生物質(zhì)加工的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及生物質(zhì)加工。更具體而言，本發(fā)明涉及對生物質(zhì)(例如植物生物質(zhì)、動物生物質(zhì)和城市垃圾生物質(zhì))進行加工以生產(chǎn)有用的產(chǎn)物，例如燃料。例如，描述了可以使用原料材料例如纖維素和/或木質(zhì)纖維素材料，通過例如發(fā)酵來生產(chǎn)乙醇和/或丁醇的系統(tǒng)。
【專利說明】生物質(zhì)加工
[0001] 本申請為國際申請日2007年10月26日、國際申請?zhí)朠CT/US2007/022719于2009 年6月19日進入中國國家階段、申請?zhí)?00780047397. 8、發(fā)明名稱"生物質(zhì)加工"的分案申 請。
[0002] 與相關申請的交叉引用
[0003] 本申請要求2006年10月26日提交的美國臨時申請系列號No. 60/854,519、 2006年10月27日提交的美國臨時申請系列號No. 60/863, 290、2006年11月17日提交 的美國臨時申請系列號No. 60/859, 91U2006年12月15日提交的美國臨時申請系列號 No. 60/875, 144和2007年1月23日提交的美國臨時申請系列號No. 60/881，891的優(yōu)先權， 每個臨時申請的內(nèi)容在此以其全文引為參考。

【技術領域】
[0004] 本發(fā)明涉及生物質(zhì)加工，以及由此制造的產(chǎn)品。

【背景技術】
[0005] 纖維素和木質(zhì)纖維素材料、例如以纖維形式，在眾多應用領域中大量生產(chǎn)、加工和 使用。通常，這些材料只使用一次，然后作為廢物丟棄，或簡單地被當作廢棄材料，例如污 水、甘蔗渣、鋸末和秸桿。
[0006] 各種纖維素和木質(zhì)纖維素材料、它們的用途以及應用已經(jīng)描述在美國專利 Nos. 7, 074, 918、6, 448, 307、6, 258, 876、6, 207, 729、5, 973, 035 和 5, 952, 105 中；在各種 專利申請中，包括2006年3月23日提交的PCT/US2006/010648 "纖維材料和復合材料 (FIBROUS MATERIALS AND COMPOSITES)"，以及美國專利申請公布 No. 2007/0045456 "纖維 材料和復合材料（FIBROUS MATERIALS AND COMPOSITES) "。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 總的來說，本發(fā)明涉及含有碳水化合物材料（例如生物質(zhì)材料或生物質(zhì)衍生的材 料），制造和加工這些材料以改變它們的結(jié)構(gòu)的方法，以及從改變結(jié)構(gòu)的材料制造的產(chǎn)品。 例如，本文描述的許多方法可以提供與天然材料相比具有較低分子量和/或結(jié)晶度的纖維 素和/或木質(zhì)纖維素材料。許多方法提供的材料可以更容易被各種微生物利用，以生產(chǎn)有 用的產(chǎn)品，例如氫氣、醇類（例如乙醇或丁醇）、有機酸（例如乙酸）、烴、副產(chǎn)物（例如蛋 白）或任何這些物質(zhì)的混合物。
[0008] -方面，本發(fā)明的特點是改變生物質(zhì)原料的分子結(jié)構(gòu)的方法，其包括通過減小個 件生物質(zhì)的一個或多個維度來制備生物質(zhì)原料；使用兩種或多種不同的預處理方法，每一 種都能改變分子結(jié)構(gòu)，對生物質(zhì)原料進行預處理，其中不同的預處理方法選自輻射、超聲、 熱解和氧化；以及加工制備好的和預處理過的生物質(zhì)原料，生產(chǎn)產(chǎn)品。
[0009] 在某些實施方案中，制備生物質(zhì)原料，然后預處理。生物質(zhì)原料也可以預處理過， 然后再制備。
[0010] 減小個件生物質(zhì)的一個或多個維度可以包括例如剪切、切割或碾磨。
[0011] 在某些實施方案中，兩種或多種預處理方法被同時或幾乎同時施加到生物質(zhì)原料 上。
[0012] 例如，兩種或多種預處理方法可以包括輻射和超聲。例如，輻射可以是電子束的形 式。在具體實施方案中，施加的電子束輻射的總劑量為大約lOMrad，施加的超聲的總能量在 5MJ/m 3以上。輻射可以在超聲前進行，或超聲可以在輻射前進行，或輻射和超聲可以在同時 或幾乎同時進行。
[0013] 例如，生物質(zhì)原料的分子結(jié)構(gòu)變化可以包括生物質(zhì)的平均分子量、平均結(jié)晶度、表 面積、聚合度、孔隙度、分支、接枝和結(jié)構(gòu)域大小中任何一個或多個的變化。在某些實施方案 中，生物質(zhì)原料的分子結(jié)構(gòu)變化包括生物質(zhì)的平均分子量和平均結(jié)晶度中的一個或兩個減 小，或生物質(zhì)的表面積和孔隙度中的一個或兩個增加。
[0014] 另一方面，本發(fā)明的特點是制造產(chǎn)品、例如可燃燒的燃料的方法，其包括提供含有 碳水化合物的材料，所述材料通過包括使用輻射、超聲、熱解和氧化中的任何兩種或多種方 法預處理生物質(zhì)原料的工藝產(chǎn)生；以及將該材料與微生物相接觸，所述微生物具有將材料 的至少一部分、例如至少大約1重量％轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品例如可燃燒的燃料的能力。
[0015] 在某些實施方案中，兩種或多種不同的預處理方法包括輻射和超聲、輻射和氧化、 輻射和熱解、超聲和氧化、超聲和熱解、或氧化和熱解。
[0016] 例如，本文描述的任何方法還可以包括用汽爆預處理生物質(zhì)原料。
[0017] 例如，在某些實施方案中，加工不包括用酸或堿水解生物質(zhì)。
[0018] 在某些實施方案中，至少大約70重量％的生物質(zhì)是未水解的，例如至少大約95重 量％的生物質(zhì)還沒有被水解。在具體實施方案中，生物質(zhì)基本上沒有被水解。
[0019] 例如，在某些實施方案中，至少一種預處理方法在其中少于大約25重量％的生物 質(zhì)被液體例如水潤濕的生物質(zhì)上進行。具體來說，在某些實施方案中，至少一種預處理方法 在生物質(zhì)基本上沒有被液體例如水潤濕的生物質(zhì)上進行。
[0020] 在25°C和50%相對濕度下測量時，生物質(zhì)可以留有例如大約5重量％以下的水。
[0021] 在某些實施方案中，至少一種預處理方法可以在少于大約25重量％的生物質(zhì)處 于溶脹狀態(tài)的生物質(zhì)上進行，溶脹狀態(tài)的特征為體積比未溶脹狀態(tài)高出大約2. 5%以上。在 其它實施方案中，生物質(zhì)與溶脹劑混合或包含溶脹劑。
[0022] 例如，在本文描述的任何方法中，生物質(zhì)可以與溶脹劑混合或/和包含溶脹劑，并 且生物質(zhì)可以接受大約IOMrad以下劑量的輻射。
[0023] 在某些實施方案中，一種預處理方法是輻射或包含輻射。
[0024] 在某些實施方案中，至少一種預處理方法例如在生物質(zhì)原料上進行輻射，同時生 物質(zhì)原料暴露于空氣。
[0025] 可以利用壓力。例如,至少一種預處理方法例如輻射,可以在大于大約2. 5個大氣 壓、例如大于大約5或10個大氣壓的壓力下在生物質(zhì)上進行。
[0026] 處理還可以包括對生物質(zhì)進行氧化、熱解或汽爆。
[0027] 生物質(zhì)原料的例子包括紙、紙制品、廢紙、木材、刨花板、鋸末、農(nóng)業(yè)廢物、廢水、青 貯飼料、草、稻殼、甘蔗渣、棉花、黃麻、大麻、亞麻、竹、劍麻、蕉麻、禾桿、玉米芯、玉米秸、柳 枝黍、苜蓿、干草、稻殼、椰須、棉花、合成纖維素、海草、藻類或它們的混合物。
[0028] 生物質(zhì)可以是或可以包含天然或合成材料。
[0029] 燃料的例子包括氫氣、醇類和烴中的一種或多種。例如，醇類可以是乙醇、正丙 醇、異丙醇、正丁醇或它們的混合物。
[0030] 微生物可以是例如細菌或酵母。
[0031] 轉(zhuǎn)化可以包括將材料發(fā)酵成產(chǎn)品，例如可燃的燃料。
[0032] 輻照可以例如利用電離輻射來進行，例如Y-射線、電子束、或具有從大約IOOnm 到大約280nm波長的紫外C輻照。
[0033] 電離輻射可以包括電子束輻射。
[0034] 例如，施加輻射的總劑量在大約IOMrad到大約150Mrad之間，例如劑量率為大約 〇· 5 到大約 IOMrad/天，或 IMrad/s 到大約 10Mrad/s。
[0035] 在某些實施方案中，輻照包括施加兩種或多種輻射源，例如Y-射線和電子束。
[0036] 例如，可以以大約15kHz到大約25kHz之間的頻率進行超聲，例如大約18kHz到 22kHz之間。
[0037] 在某些實施方案中，生物質(zhì)包括具有第一數(shù)均分子量的第一種纖維素，碳水化合 物材料包含具有低于第一數(shù)均分子量的第二數(shù)均分子量的第二種纖維素。例如，第二數(shù)均 分子量比第一數(shù)均分子量低大約一倍以上。在某些實施方案中，第一種纖維素具有第一結(jié) 晶度，第二種纖維素具有比第一結(jié)晶度低的第二結(jié)晶度。例如，第二結(jié)晶度可以比第一結(jié)晶 度低大約10%以上。
[0038] 在某些實施方案中，第一種纖維素可以具有第一氧化水平，第二種纖維素具有高 于第一氧化水平的第二氧化水平。
[0039] 例如，生物質(zhì)原料可以通過剪切生物質(zhì)纖維源以提供纖維材料來制備。例如，剪切 可以使用滾刀切割機來進行。纖維材料的纖維可以具有例如大于5/1的平均長度-直徑比。 纖維材料可以具有例如大于〇. 25m2/g的BET表面積。
[0040] 在某些實施方案中，碳水化合物可以包含一個或多個β-1,4-鍵，并具有大約 3, 000到50, 000之間的平均分子量。
[0041] 例如，經(jīng)預處理的生物質(zhì)材料還可以包含緩沖劑例如碳酸氫鈉或氯化銨，電解質(zhì) 例如氯化鉀或氯化鈉，生長因子例如生物素和/或堿基對例如尿嘧啶，表面活性劑，礦物 質(zhì)，或螯合劑。
[0042] 在某些實施方案中，生物質(zhì)原料使用輻射、超聲、熱解和氧化中的任何三種以上， 以任何次序、或在大約同時進行預處理。
[0043] 另一方面，本發(fā)明的特點是制造產(chǎn)品例如可燃的燃料的方法，其包括提供含有碳 水化合物的材料，所述材料通過將生物質(zhì)原料用輻射、超聲、氧化、熱解和汽爆中的任何一 種或多種進行預處理來產(chǎn)生，其中生物質(zhì)少于大約25重量％處于溶脹狀，溶脹狀的特征為 體積比標稱的未溶脹態(tài)高大約2. 5%以上；以及將材料與微生物相接觸，所述微生物具有 將材料的至少一部分、例如至少大約1重量％轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品例如可燃的燃料的能力。
[0044] 另一方面，本發(fā)明的特點是制造產(chǎn)品例如可燃的燃料的方法，其包括提供含有碳 水化合物的材料，所述材料通過將生物質(zhì)原料用輻射、超聲、氧化、熱解和汽爆中的任何一 種或多種進行預處理來產(chǎn)生，其中生物質(zhì)少于大約25重量％被水解，然后進行預處理；以 及將材料與微生物相接觸，所述微生物具有將材料的至少一部分、例如至少大約1重量％ 轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品例如可燃的燃料的能力。
[0045] 另一方面，本發(fā)明的特點是制造產(chǎn)品例如可燃的燃料的方法，其包括提供含有碳 水化合物的材料，所述材料通過將生物質(zhì)原料用輻射、超聲、氧化、熱解和汽爆中的任何一 種或多種進行預處理來產(chǎn)生，其中生物質(zhì)少于大約25重量％與液體例如水相接觸；以及將 材料與微生物相接觸，所述微生物具有將材料的至少一部分、例如至少大約1重量％轉(zhuǎn)化 成產(chǎn)品例如可燃的燃料的能力。
[0046] 在某些實施方案中，方法包括選擇兩種或多種不同預處理方法。例如，兩種或多種 不同預處理方法可以包括輻射和超聲、輻射和氧化、輻射和熱解、超聲和氧化、超聲和熱解、 或氧化和熱解。任選，生物質(zhì)的預處理可以包括汽爆。
[0047] 另一方面，本發(fā)明的特點是制造產(chǎn)品例如可燃的燃料的方法，其包括提供含有碳 水化合物的材料，所述材料通過將剪切過的生物質(zhì)原料用輻射、超聲、氧化、熱解和汽爆中 的任何一種或多種進行預處理來生產(chǎn)；以及將材料與微生物相接觸，所述微生物具有將材 料的至少一部分、例如至少大約1重量％轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品例如可燃的燃料的能力。
[0048] 例如，剪切過的生物質(zhì)可以包含具有大于大約5/1的長度-直徑比（L/D)的分散 纖維。例如，生物質(zhì)可以具有內(nèi)部纖維，并且生物質(zhì)被剪切到其內(nèi)部纖維基本上得以暴露的 程度。例如，生物質(zhì)被剪切到其堆密度（bulk density)小于大約0.35g/cm3的程度。
[0049] 另一方面，本發(fā)明的特點為生物質(zhì)原料加工系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括生物質(zhì)原料制備組 件，用于減小生物質(zhì)件的尺寸；兩種或多種下列預處理組件：被安排成對生物質(zhì)施加輻射 的輻射組件；被安排成對生物質(zhì)施加聲能的超聲組件；被安排成氧化生物質(zhì)的氧化組件； 被安排成對生物質(zhì)施加熱的熱解組件；以及將生物質(zhì)移動到加工系統(tǒng)中的組件和在組件之 間移動的生物質(zhì)運輸子系統(tǒng)。兩種或多種的預處理組件串聯(lián)排列，和/或被安排成在大約 同時處理生物質(zhì)的一部分。例如，任何系統(tǒng)還可以包含容器。
[0050] 另一方面，本發(fā)明的特點是包括反應容器的系統(tǒng)，反應容器裝有預處理過的包含 碳水化合物的生物質(zhì)材料。預處理過的生物質(zhì)材料通過本文描述的任何方法來生產(chǎn)。
[0051] 例如，容器也可以含有與材料相接觸的微生物，該微生物具有將至少一部分材 料轉(zhuǎn)化成產(chǎn)物例如可燃的燃料的能力。例如，容器可以具有大于大約l，〇〇〇L、例如大于 5, 000L的總體積。
[0052] 例如，任何系統(tǒng)可以包括輻射組件和超聲組件。
[0053] 另一方面，本發(fā)明的特點是通過加工生產(chǎn)的碳水化合物材料，加工包括用輻射、超 聲、氧化、熱解和汽爆中的任何一種或多種對剪切過的生物質(zhì)原料進行預處理。例如，預處 理可以使用輻射、超聲、氧化、熱解和汽爆中的任何兩種或多種來進行。
[0054] 另一方面，本發(fā)明的特點是通過加工生產(chǎn)的碳水化合物材料，加工包括用輻射、超 聲、氧化、熱解和汽爆中的任何兩種或多種對生物質(zhì)原料進行預處理。
[0055] 另一方面，本發(fā)明的特點是包含纖維素或木質(zhì)纖維素材料的組合物，所述材料的 峰值最大分子量低于大約25, 000,結(jié)晶度低于大約55%。例如，纖維素或木質(zhì)纖維素材料 可以具有大于大約72%的孔隙度，大于大約0. 75m2/g的BET表面積，小于大約0. 5g/cm3的 堆密度。例如，組合物還可以包含酶和/或微生物。
[0056] 另一方面，本發(fā)明的特點是包含纖維素或木質(zhì)纖維素材料的組合物，材料含有纖 維。纖維素或木質(zhì)纖維素材料的峰值最大分子量低于大約25, 000,堆密度大約0. 5g/cm3以 下。
[0057] 另一方面，本發(fā)明的特點是制造復合材料、例如纖維-樹脂復合材料的方法，其包 括對含有具有第一分子量的第一種纖維素和/或木質(zhì)纖維素材料的纖維材料進行輻照，以 提供具有高于第一分子量的第二分子量的第二種纖維素和/或木質(zhì)纖維素材料；以及將第 二種纖維素和/或木質(zhì)纖維素材料與諸如樹脂的材料混合。
[0058] 另一方面，本發(fā)明的特點是制造復合材料、例如纖維-樹脂復合材料的方法，其包 括將材料例如樹脂與含有具有第一分子量的纖維素和/或木質(zhì)纖維素材料的纖維材料混 合，以提供含有纖維材料和基質(zhì)的復合材料；以及對復合材料進行輻照，以增加基質(zhì)例如樹 脂基質(zhì)內(nèi)第一種纖維素和/或木質(zhì)纖維素材料的分子量。
