(57)【要約】  【解決手段】  酢酸メチルまたは酢酸エチルでの煙草バイオマスの溶媒抽出、バイオマスから得られたオイルのエステル交換、およびエステル交換生成物質からバイオ燃料の分離を含む、煙草バイオマスからバイオ燃料を作り出す方法が提供される。これによれば、バイオマスの重量に対して、優れたバイオ燃料の生産量が得られる。  【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
煙草バイオマスからバイオ燃料を生産する方法であって、
酢酸メチルおよび酢酸エチルから選択された極性有機溶媒で前記煙草バイオマスからオイルを抽出する工程と、
前記極性有機溶媒を取り除く工程と、
前記抽出されたオイルをエステル交換する工程と、
前記エステル交換する工程の生成物から前記バイオ燃料を分離する工程と、
を有する方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法であって、さらに、
極性有機溶媒と接触する前に前記煙草バイオマスを粉末状にする工程を有する方法。
【請求項３】
請求項１記載の方法において、前記有機溶媒は、酢酸メチルである方法。
【請求項４】
請求項１記載の方法において、極性有機溶媒の量は、バイオマス１グラムあたり約１〜４グラムである方法。
【請求項５】
請求項１記載の方法において、前記抽出は、約１６時間〜約４８時間の時間をかけて実施されるものである方法。
【請求項６】
請求項１記載の方法において、前記抽出は、超音波処理、加熱、撹拌、圧力の上昇、および／または放射エネルギーへの暴露から成る群から選択される抽出促進技術によって促進されるものである方法。
【請求項７】
請求項１記載の方法において、前記極性有機溶媒は、蒸発によって取り除かれるものである方法。
【請求項８】
請求項１記載の方法において、前記エステル交換する工程は、酸性あるいは塩基性触媒の存在下でアルコールと前記オイルを接触させる工程を有するものである方法。
【請求項９】
請求項８記載の方法において、前記アルコールは、４個以下の炭素原子を有するアルコールである方法。
【請求項１０】
請求項９記載の方法において、前記酸性触媒は、スルホン酸、Ｈ２ＳＯ４、ＨＣｌ、塩化アセチル、およびＢＦ３から成る群から選択されるものである方法。
【請求項１１】
請求項９記載の方法において、前記塩基性触媒は、ＫＯＨ、ＮａＯＨ、ＮａＯＣＨ３、Ｎａ２ＣＨ２ＣＨ３、およびグアニジンから成る群から選択されるものである方法。
【請求項１２】
請求項１記載の方法において、前記エステル交換する工程は、前記溶媒を取り除く工程の後に実施されるものである方法。
【請求項１３】
請求項１記載の方法において、前記煙草バイオマスは、水耕によって栽培された煙草から得られるものである方法。
【請求項１４】
請求項１３記載の方法において、前記煙草バイオマスは、ナヴァホ山煙草から得られるものである方法。
【請求項１５】
請求項１４記載の方法において、前記極性有機溶媒は、酢酸エチルである方法。
【請求項１６】
請求項１５記載の方法において、前記エステル交換する工程は、メタノールおよび／またはエタノール、および硫酸触媒を使って実施されるものである方法。
【請求項１７】
請求項１６記載の方法であって、さらに、前記バイオ燃料から前記メタノールおよび／またはエタノールを分離する工程を有する方法。
【請求項１８】
請求項１８記載の方法であって、さらに、前記バイオ燃料を水で洗い流す工程を有する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、植物バイオマスから脂質若しくはオイルを抽出する方法に関するものである。より具体的には、本発明は、煙草植物からバイオ燃料を得る方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
人類は煙草植物の栽培について長い歴史を持ち、最初は観葉植物および医用植物として、後になって嗜好品として栽培するようになった。近代では、人類の煙草植物消費量の大部分は、その葉を嗜好品としての喫煙品、吸入粉末およびチュワブル製品へ加工することによるものである。しかしながら、最近、煙草植物について代替用途が提案されてきており、例えば、葉を精製することによる栄養タンパク質の生産、通常葉に含まれる薬理学的に有効な活性成分の供給、遺伝子組み換え植物の葉あるいは種に発現した組換えタンパク源として等が挙げられる。他の有望な煙草の用途としては、自然エネルギー生成のための燃料生産源がある。
