Переработка биомассы

Предложена переработка биомассы (например, растительной биомассы, животной биомассы и биомассы из городских отходов) с получением применимых продуктов, таких как топлива. Раскрыты системы, которые могут использовать материалы для сырья, такие как целлюлозные и/или лигноцеллюлозные материалы, для получения этанола и/или бутанола, например,ферментацией. 017612 Перекрестная ссылка на родственные заявки Заявка на данное изобретение заявляет приоритет предварительной заявки США 60/859911, поданной 17 ноября 2006 г., предварительной заявки США 60/875144, поданной 15 декабря 2006 г., и предварительной заявки США 60/881891, поданной 23 января 2007 г., при этом содержание каждой из указанных заявок включено в данное описание в качестве ссылки. Область техники, к которой относится данное изобретение Данное изобретение относится к переработке биомассы и к полученным из нее продуктам. Уровень техники Целлюлозные и лигноцеллюлозные материалы, например, в волокнистой форме получают, перерабатывают и используют в больших количествах в ряде применений. Часто такие материалы используют один раз, затем их выбрасывают в виде отходов или просто считают отходами переработки, которыми являются, например, сточные воды, багасса, опилки и сухой корм для скота. Различные целлюлозные и лигноцеллюлозные материалы, их использование и применения раскрыты в патентах США 7074918, 6448307, 6258876, 6207729, 5973035 и 5952105 и в различных заявках на патент, включающих "Волокнистые материалы и композиты", описанные в PCT/US2006/010648, поданной 23 марта 2006 г., и "Волокнистые материалы и композиты", описанные в заявке на патент США 2007/0045456. Сущность изобретения Данное изобретение в общем относится к углеводсодержащим материалам (например, к материалам биомассы или к материалам, полученным из биомассы), способам получения и обработки таких материалов для изменения их структуры и к продуктам, полученным из структурно-измененных материалов. Многие из способов, раскрытых в данном описании, могут предоставить, например, целлюлозные и/или лигноцеллюлозные материалы, имеющие пониженную молекулярную массу и/или кристалличность относительно природного материала. Многие из способов предоставляют материалы, которые могут быть более легко использованы множеством микроорганизмов для получения полезных продуктов, таких как водород, спирты (например, этанол или бутанол), органические кислоты (например, уксусная кислота),углеводороды, побочные продукты (например, белки) или смесей любого из указанных продуктов. В соответствии с одним аспектом данное изобретение характеризуется способами изменения молекулярной структуры сырья биомассы, которые включают подготовку сырья биомассы уменьшением одного или более размеров отдельных кусков биомассы; предварительную обработку сырья биомассы с использованием двух или более различных методов предварительной обработки, каждый из которых изменяет молекулярную структуру, при этом различные методы предварительной обработки выбраны из облучения, ультразвуковой обработки, пиролиза и окисления; и переработку подготовленного и предварительно обработанного сырья биомассы с получением продукта. В некоторых вариантах сырье биомассы подготавливают и затем предварительно обрабатывают. Сырье биомассы может быть также предварительно обработано и затем подготовлено. Уменьшение одного или более размеров отдельных кусков биомассы может включать, например,использование сдвигового усилия, резки или размола. В некоторых вариантах сырье биомассы подвергают двум или более методам предварительной обработки в одно и то же или почти в одно и то же время. Два или более методов предварительной обработки могут включать, например, облучение и ультразвуковую обработку. Облучение может быть, например, в форме электронного пучка. В отдельных вариантах облучение электронным пучком осуществляют при уровне общей дозы 10 Мрад и ультразвуковую обработку осуществляют при уровне общей энергии более 5 МДж/м 3. Облучение может предшествовать ультразвуковой обработке, или ультразвуковая обработка может предшествовать облучению, или облучение и ультразвуковая обработка могут быть осуществлены в одно и то же или почти в одно и то же время. Изменение молекулярной структуры сырья биомассы может включать, например, изменение любой одной или более характеристик, выбранных из средней молекулярной массы, средней кристалличности,удельной поверхности, степени полимеризации, пористости, разветвления, прививки и размера домена биомассы. В некоторых вариантах изменение молекулярной структуры сырья биомассы включает уменьшение любой одной или обеих характеристик, выбранных из средней молекулярной массы и средней кристалличности биомассы, или увеличение любой одной или обеих характеристик, выбранных из удельной поверхности и пористости биомассы. В соответствии с другим аспектом изобретение характеризуется способами получения продуктов,таких как воспламеняющиеся топлива, которые включают обеспечение материала, включающего углевод, полученного способом, включающим предварительную обработку сырья биомассы любыми двумя или более методами, выбранными из облучения, ультразвуковой обработки, пиролиза и окисления; и контактирование материала с микроорганизмом, имеющим способность превращать по меньшей мере часть, например по меньшей мере 1 мас.