[0059] 另一方面，本發(fā)明的特點是制造復合材料、例如纖維-樹脂復合材料的方法，其包 括對含有具有第一分子量的第一種纖維素和/或木質(zhì)纖維素材料的纖維材料進行輻照，以 提供具有高于第一分子量的第二分子量的第二種纖維素和/或木質(zhì)纖維素材料；將第二種 纖維素和/或木質(zhì)纖維素材料與諸如樹脂的材料混合，以提供復合材料；以及對復合材料 進行輻照。
[0060] 另一方面，本發(fā)明的特點是制造輻照過的木制品的方法，其包括提供包含具有第 一分子量的第一種含碳水化合物的材料的木制品；以及對木制品進行輻照，以提供輻照過 的木制品，它包含第二種含碳水化合物的材料，所述材料具有高于第一分子量的第二分子 量。例如，方法還可以包括在例如輻照之前、之后或同時進行超聲。
[0061] 所公開的方法包括提供第一種材料，其含有具有第一數(shù)均分子量的纖維素；對第 一種材料進行輻照，以提供第二種材料，第二種材料含有的纖維素具有低于第一數(shù)均分子 量的第二數(shù)均分子量；以及將第二種材料與微生物混合。微生物利用例如發(fā)酵或轉(zhuǎn)化第二 種材料，在某些情況下是第一種材料，以產(chǎn)生有用的材料，例如可燃的燃料。例如，可燃的 燃料可以包括氫氣、醇類、有機酸、烴或它們的混合物中的一種或多種。優(yōu)選的材料是乙醇 或丁醇，例如正_、仲-或叔-丁醇。
[0062] 在某些實施方案中，第一種材料包括纖維素或木質(zhì)纖維素材料。例如，第一種材料 可以是或可以包括紙、紙制品、木材、木材相關材料、刨花板、草、稻殼、甘蔗渣、棉花、黃麻、 大麻、亞麻、竹、劍麻、蕉麻、禾桿、玉米芯、稻殼、藻類、海草、椰須、棉花、合成纖維素，或任何 這些材料的混合物。
[0063] 在優(yōu)選實施方案中，第一種材料是含有通過剪切纖維源而提供的纖維的纖維材料 形式。只用剪切可以降低纖維材料的結(jié)晶度，并可以與也能降低結(jié)晶度和/或分子量的任 何加工技術協(xié)同工作。例如，剪切可以使用滾刀切割機來進行。在某些實施方案中，纖維材 料具有大于5/1的平均長度-直徑比。
[0064] 第一種和/或第二種材料可以具有例如大于0. 25m2/g的BET表面積，和/或大于 大約25 %的孔隙度。
[0065] 在某些實施方案中，輻照使用電離輻射、例如Y-射線或電子束來進行。
[0066] 在優(yōu)選實施方案中，微生物是細菌或真菌，例如酵母。
[0067] 在某些實施方案中，第二數(shù)均分子量比第一數(shù)均分子量低至少大約25%，例如低 50%。
[0068] 公開的方法包括剪切纖維源以提供第一種纖維材料，其含有具有第一數(shù)均分子量 的纖維素；以及對第一種纖維材料進行輻照以提供第二種纖維材料，第二種纖維材料含有 的纖維素具有低于第一數(shù)均分子量的第二數(shù)均分子量。剪切可以與輻照協(xié)同工作，以降低 結(jié)晶度和/或分子量。
[0069] 這樣的方法還可以包括將第二種材料與微生物混合。
[0070] 公開的方法包括對含有具有第一數(shù)均分子量的纖維素的纖維源例如紙進行輻照， 以提供輻照過的纖維源，其含有具有低于第一數(shù)均分子量的第二數(shù)均分子量的纖維素；以 及剪切輻照過的纖維源以提供纖維材料。與預先輻照的材料相比，輻照過的材料在剪切過 程中可能是易碎的并且對"打開（opening up)"更敏感。
[0071] 這樣的方法還可以包括將纖維材料與微生物混合。
[0072] 公開的方法包括提供第一種木質(zhì)纖維素材料，其含有具有第一數(shù)均分子量的纖維 素；以及對第一種木質(zhì)纖維素材料進行輻照，以提供第二種木質(zhì)纖維素材料，其含有的纖維 素具有低于第一數(shù)均分子量的第二數(shù)均分子量。
[0073] 這樣的方法還可以包括將第二種木質(zhì)纖維素材料與微生物混合或從第二種木質(zhì) 纖維素材料中除去木質(zhì)素，以提供脫木質(zhì)素的材料，然后將脫木質(zhì)素的材料與微生物混合。 例如，從加工產(chǎn)生的木質(zhì)素可以用作塑料的加工輔助劑，或者它可以燃燒以產(chǎn)生能量。
[0074] 公開的方法包括提供第一種纖維材料，其含有具有第一種數(shù)均分子量的纖維素； 將第一種纖維材料壓實以提供壓實的第一種纖維材料；以及對壓實的第一種纖維材料進行 輻照，以提供壓實的第二種材料，其含有的纖維素具有低于第一數(shù)均分子量的第二數(shù)均分 子量。壓實可以與輻照協(xié)同工作以降低分子量，也可以在本文描述的任何加工步驟中增加 通量。
[0075] 這樣的方法還可以包括將第二種壓實的纖維材料與微生物混合，或使第二種壓實 的纖維材料纖維化，以提供第二種纖維材料，然后將第二種纖維材料與微生物混合。
[0076] 為了進一步幫助減小纖維素的分子量，酶例如纖維素水解酶和/或溶脹劑可以用 于本文描述的任何方法。
[0077] 公開的方法包括對第一種纖維材料進行超聲，第一種纖維材料含有具有第一數(shù)均 分子量的纖維素，以提供第二種材料，第二種材料含有的纖維素具有低于第一數(shù)均分子量 的第二數(shù)均分子量；以及將第二種材料與微生物混合。微生物利用例如發(fā)酵或轉(zhuǎn)化第二種 材料，在某些情況下是第一種材料，來產(chǎn)生有用的材料，例如可燃的燃料。例如可燃的燃料 可以是或可以包括氫氣、醇類、有機酸、烴或它們的混合物。優(yōu)選的材料是乙醇或丁醇，例如 正_、仲-或叔丁醇。
[0078] 在某些實施方案中，第一種材料包括纖維素或木質(zhì)纖維素材料。例如，第一種材料 可以是或可以包括紙、紙制品、木材、木材相關材料、刨花板、草、稻殼、甘蔗渣、棉花、黃麻、 大麻、亞麻、竹、劍麻、蕉麻、禾桿、玉米芯、稻殼、藻類、海草、椰須、棉花、合成纖維素，或任何 這些材料的混合物。
[0079] 在優(yōu)選實施方案中，第一種材料是含有通過剪切纖維源而提供的纖維的纖維材料 形式。剪切可以與超聲協(xié)同工作，以降低分子量和/或結(jié)晶度。例如，剪切可以使用滾刀切 割機來進行。在某些實施方案中，纖維物質(zhì)具有大于5/1的平均長度-直徑比。
[0080] 第一種和/或第二種材料可以具有例如大于0. 25m2/g的BET表面積，和/或大于 大約25 %的孔隙度。
[0081] 在某些實施方案中，超聲使用頻率大約16kHz到大約IOOkHz和/或強度大約30W/ cm2到大約600W/cm2的聲波來進行。
[0082] 在優(yōu)選實施方案中，微生物是細菌或真菌，例如酵母。
[0083] 在某些實施方案中，第二數(shù)均分子量比第一數(shù)均分子量低至少大約25%，例如低 50%。
[0084] 公開的方法包括剪切纖維源以提供第一種纖維材料，其含有具有第一數(shù)均分子量 的纖維素；以及對第一種纖維材料進行超聲以提供第二種纖維材料，第二種纖維材料含有 的纖維素具有低于第一數(shù)均分子量的第二數(shù)均分子量。
[0085] 這樣的方法還可以包括將第二種材料與微生物混合。
[0086] 公開的方法包括對含有具有第一數(shù)均分子量的纖維素的纖維源例如紙進行超聲， 以提供超聲過的纖維源，其含有的纖維素具有低于第一數(shù)均分子量的第二數(shù)均分子量；以 及剪切超聲過的纖維源以提供纖維材料。與預先超聲的材料相比，超聲過的材料在剪切過 程中可能是易碎的并對"打開"更敏感。
[0087] 這樣的方法還可以包括將纖維材料與微生物混合。
[0088] 公開的方法包括對含有具有第一數(shù)均分子量的纖維素的第一種木質(zhì)纖維素材料 進行超聲，以提供第二種木質(zhì)纖維素材料，第二種材料含有的纖維素具有低于第一數(shù)均分 子量的第二數(shù)均分子量。
[0089] 這樣的方法還可以包括將第二種木質(zhì)纖維素材料與微生物混合或從第二種木質(zhì) 纖維素材料中除去木質(zhì)素，以提供脫木質(zhì)素的材料，然后將脫木質(zhì)素的材料與微生物混合。
[0090] 公開的方法包括將含有具有第一數(shù)均分子量的纖維素的第一種纖維材料進行超 聲，以提供第二種纖維材料，第二種纖維材料含有的纖維素具有低于第一數(shù)均分子量的第 二數(shù)均分子量；并將第二種纖維材料進行壓實以提供壓實的纖維材料。
[0091] 這樣的方法還可以包括將壓實的纖維材料與微生物混合或使壓實的纖維材料纖 維化，以提供第三種纖維材料，然后將第三種纖維材料與微生物混合。
[0092] 為了進一步幫助減小纖維素的分子量，酶例如纖維素水解酶、或化學物質(zhì)例如次 氯酸鈉、酸、堿或溶脹劑可以用于本文描述的任何方法。酶和/或化學物質(zhì)處理可以在超聲 之前、期間或之后進行。
[0093] 公開的方法包括對含有具有第一數(shù)均分子量的纖維素的第一種材料進行熱解，以 提供第二種材料，第二種材料含有的纖維素具有低于第一數(shù)均分子量的第二數(shù)均分子量； 以及將第二種材料與微生物混合。微生物利用例如發(fā)酵或轉(zhuǎn)化第二種材料，在某些情況下 是第一種材料，來產(chǎn)生有用的物質(zhì)，例如可燃的燃料。例如可燃的燃料可以包括氫氣、醇類、 有機酸、烴或它們的混合物中的一種或多種。優(yōu)選的材料是乙醇或丁醇。
[0094] 在某些實施方案中，第一種材料包括纖維素或木質(zhì)纖維素材料。例如，第一種材料 可以是或可以包括紙張、紙制品、木材、木材相關材料、刨花板、牧草、稻殼、甘蔗渣、棉花、黃 麻、大麻、亞麻、竹、劍麻、蕉麻、禾桿、玉米芯、稻殼、藻類、海草、椰須、棉花、合成纖維素，或 任何這些材料的混合物。
[0095] 在優(yōu)選實施方案中，第一種材料是含有通過剪切纖維源而提供的纖維的纖維材料 形式。熱解相對小的橫切面通?？梢杂懈玫目刂坪托?。例如，剪切可以使用滾刀切割 機來進行。在某些實施方案中，纖維材料具有大于5/1的平均長度-直徑比。
[0096] 第一種和/或第二種材料可以具有例如大于0. 25m2/g的BET表面積，和/或大于 大約25%的孔隙度。表面積和/或孔隙度高可以增加反應速度，使加工更有效。
[0097] 在優(yōu)選實施方案中，微生物是細菌或真菌，例如酵母。
[0098] 在某些實施方案中，第二數(shù)均分子量比第一數(shù)均分子量低至少大約25%，例如低 50%。
[0099] 公開的方法包括剪切纖維源以提供第一種纖維材料，其含有具有第一數(shù)均分子量 的纖維素；以及熱解第一種纖維材料以提供第二種纖維材料，第二種纖維材料含有的纖維 素具有低于第一數(shù)均分子量的第二數(shù)均分子量。
[0100] 這樣的方法還可以包括將第二種材料與微生物混合。
[0101] 方法包括對含有具有第一數(shù)均分子量的纖維素的纖維源例如紙進行熱解，以提供 熱解過的纖維源，其含有的纖維素具有低于第一數(shù)均分子量的第二數(shù)均分子量；以及對熱 解過的纖維源進行剪切以提供纖維材料。與預先熱解的材料相比，熱解過的材料在剪切過 程中可能是易碎的并對"打開"更敏感。剪切熱解過的材料的能量強度較低并可能更有效。
[0102] 這樣的方法還可以包括將纖維材料與微生物混合。
[0103] 公開的方法包括對含有具有第一數(shù)均分子量的纖維素的第一種木質(zhì)纖維素材料 進行熱解，以提供第二種木質(zhì)纖維素材料，其含有的纖維素具有低于第一數(shù)均分子量的第 二數(shù)均分子量。
[0104] 這樣的方法還可以包括將第二種木質(zhì)纖維素材料與微生物混合或從第二種木質(zhì) 纖維素材料中除去木質(zhì)素，以提供脫木質(zhì)素的材料，然后將脫木質(zhì)素的材料與微生物混合。
[0105] 公開的方法包括將含有具有第一數(shù)均分子量的纖維素的第一種纖維材料進行熱 解，以提供第二種纖維材料，其含有的纖維素具有低于第一數(shù)均分子量的第二數(shù)均分子量； 并將第二種纖維材料壓實以提供壓實的纖維材料。
[0106] 這樣的方法還可以包括將壓實的纖維材料與微生物混合或使壓實的纖維材料纖 維化，以提供第三種纖維材料，然后將第三種纖維材料與微生物混合。
[0107] 為了進一步幫助減小纖維素的分子量，酶例如纖維素水解酶或化學物質(zhì)例如次氯 酸鈉或者酸或堿，可以用于本文描述的任何方法。酶和/或化學物質(zhì)處理可以在熱解之前、 期間或之后進行。
[0108] 在本文描述的任何方面或?qū)嵤┓桨钢?，熱解可以包括下列特點中的任何一種或多 種。熱解可以包括使用電阻加熱元件例如金屬絲或金屬條加熱第一種材料。加熱可以通過 電阻加熱元件與第一種材料之間的直接接觸來進行。熱解可以包括通過感應對第一種材料 進行加熱，例如使用Currie-Point熱解器。熱解可以包括通過施加福射對第一種材料進行 加熱，例如紅外輻射。輻射可以通過激光器例如紅外激光器來產(chǎn)生。熱解可以包括用對流 熱加熱第一種材料。對流熱可以通過流動的加熱氣體流來產(chǎn)生。加熱的氣體可以維持在低 于大約1200°C的溫度下，例如低于KKKTC、低于750°C、低于600°C、低于400°C或甚至低于 300°C。加熱的氣體可以維持在高于大約250°C的溫度。對流熱可以通過第一種材料周圍的 熱體來產(chǎn)生，例如在爐中。熱解可以包括用溫度高于大約250°C的蒸汽來加熱第一種材料。
[0109] 公開的方法包括對含有具有第一數(shù)均分子量并具有第一氧含量的纖維素的第一 種材料進行氧化，以提供第二種材料，其含有的纖維素具有第二數(shù)均分子量并具有高于第 一氧含量的第二氧含量。第二種材料可以與樹脂例如熔化的熱塑性樹脂混合，以提供復合 材料。當維持分子量時，較高水平的氧化可以為復合材料提供額外的機械性質(zhì)，例如改進耐 磨性、抗壓強度、抗斷裂性、抗沖擊強度、抗彎強度、拉伸模量、撓曲模量和斷裂伸長度。第二 種材料也可以與本文描述的任何固體和/或液體、或本文中引為參考的任何專利申請、專 利或出版物中描述的任何固體和/或液體混合。
[0110] 為了進一步改進分散性，樹脂可以含有包括氫鍵基團的組分，例如一個或多個酸 酐基團、羧酸基團、羥基基團、酰胺基團、胺基團或任何這些基團的混合物。在某些優(yōu)選 實施方案中，組分包括將聚合物與馬來酸酐共聚合和/或接枝。這樣的材料可以從杜邦 (Dupont)以商標FUSABOND #獲得。
[0111] 第一種材料可以是或可以包含紙、紙制品、木材、木材相關材料、刨花板、草、稻殼、 甘蔗漁、棉花、黃麻、大麻、亞麻、竹、劍麻、蕉麻、禾桿、玉米芯、稻殼、椰須、棉花、合成纖維 素，或任何這些材料的混合物。其它包含纖維素的材料描述在本文中。還有一些其它包含 纖維素的材料描述在本文引為參考的專利、專利申請和出版物中。
[0112] 在某些適宜的實施方案中，第一種材料是含有纖維的纖維材料形式。這樣的纖維 材料可以通過例如剪切纖維源來提供，例如通過使用旋轉(zhuǎn)刀刃切割機來剪切纖維源。例如， 為了最大化機械性質(zhì)，通常希望纖維材料的纖維具有大于5/1的平均長度-直徑比。例如， 為了最大化分散性，通常希望第一種和/或第二種材料具有大于0. 25m2/g的BET表面積和 /或大于大約25%的孔隙度。
[0113] 本文描述的材料的氧化可以用各種不同的技術來輔助，包括熱解。例如，氧化可以 包括通過在氧化環(huán)境中例如在空氣、富含氧的惰性氣體（例如氬氣）或氧氣本身的存在下， 使用電阻加熱元件例如金屬絲或金屬條加熱第一種材料來熱解第一種材料。在某些優(yōu)選方 法中，加熱通過電阻加熱元件與第一種材料之間的直接接觸來進行。在其它方法中，氧化包 括在氧化環(huán)境下通過感應例如使用Currie-Point熱解器對第一種材料進行加熱，來熱解 第一張材料。在其它方法中，氧化包括在氧化環(huán)境下通過施加輻射例如紅外輻射對第一種 材料進行加熱來熱解第一種材料。在一種方法中，福射通過紅外激光器來產(chǎn)生。在其它方 法中，氧化包括在氧化環(huán)境下，通過用對流熱加熱第一種材料來熱解第一種材料。例如對流 熱可以通過流動的加熱氣體流來產(chǎn)生。例如，加熱的氣體可以維持在低于大約1200°C的溫 度下，例如低于KKKTC、低于750°C、低于600°C、低于400°C甚或低于300°C。在其它方法 中，對流熱通過第一種材料周圍的熱體來產(chǎn)生。在其它方法中，氧化包括通過用溫度高于大 約250°C的蒸汽加熱第一種材料來熱解第一種材料。
[0114] 材料的氧化也可以通過其它技術包括超聲來輔助。例如，氧化可以包括在氧化環(huán) 境中對第一種材料進行超聲。例如，超聲可以在第一種材料分散在水性介質(zhì)中時進行。在 某些適宜的實施方案中，超聲使用具有大約12kHz到大約25kHz頻率的聲波來進行。
