Processo para a produção de hidrocarbonetos gasosos e líquidos e produtos obtidos por este processo.

Aqui está o texto completo da única patente emitida pelo Dr. Laigret relativa ao seu trabalho na obtenção de gás e óleo por fermentação bacteriológica. Você pode baixar o texto em sua forma original em PDF aqui.

A presente invenção refere-se a um método de produção de hidrocarbonetos líquidos e gasosos de hidrocarbonetos, especialmente óleos em bruto, a partir de substâncias orgânicas por fermentação.

Com efeito, a recorrente constatou que, em determinadas condições ambientais, certos microrganismos eram capazes de provocar fermentações que conduziam à formação de hidrocarbonetos a partir de substâncias orgânicas com rendimentos quantitativos ou quase quantitativos. Ele ainda descobriu que esses microrganismos eram capazes de realizar sua ação destrutiva de substâncias orgânicas com produção de hidrocarbonetos quase indefinidamente, sem consumo apreciável de nutrientes e sem degradação dos catalisadores empregados.

Os microrganismos específicos para a produção de hidrocarbonetos pelo processo que constitui o objeto da invenção pertencem à categoria dos micróbios anaeróbios e, mais particularmente, à classe do bacilo perfringens. É dada preferência à cepa de bacillus perfringens identificada pelo professor Weinberg e catalogada sob o número 5.029 na coleção do Institut Pasteur em Paris.

Para que a fermentação seja orientada para a produção de hidrocarbonetos, a requerente constatou que a presença de iodo e sílica, no meio em que o bacilo atua, era essencial; por conveniência e sem ter que vincular uma teoria a esta escolha de termo, iodo e sílica serão referidos globalmente como catalisadores.

O meio mais conveniente e favorável é um meio aquoso no qual o iodo está presente em uma quantidade muito pequena, o teor ótimo de iodo sendo cerca de 0,02 a 0,01 por cento e a sílica presente na forma de. uma cama completamente inundada. Para obter uma fermentação rápida e ativa, é vantajoso que a altura deste leito represente pelo menos um sexto do banho acima do fundo do recipiente que o contém.

A sílica, para ter uma grande ação superficial, está preferencialmente no estado muito dividido (grãos ou pó por exemplo). Todos os tipos de areia consistindo essencialmente de sílica podem ser usados, mas Kieselgühr é particularmente recomendado.

Quanto ao iodo, pode, por exemplo, ser introduzido no meio na forma de um licor de iodo-iodo, tal como o licor de Lugol.

Entre as substâncias orgânicas capazes de fornecer hidrocarbonetos sob a ação de bacilos anaeróbios, estão os sais solúveis de ácidos alifáticos, mais particularmente os sais alcalinos, incluindo os sais de amônio, bem como os próprios ácidos alifáticos inferiores e álcoois alifáticos inferiores provaram ser particularmente vantajosos e fáceis de processar devido à sua solubilidade em água. As substâncias em questão podem ser utilizadas individualmente ou sob a forma de misturas, nomeadamente misturas industriais ou soluções industriais. Os sais de ácidos gordos superiores podem, em particular, ser usados ​​na forma de sabões, tais como sabões comerciais, preparados a partir de gorduras vegetais ou animais.

Assim, na forma que é preferencialmente adotada na prática, em particular por razões de economia, o processo que é objeto da invenção consiste principalmente em manter, na presença de sílica, as condições para a realização de uma fermentação anaeróbico, uma solução aquosa e neutra de uma ou mais substâncias da categoria que consiste em ácidos alifáticos inferiores, sais solúveis em água de ácidos alifáticos e álcoois alifáticos inferiores, uma solução que também contém iodo , micróbios da classe Bacillus perfringens e nutrientes para esses bacilos. Contudo. a invenção reside, mais geralmente, na aplicação desses micróbios a partir de substâncias orgânicas na presença de sílica e vestígios de iodo.

A execução de uma fermentação e a condução desta fermentação nas condições exigidas para a anaerobiose significa obviamente que o meio em que o processo ocorre deve estar a uma temperatura da ordem de 37 ° C e que a presença de ar é prejudicial. Em relação à temperatura. O requerente concluiu que é possível operar a temperaturas um pouco inferiores a 37 ° C sem causar danos graves à produção de hidrocarbonetos; é assim que essa produção ainda é boa a 30 ° C, mas mais lenta. Para excluir o ar o máximo possível, é conveniente operar em tanques fechados por uma tampa provida de tubo de liberação de gás com torneira e encher esses tanques com líquido até a tampa.

Em operação normal, a fermentação se equilibra com a neutralidade (ph 7), mas se, acidentalmente, o meio ficar ácido, é necessário restabelecer a neutralidade, por exemplo, adicionando soda ou Carbonato de Sódio.

