Proceso para la producción de hidrocarburos líquidos y gaseosos y productos obtenidos por este proceso.

Aquí está el texto completo de la única patente emitida por el Doctor Laigret sobre su trabajo en la obtención de gas y aceite por fermentación bacteriológica. Usted puede descargar el texto en su forma original en .pdf aquí.

La presente invención se refiere a un método de producción de hidrocarburos gaseosos y líquidos de hidrocarburos, especialmente los aceites crudos, a partir de sustancias orgánicas por fermentación.

De hecho, el solicitante ha descubierto que, en determinadas condiciones medioambientales, determinados microorganismos eran capaces de provocar fermentaciones que conducían a la formación de hidrocarburos a partir de sustancias orgánicas con rendimientos cuantitativos o casi cuantitativos. Descubrió además que estos microorganismos eran capaces de realizar su acción destructiva de sustancias orgánicas con producción de hidrocarburos casi indefinidamente sin un consumo apreciable de nutrientes y sin degradación de los catalizadores empleados.

Los microorganismos específicos para la producción de hidrocarburos por el proceso que constituyen el objeto de la invención pertenecen a la categoría de microbios anaerobios y más, en particular, a la clase de los bacillus perfringens. Se da preferencia a la cepa de bacillus perfringens identificada por el profesor Weinberg y catalogada con el número 5.029 en la colección del Institut Pasteur de París.

Para que la fermentación esté orientada a la producción de hidrocarburos, el solicitante ha constatado que la presencia de yodo y sílice, en el medio en el que trabaja el bacilo, era fundamental; por conveniencia y sin tener que vincular una teoría a esta elección de término, el yodo y la sílice se denominarán globalmente catalizadores.

El medio más conveniente y favorable es un medio acuoso en el que el yodo está presente en una cantidad muy pequeña, siendo el contenido óptimo de yodo de aproximadamente 0,02 a 0,01 por ciento y la sílice presente en forma de. una cama completamente inundada. Para obtener una fermentación rápida y activa, es ventajoso que la altura de este lecho represente al menos una sexta parte de la del baño por encima del fondo del recipiente que lo contiene.

La sílice, para tener una gran acción superficial, se encuentra preferiblemente en estado muy dividido (granos o polvo, por ejemplo). Se pueden utilizar todo tipo de arenas compuestas esencialmente de sílice, pero se recomienda especialmente Kieselgühr.

En cuanto al yodo, se puede introducir, por ejemplo, en el medio en forma de un licor de yodo-yoduro como el licor de Lugol.

Entre las sustancias orgánicas capaces de suministrar hidrocarburos bajo la acción de bacilos anaeróbicos, las sales solubles de ácidos alifáticos, más particularmente las sales alcalinas, incluidas las sales de amonio, así como los propios ácidos alifáticos inferiores y los alcoholes. los alifáticos inferiores han demostrado ser particularmente ventajosos y fáciles de usar debido a su solubilidad en agua. Las sustancias en cuestión se pueden utilizar individualmente o en forma de mezclas, en particular mezclas industriales o soluciones industriales. Las sales de ácidos grasos superiores se pueden utilizar en particular en forma de jabones, tales como jabones comerciales, preparados a partir de grasas vegetales o animales.

Así, en la forma que se adopta preferentemente en la práctica, en particular por razones de economía, el procedimiento objeto de la invención consiste principalmente en mantener, en presencia de sílice, las condiciones para realizar una fermentación. anaeróbico, una solución acuosa y neutra de una o más sustancias de la categoría que consiste en ácidos alifáticos inferiores, sales solubles en agua de ácidos alifáticos y alcoholes alifáticos inferiores, solución que también contiene yodo , microbios de la clase Bacillus perfringens y nutrientes para estos bacilos. Sin embargo. la invención reside, más en general, en la aplicación de estos microbios a partir de sustancias orgánicas en presencia de sílice y trazas de yodo.

La ejecución de una fermentación y la realización de esta fermentación en las condiciones requeridas para la anaerobiosis obviamente significa que el ambiente en el que se desarrolla el proceso debe estar a una temperatura del orden de 37 ° C y que el la presencia de aire es perjudicial. Respecto a la temperatura. El solicitante ha descubierto que es posible operar a temperaturas un poco inferiores a 37 ° C sin causar daños graves a la producción de hidrocarburos; así es como esta producción sigue siendo buena a 30 ° C pero más lenta. Para excluir el aire en la medida de lo posible, es conveniente operar en tanques cerrados por una tapa provista de un tubo de escape de gas con válvula y llenar estos tanques con líquido hasta la tapa.

En funcionamiento normal, la fermentación se equilibra a sí misma hasta la neutralidad (ph 7) pero si, accidentalmente, el medio se vuelve ácido, es necesario restaurar la neutralidad, por ejemplo agregando soda o carbonato de sodio.