[0115] 材料的氧化可以通過其它技術包括電離和/或非電離輻射來進行。例如，氧化可 以包括在氧化環(huán)境中用Y -射線輻照第一種材料，和/或在氧化環(huán)境中用電子束輻照第一 種材料。
[0116] 在某些適宜提供復合材料的實施方案中，第二數(shù)均分子量比第一數(shù)均分子量低不 超過15%。在某些提供復合材料的實施方案中，第二數(shù)均分子量與第一數(shù)均分子量基本上 相同。
[0117] 在某些適宜的實施方案中，第二氧含量比第一氧含量高至少大約5%，甚或更優(yōu)選 比第一氧含量高20%。
[0118] 公開的方法包括剪切纖維源以提供第一種纖維材料，其含有的纖維素具有第一數(shù) 均分子量和具有第一氧含量。將第一種纖維材料氧化，以提供第二種纖維材料，其含有的纖 維素具有第二數(shù)均分子量并具有高于第一氧含量的第二氧含量。第二種纖維材料可用于制 造復合材料，或者它可以用于其它應用。例如，第二種材料可以與本文描述的任何固體和/ 或液體、或本文中引為參考的任何專利申請、專利或出版物中描述的任何固體和/或液體 混合。
[0119] 如果需要，以及當制造復合材料時，方法還可以包括將第二種纖維材料與樹脂例 如熱塑性或熱固性樹脂混合。
[0120] 公開的方法包括將含有具有第一數(shù)均分子量和具有第一氧含量的纖維素的纖維 源進行氧化，以提供氧化的纖維源，其含有的纖維素具有第二數(shù)均分子量并具有高于第一 氧含量的第二氧含量。然后將氧化的纖維源剪切，以提供含有纖維的氧化的纖維材料。氧 化的纖維材料可用于制造復合材料，或者它可以用于其它應用。例如，第二種材料可以與本 文描述的任何固體和/或液體、或本文中引為參考的任何專利申請、專利或出版物中描述 的任何固體和/或液體混合。
[0121] 公開的方法包括將含有具有第一數(shù)均分子量和具有第一氧含量的纖維素的第一 種材料進行氧化，以提供第二種材料，其含有的纖維素具有第二數(shù)均分子量和具有高于第 一氧含量的第二氧含量。第二種纖維材料被壓實以提供壓實的纖維材料。
[0122] 如果需要，這些方法可以進一步包括將壓實的纖維材料與樹脂混合。在某些優(yōu)選 實施方案中，方法還包括將壓實的纖維物質(zhì)纖維化，以提供第三種纖維材料，然后將第三種 纖維材料與樹脂例如熱塑性樹脂混合。壓實的或第三種纖維材料也可以與本文描述的任 何固體和/或液體、或本文中引為參考的任何專利申請、專利或出版物中描述的任何固體 和/或液體混合。
[0123] 公開的方法包括將含有具有第一數(shù)均分子量和具有第一氧含量的纖維素的第一 種材料轉(zhuǎn)化成第二種材料，第二種材料含有的纖維素具有第二數(shù)均分子量和具有高于第一 氧含量的第二氧含量；以及將第二種材料與樹脂進行混合以提供復合材料。第一種和/或 第二種材料也可以與本文描述的任何固體和/或液體、或本文中引為參考的任何專利申 請、專利或出版物中描述的任何固體和/或液體混合。
[0124] 公開的方法包括將含有具有第一數(shù)均分子量和具有第一氧含量的纖維素的第一 種材料進行氧化，以提供第二種材料，其含有的纖維素具有低于第一數(shù)均分子量的第二數(shù) 均分子量并具有高于第一氧含量的第二氧含量；以及將第二種材料與微生物進行混合。微 生物可以利用第二種材料，例如通過發(fā)酵，以產(chǎn)生燃料，例如氫氣、醇類、有機酸和烴，或任 何這些燃料的混合物。在某些實施方案中，第一種材料也被混合。
[0125] 公開的方法包括將含有具有第一數(shù)均分子量和具有第一氧含量的纖維素的第一 種材料轉(zhuǎn)化成第二種材料，第二種材料含有的纖維素具有低于第一數(shù)均分子量的第二數(shù)均 分子量并具有高于第一氧含量的第二氧含量；以及將第二種材料與固體和/或液體混合， 例如含有微生物和/或酶的液體。在某些情況下，第一種材料也被混合。在某些情況下，微 生物利用第二種材料來生產(chǎn)燃料，例如氫氣、醇類、有機酸和烴，或任何這些燃料的混合物。 在某些實施方案中，第一種材料也可以被微生物利用，來生產(chǎn)燃料。
[0126] 當利用微生物時，它可以是天然微生物或工程化的微生物。例如，微生物可以是細 菌例如纖維素分解菌，真菌例如酵母，植物或原生生物例如藻類、原生動物或真菌樣原生 生物，例如粘菌。當生物體相容時，可以采用混合物。一般來說，各種微生物，通過對材料進 行操作例如發(fā)酵，可以產(chǎn)生多種有用的產(chǎn)品，例如燃料。例如，通過發(fā)酵或其它過程，可以產(chǎn) 生醇類、有機酸、烴、氫氣、蛋白，或任何這些材料的混合物。
[0127] 公開的方法包括對纖維源進行剪切和汽爆以形成纖維材料；以及將纖維材料與微 生物相接觸以生產(chǎn)產(chǎn)品。有用的產(chǎn)品的例子包括氫氣、醇類、有機酸、烴、蛋白及其組合。有 用的纖維源的例子包括纖維素材料、木質(zhì)纖維素材料及其組合。
[0128] 剪切和汽爆纖維源以形成纖維材料可以以任何次序進行。此外，多次剪切和/或 汽爆操作可以以任何次序進行。剪切可以例如使用滾刀切割機來進行。在剪切和/或汽爆 之前，可以對纖維源進行切割。
[0129] 例如，在某些實施方案中，方法包括將纖維源剪切以形成剪切過的纖維源，然后對 剪切過的纖維源進行汽爆以形成纖維材料。也可以通過將汽爆、剪切過的纖維源再加以剪 切來生產(chǎn)纖維材料。將纖維源進行第二次剪切以產(chǎn)生第二次剪切的纖維源，然后對其進行 汽爆以產(chǎn)生纖維材料，也是可以的。
[0130] 公開的方法包括對纖維源進行汽爆以形成汽爆過的纖維源，然后對汽爆過的纖維 源進行剪切以產(chǎn)生纖維材料。也可以通過對剪切、汽爆過的纖維源再加以汽爆來生產(chǎn)纖維 材料。
[0131] 公開的方法包括對纖維源同時進行剪切和汽爆以產(chǎn)生纖維材料。
[0132] 在某些實施方案中，方法可以包括將剪切過的材料通過一個或多個篩網(wǎng)，例如平 均孔徑為1.59mm以下（0.0625英寸）的篩網(wǎng)。過篩按照大小來分離材料。例如，在一個實 施方案中，方法包括：對纖維源進行剪切以產(chǎn)生剪切的纖維源；將剪切過的纖維源通過第 一個篩網(wǎng)以產(chǎn)生篩過的纖維源；對篩過的纖維源進行剪切以產(chǎn)生第二種剪切過的纖維源； 將第二種剪切過的纖維源通過平均孔徑小于第一個篩網(wǎng)的第二個篩網(wǎng)，以提供第二種篩過 的纖維源；對第二種篩過的纖維源進行汽爆以產(chǎn)生纖維材料。方法可以進一步包括對第二 種篩過的纖維源進行剪切，以產(chǎn)生第三種剪切過的纖維源，然后對第三種剪切過的纖維源 進行汽爆，以產(chǎn)生纖維材料。
[0133] 剪切纖維源，同時將其通過篩網(wǎng)，也是可以的。
[0134] 方法還可以進一步包括將纖維材料封裝在基本上不透氣的材料中，以除去截留的 氣體并壓實纖維材料?；旧喜煌笟獾牟牧峡梢允撬苄缘模⒖梢砸源男问教峁?。
[0135] 可用于生產(chǎn)有用產(chǎn)品的微生物的例子包括細菌、酵母、酶或其組合。例如，微生物 可以是細菌例如纖維素水解菌，真菌例如酵母，植物或原生生物例如藻類、原生動物或真菌 樣原生生物例如粘菌。
[0136] 可以生產(chǎn)的產(chǎn)品的例子包括單和多官能的C1-C6烷基醇、單和多官能的羧酸、 C1-C6烴及其組合。適合的醇類的具體例子包括甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、丁醇、乙二醇、 丙二醇、1，4-丁二醇、甘油及其組合。適合的羧酸的具體例子包括甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、 戊酸、己酸、棕櫚酸、硬脂酸、草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、油酸、亞油酸、羥基乙酸、乳酸、 Y-羥基丁酸及其組合。適合的烴的例子包括甲烷、乙烷、丙烷、戊烷、正己烷及其組合。這 些產(chǎn)品中許多可以用作燃料。
[0137] 可以用于生產(chǎn)有用產(chǎn)品的微生物的例子包括細菌、酵母或其組合。例如，微生物可 以是細菌例如纖維素水解菌，真菌例如酵母，植物或原生生物例如藻類、原生動物或真菌樣 原生生物，例如粘菌。
[0138] 可以生產(chǎn)的產(chǎn)品的例子包括單和多官能的C1-C6烷基醇、單和多官能的羧酸、 C1-C6烴及其組合。適合的醇類的具體例子包括甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、丁醇、乙二醇、 丙二醇、1，4-丁二醇、甘油及其組合。適合的羧酸的具體例子包括甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、 戊酸、己酸、棕櫚酸、硬脂酸、草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、油酸、亞油酸、羥基乙酸、乳酸、 Y-羥基丁酸及其組合。適合的烴的例子包括甲烷、乙烷、丙烷、戊烷、正己烷及其組合。這 些產(chǎn)品中許多可以用作燃料。
[0139] 本文使用的術語"纖維材料"是含有大量松散、離散和可分離的纖維的材料。例如， 纖維材料可以從漂白的牛皮紙纖維源通過例如使用滾刀切割機進行剪切來制備。
[0140] 本文中使用的術語"篩網(wǎng)"是指能夠按照大小將材料過篩的物件。篩網(wǎng)的例子包 括多孔的板、柱筒等，或者金屬絲網(wǎng)或織物。
[0141] 本文使用的術語"熱解"是指通過施加熱能斷裂材料中的連鍵。熱解可以在目的 材料處于真空下、或沉浸在氣態(tài)物質(zhì)例如氧化性氣體如空氣或氧氣或者還原性氣體例如氫 氣下進行。
[0142] 氧含量通過將樣品在1300°C以上運行的爐中熱解，進行元素分析來測量。
[0143] 術語"生物質(zhì)"是指任何非化石化的、即可再生的有機物質(zhì)。各種類型的生物質(zhì)包 括植物生物質(zhì)（在下面定義）、動物生物質(zhì)（任何動物副產(chǎn)品、動物廢棄物等）和城市垃圾 生物質(zhì)（住宅和輕商業(yè)垃圾，除去了可回收物例如金屬和玻璃后）。
[0144] 術語"植物生物質(zhì)"和"木質(zhì)纖維素生物質(zhì)"是指實際上任何植物來源的可持續(xù)提 供能源的有機物質(zhì)（木質(zhì)或非木質(zhì)的）。植物生物質(zhì)可以包含但不限于農(nóng)作物廢物和垃圾 例如玉米秸、麥桿、稻草、甘蔗渣等。植物生物質(zhì)還包括但不限于樹、木質(zhì)能量作物、木材廢 物和垃圾例如軟木林疏伐物、樹皮廢物、鋸末、造紙和紙漿工業(yè)廢水、木材纖維等。此外，草 本作物例如柳枝黍等也具有被大規(guī)模生產(chǎn)用作另一種植物生物質(zhì)源的潛力。對于城市地 區(qū)來說，最具潛力的植物生物質(zhì)原料包括庭院廢物（例如剪下的草、樹葉、樹和灌木的修剪 物）以及蔬菜加工廢物。"木質(zhì)纖維素原料"是任何形式的植物生物質(zhì)，例如但不限于非木 質(zhì)植物生物質(zhì)、栽培的作物，例如但不限于草、例如但不限于C4草例如柳枝黍、米草、黑麥 草、芒草、草蘆，或其組合，或糖加工殘渣，例如甘蔗渣或甜菜渣，農(nóng)業(yè)殘留物例如大豆秸桿、 玉米秸、稻草、稻殼、大麥秸、玉米芯、麥桿、菜子桿、稻草、燕麥秸、燕麥殼、玉米纖維、回收的 木漿纖維、鋸末、硬木例如白楊和鋸末、軟木、或其組合。此外，木質(zhì)纖維素原料可以包括纖 維素廢物材料，例如但不限于新聞紙、厚紙板、鋸末等。
[0145] 木質(zhì)纖維素原料可以包括一種纖維，或可選地，木質(zhì)纖維素原料可以包含源自不 同木質(zhì)纖維素原料的纖維的混合物。此外，木質(zhì)纖維素原料可以包含新鮮的木質(zhì)纖維素原 料、部分干燥的木質(zhì)纖維素原料、完全干燥的木質(zhì)纖維素原料或其組合。
[0146] 對于本公開的意圖來說，碳水化合物是完全由一種或多種糖單位組成或包含一種 或多種糖單位的物質(zhì)。碳水化合物可以是多聚（例如等于或大于10個單體、100個單體、 1000個單體、10, 000個單體或100, 000個單體）、寡聚（例如等于或大于4個單體、5個單 體、6個單體、7個單體、8個單體、9個單體或10個單體）、三聚、二聚或單體的。當碳水化合 物由一個以上重復單位構(gòu)成時，每個重復單位可以相同或不同。
[0147] 多聚碳水化合物的例子包括纖維素、木聚糖、果膠和淀粉，而纖維二糖和乳糖是二 聚碳水化合物的例子。單體碳水化合物的例子包括葡萄糖和木糖。
[0148] 碳水化合物可以是超分子結(jié)構(gòu)的一部分，例如共價鍵合到結(jié)構(gòu)中。這樣的材料的 例子包括木質(zhì)纖維素材料，例如在木材中發(fā)現(xiàn)的。
[0149] 可燃的燃料是在氧氣存在下能夠燃燒的材料?？扇嫉娜剂系睦影ㄒ掖肌⒄?醇、正丁醇、氫氣和這些中任何兩種或多種的混合物。
[0150] 本文使用的溶脹劑是引起可察覺的溶脹的材料，例如當作為溶液例如水溶液施加 該材料時，導致體積比纖維素和/或木質(zhì)纖維素材料的未溶脹狀態(tài)增加2. 5%。其例子包括 堿性物質(zhì)、例如氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋰和氫氧化銨，酸化劑例如無機酸（例如硫酸、 鹽酸和磷酸）、鹽例如氯化鋅、碳酸鈣、碳酸鈉、苯甲基三甲基硫酸銨，和堿性有機胺例如乙 二胺。
[0151] 本文使用的"剪切過的材料"是含有離散的纖維的材料，其中至少大約50%的離散 纖維具有至少大約5的長度/直徑（L/D)比例，并具有小于大約0.6g/cm 3的未壓縮堆密度。 因此剪切過的材料與被切、砍或碾磨過的材料是不同的。
[0152] 本文使用的改變生物質(zhì)原料的分子結(jié)構(gòu)，是指改變結(jié)構(gòu)的化學連鍵排列或構(gòu)象。 例如，分子結(jié)構(gòu)的改變可以包括改變材料的超分子結(jié)構(gòu)、材料的氧化、改變平均分子量、改 變平均結(jié)晶度、改變表面積、改變聚合程度、改變孔隙度、改變分支度、在其它材料上接枝、 改變結(jié)晶結(jié)構(gòu)域大小、或改變總結(jié)構(gòu)域的大小。
[0153] 除非特別定義，本文使用的所有技術和科學術語都與本發(fā)明所屬的【技術領域】的普 通專業(yè)人員所通常理解的含義相同。盡管與本文描述相似或等效的方法和材料可以用于本 發(fā)明的實踐或檢驗中，但下面描述了適合的方法和材料。本文中提到的所有出版物、專利申 請、專利以及其它參考文獻以其全文引為參考。在有沖突的情況下，以本說明書、包括定義 為準。此外，材料、方法和實施例僅僅是說明性的，而不是限制性的。
[0154] 從下面的詳細描述和權利要求中，本發(fā)明的其它特點和優(yōu)點將變得明顯。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0155] 圖1是說明生物質(zhì)轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品和聯(lián)產(chǎn)品的框圖。
[0156] 圖2是說明纖維源轉(zhuǎn)化成第一種和第二種纖維材料的框圖。
[0157] 圖3是滾刀切割機的橫截面圖。
[0158] 圖4是說明纖維源轉(zhuǎn)化成第一種、第二種和第三種纖維材料的框圖。
[0159] 圖5是說明材料的壓實的框圖。
[0160] 圖6是制粒機的透視圖。
[0161] 圖7A顆粒形式中壓實的纖維材料。
[0162] 圖7B是中空顆粒的橫向剖面圖，其中中空的中心與顆粒的中心共線。
[0163] 圖7C是中空顆粒的橫向剖面圖，其中中空的中心在顆粒中心的線外。
[0164] 圖7D三葉顆粒的橫向剖面圖。
[0165] 圖8是說明原料加工的處理順序的框圖。
[0166] 圖9是Y -輻射儀的透視剖視圖。
[0167] 圖10是圖9中R區(qū)域的放大透視圖。
[0168] 圖11是說明電子束輻照原料預處理順序的框圖。
[0169] 圖12是用于對液體介質(zhì)中的纖維素材料加工流進行超聲的系統(tǒng)的示意圖。
[0170] 圖13是超聲儀的示意圖，具有與單一揚聲器（horn)相連的兩個轉(zhuǎn)換器。
[0171] 圖14是說明熱解原料預處理系統(tǒng)的框圖。
[0172] 圖15是熱解室的橫截面?zhèn)纫晥D。
[0173] 圖16是熱解室的橫截面?zhèn)纫晥D。