【０００３】
化石燃料の環境の観点における否定的な影響及び入手困難性が、新エネルギー源の探索のための動機付けとなってきた。新エネルギーのうちバイオ燃料は再生可能であることから有力な選択肢となっている。農産物由来のバイオ燃料としては、単糖（すなわち、スクロース）あるいは複合糖（すなわち、セルロース）生成植物から作られるバイオエタノールである。その生産のためのモデル植物としては、サトウキビ、トウモロコシ、小麦、ポテト、タピオカ、サトウダイコン、大麦、ソルガム等が特定されている。それと同時に技術開発がなされており、油性あるいはオイルが豊富な非油性種、例えば大豆、ヒマワリ、セイヨウアブラナ、ピーナッツ、亜麻、トウモロコシ、ゴマ、ヤシ、パーム核油、ココナッツ、トウゴマ等からオイル燃料やバイオ燃料が生成されるようになっている。
【０００４】
バイオ燃料は、バイオエタノールと比較した場合、代替エネルギー源として一定の利点がある。一つの利点は、米国でバイオエタノールを取得するのに主要な出発原料は、コーンおよび大豆であり、それらは主要な食用作物だということである。加えて、バイオエタノールの生産は、一般的にバイオ燃料生産よりも効率が悪い。例えば、コーンエタノールは、その生産に費やされたエネルギーのたった２５％しか多くのエネルギー利益をもたらさないのに対し、バイオ燃料はその生産に費したエネルギーよりも最大９３％のエネルギーを生成する。最後に、バイオエタノールは、バイオ燃料より多くの温室効果ガスを生成するということが挙げられる。化石燃料と比較して、温室効果ガス排出は、バイオエタノールの生産および燃焼により１２％まで減少され、バイオ燃料の生産と使用により４１％まで減少される。バイオ燃料はまた単位ネットエネルギー生成当りでバイオエタノールより少量の大気汚染物質しか放出しない。（Ｈｉｌｌ  ｅｔ  ａｌ．，Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ，ｅｃｏｎｏｍｉｃ，ａｎｄ  ｅｎｅｒｇｅｔｉｃ  ｃｏｓｔｓ  ａｎｄ  ｂｅｎｅｆｉｔｓ  ｏｆ  ｂｉｏｄｉｅｓｅｌ  ａｎｄ  ｅｔｈａｎｏｌ  ｂｉｏｆｕｅｌｓ，Ｐｒｏｃ  Ｎａｔｌ  Ａｃａｄ  Ｓｃｉ  ＵＳＡ．２００６，１０３（３０）：１１２０６−１１２１０）．
【０００５】
煙草植物由来のバイオ燃料は、我が国の再生可能エネルギー政策にとって重要な補完になる可能性がある。最近では特に煙草植物の種子からオイルを抽出することが注目されている。世界的規模で４００万ヘクタール超と見積もられる煙草植物の生産量を考慮すると、煙草植物の種子は、実現可能な代替エネルギー源である。しかしながら、煙草バイオマス、特に煙草の葉は、バイオ燃料としてはほとんど見過ごされてきた。煙草植物は、低い必要労働量で、化学薬品の使用あるいは地理的な制限なく、１エーカーあたり約１７０トンの低価格で高価なバイオマスをもたらす。煙草植物は、非常に大きな葉面積で、小さな花房を有し、且つ農作植物のうちで空中部分の根部に対する割合がもっとも高い。広葉樹材に似て、煙草植物は刈り取られたもの、あるいは刈られた後切り株から発芽する。萌芽更新による育成方法によれば、一年で可能な限り何度も収穫を行い、それは非常に高いトン数のバイオマスを生産することが可能である。加えて、煙草植物は、幅広い環境で異なった種類の土上で育つ。最後に、痩せ地で育つことのできる非食料品植物なので、より肥沃土を必要とするトウモロコシや大豆のような食料生産用の植物と張り合うことがない。
【０００６】
米国特許出願公開第２０１０／０１８４３０号明細書は、遺伝子操作の煙草植物および、そのバイオマスからオイル抽出方法を開示している。遺伝子操作は、煙草の葉に蓄積するオイルを増加させる。このプロセスは、修正ヘキサン抽出方法を使用して、バイオマスからオイルを回収する。
【０００７】