Para la implementación del proceso es conveniente preparar primero una solución acuosa de nutrientes, agregar un cultivo puro de bacilos así como yodo, colocar el conjunto en el recipiente o recipientes forrados con 'una cama de sílice estéril, llenándolos por completo. luego añadir las sustancias fermentables que se renuevan a medida que se consumen.

La fermentación, una vez iniciada, se continúa así de forma continua sin necesidad de renovar los nutrientes y catalizadores, siempre que, al menos, se pueda concluir de una prueba de diez meses consecutivos de fermentación.

Para mantener la cepa de bacilo elegida, el procedimiento se lleva a cabo de la manera bien conocida por los bacteriólogos, por ejemplo según el método de subcultivo en agar Veillon o en tubos en Y. Vestíbulo. Cuando desee inocular un medio destinado a la fermentación, puede comenzar trasplantando la cepa en caldo de glucosa al 2 por mil, poner en un horno a 37 ° C durante 48 horas, verificar la pureza del cultivo - ajustar el pH a 7 y toma 20 centímetros cúbicos de esta semilla por un litro del medio que quieras fermentar.

Se pueden utilizar como nutrientes sustancias nitrogenadas de diversas fuentes: maceración de carne o pescado, decocciones estériles de desechos animales, estiércol, etc. Un medio particularmente ventajoso es el agua de peptona al 10 por mil. Se recomienda no exceder el contenido de nitrógeno correspondiente, de lo contrario la actividad del fermento disminuirá.

Cuando los ácidos alifáticos inferiores o sus sales alcalinas se someten a fermentación, el hidrocarburo que comienza a formarse después de un cierto período de tiempo y que luego se produce de forma continua es metano o principalmente metano. Para el buen funcionamiento de la fermentación, es ventajoso utilizar inicialmente una sal alcalina de ácido alifático inferior como material fermentable, lo que conduce a la formación, en el medio de reacción, de carbonato alcalino que posteriormente desempeña el papel de tampón. y la operación se puede continuar con el propio ácido tan pronto como haya comenzado la fermentación del metano.

Cuando se trata de someter alcoholes alifáticos inferiores o sales de ácidos alifáticos superiores (estos últimos conducen a la producción de aceites), es conveniente iniciar previamente una fermentación de metano, por ejemplo mediante un formiato alcalino, y luego se procede a la adición de alcoholes o sales de ácidos superiores, opcionalmente con la continuación concomitante de la adición de ácido o sal de ácido alifático inferior.

La invención comprende, como nuevos productos industriales, mezclas de hidrocarburos gaseosos e hidrocarburos líquidos que se pueden preparar mediante el proceso definido anteriormente. Debido a su similitud en apariencia, constitución y propiedades con los aceites naturales, las mezclas de hidrocarburos líquidos se denominan aquí, por conveniencia, como aceites.

Con el fin de ilustrar la manera de llevar a cabo el método objeto de la invención, se darán a continuación algunos ejemplos que, por supuesto, no son limitativos.

Ejemplo 1

En un medio nutritivo y yodado, preparado como se describió anteriormente, se introduce formiato de sodio a razón de 4 a 8 partes en peso por 1000 partes en volumen de este medio, se inocula y se lleva a 37ºC. ° C

Durante los primeros tres días, se liberan dióxido de carbono e hidrógeno.

El volumen de esta liberación es variable: es, en promedio, 500 partes en volumen por 1000 partes en volumen de cuvée. Su composición también varía en proporciones bastante grandes, pudiendo el hidrógeno constituir del 30 al 80 por ciento de la mezcla.

A partir del cuarto día, se observa un período durante el cual nada negativo emerge. Tiene una duración de días 8. Hacia el décimo o duodécimo día, aparece una nueva versión: consiste en dióxido de carbono (promedio 50%) y metano (promedio 50%). Se recogieron, y por esta mezcla de combustible gaseoso, en las partes medias 1000 en volumen por lote de 1000.

Luego se instala la fermentación de metano. Puede mantenerse indefinidamente añadiendo nuevo formiato o, más simplemente, ácido fórmico, porque el medio se tampona espontáneamente con el carbonato resultante de la descomposición del formiato. A partir de este momento, se introducen de 2 a 4 partes en volumen de ácido fórmico por día y por 1000 partes en volumen de cuvée; hay un burbujeo de dióxido de carbono que se deja salir libremente y luego se deja que continúe la fermentación. De esta forma se asegura la marcha continua. Su caudal, muy regular, es de 800 partes en volumen de gas por día y por 1000 partes en volumen de cuvée. Sin embargo, el rendimiento práctico es pobre reducido a la unidad de peso de materia prima, no supera las 200 partes en volumen de gas por parte en peso de ácido fórmico y el gas, aunque es un buen combustible, contiene solo el 50% e de metano.