[0174] 圖17是含有加熱絲的熱解儀的橫截面?zhèn)纫晥D。
[0175] 圖18是Curie-Point熱解儀的示意橫截面?zhèn)纫晥D。
[0176] 圖19是爐熱解儀的示意橫截面?zhèn)纫晥D。
[0177] 圖20是激光熱解裝置的示意橫截面頂視圖。
[0178] 圖21是鎢絲閃速熱解儀的示意橫截面頂視圖。
[0179] 圖22是說明氧化性原料預處理系統(tǒng)的框圖。
[0180] 圖23是說明將纖維源轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品例如乙醇的過程的總體概況框圖。
[0181] 圖24是汽爆裝置的橫截面圖。
[0182] 圖25是混合電子束/超聲裝置的示意橫截面?zhèn)纫晥D。
[0183] 圖26是從多涂層的紙生產(chǎn)的纖維材料放大25倍的掃描電鏡照片。纖維材料使用 具有1/8英寸孔的篩網(wǎng)在滾刀切割機上生產(chǎn)。
[0184] 圖27是從漂白的牛皮紙板紙生產(chǎn)的纖維材料放大25倍的掃描電鏡照片。纖維材 料使用具有1/8英寸孔的篩網(wǎng)在滾刀切割機上生產(chǎn)。
[0185] 圖28是從漂白的牛皮紙板紙生產(chǎn)的纖維材料放大25倍的掃描電鏡照片。纖維材 料在滾刀切割機上剪切兩次，每次剪切期間使用具有1/16英寸孔的篩網(wǎng)。
[0186] 圖29是從漂白的牛皮紙板紙生產(chǎn)的纖維材料放大25倍的掃描電鏡照片。纖維材 料在滾刀切割機上剪切三次。第一次剪切期間使用1/8英寸的篩網(wǎng)；第二次剪切期間使用 1/16英寸的篩網(wǎng)，第三次剪切期間使用1/32英寸的篩網(wǎng)。
[0187] 圖30是超聲裝置的示意性側(cè)視圖，而圖31是通過圖30的加工室的橫截面圖。
[0188] 圖32是在滾刀切割機上剪切柳枝黍、然后將剪切過的材料通過1/32英寸的篩網(wǎng) 而生產(chǎn)的纖維材料放大1000倍的掃描電鏡照片。
[0189] 圖33和34是圖32的纖維材料分別用IOMrad和IOOMrad γ -射線輻照后放大1000 倍的掃描電鏡照片。
[0190] 圖35是圖32的纖維材料用IOMrad輻照和超聲后放大1000倍的掃描電鏡照片。
[0191] 圖36是圖32的纖維材料用IOOMrad輻照和超聲后放大1000倍的掃描電鏡照片。
[0192] 圖37是在滾刀切割機上剪切的牛皮紙板紙的紅外光譜。
[0193] 圖38是圖37的牛皮紙用IOOMrad Y -射線輻照后的紅外光譜。
[0194] 圖39是用于生物質(zhì)轉(zhuǎn)化的工藝的示意圖。
[0195] 圖40是另一種用于生物質(zhì)轉(zhuǎn)化的工藝的示意圖。 圖41是顯示纖維素的治療吸收系數(shù)作為入射能量的函數(shù)圖。

【具體實施方式】
[0196] 生物質(zhì)（例如植物生物質(zhì)、動物生物質(zhì)和城市垃圾生物質(zhì)）可以被加工以生產(chǎn)有 用的產(chǎn)品例如燃料。下面描述了可以用作原料物質(zhì)例如纖維素和/或木質(zhì)纖維素材料的系 統(tǒng)和工藝，這些材料容易獲得，但是通過例如發(fā)酵可能難以加工。原料物質(zhì)首先進行物理制 備以備加工，通常是通過減小原料物質(zhì)的大小。物理制備過的原料可以使用輻射、超聲、氧 化、熱解和汽爆中的一種或多種進行預處理或加工。各種不同的預處理系統(tǒng)和方法可以與 這些技術中的兩種、三種甚或四種組合使用。
[0197] 在某些情況下，為了提供含有碳水化合物例如纖維素、可以被微生物轉(zhuǎn)化成多種 所需產(chǎn)品例如可燃的燃料（例如乙醇、丁醇或氫氣）的材料，含有一種或多種糖單位的原料 可以通過一種或多種本文描述的工藝進行處理。其它可以生產(chǎn)的產(chǎn)品和聯(lián)產(chǎn)品包括例如人 類食品、動物飼料、藥物和類藥營養(yǎng)劑（nutriceutical)。提出了許多例子，其范圍從每種 預處理方法的實驗室規(guī)模實施到大規(guī)模生物質(zhì)加工廠。
[0198] 生物質(zhì)的類型
[0199] 總的來說，任何是或含有完全由一種或多種糖單位構(gòu)成或含有一種或多種糖單位 的碳水化合物的生物質(zhì)材料，可以通過本文描述的任何方法來加工。例如，生物質(zhì)材料可以 是纖維素或木質(zhì)纖維素材料。
[0200] 例如，這些材料可以包括紙、紙制品、木材、木材相關材料、刨花板、草、稻殼、甘蔗 渣、棉花、黃麻、大麻、亞麻、竹、劍麻、蕉麻、禾桿、玉米芯、稻殼、椰須、藻類、海草、棉花、合成 纖維素，或任何這些材料的混合物。
[0201] 纖維源包括纖維素纖維源，包括紙和紙制品（例如多涂層的紙和牛皮紙），以及木 質(zhì)纖維素纖維源，包括木材和木材相關材料，例如刨花板。其它適合的纖維源包括天然纖維 源，例如草、稻殼、甘蔗渣、棉花、黃麻、大麻、亞麻、竹、劍麻、蕉麻、禾桿、玉米芯、稻殼、椰須； α_纖維素含量高的纖維源，例如棉花；以及合成纖維源，例如擠壓出的線紗（取向線紗或 無取向線紗）。天然或合成纖維源可以從未使用過的碎紡織材料例如邊角剩料獲得，或者 它們可以是消費者使用后的廢棄物，例如破布。當紙制品被用作纖維源時，它們可以是未使 用過的材料，例如碎的未用過的材料，或者它們可以是消費者使用后的廢棄物。除了未使用 過的原材料之外，消費者使用后的、工業(yè)的（例如下腳料）和加工廢物（例如紙張加工的廢 水）也可以用作纖維源。此外，纖維源可以從人類（例如污水）、動物或植物廢物獲得或衍 生。其它的纖維源已經(jīng)描述在美國專利Nos. 6, 448, 307、6, 258, 876、6, 207, 729、5, 973, 035 和 5, 952, 105 中。
[0202] 在某些實施方案中，碳水化合物是或包含具有一個或多個β-1,4-鍵并且數(shù)均分 子量在大約3, 000到50, 000之間的材料。這樣的碳水化合物是或包含纖維素.（I)，它從 (β -葡萄糖1)通過β (1 - 4)-糖苷鍵的縮合而產(chǎn)生。該鍵與淀粉和其它碳水化合物中 存在的α (1 - 4)-糖苷鍵形成了對比。
[0203]

【權利要求】
1. 包括利用酶和/或微生物將處理過的生物質(zhì)原料轉(zhuǎn)化成選自以下的產(chǎn)品的方法： 醇、有機酸、糖、烴及其混合物，其中所述處理過的生物質(zhì)原料的制備是通過用電子束以 至少1. OMrad/s的劑量速率福照生物質(zhì)原料足以向所述生物質(zhì)原料遞送約lOMrad至約 150Mrad的輻射的時間，以使得輻照過的生物質(zhì)原料與電子束處理前的生物質(zhì)原料相比對 化學、酶法和/或生物學攻擊更敏感，所述生物質(zhì)原料在電子束輻射前已經(jīng)通過碾磨、粉碎 或剪切進行過物理處理。
2. 權利要求1的方法，其中生物質(zhì)原料具有小于約0. 5g/cm3的堆密度。
3. 權利要求1的方法，其中起始原料在物理處理前具有大于約0. 7g/cm3的堆密度。
4. 權利要求1至3任一項的方法，其中物理處理生物質(zhì)原料包括通過石磨、機械扯斷或 撕裂、銷釘碾磨或空氣摩擦粉碎來減小起始原料的尺寸。
5. 權利要求1至3任一項的方法，其中物理處理生物質(zhì)原料包括對生物質(zhì)原料進行剪 切。
6. 權利要求5的方法，其中生物質(zhì)原料具有內(nèi)部纖維，并且其中生物質(zhì)原料已經(jīng)被剪 切到其內(nèi)部纖維基本上暴露的程度。
7. 權利要求1至5任一項的方法，其中生物質(zhì)原料含有纖維素材料或木質(zhì)纖維素材料。
8. 權利要求1至7任一項的方法，其中對生物質(zhì)原料的處理在被選擇用于減小生物質(zhì) 分子量的條件下進行。
9. 權利要求1的方法，其中生物質(zhì)具有大于0. 25m2/g的Brunauer-Emmet-Teller(BET) 表面積。
10. 權利要求1至9任一項的方法，其中生物質(zhì)具有至少5的長度直徑比。
11. 權利要求1至10任一項的方法，其中轉(zhuǎn)化處理過的生物質(zhì)原料包括發(fā)酵所述處理 過的生物質(zhì)原料。
12. 權利要求1的方法，其中對生物質(zhì)原料的處理在被選擇用于降低生物質(zhì)的平均分 子量和平均結(jié)晶度之一或二者或增加生物質(zhì)的表面積和孔隙度之一或二者的條件下進行。
13. 權利要求1至5任一項的方法，其中生物質(zhì)包括選自以下的材料：紙、紙制品、廢 紙、木材、刨花板、鋸末、農(nóng)業(yè)廢物、廢水、青貯飼料、草、稻殼、甘蔗渣、棉花、黃麻、大麻、亞 麻、竹、劍麻、蕉麻、禾桿、玉米芯、玉米秸、柳枝黍、苜蓿、干草、椰須、海草、藻類及其混合物。
14. 權利要求13的方法，其中生物質(zhì)原料選自草、稻殼、甘蔗渣、黃麻、大麻、亞麻、竹、 劍麻、蕉麻、禾桿、玉米芯、玉米秸、苜蓿、干草、椰須、海草、藻類及其混合物。
15. 權利要求13的方法，其中生物質(zhì)原料包括紙。
16. 權利要求1的方法，其中生物質(zhì)原料具有大于70%的孔隙度。
17. 權利要求1到16任一項的方法，還包括對處理過的生物質(zhì)原料進行酶法水解。
18. 權利要求1到17任一項的方法，其中輻照在約IMrad/s至約10Mrad/s的劑量速率 下進行。
19. 權利要求1到18任一項的方法，其中輻照包括向生物質(zhì)原料施加20Mrad至50Mrad 之間的總劑量。
20. 權利要求1到19任一項的方法，其中輻照包括用一個以上的電子束向生物質(zhì)原料 施加輻射。
21. 權利要求1到20任一項的方法，其中電子束遞送能量為0. 3MeV到約2. OMeV的電 子。
22. 權利要求1到21任一項的方法，其中電子束遞送能量為0. 7MeV到約1. 25MeV的電 子。
23. 權利要求1到10任一項的方法，其中轉(zhuǎn)化包括使輻照過的材料與水性介質(zhì)中的纖 維素酶接觸。
24. -種方法，其包括：用電子束以至少1. OMrad/s的劑量速率輻照生物質(zhì)原料足以向 所述生物質(zhì)原料遞送約lOMrad至約150Mrad的福射的時間，以使得福照過的生物質(zhì)原料與 電子束處理前的生物質(zhì)原料相比對化學、酶法和/或生物學攻擊更敏感，所述生物質(zhì)原料 在電子束輻射前已經(jīng)通過碾磨、粉碎或剪切進行過物理處理；以及利用酶和/或微生物將 輻照過的生物質(zhì)原料轉(zhuǎn)化成選自醇、有機酸、糖、烴及其混合物的產(chǎn)品。
25. 權利要求24的方法，其中輻照在約IMrad/s至約10Mrad/s的劑量速率下進行。
26. 權利要求24或25的方法，其中輻照包括用一個以上的電子束向生物質(zhì)原料施加輻 射。
27. 權利要求24到26任一項的方法，其中電子束遞送能量為0. 3MeV到約2. OMeV的電 子。
28. 權利要求24到27任一項的方法，其中電子束遞送能量為0. 7MeV到約1. 25MeV的 電子。
29. 權利要求24到28任一項的方法，其中轉(zhuǎn)化包括使輻照過的材料與水性介質(zhì)中的纖 維素酶接觸。
30. -種方法，其包括： 利用一種或多種纖維素水解酶使處理過的生物質(zhì)原料糖化，將所述處理過的生物質(zhì)原 料轉(zhuǎn)化成選自醇、有機酸、糖、烴及其混合物的產(chǎn)品， 其中所述處理過的生物質(zhì)原料的制備是通過用電子束以至少1. OMrad/s的劑量速率 福照生物質(zhì)原料足以向所述生物質(zhì)原料遞送lOMrad至150Mrad的總劑量的時間，以使得福 照過的生物質(zhì)原料與電子束處理前的生物質(zhì)原料相比對化學、酶法和/或生物學攻擊更敏 感，所述生物質(zhì)原料在電子束輻射前已經(jīng)通過碾磨、粉碎或剪切進行過物理處理。
31. 權利要求30的方法，其中生物質(zhì)原料選自草、稻殼、甘蔗渣、黃麻、大麻、亞麻、竹、 劍麻、蕉麻、禾桿、玉米芯、玉米秸、苜蓿、干草、椰須、海草、藻類及其混合物。
32. 權利要求30的方法，其中生物質(zhì)原料包括紙。
33. 權利要求30至32任一項的方法，其中輻照在IMrad/s至10Mrad/s的劑量速率下 進行。
34. 權利要求30至33任一項的方法，其中輻照包括向生物質(zhì)原料施加20Mrad到 50Mrad之間的總劑量。
35. 權利要求30至34任一項的方法，其中電子束遞送能量為0. 3MeV到約2. OMeV的電 子。
36. 權利要求30至35任一項的方法，其中物理處理包括使生物質(zhì)原料經(jīng)受以下一種或 多種處理：石磨、機械扯斷或撕裂、銷釘碾磨、粉碎或空氣摩擦粉碎。
37. 權利要求30至36任一項的方法，其中生物質(zhì)原料具有小于約0. 5g/cm3的堆密度。
38. 權利要求30至37任一項的方法，其中起始原料在物理處理前具有大于約0. 7g/cm3 的堆密度。
39. 權利要求30至38任一項的方法，其中生物質(zhì)原料具有大于0. 25m2/g的BET表面 積。
40. 權利要求30至39任一項的方法，其中生物質(zhì)原料具有至少5的長度直徑比。
41. 權利要求30至40任一項的方法，其中轉(zhuǎn)化處理過的生物質(zhì)原料還包括發(fā)酵所述處 理過的生物質(zhì)原料。
42. 權利要求30至41任一項的方法，其中輻照包括用一個以上的電子束裝置向生物質(zhì) 原料施加輻射。
43. 制造復合材料的方法，所述方法包括： 對包含第一纖維素材料和/或木質(zhì)纖維素材料的纖維材料進行輻照，以提高于所述纖 維素材料和/或木質(zhì)纖維素材料的分子量； 將所述纖維素材料和/或木質(zhì)纖維素材料與樹脂混合， 其中所述混合在輻射后發(fā)生，以及 其中所述纖維材料接受〇. 2Mrad至lOMrad的γ -福射總劑量、或者0. IMrad至5Mrad 的電子束福射總劑量。
44. 權利要求43的方法，其中樹脂選自熱塑性樹脂、熱固性樹脂、彈性體、粘合劑及其 混合物。
45. 權利要求43或44的方法，其中纖維材料具有至少5:1的長度直徑比（UD)。
46. 權利要求43至45任一項的方法，其還包括向復合材料添加選自金屬、金屬合金、陶 瓷、木質(zhì)素、浙青、玻璃及其混合物的添加劑。
47. 權利要求43至46任一項的方法，其中γ -輻射總劑量為IMrad至lOMrad。
48. 權利要求43至47任一項的方法，其還包括將纖維材料與樹脂的混合材料形成成型 復合材料。
49. 權利要求43至48任一項的方法，其還包括向復合材料添加顆粒尺寸小于lOOOnm 的填充劑。
50. 權利要求49的方法，其中填充劑的顆粒尺寸小于500nm。
51. 權利要求49的方法，其中填充劑的顆粒尺寸小于100nm。
52. -種方法，其包括： 使用一個以上的電子束裝置用一系列的輻射劑量對木質(zhì)纖維素材料的層進行輻照，以 向所述木質(zhì)纖維素材料遞送至少20Mrad的輻射總劑量； 使用熱交換系統(tǒng)冷卻輻照過的木質(zhì)纖維素材料；以及 用酶或微生物水解經(jīng)冷卻的輻照過的材料以產(chǎn)生糖。
53. 權利要求52的方法，其中木質(zhì)纖維素材料選自草、稻殼、甘蔗渣、黃麻、大麻、亞麻、 竹、劍麻、蕉麻、禾桿、玉米芯、玉米秸、苜蓿、干草、椰須、海草、藻類及其混合物。
54. 權利要求52的方法，其中木質(zhì)纖維素材料包含玉米芯。
55. 權利要求52的方法，其中木質(zhì)纖維素材料包含玉米秸。
56. 權利要求52的方法，其中輻照在約IMrad/s至約10Mrad/s的劑量速率下進行。
57. 權利要求52的方法，其中輻照包括向材料施加約20Mrad至約50Mrad之間的總劑 量。
58. 權利要求52的方法，其中電子束裝置中的至少一個遞送能量為0. 3MeV到約 2. OMeV的電子。
59. 權利要求52的方法，其中電子束裝置中的至少一個遞送能量為0.7MeV到約 1. 25MeV的電子。
60. 權利要求52的方法，其中水解包括使輻照過的材料與水性介質(zhì)中的纖維素酶接 觸。
61. 權利要求52的方法，所述方法還包括在輻照前細碎木質(zhì)纖維素材料。
62. 權利要求61的方法，其中細碎木質(zhì)纖維素材料包括使材料經(jīng)受以下一種或多種處 理：石磨、機械扯斷或撕裂、銷釘碾磨、粉碎或空氣摩擦粉碎。
63. 權利要求62的方法，其中細碎包括粉碎材料。
64. 權利要求52的方法，其還包括發(fā)酵糖以產(chǎn)生可燃的燃料。
65. 權利要求64的方法，其中可燃的燃料包括醇。
66. 權利要求52的方法，其還包括穿過并在電子束裝置之間移動木質(zhì)纖維素材料。