米国特許出願公開第２００９／０２３４１４６号明細書は、植物や藻のようなバイオマスからオイルを抽出し、エステル交換する方法を開示している。抽出方法は、バイオマスを共溶媒システムで処理することを含み、それは少なくとも１つの極性結合分子および少なくとも１つのイオン液体を有する。前記極性結合分子は、酢酸メチルである。抽出されたオイルのエステル交換は、触媒として水酸化ナトリウムをあわせたメタノール、あるいは触媒として硫酸をあわせたメタノールを使用して処理される。しかしながら、この文献は煙草については言及していない。
【０００８】
本発明の目的は、煙草バイオマスからオイル抽出効率およびそのオイルの処理効率を高め、それがバイオ燃料として使用するのに適したオイルを得ることである。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、極性有機溶媒で煙草バイオマスを抽出し、前記極性有機溶媒から抽出されたオイルを分離し、抽出されたオイルをエステル交換し、そして反応混合物からバイオ燃料を分離するという工程を含む煙草バイオマスからバイオ燃料を作り出す方法である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
例示を目的として、本発明の要旨は、さまざまな実施例に開示され記載される。本発明の実施形態は、本明細書に具体的に開示されるけれども、当業者なら、同要旨は同等に適用可能であり、他のシステムや方法においても使用されるということをただちに認識する。本発明の開示された実施形態を詳細に説明する前に、本発明がその実施において開示された特定の実施形態の内容に限定されるものではないことを理解されるものとする。加えて、本明細書で使用される用語は開示の目的であり、限定の目的ではない。さらに、ある方法は本明細書に示される工程に言及して、特定の順序で多くの例で開示されているが、これらの工程はいかなる順序においても実行され、それは当業者によって理解されるものである。それゆえに新規の方法は、本明細書に開示された工程の特定の設定に限定されるものではない。
【００１１】
本明細書および添付の請求項に用いられる単数形の「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、文脈においてはっきりした別段の指示がない限り、複数の言及も含むことに注意する必要がある。さらに、「ａ」（または「ａｎ」）、「１あるいはそれ以上の」、および「少なくとも１の」の用語はまた、本明細書において同じ意味で用いられる。「成っている」、「含んでいる」、「有している」、および「から構成される」の用語はまた、本明細書において同じ意味で用いられる。
【００１２】
本発明の最初の側面は、バイオマス、特に煙草植物からのバイオ燃料の生産に関するものである。この側面において、煙草バイオマスのオイルは極性有機溶媒を使用してバイオマスから最初に抽出される。それから前記オイルはバイオ燃料としての使用に適している脂肪酸にエステル交換される。
【００１３】
本明細書に使われる「バイオマス」の用語は、すべての煙草植物由来の有機物を事実上言及する。これは全植物、植物器官（すなわち、葉、茎、花、根等）、種、植物細胞（組織培養細胞）、そのような部分の１あるいはそれ以上の前形および細分形の子孫を含む。
【００１４】
いかなる種類またはタイプの煙草植物も本発明では使用し得る。それらのバイオマスにより高いオイルまたは脂質含量を有する煙草植物は、本発明の使用に好適なタイプの煙草植物である。例えば、バイオマスに比較的高いオイル含量を含むナヴァホ山煙草は、本発明の使用に好適な種類の煙草植物である。バイオマスの中に高いオイルや脂質含量を有するように遺伝子操作された煙草植物もまた使用される。適切に遺伝子操作された煙草植物は、例えば、Ａｎｄｒｉａｎｏｖ  ｅｔ  ａｌ．