%, материала в продукт, такой как воспламеняющееся топливо.-1 017612 В некоторых вариантах два или более различных методов предварительной обработки включают облучение и ультразвуковую обработку, облучение и окисление, облучение и пиролиз, ультразвуковую обработку и окисление, ультразвуковую обработку и пиролиз или окисление и пиролиз. Любой раскрытый в данном описании метод может дополнительно включать, например, предварительную обработку сырья биомассы паровым взрывом. В некоторых вариантах способ не включает, например, гидролиз биомассы кислотой или основанием. В некоторых вариантах не гидролизовано по меньшей мере примерно 70 мас.% биомассы, например по меньшей мере 95 мас.% массы. В отдельных вариантах биомасса, по существу, совсем не гидролизована. В некоторых вариантах по меньшей мере один метод предварительной обработки применяют, например, для биомассы, в которой менее примерно 25 мас.% биомассы смочено жидкостью, такой как вода. В некоторых вариантах по меньшей мере один метод предварительной обработки применяют для биомассы, которая, по существу, совсем не смочена жидкостью, такой как вода. Биомасса может иметь, например, менее примерно 5 мас.% удержанной воды, как измерено при 25 С и относительной влажности 50%. В некоторых вариантах по меньшей мере один метод предварительной обработки может быть применен для биомассы, в которой менее примерно 25 мас.% биомассы находится в набухшем состоянии,причем набухшее состояние характеризуется присутствием объема, который примерно на 2,5% выше объема в ненабухшем состоянии. В других вариантах биомассу смешивают с агентом, вызывающим набухание, или она включает такой агент. В любом раскрытом в данном описании методе биомасса может быть смешана, например, с агентом, вызывающим набухание, или включает такой агент, и биомасса может получать дозу менее примерно 10 Мрад. В некоторых вариантах один из методов предварительной обработки является облучением или включает облучение. В некоторых вариантах по меньшей мере один из методов предварительной обработки, например облучение, применяют для сырья биомассы в то время, когда сырье биомассы подвергается воздействию воздуха. Может быть использовано давление. По меньшей мере один из методов предварительной обработки, например облучение, может быть использован, например, для биомассы под давлением более примерно 2,5 атм, например более 5 или 10 атм. Способ может дополнительно включать окисление, пиролиз или паровой взрыв биомассы. Примеры сырья биомассы включают бумагу, бумажные продукты, бумажные отходы, древесину,древесно-стружечные плиты, опилки, сельскохозяйственные отходы, сточные воды, силос, травы, рисовую шелуху, багассу, хлопок, джут, коноплю, растительное волокно из целлюлозы, бамбук, сизаль, абаку, солому, стержни кукурузных початков, кукурузную солому, просо прутьевидное, люцерну, сено, волосы кокосового ореха, хлопок, синтетическую целлюлозу, морские водоросли, водоросли или их смеси. Биомасса может представлять собой природный или синтетический материал. Примеры топлив включают одно или несколько топлив, выбранных из водорода, спиртов и углеводородов. Спирты могут включать, например, этанол, н-пропанол, изопропанол, н-бутанол или их смеси. Микроорганизм может представлять собой, например, бактерию или дрожжи. Переработка может включать ферментацию материала в продукт, такой как воспламеняющееся топливо. Облучение может быть осуществлено, например, с использованием ионизирующего излучения, такого как гамма-излучение, электронного пучка или ультрафиолетового С-излучения, имеющего длину волны от примерно 100 до примерно 280 нм. Ионизирующее излучение может включать облучение электронным пучком. Облучение может быть осуществлено, например, при уровне общей дозы от примерно 10 до примерно 150 Мрад, например, при мощности дозы от примерно 0,5 до примерно 10 Мрад/день или от 1 до примерно 10 Мрад/с. В некоторых вариантах облучение включает использование двух или более источников облучения,таких как гамма-излучение и пучок электронов. Ультразвуковая обработка может быть осуществлена, например, при частоте от примерно 15 до примерно 25 кГц, например при частоте от 18 до 22 кГц. В некоторых вариантах биомасса включает первую целлюлозу, имеющую первую среднечисленную молекулярную массу, и углеводный материал включает вторую целлюлозу, имеющую вторую среднечисленную молекулярную массу, которая ниже первой среднечисленной молекулярной массы. Вторая среднечисленная молекулярная масса ниже первой среднечисленной молекулярной массы, например,более чем примерно в один раз. В некоторых вариантах первая целлюлоза имеет первую кристалличность и вторая целлюлоза имеет вторую кристалличность, которая ниже первой кристалличности. Вторая кристалличность может быть ниже первой кристалличности более чем примерно на 10%.