67. -種方法，其包括： 使用一個以上的電子束裝置用一系列的輻射劑量對木質(zhì)纖維素材料的層進行輻照，以 向所述木質(zhì)纖維素材料遞送至少lOMrad的輻射總劑量； 使用熱交換系統(tǒng)冷卻輻照過的木質(zhì)纖維素材料；以及 用酶或微生物水解經(jīng)冷卻的輻照過的材料以產(chǎn)生糖。
68. 權利要求67的方法，其中木質(zhì)纖維素材料選自草、稻殼、甘蔗渣、黃麻、大麻、亞麻、 竹、劍麻、蕉麻、禾桿、玉米芯、玉米秸、苜蓿、干草、椰須、海草、藻類及其混合物。
69. 權利要求67的方法，其中木質(zhì)纖維素材料包含玉米芯。
70. 權利要求67的方法，其中木質(zhì)纖維素材料包含玉米秸。
71. 權利要求67的方法，其中輻照在約IMrad/s至約10Mrad/s的劑量速率下進行。
72. 權利要求67的方法，其中輻照包括向材料施加約20Mrad至約50Mrad之間的總劑 量。
73. 權利要求67的方法，其中電子束裝置中的至少一個遞送能量為0. 3MeV到約 2. OMeV的電子。
74. 權利要求67的方法，其中所述電子束裝置中的至少一個遞送能量為0. 7MeV到約 1. 25MeV的電子。
75. 權利要求67的方法，其中水解包括使輻照過的材料與水性介質(zhì)中的纖維素酶接 觸。
76. 權利要求67的方法，所述方法還包括在輻照前細碎木質(zhì)纖維素材料。
77. 權利要求76的方法，其中細碎木質(zhì)纖維素材料包括使材料經(jīng)受以下一種或多種處 理：石磨、機械扯斷或撕裂、銷釘碾磨、粉碎或空氣摩擦粉碎。
78. 權利要求77的方法，其中細碎包括粉碎材料。
79. 權利要求67的方法，其還包括發(fā)酵糖以產(chǎn)生可燃的燃料。
80. 權利要求79的方法，其中可燃的燃料包括醇。
81. 權利要求67的方法，其還包括穿過并在電子束裝置之間移動木質(zhì)纖維素材料。
82. 權利要求52-81任一項的方法，其還包括用化學物質(zhì)處理木質(zhì)纖維素材料。
83. 權利要求82的方法，其中化學物質(zhì)是堿、礦物酸、或堿和礦物酸。
84. 權利要求83的方法，其中用選自以下的堿處理材料：氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化 理和氫氧化銨。
85. 權利要求84的方法，其中用氫氧化鉀處理材料。
86. 權利要求83的方法，其中用選自以下的礦物酸處理材料：硫酸、鹽酸和磷酸。
87. 權利要求83的方法，其中用硫酸處理材料。
88. -種方法，其包括： 細碎木質(zhì)纖維素材料，所述木質(zhì)纖維素材料選自草、稻殼、甘蔗渣、黃麻、大麻、亞麻、 竹、劍麻、蕉麻、禾桿、玉米芯、玉米秸、苜蓿、干草、椰須、海草、藻類及其混合物； 用約20Mrad至約50Mrad之間的輻射總劑量輻照所述木質(zhì)纖維素材料； 用酶或微生物水解輻照過的材料以產(chǎn)生糖；以及 發(fā)酵糖以產(chǎn)生燃料。
89. 權利要求88的方法，其中木質(zhì)纖維素材料包含玉米芯。
90. 權利要求88的方法，其中木質(zhì)纖維素材料包含玉米秸。
91. 權利要求88的方法，其中輻照在約IMrad/s至約10Mrad/s的劑量速率下進行。
92. 權利要求88的方法，其中輻照用電子束進行。
93. 權利要求88的方法，其中輻照包括用一個以上的電子束裝置向木質(zhì)纖維素材料施 加輻射。
94. 權利要求93的方法，其還包括穿過并在電子束裝置之間移動木質(zhì)纖維素材料。
95. 權利要求92的方法，其中電子束裝置遞送能量為0. 3MeV到約2. OMeV的電子。
96. 權利要求92的方法，其中電子束裝置遞送能量為0. 7MeV到約1. 25MeV的電子。
97. 權利要求88的方法，其中水解包括使輻照過的材料與水性介質(zhì)中的纖維素酶接 觸。
98. 權利要求88的方法，其中細碎木質(zhì)纖維素材料包括使材料經(jīng)受以下一種或多種處 理：石磨、機械扯斷或撕裂、銷釘碾磨、粉碎或空氣摩擦粉碎。
99. 權利要求98的方法，其中細碎包括粉碎材料。
100. 權利要求88的方法，其中燃料包括醇。
101. -種方法，其包括： 細碎木質(zhì)纖維素材料，所述木質(zhì)纖維素材料選自草、稻殼、甘蔗渣、黃麻、大麻、亞麻、 竹、劍麻、蕉麻、禾桿、玉米芯、玉米秸、苜蓿、干草、椰須、海草、藻類及其混合物； 用lOMrad至150Mrad之間的福射總劑量福照所述木質(zhì)纖維素材料； 用酶或微生物轉(zhuǎn)化輻照過的材料以產(chǎn)生糖；以及 發(fā)酵糖以產(chǎn)生燃料。
102. 權利要求101的方法，其中輻照用電子束進行。
103. 權利要求101或102的方法，其中輻照在IMrad/s至10Mrad/s的劑量速率下進 行。
104. 權利要求101至103任一項的方法，其中木質(zhì)纖維素材料包含玉米芯或玉米秸。
105. 權利要求101至104任一項的方法，其中輻照包括用一個以上的電子束裝置向木 質(zhì)纖維素材料施加輻射。
106. 權利要求105的方法，其還包括穿過并在電子束裝置之間移動木質(zhì)纖維素材料。
107. 權利要求103的方法，其中電子束裝置遞送能量為0. 3MeV到2. OMeV的電子。
108. 權利要求107的方法，其中電子束裝置遞送能量為0. 7MeV到1. 25MeV的電子。
109. 權利要求101至108任一項的方法，其中轉(zhuǎn)化包括使輻照過的材料與水性介質(zhì)中 的纖維素酶接觸。
110. 權利要求101至109任一項的方法，其中細碎木質(zhì)纖維素材料包括使材料經(jīng)受以 下一種或多種處理： 石磨、機械扯斷或撕裂、銷釘碾磨、粉碎或空氣摩擦粉碎。
111. 權利要求110的方法，其中細碎包括粉碎材料。
112. 權利要求101至111任一項的方法，其中燃料選自醇、有機酸、烴及其混合物。
113. 權利要求112的方法，其中燃料包括醇。
114. 權利要求113的方法，其中醇是乙醇或丁醇。
115. 權利要求101的方法，其中用20Mrad至50Mrad之間的輻射總劑量輻照所述木質(zhì) 纖維素材料。
116. 權利要求88-115任一項的方法，其還包括用化學物質(zhì)處理木質(zhì)纖維素材料。
117. 權利要求116的方法，其中化學物質(zhì)是堿、礦物酸、或堿和礦物酸。
118. 權利要求117的方法，其中用選自以下的堿處理材料：氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧 化理和氫氧化銨。
119. 權利要求118的方法，其中用氫氧化鉀處理材料。
120. 權利要求117的方法，其中用選自以下的礦物酸處理材料：硫酸、鹽酸和磷酸。
121. 權利要求117的方法，其中用硫酸處理材料。
122. 權利要求88-121任一項的方法，其中燃料選自醇、有機酸、烴及其混合物。
123. 制造糖的方法，所述方法包括： 使預處理過的生物質(zhì)原料與一種或多種纖維素水解酶接觸，其中所述原料已經(jīng)通過電 子束福射以lOMrad至150Mrad之間的劑量福照進行過預處理；以及 其中生物質(zhì)原料包括纖維素材料和/或木質(zhì)纖維素材料。
124. 權利要求123的方法，其中輻射的劑量速率從約IMrad/s至10Mrad/s。
125. 權利要求123的方法，其中預處理在被選擇用于降低生物質(zhì)的平均分子量和平均 結(jié)晶度之一或二者或增加生物質(zhì)的表面積和孔隙度之一或二者的條件下進行。
126. 權利要求123的方法，其中生物質(zhì)選自：紙、紙制品、廢紙、木材、刨花板、鋸末、農(nóng) 業(yè)廢物、廢水、青貯飼料、草、稻殼、甘蔗渣、棉花、黃麻、大麻、亞麻、竹、劍麻、蕉麻、禾桿、玉 米芯、玉米秸、柳枝黍、苜蓿、干草、椰須、海草、藻類及其混合物。
127. 權利要求126的方法，其中生物質(zhì)選自：木材、刨花板、鋸末、農(nóng)業(yè)廢物、廢水、青貯 飼料、草、稻殼、甘鹿?jié)O、棉花、黃麻、大麻、亞麻、竹、劍麻、蕉麻、禾桿、玉米芯、玉米結(jié)、柳枝 黍、苜蓿、干草、椰須、海草、藻類及其混合物。
128. 權利要求123的方法，其中糖選自葡萄糖、木糖、阿拉伯糖、甘露糖、半乳糖及其混 合物。
129. 權利要求128的方法，其中糖包括木糖。
130. 權利要求123的方法，其中木質(zhì)纖維素材料包含玉米芯。
131. 權利要求123的方法，其中木質(zhì)纖維素材料包含玉米秸。
132. 權利要求131的方法，其中輻照包括用一個以上的電子束裝置向木質(zhì)纖維素材料 施加輻射。
133. 權利要求132的方法，其還包括穿過并在電子束裝置之間移動木質(zhì)纖維素材料。
134. 權利要求123的方法，其中電子束裝置遞送能量為0. 3MeV到約2. OMeV的電子。
135. 權利要求123的方法，其中電子束裝置遞送能量為0. 7MeV到約1. 25MeV的電子。
136. 權利要求123的方法，其中接觸包括使輻照過的材料與水性介質(zhì)中的纖維素酶接 觸。
137. 權利要求123-136任一項的方法，其還包括用化學物質(zhì)處理木質(zhì)纖維素材料。
138. 權利要求137的方法，其中化學物質(zhì)是堿、礦物酸、或堿和礦物酸。
139. 權利要求138的方法，其中用選自以下的堿處理材料：氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧 化理和氫氧化銨。
140. 權利要求139的方法，其中用氫氧化鉀處理材料。
141. 權利要求138的方法，其中用選自以下的礦物酸處理材料：硫酸、鹽酸和磷酸。
142. 權利要求138的方法，其中用硫酸處理材料。
143. -種方法，其包括： 將生物質(zhì)材料糖化產(chǎn)生的糖轉(zhuǎn)化為丁醇。
144. 權利要求143的方法，其中利用微生物進行轉(zhuǎn)化。
145. 權利要求144的方法，其中微生物包括厭氧細菌。
146. 權利要求143的方法，其中轉(zhuǎn)化包括進行發(fā)酵。
147. 權利要求143的方法，其中糖化包括使生物質(zhì)材料與一種或多種微生物和/或酶 接觸。
148. 權利要求143的方法，其還包括在糖化前降低生物質(zhì)材料的頑抗性。
149. 權利要求148的方法，其中降低頑抗性包括進行輻照。
150. 權利要求149的方法，其中輻照包括將生物質(zhì)材料暴露于電子束。
151. 權利要求143的方法，其中生物質(zhì)材料包括纖維素材料或木質(zhì)纖維素材料。
152. 權利要求151的方法，其中生物質(zhì)材料包括木質(zhì)纖維素材料。
153. 權利要求152的方法，其中木質(zhì)纖維素材料選自：木材、刨花板、鋸末、農(nóng)業(yè)廢物、 廢水、青貯飼料、草、稻殼、甘蔗渣、棉花、黃麻、大麻、亞麻、竹、劍麻、蕉麻、禾桿、玉米芯、玉 米秸、柳枝黍、苜蓿、干草、椰須、海草、藻類及其混合物。
154. 權利要求143的方法，其中糖選自葡萄糖、木糖、阿拉伯糖、甘露糖、半乳糖及其混 合物。
155. 權利要求150的方法，其中輻照在約IMrad/s至約10Mrad/s的劑量速率下進行。
156. 權利要求150的方法，其中輻照包括向材料施加約20Mrad至約50Mrad之間的總 劑量。
157. 權利要求150的方法，其中電子束裝置遞送能量為0. 3MeV到約2. OMeV的電子。
158. 權利要求151的方法，其還包括細碎纖維素材料和/或木質(zhì)纖維素材料。
159. 權利要求143的方法，其中丁醇選自正丁醇、仲丁醇、叔丁醇及其混合物。
160. 權利要求143-159任一項的方法，其還包括用化學物質(zhì)處理木質(zhì)纖維素材料。
161. 權利要求160的方法，其中化學物質(zhì)是堿、礦物酸、或堿和礦物酸。
162. 權利要求161的方法，其中用選自以下的堿處理材料：氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧 化理和氫氧化銨。
163. 權利要求162的方法，其中用氫氧化鉀處理材料。
164. 權利要求161的方法，其中用選自以下的礦物酸處理材料：硫酸、鹽酸和磷酸。
165. 權利要求161的方法，其中用硫酸處理材料。
166. 制造丁醇的方法，所述方法包括： 使預處理過的生物質(zhì)原料與一種或多種微生物和/或酶接觸以糖化預處理過的生物 質(zhì)材料，以及 將糖化產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為丁醇， 其中所述原料已經(jīng)通過輻照所述原料進行過預處理；以及其中生物質(zhì)原料包括纖維素 材料和/或木質(zhì)纖維素材料。
167. 權利要求166的方法，其中利用厭氧細菌進行轉(zhuǎn)化。
168. 權利要求166的方法，其中輻照包括用電子束輻射進行處理至lOMrad至150Mrad 之間的總劑量。
169. 權利要求166或167的方法，其中接觸包括利用一種或多種纖維素水解酶。
170. 權利要求166-169任一項的方法，其中纖維素材料或木質(zhì)纖維素材料選自草、稻 殼、甘蔗渣、黃麻、大麻、亞麻、竹、劍麻、蕉麻、禾桿、玉米芯、玉米秸、苜蓿、干草、椰須、海草、 藻類及其混合物。
171. 權利要求166-170任一項的方法，其中輻照在IMrad/s至10Mrad/s的劑量速率下 進行。
172. 權利要求166-171任一項的方法，其中輻照包括向材料施加20Mrad至50Mrad之 間的總劑量。
173. 權利要求169的方法，其中電子束遞送能量為0. 3MeV到2. OMeV的電子。
174. 權利要求166-173任一項的方法，所述方法還包括細碎纖維素材料和/或木質(zhì)纖 維素材料。
175. 權利要求174的方法，其中細碎木質(zhì)纖維素材料包括使材料經(jīng)受以下一種或多種 處理：石磨、機械扯斷或撕裂、銷釘碾磨、粉碎或空氣摩擦粉碎。
176. 權利要求166-175任一項的方法，其中纖維素材料或木質(zhì)纖維素材料包括紙。
177. -種方法，其包括： 將生物質(zhì)材料糖化產(chǎn)生的糖轉(zhuǎn)化為烴。
178. 權利要求177的方法，其中利用微生物進行轉(zhuǎn)化。
179. 權利要求178的方法，其中微生物包括厭氧細菌。
180. 權利要求177的方法，其中轉(zhuǎn)化包括進行發(fā)酵。
181. 權利要求177的方法，其中糖化包括使生物質(zhì)材料與一種或多種微生物和/或酶 接觸。
182. 權利要求177的方法，其還包括在糖化前降低生物質(zhì)材料的頑抗性。
183. 權利要求182的方法，其中降低頑抗性包括進行輻照。
184. 權利要求183的方法，其中輻照包括將生物質(zhì)材料暴露于電子束。
185. 權利要求177的方法，其中生物質(zhì)材料包括纖維素材料或木質(zhì)纖維素材料。
186. 權利要求185的方法，其中生物質(zhì)材料包括木質(zhì)纖維素材料。
187. 權利要求186的方法，其中木質(zhì)纖維素材料選自：木材、刨花板、鋸末、農(nóng)業(yè)廢物、 廢水、青貯飼料、草、稻殼、甘蔗渣、棉花、黃麻、大麻、亞麻、竹、劍麻、蕉麻、禾桿、玉米芯、玉 米秸、柳枝黍、苜蓿、干草、椰須、海草、藻類及其混合物。
188. 權利要求177的方法，其中糖選自葡萄糖、木糖、阿拉伯糖、甘露糖、半乳糖及其混 合物。
189. 權利要求184的方法，其中輻照在約IMrad/s至約10Mrad/s的劑量速率下進行。
190. 權利要求184的方法，其中輻照包括向材料施加約20Mrad至約50Mrad之間的總 劑量。
191. 權利要求184的方法，其中電子束裝置遞送能量為0. 3MeV到約2. OMeV的電子。
192. 權利要求185的方法，其還包括細碎纖維素材料和/或木質(zhì)纖維素材料。
193. 權利要求177的方法，其中烴選自甲烷、乙烷、丙烷、戊烷、正己烷及其組合。
194. 權利要求177的方法，其中轉(zhuǎn)化包括進行氣化。
195. 權利要求177-194任一項的方法，其還包括用化學物質(zhì)處理木質(zhì)纖維素材料。
196. 權利要求195的方法，其中化學物質(zhì)是堿、礦物酸、或堿和礦物酸。
197. 權利要求196的方法，其中用選自以下的堿處理材料：氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧 化理和氫氧化銨。
198. 權利要求197的方法，其中用氫氧化鉀處理材料。