，"Ｔｏｂａｃｃｏ  ａｓ  ａ  ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｐｌａｔｆｏｒｍ  ｆｏｒ  ｂｉｏｆｕｅｌ：ｏｖｅｒｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ  ｏｆ  Ａｒａｂｉｄｏｐｓｉｓ  ＤＧＡＴ  ａｎｄ  ＬＥＣ２  ｇｅｎｅｓ  ｉｎｃｒｅａｓｅｓ  ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｓｈｉｆｔｓ  ｔｈｅ  ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｏｆ  ｌｉｐｉｄｓ  ｉｎ  ｇｒｅｅｎ  ｂｉｏｍａｓｓ，"Ｐｌａｎｔ  Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ  Ｊ．，Ｖｏｌ．８，ｐａｇｅｓ  ２７７−８７（２００９）；ａｎｄ  ＵＳ  ２０１０／０１８４１３０）で開示されたものを含む。
【００１５】
本発明のいくつかの実施形態において、水耕により煙草植物を育てることは、生育を促進したり、より多い収穫量をもたらしたり、および／または年間を通して植物を栽培するのに好ましい。水栽培は、高度に管理されて且つ再現可能な状況下で煙草植物の生育を促進し、清潔で手を加えない状態において広範囲に及ぶ繊維状の根系システムという効果的な収穫を促す。
【００１６】
煙草植物の水耕栽培の典型的なプロセスの一つは、以下のようである。煙草植物の種は、湿った植物培養混合物の表面あるいは表面近くで発芽される。適した条件は、８０°Ｆの温度と６０％の相対湿度である。種子発芽の後約２週間で、残った苗を約６インチの高さと約６枚の葉が付いた段階までになんの妨げもなく発育するのに十分な間隔を残して苗は間引きされる（移動させる）。その苗が約６インチの高さになり次第、それらは通常、根系および無処置の培養材料のペレットを使って、適切な栄養溶液および栄養溶液の曝気（酸素化）の方法を有する水耕装置の中に移植される。前記水耕装置はまた溶解栄養の補充に備えられ、十分に成長した煙草植物を調整するのに十分なサイズであるべきである。
【００１７】
他の適切な発育方法も使われる。例えば、煙草植物は、ココナッツ繊維のような付加培養基が備わった土で育つ。煙草植物は大量生産のため、望ましくはグリーンハウスで育てられるのが好ましいが、通常適した気候では野外での育成が用いられる。
【００１８】
十分に育ったら、煙草植物は収穫され、オイルおよび／または脂質は、バイオマスから抽出される。茎、根、葉および／または種を含む煙草植物の様々な部分は、本発明の抽出工程に使われる。当業者はまた、抽出作業の条件は使用されるバイオマスの種類あるいは複数の種類を最適化するために必要に応じて調整され得るということを十分に理解される。
【００１９】
煙草バイオマスは、抽出工程よりも前にあらかじめ処理される。事前処理工程は、培養基から１あるいはそれ以上のバイオマスの分離、バイオマスの乾燥、およびその表面を大きくするためにバイオマスの物理的および機械的粉砕に限定されないがそれらを含み得る。当業者によく知られているいかなる方法も事前処理工程で実施するために使用される。例えば、バイオマスは、遠心分離によって培養基から分離され、微量の培養基をさらに取り除くために純水で洗い流され、真空下で乾燥あるいは冷凍乾燥される。
【００２０】
抽出工程は抽出混合を作り、それによりバイオマスのオイルおよび／または脂質成分を溶媒の中に抽出するために、煙草バイオマスを極性有機溶媒に接触させることによって実施される。いったん望ましい抽出量がそろったら、残りのバイオマスは抽出混合から分離される。
【００２１】
前記極性有機溶媒は、酢酸メチルおよび酢酸エチルから選択される。
【００２２】
有機溶媒の適切な量は抽出プロセスに用いられる。例えば、バイオマスの１グラムあたり１〜４グラムの有機溶媒が用いられる。抽出混合物を作るためにバイオマスと極性有機溶媒が混合されるという方法は重要ではなく、従って、バイオマスが極性有機溶媒に加えられるか、あるいは極性有機溶媒がバイオマスに加えられ得る。
【００２３】
抽出混合が作られた後、バイオマスからオイルあるいは脂質の相当な割合を抽出するために、常温、例えば、１５〜２５℃で十分な時間保たれる。混合抽出は選択的に、抽出混合の中の極性有機溶媒の最も低い沸点から沸点までの温度で、かき混ぜながら熱しうる。抽出の期間は約１時間〜約４８時間であるが、それはバイオマスの種類と量、溶媒の種類、および加熱あるいは抽出を促すための他の手段等のどの工程が取られたかどうかによる。当業者は、シンプルな実験によって抽出の最適期間を決める。おそらく、その抽出は、約６０〜約６５℃の温度で、約１６時間〜約４８時間で実施される。