-2 017612 В некоторых вариантах первая целлюлоза может иметь первую степень окисления и вторая целлюлоза имеет вторую степень окисления, которая выше первой степени окисления. Сырье биомассы может быть получено, например, сдвигом волокна источника биомассы с получением волокнистого материала. Сдвиг может быть осуществлен, например, дисковым ножом. Волокна волокнистого материала могут иметь, например, среднее отношение длины к диаметру более 5/1. Волокнистый материал может иметь, например, удельную поверхность по методу БЭТ более 0,25 м 2/г. В некоторых вариантах углевод может включать одну или более -1,4-связей и иметь среднечисленную молекулярную массу от примерно 3000 до 50000. Предварительно обработанный материал биомассы может дополнительно включать, например, буфер, такой как бикарбонат натрия или хлорид аммония, электролит, такой как хлорид калия или хлорид натрия, фактор роста, такой как биотин, и/или парное основание, такое как урацил, поверхностноактивное вещество, минерал или хелатирующий агент. В некоторых вариантах сырье биомассы предварительно обрабатывают с использованием любых трех или более методов, выбранных из облучения, ультразвуковой обработки, пиролиза и окисления в любом порядке или примерно в одно и то же время. В соответствии с другим аспектом изобретение характеризуется способами получения продукта,такого как воспламеняющееся топливо, которые включают обеспечение материала, включающего углевод, полученного предварительной обработкой сырья биомассы любым одним или более методами, выбранными из облучения, ультразвуковой обработки, окисления, пиролиза и парового взрыва, в котором менее примерно 25 мас.% биомассы находится в набухшем состоянии, причем набухшее состояние характеризуется присутствием объема, который примерно на 2,5% выше номинального объема в ненабухшем состоянии; и контактирование материала с микроорганизмом, имеющим способность превращать по меньшей мере часть, например по меньшей мере 1 мас.%, материала в продукт, такой как воспламеняющееся топливо. В соответствии с другим аспектом изобретение характеризуется способами получения продукта,такого как воспламеняющееся топливо, которые включают обеспечение материала, включающего углевод, полученного предварительной обработкой сырья биомассы, выбранной из любой одной или более обработок, включающих облучение, ультразвуковую обработку, окисление, пиролиз и паровой взрыв, в котором менее примерно 25 мас.% биомассы гидролизуется после предварительной обработки; и контактирование материала с микроорганизмом, имеющим способность превращать по меньшей мере часть материала, например по меньшей мере примерно 1 мас.%, в продукт, такой как воспламеняющееся топливо. В соответствии с другим аспектом изобретение характеризуется способами получения продукта,такого как воспламеняющееся топливо, которые включают обеспечение материала, включающего углевод, полученного предварительной обработкой сырья биомассы, выбранной из любой одной или более обработок, включающих облучение, ультразвуковую обработку, окисление, пиролиз и паровой взрыв, в котором менее примерно 25 мас.% биомассы находится в контакте с жидкостью, такой как вода; и контактирование материала с микроорганизмом, имеющим способность превращать по меньшей мере часть,например по меньшей мере примерно 1 мас.%, материала в продукт, такой как воспламеняющееся топливо. В некоторых вариантах способы включают выбор двух или более различных методов предварительной обработки. Два или более различных методов предварительной обработки могут включать, например, облучение и ультразвуковую обработку, облучение и окисление, облучение и пиролиз, ультразвуковую обработку и окисление, ультразвуковую обработку и пиролиз или окисление и пиролиз. Предварительная обработка биомассы необязательно может включать паровой взрыв. В соответствии с другим аспектом изобретение характеризуется способами получения продукта,такого как воспламеняющееся топливо, которые включают обеспечение материала, включающего углевод, полученного предварительной обработкой подвергнутого сдвигу сырья биомассы, выбранной из любой одной или более обработок, включающих облучение, ультразвуковую обработку, окисление, пиролиз и паровой взрыв; и контактирование материала с микроорганизмом, имеющим способность превращать по меньшей мере часть, например по меньшей мере примерно 1 мас.