199. 權利要求196的方法，其中用選自以下的礦物酸處理材料：硫酸、鹽酸和磷酸。
200. 權利要求196的方法，其中用硫酸處理材料。
201. -種方法，其包括： 將生物質(zhì)材料糖化產(chǎn)生的低分子量糖轉(zhuǎn)化為糠醛。
202. 權利要求201的方法，其還包括在糖化前通過選自以下的方法降低生物質(zhì)材料的 頑抗性：超聲、輻射、氧化、熱解、汽爆及其組合。
203. 權利要求202的方法，其中降低頑抗性包括進行輻照。
204. 權利要求203的方法，其中輻照包括將生物質(zhì)材料暴露于電子束。
205. 權利要求204的方法，其中輻照包括向材料施加約IMrad/s至約10Mrad/s的劑量 速率。
206. 權利要求204的方法，其中輻照包括向材料施加約20Mrad至約50Mrad之間的總 劑量。
207. 權利要求201的方法，其中生物質(zhì)包括纖維素材料或木質(zhì)纖維素材料中的至少一 種。
208. 權利要求207的方法，其中木質(zhì)纖維素材料選自：紙、紙制品、廢紙、木材、刨花板、 鋸末、農(nóng)業(yè)廢物、廢水、青貯飼料、草、稻殼、甘蔗渣、黃麻、大麻、亞麻、竹、劍麻、蕉麻、麥桿、 玉米芯、玉米秸、柳枝黍、苜蓿、干草、椰須、棉花、海草、藻類及其混合物。
209. 權利要求201的方法，其中糖選自葡萄糖、木糖、阿拉伯糖、甘露糖、半乳糖及其混 合物。
210. 權利要求201的方法，其中糖是木糖。
211. 權利要求201的方法，其中糖化包括使生物質(zhì)與酶或微生物接觸。
212. 權利要求211的方法，其中酶包括纖維素酶。
213. 權利要求203的方法，其還包括用熱和/或化學物質(zhì)處理糖。
214. 權利要求213的方法，其中化學物質(zhì)選自酸、堿和強氧化劑。
215. 權利要求213的方法，其中化學物質(zhì)是酸。
216. -種方法，其包括： 將生物質(zhì)材料糖化產(chǎn)生的葡萄糖轉(zhuǎn)化為燃料；以及 將生物質(zhì)材料糖化產(chǎn)生的木糖轉(zhuǎn)化為聯(lián)產(chǎn)物， 其中生物質(zhì)在糖化前已經(jīng)通過選自以下的方法進行過處理以降低生物質(zhì)的頑抗性：超 聲、輻射、氧化、熱解、汽爆及其組合，以及其中糖化包括用酶或生物體處理生物質(zhì)。
217. 權利要求216的方法，其中聯(lián)產(chǎn)物是糠醛。
218. 權利要求216的方法，其中燃料選自醇、有機酸、糖、烴及其混合物。
219. 權利要求201-218任一項的方法，其還包括用化學物質(zhì)處理木質(zhì)纖維素材料。
220. 權利要求219的方法，其中化學物質(zhì)是堿、礦物酸、或堿和礦物酸。
221. 權利要求220的方法，其中用選自以下的堿處理材料：氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧 化理和氫氧化銨。
222. 利要求221的方法，其中用氫氧化鉀處理材料。
223. 權利要求220的方法，其中用選自以下的礦物酸處理材料：硫酸、鹽酸和磷酸。
224. 權利要求220的方法，其中用硫酸處理材料。
225. 制造包括醇的可燃的燃料的方法，所述方法包括： 轉(zhuǎn)化預處理過的生物質(zhì)原料，所述轉(zhuǎn)化包括使所述原料與一種或多種纖維素水解酶接 觸并利用微生物來產(chǎn)生可燃的燃料，所述微生物是真菌或細菌，其中所述轉(zhuǎn)化包括用真菌 或細菌進行發(fā)酵， 其中所述原料已經(jīng)通過電子束福射以lOMrad至150Mrad之間的劑量福照進行過預處 理；以及 其中生物質(zhì)原料包括纖維素材料和/或木質(zhì)纖維素材料。
226. 權利要求225的方法，其中生物質(zhì)原料已經(jīng)被剪切到其堆密度小于0. 35g/cm3的 程度。
227. 權利要求225的方法，其還包括通過剪切制備所述生物質(zhì)原料。
228. 權利要求225的方法，其中材料處于纖維材料的形式，所述纖維材料已經(jīng)通過石 磨、機械扯斷或撕裂、銷釘碾磨或空氣摩擦粉碎制備。
229. 權利要求225的方法，其中材料已經(jīng)被剪切過以提供第一纖維材料，所述第一纖 維材料已經(jīng)被通過平均孔徑為1. 59mm以下的第一篩網(wǎng)以提供第二纖維材料，以及所述第 二纖維材料具有大于0. 25m2/g的BET表面積。
230. 權利要求229的方法，其中所述第二纖維材料具有大于lm2/g的BET表面積。
231. 權利要求227的方法，其中剪切過的生物質(zhì)包含長度直徑比（L/D)大于5/1的離 散纖維。
232. 權利要求225的方法，其中輻射的劑量速率為0. 5Mrad/天至lOMrad/天或IMrad/ s 至 10Mrad/s。
233. 權利要求225的方法，其中預處理在被選擇用于降低生物質(zhì)的平均分子量和平均 結(jié)晶度之一或二者或增加生物質(zhì)的表面積和孔隙度之一或二者的條件下進行。
234. 權利要求225的方法，其中生物質(zhì)選自：紙、紙制品、廢紙、木材、刨花板、鋸末、農(nóng) 業(yè)廢物、廢水、青貯飼料、草、稻殼、甘蔗渣、棉花、黃麻、大麻、亞麻、竹、劍麻、蕉麻、禾桿、玉 米芯、玉米秸、柳枝黍、苜蓿、干草、稻殼、椰須、棉花、海草、藻類及其混合物。
235. 權利要求225的方法，其中燃料包括乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇或其混合物。
236. 權利要求225的方法，其中生物質(zhì)原料具有內(nèi)部纖維，并且其中生物質(zhì)原料已經(jīng) 被剪切到其內(nèi)部纖維基本上暴露的程度。
237. 權利要求229或230的方法，其中所述第二纖維材料具有大于25%、50%或70% 的孔隙度。
238. 權利要求225的方法，其中纖維素水解酶選自內(nèi)切葡聚糖酶、纖維二糖水解酶和 纖維二糖酶。
239. 權利要求225的方法，其中所述真菌是酵母且pH從4到5、或者所述細菌是發(fā)酵 單胞菌屬（Zymomonas)且pH從5到6,以及發(fā)酵時間從24到96小時，溫度從26°C到40°C。
240. 權利要求225的方法，其中首先用酶處理含有纖維素的預處理過的原料，然后將 其與微生物混合，或者其中將所述原料、一種或多種酶以及微生物同時混合。
241. 權利要求225-240任一項的方法，其還包括用化學物質(zhì)處理木質(zhì)纖維素材料。
242. 權利要求241的方法，其中化學物質(zhì)是堿、礦物酸、或堿和礦物酸。
243. 權利要求242的方法，其中用選自以下的堿處理材料：氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧 化理和氫氧化銨。
244. 利要求243的方法，其中用氫氧化鉀處理材料。
245. 權利要求242的方法，其中用選自以下的礦物酸處理材料：硫酸、鹽酸和磷酸。
246. 權利要求242的方法，其中用硫酸處理材料。
247. 制造可燃的燃料的方法，所述可燃的燃料是氫氣，所述方法包括： 轉(zhuǎn)化預處理過的生物質(zhì)原料，所述轉(zhuǎn)化包括使所述原料與一種或多種纖維素水解酶接 觸并利用微生物來產(chǎn)生可燃的燃料，所述微生物是真菌或細菌或酵母，其中所述轉(zhuǎn)化包括 用真菌或細菌或酵母進行發(fā)酵， 其中所述原料已經(jīng)通過電子束福射以lOMrad至150Mrad之間的劑量福照進行過預處 理；以及 其中生物質(zhì)原料包括纖維素材料和/或木質(zhì)纖維素材料。
248. 權利要求247的方法，其中生物質(zhì)原料已經(jīng)被剪切到其堆密度小于0. 35g/cm3的 程度。
249. 權利要求247的方法，其還包括通過剪切制備所述生物質(zhì)原料。
250. 權利要求247的方法，其中材料處于纖維材料的形式，所述纖維材料已經(jīng)通過石 磨、機械扯斷或撕裂、銷釘碾磨或空氣摩擦粉碎制備。
251. 權利要求247的方法，其中材料已經(jīng)被剪切過以提供第一纖維材料，所述第一纖 維材料已經(jīng)被通過平均孔徑為1. 59mm以下的第一篩網(wǎng)以提供第二纖維材料，以及所述第 二纖維材料具有大于0. 25m2/g的BET表面積。
252. 權利要求251的方法，其中所述第二纖維材料具有大于lm2/g的BET表面積。
253. 權利要求249的方法，其中剪切過的生物質(zhì)包含長度直徑比（L/D)大于5/1的離 散纖維。
254. 權利要求247的方法，其中輻射的劑量速率為0. 5Mrad/天至lOMrad/天或IMrad/ s 至 10Mrad/s。
255. 權利要求247的方法，其中預處理在被選擇用于降低生物質(zhì)的平均分子量和平均 結(jié)晶度之一或二者或增加生物質(zhì)的表面積和孔隙度之一或二者的條件下進行。
256. 權利要求247的方法，其中生物質(zhì)選自：紙、紙制品、廢紙、木材、刨花板、鋸末、農(nóng) 業(yè)廢物、廢水、青貯飼料、草、稻殼、甘蔗渣、棉花、黃麻、大麻、亞麻、竹、劍麻、蕉麻、禾桿、玉 米芯、玉米秸、柳枝黍、苜蓿、干草、稻殼、椰須、棉花、海草、藻類及其混合物。
257. 權利要求247的方法，其中生物質(zhì)原料具有內(nèi)部纖維，并且其中生物質(zhì)原料已經(jīng) 被剪切到其內(nèi)部纖維基本上暴露的程度。
258. 權利要求251或252的方法，其中所述第二纖維材料具有大于25%、50%或70% 的孔隙度。
259. 權利要求247的方法，其中纖維素水解酶選自內(nèi)切葡聚糖酶、纖維二糖水解酶和 纖維二糖酶。
260. 權利要求247的方法，其中首先用酶處理含有纖維素的預處理過的原料，然后將 其與微生物混合，或者其中將所述原料、一種或多種酶以及微生物同時混合。
261. 權利要求247-260任一項的方法，其還包括用化學物質(zhì)處理木質(zhì)纖維素材料。
262. 權利要求261的方法，其中化學物質(zhì)是堿、礦物酸、或堿和礦物酸。
263. 權利要求262的方法，其中用選自以下的堿處理材料：氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧 化理和氫氧化銨。
264. 利要求263的方法，其中用氫氧化鉀處理材料。
265. 權利要求262的方法，其中用選自以下的礦物酸處理材料：硫酸、鹽酸和磷酸。
266. 權利要求262的方法，其中用硫酸處理材料。
267. 制造可燃的燃料的方法，所述可燃的燃料是烴，所述方法包括： 轉(zhuǎn)化預處理過的生物質(zhì)原料，所述轉(zhuǎn)化包括使所述原料與一種或多種纖維素水解酶接 觸并利用微生物來產(chǎn)生可燃的燃料，所述微生物是真菌或細菌或酵母，其中所述轉(zhuǎn)化包括 用真菌或細菌或酵母進行發(fā)酵， 其中所述原料已經(jīng)通過電子束福射以lOMrad至150Mrad之間的劑量福照進行過預處 理；以及 其中生物質(zhì)原料包括纖維素材料和/或木質(zhì)纖維素材料。
268. 權利要求267的方法，其中生物質(zhì)原料已經(jīng)被剪切到其堆密度小于0. 35g/cm3的 程度。
269. 權利要求267的方法，其還包括通過剪切制備所述生物質(zhì)原料。
270. 權利要求267的方法，其中材料處于纖維材料的形式，所述纖維材料已經(jīng)通過石 磨、機械扯斷或撕裂、銷釘碾磨或空氣摩擦粉碎制備。
271. 權利要求267的方法，其中材料已經(jīng)被剪切過以提供第一纖維材料，所述第一纖 維材料已經(jīng)被通過平均孔徑為1. 59mm以下的第一篩網(wǎng)以提供第二纖維材料，以及所述第 二纖維材料具有大于0. 25m2/g的BET表面積。
272. 權利要求271的方法，其中所述第二纖維材料具有大于lm2/g的BET表面積。
273. 權利要求269的方法，其中剪切過的生物質(zhì)包含長度直徑比（L/D)大于5/1的離 散纖維。
274. 權利要求267的方法，其中輻射的劑量速率為0. 5Mrad/天至lOMrad/天或IMrad/ s 至 10Mrad/s。
275. 權利要求267的方法，其中預處理在被選擇用于降低生物質(zhì)的平均分子量和平均 結(jié)晶度之一或二者或增加生物質(zhì)的表面積和孔隙度之一或二者的條件下進行。
276. 權利要求267的方法，其中生物質(zhì)選自：紙、紙制品、廢紙、木材、刨花板、鋸末、農(nóng) 業(yè)廢物、廢水、青貯飼料、草、稻殼、甘蔗渣、棉花、黃麻、大麻、亞麻、竹、劍麻、蕉麻、禾桿、玉 米芯、玉米秸、柳枝黍、苜蓿、干草、稻殼、椰須、棉花、海草、藻類及其混合物。
277. 權利要求267的方法，其中生物質(zhì)原料具有內(nèi)部纖維，并且其中生物質(zhì)原料已經(jīng) 被剪切到其內(nèi)部纖維基本上暴露的程度。
278. 權利要求271或272的方法，其中所述第二纖維材料具有大于70%的孔隙度。
279. 權利要求267的方法，其中纖維素水解酶選自內(nèi)切葡聚糖酶、纖維二糖水解酶和 纖維二糖酶。
280. 權利要求267的方法，其中首先用酶處理含有纖維素的預處理過的原料，然后將 其與微生物混合，或者其中將所述原料、一種或多種酶以及微生物同時混合。
281. 權利要求267-280任一項的方法，其還包括用化學物質(zhì)處理木質(zhì)纖維素材料。
282. 權利要求281的方法，其中化學物質(zhì)是堿、礦物酸、或堿和礦物酸。
283. 權利要求282的方法，其中用選自以下的堿處理材料：氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧 化理和氫氧化銨。
284. 利要求283的方法，其中用氫氧化鉀處理材料。
285. 權利要求282的方法，其中用選自以下的礦物酸處理材料：硫酸、鹽酸和磷酸。
286. 權利要求282的方法，其中用硫酸處理材料。
287. 制造輻照過的木制品的方法，所述方法包括： 提供包含具有第一分子量的第一含有碳水化合物的材料的木制品；以及 對木制品進行輻照，以提供輻照過的木制品，所述木制品包含具有高于所述第一分子 量的第二分子量的第二含有碳水化合物的材料， 其中所述木制品選自木材、層壓板或膠合板，以及其中用電子束或Y -輻射對所述木 制品進行輻照， 其中所述木制品接受〇. 2Mrad至lOMrad的γ -福射劑量、或者約0. IMrad至5Mrad的 電子束輻射劑量，以及 其中含有碳水化合物的材料是纖維素材料和/或木質(zhì)纖維素材料。
288. 權利要求287的方法，其中所述木制品接受0. 5Mrad至7. 5Mrad的γ-輻射劑量。
289. 權利要求287或288的方法，其中輻照包括利用γ -輻射源。
290. 權利要求287的方法，其中輻照包括以0. IMrad至5Mrad的劑量來利用電子束輻 射。
291. 權利要求287的方法，其中木材選自松木、楊木或橡木木材。
292. 權利要求287的方法，其中含有碳水化合物的材料是纖維素。
293. 輻照過的木制品，其包含的木材的分子量與形成木材的樹木的天然存在的分子量 相比較高。
294. 權利要求293的木制品，其中形成木材的樹木選自松樹、楊樹、橡樹和輕木。
295. 輻射在提高木材機械性質(zhì)中的應用。
296. 權利要求295的應用，其中機械性質(zhì)是強度。
297. 權利要求295的應用，其中木材是松木木材。
298. 權利要求295或296的應用，其中輻射包括利用γ -輻射源或電子束輻射。
299. 權利要求298的應用，其中電子束輻射的劑量為0. IMrad至5Mrad。
300. 改變生物質(zhì)原料的分子結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包括： 對已經(jīng)使用一種或多種選自：輻射、超聲、熱解、汽爆和氧化的預處理方法進行過預處 理的生物質(zhì)原料進行物理處理。
301. 權利要求300的方法，其還包括在預處理前通過物理處理生物質(zhì)原料以降低所述 原料的堆密度，來預備生物質(zhì)原料。
302. 權利要求300或301的方法，其中物理處理打開預處理過的生物質(zhì)原料。
303. 權利要求300至302任一項的方法，其中物理處理暴露所述原料的內(nèi)部纖維。
304. 權利要求300至303任一項的方法，其中物理處理過的材料具有小于約0. 6g/cm3 的未壓縮堆密度。
305. 權利要求300至304任一項的方法，其中物理處理過的材料含有長度/直徑（L/ D)比率至少約為5的纖維。