【００２４】
いくつかの実施形態では、極性有機溶媒を使った煙草バイオマスの抽出は、抽出の割合や効率を上げるために高周波音による分解、撹拌、圧力、そして／または放射エネルギー（例えば、マイクロ波、赤外線）を通して向上される。
【００２５】
個々の場合に応じて決定されるが、主に抽出プロセスの利益を基づき、抽出が大体完了した後、抽出混合物は抽出混合物から抽出されたオイルの分離を促すように追加の工程が施される。例えば、遠心分離や濾過は、抽出混合物から残ったバイオマスを取り除くために使われ得る。極性有機溶媒はまた、例えば、回転蒸発あるいは真空蒸留のような蒸留による抽出によって抽出混合物から取り除かれ得る。
【００２６】
煙草バイオマスから抽出されたオイルは、燃焼機関に直接使用するには最適ではない。そのように前記抽出されたオイルは、触媒の存在下でメタノールあるいはエタノール等の低分子量アルコールとオイルの反応によってエステル交換される。前記エステル交換反応はエステル基の交換を含み、そして脂肪酸エステルと（バイオ燃料として使用できる構成要素）およびグリセリン（ソープおよび他の製品で使用されるために大抵販売されている価値ある副産物）の２つを生産する。その反応の他の副産物は、前記プロセスの他の製品として区別され、別途販売される天然殺虫剤源である。苛性化合物および水は、従来型の"アルカリ精製"工程を実行するためにエステル交換工程を実行する前に煙草オイルに加えられる。
【００２７】
エステル交換プロセスは、反応混合物を作る触媒の存在下で、メタノールのような低分子量アルコールをオイルと混合することによって実施される。前記エステル交換は、酸性触媒によるエステル交換あるいは塩基触媒によるエステル交換工程であり得る。エステル交換工程で使用される触媒は、酸性触媒あるいは塩基性触媒であり得る。酸性触媒は、スルホン酸あるいは硫黄型酸、Ｈ２ＳＯ４、ＨＣｌ、塩化アセチル、ＢＦ３等であるブレンステッド酸性であり得る。塩基性触媒は、例えば、ＫＯＨ、ＮａＯＨ、ＮａＯＣＨ３、Ｎａ２ＣＨ２ＣＨ３、グアニジン（例えば１、５、７−ｔｒｉａｚａｂｉｃｙｃｌｏ［４．４．０］ｄｅｃ−５−ｅｎｅ（ＴＢＤ））；および金属錯体型であるＭ（３−ヒドロキシ−２−メチル−４−ピロン）２（Ｈ２））２で、且つＭ＝Ｓｎ、Ｚｎ、Ｐｂ、あるいはＨｇが使用され、それらはエタノール不溶性のＫＨＣＯ３ばかりでなくメタノール可溶性のＫＯＣＨ３を作り出す。一つの実施形態において、Ｋ２ＣＯ３は、エステル交換プロセスのオイルマスの６％の量で使用される。
【００２８】
前記エステル交換反応は、一般的にアルコールの沸点以下の温度（通常約６５℃）で少なくとも３０分間実施される。アルコールおよびオイルの構成要素は、お互いに制限された混和性しか有さないので、二相性反応混合物は激しくかき回され、および／または相間移動触媒はエステル交換反応を加速させるため使用され得る。一般的に、酸性触媒は塩基性触媒より長いエステル交換の時間を必要とする。望ましい実施形態では、酸性触媒は、エステル交換混合物において、塩基性触媒が使用される時より多い量のアルコールとの組み合わせで使用される。
【００２９】
エステル交換プロセスの使用に適したアルコールは、メタノールやエタノールのような望ましくは４個以下の炭素原子を有する低分子量アルコールであり得る。そのアルコールは、一般的に反応混合において、脂肪酸エステル生産を好んだ反応を促進させるためにオイルの量に比べてかなり過剰に使用される。反応混合物において、エステル交換オイルに対するアルコールの分子割合は、少なくとも約３：１および最大６：１とする。前記割合は使用される塩基によって変化し得る。
【００３０】
エステル交換反応混合物が平衡に近い点に達する時、脂肪酸エステルの総量に対して、反応混合物の中の約８０％のグリセリドエステルの変換率で、反応混合物は約１２〜２４時間おかれる。その後無極性相が分離し、前記反応は新たに混合されたアルコールと触媒を使って選択的に繰り返され得る。この選択的な第二のエステル交換工程が実施された後、上部の無極性相（バイオ燃料相）が分離し、選択的にアルコールを取り除くために蒸発あるいは蒸留が施される。