%, материала в продукт,такой как воспламеняющееся топливо. Подвергнутая сдвигу биомасса может включать, например, дискретные волокна, имеющие отношение длины к диаметру (Д/Д, L/D) более примерно 5/1. Биомасса может иметь, например, внутренние волокна, и биомасса подвергается сдвигу до степени, при которой существенно подвергаются сдвигу ее внутренние волокна. Например, биомасса подвергается сдвигу до степени, при которой она имеет объемный вес менее примерно 0,35 г/см 3. В соответствии с другим аспектом изобретение характеризуется системами для обработки сырья биомассы, которые включают модуль подготовки сырья биомассы, предназначенный для уменьшения размера кусков биомассы; два или более из следующих модулей предварительной обработки: модуль облучения, размещенный для облучения биомассы; модуль ультразвуковой обработки, размещенный для воздействия ультразвуковой энергии на биомассу; модуль окисления, размещенный для окисления био-3 017612 массы; модуль пиролиза, размещенный для нагрева биомассы; и подсистему для транспортировки биомассы, предназначенную для перемещения биомассы к модулям и между модулями в пределах системы для обработки. Два или более модулей предварительной обработки устанавливают последовательно и/или приспосабливают для обработки части биомассы примерно в одно и то же время. Любая система может дополнительно включать, например, реактор. В соответствии с другим аспектом изобретение характеризуется системами, включающими реактор,содержащий предварительно обработанный материал биомассы, включающий углевод. Предварительно обработанный материал биомассы получают любым раскрытым в данном описании способом. Реактор может также содержать, например, микроорганизм в контакте с материалом, причем микроорганизм имеет способность превращать по меньшей мере часть материала в продукт, такой как воспламеняющееся топливо. Реактор может иметь, например, общий объем более примерно 1000 л, например более 5000 л. Любая система может включать, например, модуль облучения и модуль ультразвуковой обработки. В соответствии с другим аспектом изобретение характеризуется углеводными материалами, полученными способом, включающим предварительную обработку подвергнутого сдвигу сырья биомассы,выбранную из любой одной или более обработок, включающих облучение, ультразвуковую обработку,окисление, пиролиз и паровой взрыв. Предварительная обработка может быть осуществлена, например,любыми двумя или более обработками, выбранными из облучения, ультразвуковой обработки, окисления, пиролиза и парового взрыва. В соответствии с другим аспектом изобретение характеризуется углеводными материалами, полученными способом, включающим предварительную обработку сырья биомассы, выбранную из любых двух или более обработок, включающих облучение, ультразвуковую обработку, окисление, пиролиз и паровой взрыв. В соответствии с другим аспектом изобретение характеризуется композициями, содержащими целлюлозный или лигноцеллюлозный материал, имеющий пик максимальной молекулярной массы менее примерно 25000 и кристалличность менее примерно 55%. Целлюлозный или лигноцеллюлозный материал может, например, иметь пористость более примерно 72%, удельную поверхность по методу БЭТ более примерно 0,75 м 2/г или объемный вес менее примерно 0,5 г/см 3. Композиция может дополнительно включать, например, фермент и/или микроб. В соответствии с другим аспектом изобретение характеризуется композициями, содержащими целлюлозный или лигноцеллюлозный материал, включающий волокна. Целлюлозный или лигноцеллюлозный материал имеет пик максимальной молекулярной массы примерно 25000 и объемный вес менее примерно 0,5 г/см 3. В соответствии с другим аспектом изобретение характеризуется способами получения композиционных материалов, таких как композиционные материалы на основе волокна и полимерной матрицы,которые включают облучение волокнистого материала, включающего первый целлюлозный и/или лигноцеллюлозный материал, имеющий первую молекулярную массу, с получением второго целлюлозного и/или лигноцеллюлозного материала, имеющего вторую молекулярную массу, которая выше первой молекулярной массы; и объединение второго целлюлозного и/или лигноцеллюлозного материала с материалом, таким как смола. В соответствии с другим аспектом изобретение характеризуется способами получения композиционных материалов, таких как композиционные материалы на основе волокна и полимерной матрицы,которые включают объединение материала, такого как смола, с волокнистым материалом, включающим целлюлозный и/или лигноцеллюлозный материал, имеющий первую молекулярную массу, с получением композиционного материала, включающего волокнистый материал и матрицу; и облучение композиционного материала для увеличения молекулярной массы первого