La fermentación de formiatos por sí sola tiene poco interés para el mantenimiento continuo de la producción de metano, pero es útil para iniciar esta última y, en general, para preparar el medio para otros tipos de fermentación. En consecuencia, en la práctica, se recomienda comenzar siempre con el formiato solo y luego pasar a las adiciones de alcohol si se desea seguir produciendo gas, oa las adiciones de jabones si se desea obtener carburos líquidos. , como se desprende de los siguientes ejemplos.

Ejemplo 2

En un medio en el que la fermentación del metano se ha iniciado de antemano mediante una o más cargas sucesivas de formiato, se añade metanol o etanol a razón de una parte en volumen por día y por 1000 partes en volumen de cuvée. Este volumen de una parte se entiende para alcoholes puros, pero es igualmente posible utilizar el mismo volumen de mezclas de alcoholes o los volúmenes correspondientes de diversas soluciones alcohólicas.

Los resultados son los mismos si se usa alcohol metílico o alcohol etílico. Se obtiene un gas que contiene de 60 a 82 por ciento de metano; el resto es dióxido de carbono, nunca monóxido de carbono. Por lo tanto, este gas no es tóxico y es fácil eliminar el dióxido de carbono si se desea.

Las siguientes directrices destacan los rendimientos de valores:

a. Se mantuvo una cuvée con una capacidad de 1000 partes en volumen del 25 de abril al 4 de mayo de 1947, es decir, durante 10 días, mediante la adición de alcohol etílico. Se utilizó un total de 6 partes en peso de alcohol. El recipiente proporcionó 5430 partes en volumen de gas.

caudal promedio por día por partes 1000 volumen de cosecha: 543 partes por volumen de gas.

Producción por partes en peso de alcohol: 905 partes en volumen.

segundo. Se mantuvo una cuvée con una capacidad de 1000 partes en volumen del 31 de marzo al 9 de mayo de 1947, es decir, durante 40 días, alternativamente con alcohol metílico y alcohol etílico. Se utilizaron un total de 41 partes en peso de alcoholes. El recipiente proporcionó 29445 XNUMX partes en volumen de gas.

caudal promedio por día por 1.000 partes volunre cosecha: 736 partes en volumen.

Producción por parte en peso de alcohol: 718 partes en volumen.

vs. Se mantuvo un cuvée con una capacidad de 1000 partes en volumen del 31 de marzo al 7 de agosto de 1947, es decir, durante 130 días, mediante adiciones de metanol y etanol que representan un total de 71 partes en peso de alcoholes. Liberó 81425 partes por volumen de gas.

caudal promedio por día por 1000 partes en volumen de cosecha: 626 partes en volumen.

Producción por parte en peso de alcohol: 1146 partes en volumen.

Ejemplo 3

En un ambiente donde la fermentación del metano se haya iniciado previamente con formiato. se sigue añadiendo formiato a razón de 2 a 3 partes en peso por día y por 1000 partes en volumen del lote, y además se añade cada día un peso igual de oleato de sodio o potasio. Para facilitar la adición del jabón, se retira una cierta cantidad del medio del tanque, el jabón se disuelve en caliente, se hierve durante unos minutos y se devuelve al tanque.

Se detiene la liberación de metano; durante unos días, solo se libera dióxido de carbono y finalmente no se libera nada. Al mismo tiempo vemos que se forma en la superficie del medio una zona de apariencia rojiza, con un límite inferior al principio indeciso; luego esta zona se condensa para formar una capa claramente separada del líquido acuoso subyacente, toma un tono caoba que se oscurece cada vez más y tiende al negro.

Esta capa se compone de petróleo crudo que se recoge fácilmente por succión o simple decantación.

Así, del 5 de junio al 24 de agosto de 1947, un tanque recibió, durante 80 días, 224 partes en peso de ácido fórmico y 208 partes en peso de jabón comercial ordinario preparado con aceite de oliva. y potasa. Se forman 197 partes en volumen de crudo, que se someten a destilación fraccionada.

Es por ciento obtenido:
- 1 parte en volumen a 100 grados (agua);
- 4 partes en volumen de 100 a 200 grados;
- 5 partes en volumen de 200 a 300 grados;
- 20 partes en volumen de fracciones que pasan entre 300 y 320 grados;
- 30 partes en volumen de fracciones que pasan por 320 y 340 grados
- finalmente 5 partes en volumen de fracciones entre 340 y 350 grados.

A 350 grados, quedan 35 partes en volumen de una brea negra que no se destila pero que se quema dejando una fina capa de coque residual.

Es conveniente operar a presión atmosférica pero uno no se aparta del alcance de la invención trabajando a una presión diferente.

Las proporciones de materias primas indicadas en los ejemplos son las proporciones óptimas, por supuesto, la invención no se limita a la adopción de tales proporciones sino si se desvía de ellas notablemente, en particular si el 'superamos claramente el doble o si los reducimos, los rendimientos disminuyen.

Saber más:
- Leer el afirma el Dr. Laigret
- Descargar el patente "Producción de hidrocarburos líquidos y gaseosos" en forma .pdf
– El proyecto Laigret