Para a implementação do processo é vantajoso preparar primeiro uma solução aquosa de nutrientes, adicionar uma cultura pura de bacilos, bem como de iodo, para colocar o todo no (s) receptáculo (s) revestido (s) com 'um leito de sílica estéril, enchendo-os completamente. em seguida, adicionar as substâncias fermentáveis ​​que se renovam à medida que são consumidas.

A fermentação, uma vez iniciada, prossegue assim em contínuo sem necessidade de renovação dos nutrientes e catalisadores, desde que, pelo menos, se possa concluir a partir de uma prova de dez meses consecutivos de fermentação.

Para manter a cepa de bacilo escolhida, o procedimento é realizado da maneira bem conhecida dos bacteriologistas, por exemplo de acordo com o processo de subcultura em ágar Veillon ou em tubos Y. Lobby. Quando se deseja inocular um meio de fermentação, pode-se começar transplantando a cepa em caldo de glicose a 2 por mil, levar ao forno a 37 ° C por 48 horas, verificar a pureza da cultura - ajustar o pH para 7 e pegue 20 centímetros cúbicos dessa semente para um litro do meio que você quer fermentar.

Substâncias nitrogênicas de várias fontes podem ser usadas como nutrientes: maceração de carne ou peixe, decocções estéreis de dejetos animais, esterco, etc. Um meio particularmente vantajoso é água peptonada a 10 por mil. Recomenda-se não exceder o teor de nitrogênio correspondente, caso contrário, a atividade do fermento diminuirá.

Quando os ácidos alifáticos inferiores ou seus sais alcalinos são submetidos à fermentação, o hidrocarboneto que começa a se formar após um certo período de tempo e que é então produzido continuamente é o metano ou principalmente o metano. Para o bom funcionamento da fermentação, é vantajoso utilizar inicialmente um sal alcalino de ácido alifático inferior como material fermentável, o que conduz à formação, no meio reaccional, de carbonato alcalino desempenhando posteriormente o papel de tampão. e a operação pode ser continuada com o próprio ácido assim que a fermentação do metano começar.

Quando se trata de submeter álcoois alifáticos inferiores ou sais de ácidos alifáticos superiores (o último levando à produção de óleos), é vantajoso iniciar uma fermentação de metano de antemão, por exemplo, por meio de um formato alcalino, e então prosseguir com a adição de álcoois ou sais de ácidos superiores, opcionalmente com a continuação concomitante da adição de ácido ou sal de ácido alifático inferior.

A invenção compreende, como novos produtos industriais, misturas de hidrocarbonetos gasosos e hidrocarbonetos líquidos que podem ser preparados pelo processo definido acima. Devido à sua semelhança em aparência, constituição e propriedades com óleos naturais, as misturas de hidrocarbonetos líquidos são aqui referidas, por conveniência, como óleos.

A fim de ilustrar a maneira de implementar o método que constitui o objeto da invenção, alguns exemplos serão dados abaixo, os quais, é claro, não são de forma alguma limitantes.

Exemplo 1

Em um meio nutritivo e iodado, preparado como descrito acima, o formato de sódio é introduzido a uma taxa de 4 a 8 partes em peso por 1000 partes em volume deste meio, é inoculado e levado a 37 ° C

Durante os primeiros três dias, dióxido de carbono e hidrogênio são liberados.

O volume deste lançamento é variável: é, em média, 500 partes em volume para 1000 partes em volume de cuvée. Sua composição também varia em proporções bastante grandes, sendo o hidrogênio capaz de constituir de 30 a 80% da mistura.

A partir do quarto dia, um período negativo é observada durante o qual emerge nada. Ele dura 8 dias. Em direção ao décimo ou décimo segundo dia, uma nova versão aparece: ela consiste de dióxido de carbono (média 50%) e metano (média 50%). Foram recolhidas, e para esta mistura de combustível gasoso, em partes médias 1000 em volume por lote de 1000.

A fermentação do metano é então instalada. Pode ser mantido indefinidamente pela adição de novo formato ou, mais simplesmente, ácido fórmico, pois o meio é espontaneamente tamponado com o carbonato resultante da decomposição do formato. A partir deste momento, são introduzidas 2 a 4 partes em volume de ácido fórmico por dia e por 1000 partes em volume de cuvée; há um borbulhar de dióxido de carbono que sai livremente e então a fermentação pode continuar. A caminhada contínua é assim garantida. O seu caudal, muito regular, é de 800 partes em volume de gás por dia e por 1000 partes em volume de cuvé. Porém, o rendimento prático é pobre reduzido à unidade de peso da matéria-prima, não ultrapassa 200 partes em volume de gás por parte em peso de ácido fórmico e o gás, embora seja um bom combustível, contém apenas 50% e de metano.