целлюлозного и/или лигноцеллюлозного материала в матрице, такой как отверждающееся связующее. В соответствии с другим аспектом изобретение характеризуется способами получения композиционных материалов, таких как композиционные материалы на основе волокна и полимерной матрицы,которые включают облучение волокнистого материала, включающего первый целлюлозный и/или лигноцеллюлозный материал, имеющий первую молекулярную массу, с получением второго целлюлозного и/или лигноцеллюлозного материала, имеющего вторую молекулярную массу, которая выше первой молекулярной массы; объединение второго целлюлозного и/или лигноцеллюлозного материала с материалом, таким как смола, с получением композиционного материала; и облучение композиционного материала. В соответствии с другим аспектом изобретение характеризуется способами получения облученных древесных продуктов, которые включают обеспечение древесного продукта, включающего первый углеводсодержащий материал, имеющий первую молекулярную массу; и облучение древесного продукта с получением облученного древесного продукта, включающего второй углеводсодержащий материал,имеющий вторую молекулярную массу, которая выше первой молекулярной массы. Способы могут дополнительно включать, например, ультразвуковую обработку, проводимую, например, перед облучением, после облучения или одновременно с облучением.-4 017612 Раскрыты способы, которые включают обеспечение первого материала, включающего целлюлозу,имеющую первую среднечисленную молекулярную массу; облучение первого материала с получением второго материала, включающего целлюлозу, имеющую вторую среднечисленную молекулярную массу,которая ниже первой среднечисленной молекулярной массы; и объединение второго материала с микроорганизмом. Микроорганизм использует, например, ферменты или иным образом превращает второй материал и в некоторых случаях первый материал с получением полезного продукта, такого как воспламеняющееся топливо. Воспламеняющееся топливо может включать, например, один или более продуктов, выбранных из водорода, спирта, органической кислоты, углеводорода, или смесь указанных продуктов. Предпочтительный продукт является этанолом или бутанолом, например н-, втор- или третбутанолом. В некоторых вариантах первый материал включает целлюлозный или лигноцеллюлозный материал. Например, первый материал может представлять собой или может включать бумагу, бумажные продукты, древесину, древесиноподобные материалы, древесно-стружечные плиты, травы, рисовую шелуху,багассу, хлопок, джут, коноплю, растительное волокно из целлюлозы, бамбук, сизаль, абаку, солому,стержни кукурузных початков, водоросли, морские водоросли, волосы кокосового ореха, хлопок, синтетическую целлюлозу или смеси любого из указанных материалов. В предпочтительных вариантах первый материал находится в форме волокнистого материала, который включает волокна, полученные сдвигом источника волокна. Только сдвиг может уменьшить кристалличность волокнистого материала и может работать синергически с любой методикой способа, которая может также уменьшать кристалличность и/или молекулярную массу. Сдвиг может быть осуществлен, например, дисковым ножом. В некоторых вариантах волокнистый материал имеет среднее отношение длины к диаметру более 5/1. Первый и/или второй материал могут иметь, например, удельную поверхность по методу БЭТ более 0,25 м 2/г и/или пористость более примерно 25%. В некоторых вариантах облучение осуществляют ионизирующим излучением, таким как гаммалучи или пучок электронов. В предпочтительных вариантах микроорганизм является бактерией или грибом, таким как дрожжи. В некоторых вариантах вторая среднечисленная молекулярная масса по меньшей мере примерно на 25% ниже первой среднечисленной молекулярной массы, например ниже на 50%. Раскрыты способы, которые включают сдвиг источника волокна с получением первого волокнистого материала, включающего целлюлозу, имеющую первую среднечисленную молекулярную массу; и облучением первого волокнистого материала, включающего целлюлозу, имеющую вторую среднечисленную молекулярную массу, которая ниже первой среднечисленной молекулярной массы. Сдвиг может работать синергически с облучением для уменьшения кристалличности и/или молекулярной массы. Указанные способы могут дополнительно включать объединение второго материала с микроорганизмом. Раскрыты способы, которые включают облучение источника волокна, например бумаги, включающего целлюлозу, имеющую первую среднечисленную молекулярную массу, с получением облученного источника волокна, включающего целлюлозу, имеющую вторую среднечисленную молекулярную массу,которая меньше первой среднечисленной молекулярной массы; и сдвиг облученного источника волокна с получением волокнистого материала. В отношении предварительно облученного материала следует отметить, что