306. 權利要求300至305任一項的方法，其中物理處理生物質(zhì)原料包括對所述原料進 行剪切。
307. 權利要求300至306任一項的方法，其中物理處理生物質(zhì)原料包括使所述原料經(jīng) 受以下一種或多種處理：石磨、機械扯斷或撕裂、銷釘碾磨、粉碎或空氣摩擦粉碎。
308. 權利要求301的方法，其中預備生物質(zhì)原料包括對生物質(zhì)原料進行剪切。
309. 權利要求301的方法，其中預備生物質(zhì)原料包括使生物質(zhì)原料經(jīng)受以下一種或多 種處理：石磨、機械扯斷或撕裂、銷釘碾磨、粉碎或空氣摩擦粉碎。
310. 權利要求300至309任一項的方法，其中生物質(zhì)原料含有纖維素材料或木質(zhì)纖維 素材料。
311. 權利要求310的方法，其中生物質(zhì)原料選自：紙、紙制品、廢紙、木材、刨花板、鋸 末、農(nóng)業(yè)廢物、廢水、青貯飼料、草、稻殼、甘蔗渣、棉花、黃麻、大麻、亞麻、竹、劍麻、蕉麻、禾 桿、玉米芯、玉米秸、柳枝黍、苜蓿、干草、椰須、海草、藻類及其混合物。
312. 權利要求300至311任一項的方法，其還包括使生物質(zhì)原料與微生物或酶接觸。
313. 權利要求300至312任一項的方法，其還包括使生物質(zhì)原料經(jīng)受酶學水解。
314. 權利要求300至313任一項的方法，其中預處理包括用電離輻射進行輻照。
315. 權利要求314的方法，其中電離輻射是電子束。
316. 權利要求300至314任一項的方法，其中預處理增加所述原料的脆性。
317. 權利要求300-316任一項的方法，其還包括用化學物質(zhì)處理木質(zhì)纖維素材料。
318. 權利要求317的方法，其中化學物質(zhì)是堿、礦物酸、或堿和礦物酸。
319. 權利要求318的方法，其中用選自以下的堿處理材料：氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧 化理和氫氧化銨。
320. 權利要求319的方法，其中用氫氧化鉀處理材料。
321. 權利要求318的方法，其中用選自以下的礦物酸處理材料：硫酸、鹽酸和磷酸。
322. 權利要求318的方法，其中用硫酸處理材料。
323. 權利要求300-321任一項的方法，其中生物質(zhì)原料已經(jīng)被物理處理到其BET表面 積大于約〇. 25m2/g的程度。
324. -種方法，其包括： 使用電子束在空氣中對木質(zhì)纖維素原料材料進行輻照，以通過輻照過的原料與空氣的 反應產(chǎn)生羧酸基團，從而提供與由其獲得輻照過的材料的木質(zhì)纖維素材料相比，具有更多 羧酸基團的輻照過的木質(zhì)纖維素材料。
325. 權利要求324的方法，其中輻照過的材料還包含選自羥基、醛基、酮基和酯基的官 能團。
326. 權利要求324的方法，其中輻照包括向木質(zhì)纖維素原料材料施加 lOMrad至 50Mrad之間的總劑量。
327. 權利要求324至326任一項的方法，其中木質(zhì)纖維素原料材料選自草、稻殼、甘鹿 渣、黃麻、大麻、亞麻、竹、劍麻、蕉麻、禾桿、玉米芯、玉米秸、苜蓿、干草、椰須、海草、藻類及 其混合物。
328. 權利要求324至327任一項的方法，其中輻照在IMrad/s至10Mrad/s的劑量速率 下進行。
329. 權利要求324至328任一項的方法，其中輻照包括向木質(zhì)纖維素原料材料施加約 20Mrad到約50Mrad之間的總劑量。
330. 權利要求326的方法，其中電子束裝置遞送能量為0. 3MeV到約2. OMeV的電子。
331. 權利要求324至330任一項的方法，其還包括使木質(zhì)纖維素材料經(jīng)受以下一種或 多種處理：石磨、機械扯斷或撕裂、銷釘碾磨、粉碎或空氣摩擦粉碎。
332. 權利要求324至331任一項的方法，其中在碾磨、扯斷、撕裂或粉碎后，輻照過的木 質(zhì)纖維素材料具有小于約〇. 5g/cm3的堆密度。
333. 權利要求324至332任一項的方法，其中木質(zhì)纖維素原料材料在物理處理前具有 大于約0. 7g/cm3的堆密度。
334. 權利要求324至333任一項的方法，其中木質(zhì)纖維素原料材料具有大于0. 25m2/g 的BET表面積。
335. 權利要求324至334任一項的方法，其中木質(zhì)纖維素原料材料具有至少5的長度 直徑比。
336. 權利要求324至335任一項的方法，其中輻照包括用一個以上的電子束裝置向木 質(zhì)纖維素原料材料施加輻射。
337. 權利要求324-336任一項的方法，其還包括用化學物質(zhì)處理木質(zhì)纖維素材料。
338. 權利要求337的方法，其中化學物質(zhì)是堿、礦物酸、或堿和礦物酸。
339. 權利要求338的方法，其中用選自以下的堿處理材料：氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧 化理和氫氧化銨。
340. 權利要求339的方法，其中用氫氧化鉀處理材料。
341. 權利要求338的方法，其中用選自以下的礦物酸處理材料：硫酸、鹽酸和磷酸。
342. 權利要求338的方法，其中用硫酸處理材料。
343. -種方法，其包括： 使用一個以上的電子束裝置用一系列的輻射劑量對木質(zhì)纖維素材料進行輻照，以向所 述木質(zhì)纖維素材料遞送至少20Mrad的輻射總劑量；以及 用一種或多種纖維素水解酶或細菌對輻照過的材料進行轉(zhuǎn)化以產(chǎn)生糖。
344. 權利要求343的方法，其還包括穿過并在電子束裝置之間移動木質(zhì)纖維素材料。
345. 權利要求343或344的方法，其中木質(zhì)纖維素材料選自草、稻殼、甘蔗渣、黃麻、大 麻、亞麻、竹、劍麻、蕉麻、禾桿、玉米芯、玉米秸、苜蓿、干草、椰須、海草、藻類及其混合物。
346. 權利要求345的方法，其中木質(zhì)纖維素材料包含玉米芯或玉米秸。
347. 權利要求343至346任一項的方法，其中輻照在IMrad/s至10Mrad/s的劑量速率 下進行。
348. 權利要求343至347任一項的方法，其中輻照包括向材料施加約20Mrad至約 50Mrad之間的總劑量。
349. 權利要求343至348任一項的方法，其中電子束裝置中的至少一個遞送能量為 0· 3MeV 到 2. OMeV 的電子。
350. 權利要求349的方法，其中電子束裝置中的至少一個遞送能量為0.7MeV到 1. 25MeV的電子。
351. 權利要求343至350任一項的方法，其中轉(zhuǎn)化包括使輻照過的材料與水性介質(zhì)中 的纖維素酶接觸。
352. 權利要求343至351任一項的方法，所述方法還包括在輻照前細碎木質(zhì)纖維素材 料。
353. 權利要求352的方法，其中細碎木質(zhì)纖維素材料包括使材料經(jīng)受以下一種或多種 處理：石磨、機械扯斷或撕裂、銷釘碾磨、粉碎或空氣摩擦粉碎。
354. 權利要求353的方法，其中細碎包括粉碎材料。
355. 權利要求343至354任一項的方法，其還包括發(fā)酵糖以產(chǎn)生可燃的燃料。
356. 權利要求355的方法，其中可燃的燃料選自醇、有機酸、烴及其混合物。
357. 權利要求356的方法，其中可燃的燃料包括醇。
358. 權利要求357的方法，其中醇是乙醇或丁醇。
359. 權利要求343的方法，其中糖選自葡萄糖、木糖、阿拉伯糖、甘露糖、半乳糖及其混 合物。
360. 權利要求343的方法，其中木質(zhì)纖維素材料在被輻照時被布置成層。
361. 權利要求343-360任一項的方法，其還包括用化學物質(zhì)處理木質(zhì)纖維素材料。
362. 權利要求361的方法，其中化學物質(zhì)是堿、礦物酸、或堿和礦物酸。
363. 權利要求362的方法，其中用選自以下的堿處理材料：氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧 化理和氫氧化銨。
364. 權利要求363的方法，其中用氫氧化鉀處理材料。
365. 權利要求362的方法，其中用選自以下的礦物酸處理材料：硫酸、鹽酸和磷酸。
366. 權利要求362的方法，其中用硫酸處理材料。
367. 制造一種或多種有機酸的方法，所述方法包括： 使預處理過的生物質(zhì)原料與一種或多種纖維素水解酶接觸以糖化預處理過的生物質(zhì) 材料，以及 利用微生物將糖化產(chǎn)物轉(zhuǎn)化成一種或多種有機酸， 其中所述原料已經(jīng)通過輻照所述原料進行過預處理； 其中生物質(zhì)原料包括纖維素材料和/或木質(zhì)纖維素材料；以及 其中所述原料已經(jīng)通過用電子束福射進行福照至lOMrad至150Mrad之間的總劑量進 行過預處理。
368. 權利要求367的方法，其中有機酸包括單或多官能的羧酸。
369. 權利要求367或368的方法，其中有機酸選自甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、 棕櫚酸、硬脂酸、草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、油酸、亞油酸、羥基乙酸、乳酸、Y -羥基丁酸 及其組合。
370. 權利要求367至369任一項的方法，其中接觸包括利用一種以上的纖維素水解酶。
371. 權利要求367至370任一項的方法，其中纖維素材料或木質(zhì)纖維素材料選自草、稻 殼、甘蔗渣、黃麻、大麻、亞麻、竹、劍麻、蕉麻、禾桿、玉米芯、玉米秸、苜蓿、干草、椰須、海草、 藻類及其混合物。
372. 權利要求367至371任一項的方法，其中輻照在IMrad/s至10Mrad/s的劑量速率 下進行。
373. 權利要求367至372任一項的方法，其中輻照包括向材料施加20Mrad至50Mrad 之間的總劑量。
374. 權利要求367的方法，其中電子束遞送能量為0. 3MeV到2. OMeV的電子。
375. 權利要求367至374任一項的方法，所述方法還包括細碎纖維素材料和/或木質(zhì) 纖維素材料。
376. 權利要求375的方法，其中細碎木質(zhì)纖維素材料包括使材料經(jīng)受以下一種或多種 處理：石磨、機械扯斷或撕裂、銷釘碾磨、粉碎或空氣摩擦粉碎。
377. 權利要求367至376任一項的方法，其中纖維素材料或木質(zhì)纖維素材料包括紙。
378. 權利要求369的方法，其中有機酸是乳酸。
379. 權利要求369的方法，其中有機酸是琥珀酸。
380. 制造一種或多種有機酸的方法，所述方法包括： 使預處理過的生物質(zhì)原料與微生物或酶接觸以糖化預處理過的生物質(zhì)材料并釋放糖， 以及 將糖轉(zhuǎn)化成多官能的有機酸， 其中所述原料已經(jīng)通過輻射、超聲、氧化、熱解和汽爆中的至少一種進行過預處理；以 及 其中生物質(zhì)原料包括纖維素材料或木質(zhì)纖維素材料。
381. 權利要求380的方法，其中有機酸選自草酸、丙二酸、琥拍酸、戊二酸、油酸、亞油 酸、羥基乙酸、乳酸、羥基丁酸及其混合物。
382. 權利要求380的方法，其中有機酸是乳酸。
383. 權利要求380的方法，其中有機酸是琥珀酸。
384. 權利要求380的方法，其中糖化產(chǎn)物包括選自以下的糖：葡萄糖、木糖、阿拉伯糖、 甘露糖、半乳糖、寡糖、多糖及其混合物。
385. 權利要求384的方法，其中糖包含葡萄糖和木糖。
386. 權利要求385的方法，其中轉(zhuǎn)化包括將所述糖中至少一種發(fā)酵成有機酸。
387. 權利要求386的方法，其還包括將所述糖中至少一種轉(zhuǎn)化成燃料。
388. 權利要求387的方法，其中燃料是醇。
389. 權利要求380的方法，其中木質(zhì)纖維素材料選自紙、紙制品、廢紙、木材、刨花板、 鋸末、農(nóng)業(yè)廢物、廢水、青貯飼料、草、稻殼、甘蔗渣、棉花、黃麻、大麻、亞麻、竹、劍麻、蕉麻、 禾桿、玉米芯、玉米秸、柳枝黍、苜蓿、干草、稻殼、椰須、合成纖維素、海草、藻類及其混合物。
390. 權利要求380的方法，其還包括在預處理木質(zhì)纖維素材料前對所述材料進行機械 處理。
391. 權利要求390的方法，其中機械處理選自切割、碾磨、剪切和砍剁。
392. 權利要求380的方法，其中所述原料已經(jīng)通過電離輻射進行過預處理。
393. 權利要求392的方法，其中輻射包括電子束。
394. 權利要求392的方法，其中所述原料已經(jīng)通過總劑量為約lOMrad至約150Mrad之 間的輻射進行過預處理。
395. 生產(chǎn)復合材料的方法，所述方法包括： 將含有碳水化合物的材料與可降解聚合物復合以產(chǎn)生所述復合材料。
396. 權利要求395的方法，其還包括輻照碳水化合物材料。
397. 權利要求396的方法，其中在輻射前碳水化合物具有第一分子量，以及在輻射后 碳水化合物具有大于所述第一分子量的第二分子量。
398. 權利要求396的方法，其中輻照導致含有碳水化合物和可降解聚合物的材料之間 的界面鍵合增加。
399. 權利要求396的方法，其中輻射在約IMrad至約lOMrad的電離輻射劑量下進行。
400. 權利要求395的方法，其中含有碳水化合物的材料是纖維素材料或木質(zhì)纖維素材 料。
401. 權利要求395的方法，其中可降解聚合物選自多羥酸、聚丙交酯、聚乙交酯、乳酸 和乙醇酸的共聚物、聚（羥基丁酸）、聚（羥基戊酸）、聚[丙交酯共（e-己內(nèi)酯）]、聚[乙 交酯共（e-己內(nèi)酯）]、聚碳酸酯、聚（氨基酸）、聚（羥基鏈烷酸酯）、聚酸酐、聚原酸酯、和 這些聚合物的混合物。
402. 權利要求395的方法，其中含有碳水化合物的材料處于纖維的形式。
403. 權利要求395的方法，其還包括對復合材料進行染色。
404. 權利要求395的方法，其還包括對復合材料進行壓縮。
405. 權利要求395的方法，其還包括壓塑、注塑或擠出形成復合材料。
406. 權利要求367-405任一項的方法，其還包括用化學物質(zhì)處理木質(zhì)纖維素材料。
407. 權利要求406的方法，其中化學物質(zhì)是堿、礦物酸、或堿和礦物酸。
408. 權利要求407的方法，其中用選自以下的堿處理材料：氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧 化理和氫氧化銨。
409. 權利要求408的方法，其中用氫氧化鉀處理材料。
410. 權利要求407的方法，其中用選自以下的礦物酸處理材料：硫酸、鹽酸和磷酸。
411. 權利要求407的方法，其中用硫酸處理材料。
412. 制造一種或多種蛋白質(zhì)的方法，所述方法包括： 使預處理過的生物質(zhì)材料與一種或多種微生物和/或酶接觸以產(chǎn)生一種或多種蛋白 質(zhì)， 其中所述原料已經(jīng)通過輻照所述原料進行過預處理；以及 其中生物質(zhì)原料包括纖維素材料和/或木質(zhì)纖維素材料； 其中接觸包括利用一種或多種纖維素水解酶來糖化生物質(zhì)材料；以及 其中所述原料已經(jīng)通過用電子束福射進行福照至lOMrad至150Mrad之間的總劑量進 行過預處理。
413. 權利要求412的方法，其中纖維素材料或木質(zhì)纖維素材料選自草、稻殼、甘蔗渣、 黃麻、大麻、亞麻、竹、劍麻、蕉麻、禾桿、玉米芯、玉米秸、苜蓿、干草、椰須、海草、藻類及其混 合物。
414. 權利要求412或413的方法，其中輻照在IMrad/s至10Mrad/s的劑量速率下進 行。
415. 權利要求412至414任一項的方法，其中輻照包括向材料施加20Mrad至50Mrad 之間的總劑量。
416. 權利要求412的方法，其中電子束遞送能量為0. 3MeV到2. OMeV的電子。
417. 權利要求412至416任一項的方法，所述方法還包括細碎纖維素材料和/或木質(zhì) 纖維素材料。
418. 權利要求417的方法，其中細碎木質(zhì)纖維素材料包括使材料經(jīng)受以下一種或多種 處理：石磨、機械扯斷或撕裂、銷釘碾磨、粉碎或空氣摩擦粉碎。
419. 權利要求412至418任一項的方法，其中纖維素材料或木質(zhì)纖維素材料包括紙。
420. -種方法，其包括： 將中間發(fā)酵產(chǎn)物用作動物飼料， 其中中間發(fā)酵產(chǎn)物的獲得是通過輻照生物質(zhì)原料并使輻照過的生物質(zhì)原料與一種或 多種酶和/或微生物接觸，以及其中生物質(zhì)原料包括纖維素材料和/或木質(zhì)纖維素材料。
421. 權利要求420的方法，其中使輻照過的生物質(zhì)原料與一種或多種酶和/或微生物 接觸包括發(fā)酵，以及所述方法還包括中斷發(fā)酵并收集中間發(fā)酵產(chǎn)物。
