合物からなる群から供給される水と、
２５℃で所定の水素圧力範囲内にある加圧水素と、
元素金属触媒を含む第１の触媒とを合わせるステップと、
リグニン変換槽内の条件を、所定の温度範囲内の第１の温度で、変換されたリグニンストリームを形成するのに十分な時間維持するステップと
を含み、
前処理されたリグニン供給物ストリームは、リグニン、セルロースおよび水を含み、
変換後のリグニンストリームは、芳香族化合物（リフォーメート）を含む組成物を有し、変換後のリグニンストリームのＧＣ／ＭＳ曲線下の芳香族化合物（リフォーメート）の総面積は、ＧＣ／ＭＳ曲線下の総面積の約６０％から９５％の範囲内である方法。
【請求項２】
第１の触媒が、白金、パラジウム、セシウム、銅、ニッケル、ルテニウム、ロジウム、金およびイリジウムからなる群から選択される元素金属を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前処理されたリグニン供給物ストリームの乾燥重量に対する第１の触媒の重量が、約０．００５から約２．０、約０．３から約１．５、および約０．７５から約１．２５からなる群から選択される範囲内である、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
第１の触媒が、白金、パラジウム、セシウム、銅、ニッケル、ルテニウム、ロジウム、金およびイリジウムからなる群から選択される少なくとも１種の金属を含む二元金属触媒である、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
リグニン変換が、さらに、ゼオライトおよび固体酸触媒からなる群から選択される第２の触媒の存在下で生じる、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
２５℃における水素圧力が、３５ｂａｒ（３．５ＭＰａ）から１３８．９ｂａｒ（１３．８９ＭＰａ）の範囲内であり、温度が、３２０℃から３６０℃の範囲内である、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
第１の触媒が、ニッケル触媒、ラネーニッケル触媒、ルテニウム含有触媒、ロジウム含有触媒、銅含有触媒、パラジウム含有触媒、セシウム含有触媒、金含有触媒、イリジウム含有触媒および白金含有触媒からなる群から選択される、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
Ａ．変換後リグニンストリームからの化合物の少なくともいくつかを、オルトフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸およびそのそれぞれのジメチルエステルからなる群から選択されるフタレートに変換するステップと、
Ｂ．テレフタレートから得られるポリエチレンテレフタレートおよびフタレートから得られるコポリエチレンテレフタレートからなる群から選択されるポリエステルポリマーを生成するステップと、
Ｃ．ポリエステルポリマーをポリエステルボトルに変換するステップと
をさらに含む、リグノセルロース系バイオマスから得られるポリエステルボトルの製造のための、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前処理されたリグニン供給物ストリームを変換されたリグニンストリームへ１ステップで変換のための方法であって、
リグニン変換槽内で、
前処理されたリグニン供給物ストリームと、
前処理されたリグニン供給物ストリーム、前処理されたリグニン供給物ストリーム以外の源およびそれらの混合物からなる群から供給される水と、
２５℃で所定の水素圧力範囲内である加圧水素と、
元素金属触媒を含む第１の触媒とを合わせるステップと、
リグニン変換槽内の条件を、所定の温度範囲内の第１の温度で、変換後のリグニンストリームを形成するのに十分な時間維持するステップと
を含み、
前処理されたリグニン供給物ストリームは、リグニン、セルロースおよび水を含み、
変換後のリグニンストリームは、
Ａ）変換後のリグニンストリームのＧＣ／ＭＳ曲線下のフェノールの総面積が、ＧＣ／ＭＳ曲線下の総面積の約４５％から９５％の範囲内であるフェノール、
Ｂ）変換後のリグニンストリームのＧＣ／ＭＳ曲線下のシクロアルカンアルコールの総面積が、ＧＣ／ＭＳ曲線下の総面積の約４５％から９５％の範囲内であるシクロアルカンアルコール、および
Ｃ）変換後のリグニンストリームのＧＣ／ＭＳ曲線下の高ナフテンナフサ化合物の総面積が、ＧＣ／ＭＳ曲線下の総面積の約４０％から９５％の範囲内である高ナフテンナフサ化合物
からなる群から選択される組成物を有する方法。
【請求項１０】
第１の触媒が、白金、パラジウム、セシウム、銅、ニッケル、ルテニウム、ロジウム、金およびイリジウムからなる群から選択される元素金属を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
供給物ストリームの乾燥重量に対する第１の触媒の重量が、約０．０５から約２．０、約０．３から約１．５、および約０．７５から約１．２５からなる群から選択される範囲内である、請求項９または１０に記載の方法。
【請求項１２】
第１の触媒が、白金、パラジウム、セシウム、銅、ニッケル、ルテニウム、ロジウム、金およびイリジウムからなる群から選択される少なくとも１種の金属を含む二元金属触媒である、請求項９から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
リグニン変換が、ゼオライトおよび固体酸触媒からなる群から選択される第２の触媒の存在下でも生じる、請求項９から１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
２５℃における水素圧力が、１ｂａｒ（０．１ＭＰａ）から２００ｂａｒ（２０ＭＰａ）の範囲内であり、温度が、２４０℃から３７５℃の範囲内である、請求項９から１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
第１の触媒が、ニッケル触媒、ラネーニッケル触媒、ルテニウム含有触媒、ロジウム含有触媒、銅含有触媒、パラジウム含有触媒、セシウム含有触媒、金含有触媒、イリジウム含有触媒および白金含有触媒からなる群から選択される、請求項９から１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
Ａ．変換後のリグニンストリームからの化合物の少なくともいくつかを、オルトフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸およびそれらのそれぞれのジメチルエステルからなる群から選択されるフタレートに変換するステップと、
Ｂ．テレフタレートから得られるポリエチレンテレフタレートおよびフタレートから得られるコポリエチレンテレフタレートからなる群から選択されるポリエステルポリマーを生成するステップと、
Ｃ．ポリエステルポリマーをポリエステルボトルに変換するステップと
をさらに含む、リグノセルロース系バイオマスから得られるポリエステルボトルの製造のための、請求項９から１５のいずれか一項に記載の方法。
【国際調査報告】
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