【００３１】
必要に応じて、耐寒性、燃焼、保存安定性などを改善させる添加物のような従来型燃料添加剤が、結果として生じたバイオ燃料に加えられ得る。
【００３２】
エステル交換が、高周波音による分解、弱い加熱、撹拌、圧力、および／あるいは放射エネルギー（例えば、マイクロウェーブ、赤外線）のアプリケーションを通して強化され得る。例えば、多相反応混合物は、アルコールの沸点以下の温度でかき回しながら加熱され得る。
【００３３】
直接的なエステル交換反応の継続時間は、その直接エステル交換反応が実質的に完了されるまで約１時間〜約４８時間あるいはそれ以上でなされる。実質的に完了した反応は、望ましくは使用された反応条件下におけるさらなる反応によって、物質の量やあるいは濃度においてさらなる大幅な増加は得られないものである。直接的なエステル交換の実質的な完了後、多相反応混合物は、お互いから反応物のさらなる分離を促進するために追加のプロセスを科せられる。例えば、多相反応混合物は、遠心分離機にかけられ、そして脂肪酸エステル物を有する成分は、例えば別の容器の中に移したり、またはピペットで取ることによって取り除かれる。
【００３４】
いくつかの実施形態では、脂肪酸エステルを含む物質は、無極性溶媒のような溶媒との抽出によって浄化され、その無極性溶媒はヘキサンあるいはエステル交換後モル比が５：４であるイソプロパノールおよびヘキサンの混合物等である。水酸化ナトリウムのようないくつかの塩基は、この分離を促進するために追加される。そのような溶媒抽出が使用される場合には、その物質は、例えば真空下で物質から溶媒を蒸発させることによって溶媒から分離され得る。
【００３５】
脂肪酸エステルを含む物質は選択的に水で洗い流され得る。一つの実施形態では、この物質は、蒸留水と同等の割合で混合され、２４時間放置され、そして水から分離される。無水ナトリウムあるいは材料の吸収に適した水は、脂肪酸エステルを含む物質から残り全ての水を吸収するために使用され得る。
【００３６】
前記極性有機溶媒は、他の直接的なエステル交換反応あるいは抽出プロセスでの使用に選択的に回収され再利用され得る。溶媒回収は、例えば処理されたバイオマスをペレット化するために反応混合の遠心分離によって実施され、溶媒を移し、回転蒸発させる。極性有機溶媒はまた、徐々に小さくなる細孔径を有する一連のメッシュフィルターが使用される機械的濾過によって回収される。
【００３７】
エステル交換工程で使用される触媒は、酸性触媒あるいは塩基性触媒である。酸性触媒はブレンステッド酸でありうる。酸性触媒は、Ｈ２ＳＯ４、ＨＣｌ、塩化アセチル、ＢＦ３等のようなスルホン基あるいは硫黄酸から選択され得る。塩基触媒は、例えば、ＫＯＨ、ＮａＯＨ、ＮａＯＨ３、Ｎａ２ＣＨ２ＣＨ３、グアニジン（例えば、１、５、７−Ｔｒｉａｚａｂｉｃｙｃｌｏ［４．４．０］ｄｅｃ−５−ｏｎｅ（ＴＢＤ））；および金属錯体型のＭ（３−ヒドロキシ−２−メチル−４−ピロン）２（Ｈ２））２で、Ｍ＝Ｓｎ，Ｚｎ，Ｐｂ，あるいはＨｇである金属錯体であり得る。
【００３８】
他の典型的な例において、塩化アセチルは、メタノールとのエステル交換反応における触媒として使用される。触媒の効果は、酢酸メチルを作るためにメタノールと最初に反応させ、メタノールに溶ける気体の塩化水素と反応させる２段階反応である。その塩化水素は、それからグリセリドのエスターグループの交換を促進して、グリセリドのカルボニル酸素にプロトンを付加する。
【００３９】
特殊な煙草植物タイプの１あるいはそれ以上の選択の組み合わせ、例えば水耕栽培のような特殊な成長条件、抽出溶媒の特殊な選択およびエステル交換反応の使用は、総植物量に対して比較的高いバイオ燃料の生産量を作り出す。特に水耕条件下で育ったナヴァホ山煙草植物の使用は、酢酸メチルあるいは酢酸エチルで抽出され、総植物量に対して比較的高いバイオ燃料の生産量を作り出すエステル交換の対象となる。
【００４０】