облученный материал может быть хрупким и более восприимчивым к "раскрытию" во время сдвига. Указанные способы могут дополнительно включать объединение волокнистого материала с микроорганизмом. Раскрыты способы, которые включают обеспечение первого лигноцеллюлозного материала, включающего целлюлозу, имеющую первую среднечисленную молекулярную массу; и облучение первого лигноцеллюлозного материала с получением второго лигноцеллюлозного материала, включающего целлюлозу, имеющую вторую среднечисленную молекулярную массу, которая ниже первой среднечисленной молекулярной массы. Указанные способы могут дополнительно включать объединение второго лигноцеллюлозного материала с микроорганизмом или удаление лигнина из второго лигноцеллюлозного материала с получением делигнифицированного материала и последующее объединение делигнифицированного материала с микроорганизмом. Удаленный лигнин может быть использован, например, в качестве вещества, улучшающего технологические свойства пластиков, или он может быть сожжен с получением энергии. Раскрыты способы, которые включают обеспечение первого волокнистого материала, включающего целлюлозу, имеющую первую среднечисленную молекулярную массу; уплотнение первого волокнистого материала с получением уплотненного первого волокнистого материала и облучение уплотненного первого волокнистого материала с получением уплотненного второго материала, включающего целлюлозу, имеющую вторую среднечисленную молекулярную массу, которая ниже первой среднечисленной молекулярной массы. Уплотнение может работать синергически с облучением для снижения молекулярной массы и может также повысить производительность на любой стадии обработки, раскрытой в дан-5 017612 ном описании. Указанные способы могут дополнительно включать объединение второго уплотненного волокнистого материала с микроорганизмом или фибрирование второго уплотненного волокнистого материала с получением второго волокнистого материала и последующее объединение второго волокнистого материала с микроорганизмом. Для дополнительного способствования снижению молекулярной массы целлюлозы в любом представленном в данном описании способе может быть использован фермент, например фермент, разлагающий клетчатку, и/или агент, вызывающий набухание. Раскрыты способы, которые включают ультразвуковую обработку первого материала, включающего целлюлозу, имеющую первую среднечисленную молекулярную массу, с получением второго материала, включающего целлюлозу, имеющую вторую среднечисленную молекулярную массу, которая ниже первой среднечисленной молекулярной массы; и объединение второго материала с микроорганизмом. Микроорганизм использует, например, ферменты или иным образом превращает второй материал и в некоторых случаях первый материал с получением полезного продукта, например воспламеняющегося топлива. Воспламеняющееся топливо, например, может представлять собой или может включать водород, спирт, органическую кислоту, углеводород или смесь указанных продуктов. Предпочтительный продукт является этанолом или бутанолом, например н-, втор- или трет-бутанолом. В некоторых вариантах первый материал включает целлюлозный или лигноцеллюлозный материал. Например, первый материал может представлять собой или может включать бумагу, бумажные продукты, древесину, древесиноподобные материалы, древесно-стружечные плиты, травы, рисовую шелуху,багассу, хлопок, джут, коноплю, растительное волокно из целлюлозы, бамбук, сизаль, абаку, солому,стержни кукурузных початков, водоросли, морские водоросли, волосы кокосового ореха, хлопок, синтетическую целлюлозу или смеси любого из указанных материалов. В предпочтительных вариантах первый материал находится в форме волокнистого материала, который включает волокна, полученные сдвигом источника волокна. Сдвиг может работать, например, синергически с ультразвуковой обработкой для уменьшения молекулярной массы и/или кристалличности. Сдвиг может быть осуществлен, например, дисковым ножом. В некоторых вариантах волокнистый материал имеет среднее отношение длины к диаметру более 5/1. Первый и/или второй материал могут иметь, например, удельную поверхность по методу БЭТ более 0,25 м 2/г и/или пористость более примерно 25%. В некоторых вариантах ультразвуковую обработку осуществляют звуком, имеющим частоту от примерно 16 до примерно 100 кГц и/или интенсивность от примерно 30 до примерно 600 Вт/см 2. В предпочтительных вариантах микроорганизм является бактерией или грибом, таким как дрожжи. В некоторых вариантах вторая среднечисленная молекулярная масса по меньшей мере примерно на 25% ниже первой среднечисленной молекулярной массы, например ниже на 50%. Раскрыты способы, которые включают сдвиг источника волокна с получением первого волокнистого материала, включающего целлюлозу, имеющую первую среднечисленную молекулярную массу; и