422. 權利要求420或421的方法，其中輻射使得動物飼料無菌。
423. 權利要求420至422任一項的方法，其還包括使用干燥器從中間發(fā)酵產(chǎn)物除去水 分。
424. 權利要求420至423任一項的方法，其還包括碾磨中間發(fā)酵產(chǎn)物。
425. 權利要求420至424任一項的方法，其中使輻照過的生物質(zhì)原料與一種或多種酶 和/或微生物接觸包括利用一種或多種纖維素水解酶來糖化生物質(zhì)材料。
426. 權利要求420至425任一項的方法，其中所述原料已經(jīng)通過用電子束輻射進行輻 照至lOMrad至150Mrad之間的總劑量進行過預處理。
427. 權利要求420至426任一項的方法，其中纖維素材料或木質(zhì)纖維素材料選自草、稻 殼、甘蔗渣、黃麻、大麻、亞麻、竹、劍麻、蕉麻、禾桿、玉米芯、玉米秸、苜蓿、干草、椰須、海草、 藻類及其混合物。
428. 權利要求420至427任一項的方法，其中輻照在IMrad/s至10Mrad/s的劑量速率 下進行。
429. 權利要求420至428任一項的方法，其中輻照包括向材料施加20Mrad至50Mrad 之間的總劑量。
430. 權利要求426的方法，其中電子束遞送能量為0. 3MeV到2. OMeV的電子。
431. 權利要求420至430任一項的方法，所述方法還包括細碎纖維素材料和/或木質(zhì) 纖維素材料。
432. 權利要求429的方法，其中細碎木質(zhì)纖維素材料包括使材料經(jīng)受以下一種或多種 處理：石磨、機械扯斷或撕裂、銷釘碾磨、粉碎或空氣摩擦粉碎。
433. 權利要求420至432任一項的方法，其中纖維素材料或木質(zhì)纖維素材料包括紙。
434. 權利要求420-433任一項的方法，其還包括用化學物質(zhì)處理木質(zhì)纖維素材料。
435. 權利要求434的方法，其中化學物質(zhì)是堿、礦物酸、或堿和礦物酸。
436. 權利要求435的方法，其中用選自以下的堿處理材料：氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧 化理和氫氧化銨。
437. 權利要求436的方法，其中用氫氧化鉀處理材料。
438. 權利要求435的方法，其中用選自以下的礦物酸處理材料：硫酸、鹽酸和磷酸。
439. 權利要求435的方法，其中用硫酸處理材料。
440. -種方法，其包括： 燃燒含木質(zhì)素的殘渣以產(chǎn)生能量， 其中通過輻照纖維素材料和/或木質(zhì)纖維素材料獲得所述含木質(zhì)素的殘渣。
441. 權利要求440的方法，其中燃燒含木質(zhì)素的殘渣以加熱流過熱交換器的水。
442. 權利要求441的方法，其還包括蒸發(fā)流過熱交換器的水并使其過熱成為蒸汽。
443. 權利要求442的方法，其還包括將蒸汽用在蒸餾過程中的熱交換中。
444. 權利要求442或443的方法，其還包括允許所述蒸汽膨脹，為與發(fā)電機相連的多級 蒸汽輪機供能。
445. 權利要求444的方法，其還包括將從蒸汽輪機出來的蒸汽用冷卻水冷凝，并將冷 凝物返回到熱交換器中用于重新加熱成蒸汽。
446. 權利要求441至445任一項的方法，其還包括控制水通過熱交換器的流速，以便當 蒸汽輪機與發(fā)電機相連時，從蒸汽輪機獲得目標電力輸出。
447. 權利要求446的方法，其還包括在熱交換器中加入水以確保蒸汽輪機在閾值條件 之上運行。
448. 權利要求447的方法，其中蒸汽輪機的旋轉(zhuǎn)快得足以轉(zhuǎn)動發(fā)電機。
449. 權利要求440的方法，其中輻照包括用電子束輻射進行處理至lOMrad至150Mrad 之間的總劑量。
450. 權利要求449的方法，其中總劑量在20Mrad至50Mrad之間。
451. 權利要求440至450任一項的方法，其中纖維素材料或木質(zhì)纖維素材料選自草、稻 殼、甘蔗渣、黃麻、大麻、亞麻、竹、劍麻、蕉麻、禾桿、玉米芯、玉米秸、苜蓿、干草、椰須、海草、 藻類及其混合物。
452. 權利要求440至451任一項的方法，其中輻照在IMrad/s至lOMrad/s的劑量速率 下進行。
453. 權利要求449或450的方法，其中電子束遞送能量為0. 3MeV到2. OMeV的電子。
454. 權利要求440至453任一項的方法，所述方法還包括細碎纖維素材料和/或木質(zhì) 纖維素材料，例如，細碎包括使材料經(jīng)受以下一種或多種處理：石磨、機械扯斷或撕裂、銷釘 碾磨、粉碎或空氣摩擦粉碎。
455. 權利要求440至454任一項的方法，其中含木質(zhì)素的殘渣還包括纖維素和半纖維 素。
456. 權利要求440至455任一項的方法，其中獲得含木質(zhì)素的殘渣還包括使輻照過的 材料與一種或多種微生物和/或酶接觸。
457. 權利要求440至456任一項的方法，其還包括用化學物質(zhì)處理木質(zhì)纖維素材料。
458. 權利要求457的方法，其中化學物質(zhì)是堿、礦物酸、或堿和礦物酸。
459. 權利要求458的方法，其中用選自以下的堿處理材料：氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧 化理和氫氧化銨。
460. 權利要求459的方法，其中用氫氧化鉀處理材料。
461. 權利要求458的方法，其中用選自以下的礦物酸處理材料：硫酸、鹽酸和磷酸。
462. 權利要求458的方法，其中用硫酸處理材料。
463. 生產(chǎn)產(chǎn)物的方法，所述方法包括： 利用一種或多種纖維素水解酶和/或微生物將處理過的生物質(zhì)原料轉(zhuǎn)化成選自醇、有 機酸、蛋白質(zhì)、糖、烴及其混合物的產(chǎn)物， 其中處理過的生物質(zhì)原料已經(jīng)被電子束輻照過并用轉(zhuǎn)子-定子裝置處理過。
464. 權利要求463的方法，其中轉(zhuǎn)子-定子裝置是高頻轉(zhuǎn)子-定子裝置，以及其中生物 質(zhì)原料包括纖維素材料或木質(zhì)纖維素材料。
465. 權利要求463的方法，其中處理過的生物質(zhì)原料通過用電子束輻射進行輻照至 lOMrad至150Mrad之間的總劑量、例如至20Mrad至50Mrad之間的總劑量來制備。
466. 權利要求463至465任一項的方法，其中轉(zhuǎn)化包括利用一種或多種纖維素水解酶 來糖化處理過的生物質(zhì)原料。
467. 權利要求463至466任一項的方法，其中生物質(zhì)原料選自草、稻殼、甘蔗渣、黃麻、 大麻、亞麻、竹、劍麻、蕉麻、禾桿、玉米芯、玉米秸、苜蓿、干草、椰須、海草、藻類及其混合物。
468. 權利要求463至467任一項的方法，其中輻照在IMrad/s至10Mrad/s的劑量速率 下進行。
469. 權利要求463的方法，其中電子束遞送能量為0. 3MeV到2. OMeV的電子。
470. 權利要求463至469任一項的方法，其還包括通過使生物質(zhì)原料經(jīng)受以下一種或 多種處理來物理處理生物質(zhì)：石磨、機械扯斷或撕裂、銷釘碾磨、粉碎或空氣摩擦粉碎。
471. 權利要求463至470任一項的方法，其中生物質(zhì)原料具有小于0. 5g/cm3的堆密度。
472. 權利要求463至471任一項的方法，其中起始原料在物理處理前具有小于0. 7g/ cm3的堆密度。
473. 權利要求463至472任一項的方法，其中生物質(zhì)原料具有大于0. 25m2/g的BET表 面積。
474. 權利要求463至473任一項的方法，其中生物質(zhì)原料具有至少5的長度直徑比。
475. 權利要求463至474任一項的方法，其中轉(zhuǎn)化處理過的生物質(zhì)原料包括發(fā)酵所述 處理過的生物質(zhì)原料。
476. 權利要求463至475任一項的方法，其中輻照包括用一個以上的電子束裝置向生 物質(zhì)原料施加輻射
477. 權利要求463至476任一項的方法，其中生物質(zhì)原料包括紙。
478. 權利要求463-477任一項的方法，其還包括用化學物質(zhì)處理木質(zhì)纖維素材料。
479. 權利要求478的方法，其中化學物質(zhì)是堿、礦物酸、或堿和礦物酸。
480. 權利要求479的方法，其中用選自以下的堿處理材料：氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧 化理和氫氧化銨。
481. 權利要求480的方法，其中用氫氧化鉀處理材料。
482. 權利要求479的方法，其中用選自以下的礦物酸處理材料：硫酸、鹽酸和磷酸。
483. 權利要求479的方法，其中用硫酸處理材料。
484. 生產(chǎn)產(chǎn)物的方法，所述方法包括： 轉(zhuǎn)化預處理過生物質(zhì)原料，其包括使所述原料與一種或多種選自以下的微生物接觸： 細菌、真菌、原生生物、嗜熱微生物和遺傳工程微生物，其中所述原料已經(jīng)通過輻照所述原 料進行過預處理；以及 其中生物質(zhì)原料包括纖維素材料和/或木質(zhì)纖維素材料。
485. 權利要求484的方法，其中微生物選自：纖維素分解菌（例如厭氧的纖維素分解 菌）、嗜熱微生物和遺傳工程微生物。
486. 權利要求484的方法，其中微生物選自：藻類、原生動物或真菌樣原生生物。
487. 權利要求486的方法，其中真菌樣原生生物是粘菌。
488. 權利要求484或485的方法，其中微生物包括嗜熱厭氧桿菌屬的菌種。
489. 權利要求488的方法，其中嗜熱厭氧桿菌屬的菌種是T. mathranii。
490. 權利要求484或485的方法，其中微生物選自Trichoderma viride、Trichoderma reesei 和 Trichoderma koningii。
491. 權利要求484或485的方法，其中微生物選自Clostridium thermocelum和 Clostridium phytofermentans sp.ηον· 〇
492. 權利要求484的方法，其中所述原料已經(jīng)通過用電子束輻射進行輻照至lOMrad至 150Mrad之間的總劑量進行過預處理。
493. 權利要求492的方法，其中總劑量在20Mrad至50Mrad之間。
494. 權利要求484至493任一項的方法，其中接觸包括利用一種或多種纖維素水解酶。
495. 權利要求484至494任一項的方法，其中纖維素材料或木質(zhì)纖維素材料選自草、稻 殼、甘蔗渣、黃麻、大麻、亞麻、竹、劍麻、蕉麻、禾桿、玉米芯、玉米秸、苜蓿、干草、椰須、海草、 藻類及其混合物。
496. 權利要求484至495任一項的方法，其中輻照在IMrad/s至10Mrad/s的劑量速率 下進行。
497. 權利要求484的方法，其中電子束遞送能量為0. 3MeV到2. OMeV的電子。
498. 權利要求484至497任一項的方法，所述方法還包括細碎纖維素材料和/或木質(zhì) 纖維素材料。
499. 權利要求498的方法，其中細碎包括使材料經(jīng)受以下一種或多種處理：石磨、機械 扯斷或撕裂、銷釘碾磨、粉碎或空氣摩擦粉碎。
500. 權利要求484至499任一項的方法，其中纖維素材料或木質(zhì)纖維素材料包括紙。
501. 權利要求484至500任一項的方法，其中微生物是酵母。
502. 權利要求484-501任一項的方法，其還包括用化學物質(zhì)處理木質(zhì)纖維素材料。
503. 權利要求502的方法，其中化學物質(zhì)是堿、礦物酸、或堿和礦物酸。
504. 權利要求503的方法，其中用選自以下的堿處理材料：氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧 化理和氫氧化銨。
505. 權利要求504的方法，其中用氫氧化鉀處理材料。
506. 權利要求503的方法，其中用選自以下的礦物酸處理材料：硫酸、鹽酸和磷酸。
507. 權利要求503的方法，其中用硫酸處理材料。
508. 改變生物質(zhì)原料的分子結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包括： 對預處理過的生物質(zhì)原料進行加工以生產(chǎn)產(chǎn)物， 其中所述加工包括與微生物和/或酶接觸，以及所述產(chǎn)物選自醇、有機酸、蛋白質(zhì)、烴 或糖， 其中通過用兩種以上不同的預處理方法預處理生物質(zhì)原料獲得所述預處理過的生物 質(zhì)原料，所述預處理方法中的每一種改變生物質(zhì)原料的分子結(jié)構(gòu)，以及 其中所述不同的預處理方法選自輻射、超聲、熱解和氧化。
509. 權利要求508的方法，其中向生物質(zhì)原料同時施加兩種以上的預處理方法。
510. 權利要求508的方法，其中所述預處理方法中的至少一種包括輻射。
511. 權利要求510的方法，其中兩種以上的預處理方法包括輻射和超聲。
512. 權利要求510或511的方法，其中輻射是電子束的形式。
513. 權利要求512的方法，其中施加的電子束輻射的總劑量為至少lOMrad，以及如果 使用超聲，則施加的超聲的總能量高于5MJ/M 3。
514. 權利要求510至513任一項的方法，其中輻射在其它預處理之前，或者其中輻射在 其它預處理之后。
515. 權利要求508至514任一項的方法，其中生物質(zhì)原料分子結(jié)構(gòu)的改變包括以下 任一種或多種的改變：生物質(zhì)的平均分子量、平均結(jié)晶度、表面積、聚合度、孔隙度、分支、接 枝、和結(jié)構(gòu)域大小或數(shù)量，或者其中生物質(zhì)原料分子結(jié)構(gòu)的改變包括生物質(zhì)的平均分子量 和平均結(jié)晶度中之一或二者的減小，或生物質(zhì)的表面積和孔隙度中之一或二者的增加。
516. 權利要求508至515任一項的方法，其中加工包括使預處理過的生物質(zhì)原料與一 種或多種微生物和/或酶接觸以糖化所述預處理過的生物質(zhì)原料。
517. 權利要求516的方法，其中接觸包括利用一種或多種纖維素水解酶。
518. 權利要求508至517任一項的方法，其中加工包括發(fā)酵。
519. 權利要求508至518任一項的方法，其中生物質(zhì)原料包括纖維素材料或木質(zhì)纖維 素材料。
520. 權利要求519的方法，其中纖維素材料或木質(zhì)纖維素材料選自草、稻殼、甘蔗渣、 黃麻、大麻、亞麻、竹、劍麻、蕉麻、禾桿、玉米芯、玉米秸、苜蓿、干草、椰須、海草、藻類及其混 合物。
521. 權利要求508至520任一項的方法，其還包括通過減小個件生物質(zhì)的一個或多個 維度來制備生物質(zhì)原料。
522. 權利要求508-521任一項的方法，其還包括用化學物質(zhì)處理木質(zhì)纖維素材料。
523. 權利要求522的方法，其中化學物質(zhì)是堿、礦物酸、或堿和礦物酸。
524. 權利要求523的方法，其中用選自以下的堿處理材料：氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧 化理和氫氧化銨。
525. 權利要求524的方法，其中用氫氧化鉀處理材料。
526. 權利要求523的方法，其中用選自以下的礦物酸處理材料：硫酸、鹽酸和磷酸。
527. 權利要求523的方法，其中用硫酸處理材料。
528. 通過以下方法生產(chǎn)的碳水化合物材料，所述方法包括：用輻射、超聲、氧化、熱解 和汽爆中的任意兩種或更多種預處理生物質(zhì)原料。
529. 權利要求528的碳水化合物材料，其中用輻射、超聲、氧化、熱解和汽爆中的任意 三種或更多種進行預處理。
530. 權利要求528或529的方法，其還包括用化學物質(zhì)處理木質(zhì)纖維素材料。
531. 權利要求530的方法，其中化學物質(zhì)是堿、礦物酸、或堿和礦物酸。
532. 權利要求531的方法，其中用選自以下的堿處理材料：氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧 化理和氫氧化銨。
533. 權利要求532的方法，其中用氫氧化鉀處理材料。
534. 權利要求531的方法，其中用選自以下的礦物酸處理材料：硫酸、鹽酸和磷酸。
535. 權利要求531的方法，其中用硫酸處理材料。
【文檔編號】C08J3/28GK104263778SQ201410205751
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2007年10月26日 優(yōu)先權日:2006年10月26日
【發(fā)明者】馬歇爾·麥道夫 申請人:希樂克公司