A fermentação de formatos por si só é de pouco interesse para a manutenção contínua da produção de metano, mas é útil para iniciar a última e, em geral, para preparar o meio para outros tipos de fermentação. Consequentemente, na prática, recomenda-se sempre começar apenas com o formato e, em seguida, passar às adições de álcool, se se deseja continuar a produzir gás, ou às adições de sabões, se se deseja obter carbonetos líquidos. , como pode ser visto nos exemplos a seguir.

Exemplo 2

Em um meio onde a fermentação do metano foi iniciada previamente por uma ou mais cargas sucessivas de formato, metanol ou etanol é adicionado a uma taxa de uma parte em volume por dia e por 1000 partes em volume de cuvée. Este volume de uma parte é entendido para álcoois puros, mas é igualmente possível usar o mesmo volume de misturas de álcoois ou os volumes correspondentes de várias soluções alcoólicas.

Os resultados são os mesmos quer se use álcool metílico ou álcool etílico. É obtido um gás contendo 60 a 82 por cento de metano; o resto é dióxido de carbono, nunca monóxido de carbono. Portanto, esse gás não é tóxico e é fácil remover o dióxido de carbono dele, se desejado.

As diretrizes a seguir destacar os valores rendimentos:

em. Uma cuvée com capacidade para 1000 partes em volume foi mantida de 25 de abril a 4 de maio de 1947, ou seja, por 10 dias, pela adição de álcool etílico. Foi usado um total de 6 partes em peso de álcool. A embarcação forneceu 5430 partes por volume de gás.

vazão média por dia por partes 1000 vintage volume: peças 543 em volume de gás.

Produção por parte em peso de álcool: 905 partes em volume.

b. Uma cuvée com capacidade para 1000 partes em volume foi mantida de 31 de março a 9 de maio de 1947, ou seja, por 40 dias, alternadamente com álcool metílico e álcool etílico. Foi utilizado um total de 41 partes em peso de álcoois. A embarcação forneceu 29445 partes por volume de gás.

vazão média por dia por 1.000 partes volunre do vintage: 736 peças de volume.

Produção por parte em peso de álcool: 718 partes em volume.

vs. Uma cuvée com capacidade para 1000 partes em volume foi mantida de 31 de março a 7 de agosto de 1947, ou seja, por 130 dias, por adição de metanol e etanol representando um total de 71 partes em peso de álcoois. Liberou 81425 partes por volume de gás.

vazão média por dia por 1000 peças vintage volume: 626 peças de volume.

Produção por parte em peso de álcool: 1146 partes em volume.

Exemplo 3

Em um ambiente onde a fermentação do metano foi iniciada previamente com formato. o formato continua a ser adicionado a uma taxa de 2 a 3 partes em peso por dia e por 1000 partes em volume do lote e, além disso, um peso igual de oleato de sódio ou potássio é adicionado a cada dia. Para facilitar a adição do sabão, uma certa quantidade do meio é retirada do tanque, o sabão é dissolvido ali quente, fervido por alguns minutos e devolvido ao tanque.

A liberação de metano para; por alguns dias, apenas o dióxido de carbono é liberado e, finalmente, nada. Ao mesmo tempo vê-se formar na superfície do meio uma zona de aspecto avermelhado, com limite inferior inicialmente indeciso; em seguida, essa zona se condensa para formar uma camada claramente separada do líquido aquoso subjacente, assume um tom de mogno que escurece cada vez mais e tende para o preto.

Essa camada é composta de óleo cru que é facilmente coletado por sucção ou decantação simples.

Assim, de 5 de junho a 24 de agosto de 1947, um tanque recebeu, durante 80 dias, 224 partes em peso de ácido fórmico e 208 partes em peso de sabão comercial comum preparado com azeite. e potássio. Formam-se 197 partes em volume de petróleo bruto, que são submetidas a destilação fracionada.

É por cento obtido:
- 1 parte por volume a 100 graus (água);
- 4 partes em volume de 100 a 200 graus;
- 5 partes em volume de 200 a 300 graus;
- 20 partes em volume de frações passando entre 300 e 320 graus;
- 30 partes por volume de frações passando por 320 e 340 graus
- finalmente 5 partes em volume de frações entre 340 e 350 graus.

A 350 graus, permanecem 35 partes em volume de um piche preto que não é destilado, mas que queima deixando uma fina camada de coque residual.

É conveniente operar à pressão atmosférica, mas não se foge do âmbito da invenção trabalhando a uma pressão diferente.

As proporções das matérias-primas indicadas nos exemplos são as proporções ótimas, é claro, a invenção não se limita à adoção de tais proporções, mas se alguém se desviar delas notavelmente, em particular se o 'claramente excedemos o dobro ou, se os reduzirmos, os rendimentos diminuem.

mais:
- Leia o afirma Dr. Laigret
- Faça o download do patente "Produção de hidrocarbonetos líquidos e gasosos" em formato .pdf
- O projeto Laigret