バイオ燃料製品は、一般的に高い割合の脂肪酸エステルを含み、それは望ましい燃料製品である。脂肪酸の中に存在する結合は、赤外線分析によって決定されうる。例えば、バイオ燃料の炭化水素鎖のメタノールおよび二重結合（トランスまたはシス）の存在は、この方法で決定されうる。また、ＳＰ２炭素原子もこの方法で特定され得る。赤外線分析はまた、製品のメチルエステルの組成物を決定するのに使用される。
【００４１】
薄層クロマトグラフィー（ＴＬＣ）は、組成物の無反応トリグリセリドの量を決定に使用される。例えば、ＴＬＸに使用される溶媒は、８５ｍｌのヘキサン、１５ｍｌのエチルエーテル、および１ｍｌのＨＣ２Ｈ３Ｏ２の混合であり得る。
【００４２】
粘着測定は、相対粘度を測定するために使用される。これは製品の粘度を比較することによってなされ、オイルをコントロールする。
【００４３】
バイオ燃料の燃焼性能は、例えばボンベ熱量計を使用することによって決定されうる。
【００４４】
次に挙げる限定されない例は、本願発明の実施形態をさらに解説するために提供される。例で開示された技術は、その発明の実施によく機能するように、発明者によって見いだされた方法を示すものであるということは、当業者によって十分理解されるべきであり、そのようにその実施方法の例を構成すると考えられうる。しかしながら、本開示を踏まえると、開示された特別な実施形態において多くの変更がなされても、同様のあるいは類似の結果が発明の範囲からそれることなく得られるものであるということを当業者は十分に理解するべきである。
実施例１−抽出
【００４５】
煙草の葉（９、２００ｇ）はオイル抽出前に乾燥された。葉は、１９，０００ｒｐｍ商業用グラインダーを使用して挽かれた。結果として得られた果肉は、磁器製シンブルに酢酸メチルと合わせられた。溶媒は、徐々に暗い色となり、３時間後やや暗い緑色が見られるまでになった。そして２時間ソックレー抽出器を使って抽出は行われた。煙草オイルは、丸い底のフラスコで回収された。蒸留によって溶媒を取り除かれた。硫酸ナトリウムは、煙草オイルの中のすべての水分を取り除くために使用された。５．００ｍｌのオイルが得られた。相対的な例として、ロータリーエバポレーターは溶媒除去で使用され、抽出溶媒は酢酸メチルとヘキサンであった。
実施例２−エステル交換
【００４６】
３．０２８ｇの煙草オイルは、触媒として１０ｍｌの１％Ｈ２ＳＯ４、１０ｍｌのメタノール、およびイソプロパノール（７０％）とヘキサンを５対４の割合で混合物したもの４０ｍｌと混合された。バリエーションで、ＣＨ３ＯＨ／オイルは、４０対１の分子割合で５％のＨ２ＳＯ４と混合される。別の漏斗は、ｐＨ〜７．５を有する底層を分離するために使用される。底層はマイクロフィルターされ、それからＮａ２ＳＯ４は追加され、続いて結果として得られるバイオディーゼルから分離された。
実施例３−製品の特徴
【００４７】
バイオディーゼル製品の酸性値は、７０％の２−プロパノールで混合された滴定オイルサンプルを使用して決定される。０．１ＭのＫＯＨでの標準滴定法が使用される。
【００４８】
バイオディーゼル製品はまた、ヨウ素滴定によってグリセロールを確認した。バイオディーゼルの中のグリセロールは、過ヨウ素酸塩をヨウ素酸塩に減少させる。ヨウ素酸塩あるいは残りの過ヨウ素酸塩は、チオ硫酸塩との反応によって決定された。反応後のチオ酸塩量の減少は標準試料と比較され、その標準試料は過ヨウ素塩酸の初期量がチオ塩酸と反応されたものである。その結果はバイオディーゼルの中に存在するグリセロールの量を示す。本発明のバイオディーゼル中のグリセロールの総量は、バイオディーゼルの０．０２ｗｔ％未満である遊離グリセリンと合わさって、バイオディーゼルの０．２５ｗｔ％未満であると決定された。
【００４９】
以上で、本願発明の多くの特徴や利点を本発明の構造や機能とともに詳細に説明したが、その開示は単なる実施形態に過ぎず、本発明の要旨の範囲内である限り細部特にサイズおよび部分の配置における変更は、添付の請求項にあらわされる用語の一般的な広い意味によって示される範囲に従って自由になされ得るものであると理解されるべきである。
【国際調査報告】
2015505331.tif 000002
2015505331.tif 000003
2015505331.tif 000004
2015505331.tif 000005
2015505331.tif 000006