ультразвуковую обработку первого волокнистого материала с получением второго волокнистого материала, включающего целлюлозу, имеющую вторую среднечисленную молекулярную массу, которая ниже первой среднечисленной молекулярной массы. Указанные способы могут дополнительно включать объединение второго материала с микроорганизмом. Раскрыты способы, которые включают ультразвуковую обработку источника волокна, например бумаги, включающего целлюлозу, имеющую первую среднечисленную молекулярную массу, с получением обработанного ультразвуком источника волокна, включающего целлюлозу, имеющую вторую среднечисленную молекулярную массу, которая меньше первой среднечисленной молекулярной массы; и сдвиг обработанного ультразвуком источника волокна с получением волокнистого материала. В отношении предварительно обработанного ультразвуком материала следует отметить, что обработанный ультразвуком материал может быть хрупким и более восприимчивым к "раскрытию" во время сдвига. Указанные способы могут дополнительно включать объединение волокнистого материала с микроорганизмом. Раскрыты способы, которые включают ультразвуковую обработку первого лигноцеллюлозного материала, включающего целлюлозу, имеющую первую среднечисленную молекулярную массу, с получением второго волокнистого материала, включающего целлюлозу, имеющую вторую среднечисленную молекулярную массу, которая ниже первой среднечисленной молекулярной массы. Указанные способы могут дополнительно включать объединение второго лигноцеллюлозного материала с микроорганизмом или удаление лигнина из второго лигноцеллюлозного материала с получением делигнифицированного материала и последующее объединение делигнифицированного материала с микроорганизмом. Раскрыты способы, которые включают ультразвуковую обработку первого волокнистого материала,включающего целлюлозу, имеющую первую среднечисленную молекулярную массу, с получением второго волокнистого материала, включающего целлюлозу, имеющую вторую среднечисленную молеку-6 017612 лярную массу, которая ниже первой среднечисленной молекулярной массы; и уплотнение второго волокнистого материала с получением уплотненного волокнистого материала. Указанные способы могут дополнительно включать объединение уплотненного волокнистого материала с микроорганизмом или фибрирование уплотненного волокнистого материала с получением третьего волокнистого материала и последующее объединение третьего волокнистого материала с микроорганизмом. Для дополнительного способствования снижению молекулярной массы целлюлозы в любом представленном в данном описании способе может быть использован фермент, например фермент, разлагающий клетчатку, или химическое вещество, например гипохлорит натрия, кислота, основание или агент, вызывающий набухание. Обработку ферментом и/или химическим веществом можно осуществлять перед ультразвуковой обработкой, во время или после нее. Раскрыты способы, которые включают пиролиз первого материала, включающего целлюлозу,имеющую первую среднечисленную молекулярную массу, с получением второго материала, включающего целлюлозу, имеющую вторую среднечисленную молекулярную массу, которая ниже первой среднечисленной молекулярной массы; и объединение второго материала с микроорганизмом. Микроорганизм использует, например, ферменты или иным образом превращает второй материал и в некоторых случаях первый материал с получением полезного продукта, например воспламеняющегося топлива. Воспламеняющееся топливо может включать, например, один или более продуктов, выбранных из водорода, спирта, органической кислоты, углеводорода или смеси указанных продуктов. Предпочтительный продукт является этанолом или бутанолом. В некоторых вариантах первый материал включает целлюлозный или лигноцеллюлозный материал. Например, первый материал может представлять собой или может включать бумагу, бумажные продукты, древесину, древесиноподобные материалы, древесно-стружечные плиты, травы, рисовую шелуху,багассу, хлопок, джут, коноплю, растительное волокно из целлюлозы, бамбук, сизаль, абаку, солому,стержни кукурузных початков, водоросли, морские водоросли, волосы кокосового ореха, хлопок, синтетическую целлюлозу или смеси любого из указанных материалов. В предпочтительных вариантах первый материал находится в форме волокнистого материала, который включает волокна, полученные сдвигом источника волокна. Относительно малое поперечное сечение может быть часто пиролизовано с большим контролем и эффективностью. Например, сдвиг может быть осуществлен дисковым ножом. В некоторых вариантах волокнистый материал имеет среднее отношение длины к диаметру более 5/1. Первый или второй материал может иметь удельную поверхность по методу БЭТ более 0,25 м 2/г и/или пористость более примерно 25%. Высокие удельные поверхности и/или пористости могут повысить скорости реакции, что делает способы более эффективными. В предпочтительных вариантах микроорганизм является бактерией или грибом, таким как дрожжи. В некоторых вариантах вторая среднечисленная молекулярная масса по меньшей мере примерно на 25% ниже первой среднечисленной молекулярной массы, например ниже на 50%. Раскрыты способы, которые включают сдвиг источника волокна с получением первого волокнистого материала, включающего целлюлозу, имеющую первую среднечисленную молекулярную массу; и пиролиз первого волокнистого материала с получением второго волокнистого материала, включающего целлюлозу, имеющую вторую среднечисленную молекулярную массу, которая ниже первой среднечисленной молекулярной массы. Указанные способы могут дополнительно включать объединение второго материала с микроорганизмом. Раскрыты способы, которые включают пиролиз источника волокна, например бумаги, включающего целлюлозу, имеющую первую среднечисленную молекулярную массу, с получением пиролизованного источника волокна, включающего целлюлозу, имеющую вторую среднечисленную молекулярную массу,которая меньше первой среднечисленной молекулярной массы; и сдвиг пиролизованного источника волокна с получением волокнистого материала. В отношении предварительно пиролизованного материала следует отметить, что пиролизованный материал может быть хрупким и более восприимчивым к "раскрытию" во время сдвига. Сдвиг пиролизованного материала может потребовать меньших затрат энергии и может быть более эффективным. Указанные способы могут дополнительно включать объединение волокнистого материала с микроорганизмом. Раскрыты способы, которые включают пиролиз первого лигноцеллюлозного материала, включающего целлюлозу, имеющую первую среднечисленную молекулярную массу, с получением второго лигноцеллюлозного материала, включающего целлюлозу, имеющую вторую среднечисленную молекулярную массу, которая ниже первой среднечисленной молекулярной массы. Указанные способы могут дополнительно включать объединение второго лигноцеллюлозного материала с микроорганизмом или удаление лигнина из второго лигноцеллюлозного материала с получением делигнифицированного материала и последующее объединение делигнифицированного материала с микроорганизмом.-7 017612 Раскрыты способы, которые включают пиролиз первого волокнистого материала, включающего целлюлозу, имеющую первую среднечисленную молекулярную массу, с получением второго волокнистого материала, включающего целлюлозу, имеющую вторую среднечисленную молекулярную массу,которая ниже первой среднечисленной молекулярной массы; и уплотнение второго волокнистого материала с получением уплотненного волокнистого материала. Указанные способы могут дополнительно включать объединение уплотненного волокнистого материала с микроорганизмом или фибрирование уплотненного волокнистого материала с получением третьего волокнистого материала и последующее объединение третьего волокнистого материала с микроорганизмом. Для дополнительного способствования снижению молекулярной массы целлюлозы в любом представленном в данном описании способе может быть использован фермент, например фермент, разлагающий клетчатку, или химическое вещество, например гипохлорит натрия, или кислота, или основание. Обработку ферментом и/или химическую обработку можно осуществлять перед пиролизом, во время или после него. В любом аспекте или варианте, раскрытом в данном описании, пиролиз может включать одну или более следующих особенностей. Пиролиз может включать нагрев первого материала с использованием устойчивого нагревательного элемента, такого как металлическая нить или металлическая лента. Нагрев можно проводить прямым контактированием устойчивого нагревательного элемента и первого материала. Пиролиз может включать нагрев первого материала индукцией, например, с использованием пиролиза Currie-Point. Пиролиз может включать нагрев первого материала облучением, таким как инфракрасное излучение. Излучение может быть генерировано лазером, таким как инфракрасный лазер. Пиролиз может включать нагрев первого материала конвективным теплом. Конвективное тепло может быть генерировано потоком нагретого газа. Нагретый газ можно поддерживать при температуре менее примерно 1200 С, например менее 1000, менее 750, менее 600, менее 400 или даже менее 300 С. Нагретый газ можно поддерживать при температуре более примерно 250 С. Конвективное тепло может быть генерировано горячим телом, окружающим первый материал, например, в печи. Пиролиз может включать нагрев первого материала водяным паром при температуре выше примерно 250 С. Раскрыты способы, которые включают окисление первого материала, включающего целлюлозу,имеющую первую среднечисленную молекулярную массу и имеющую первое содержание кислорода, с получением второго материала, включающего целлюлозу, имеющую вторую среднечисленную молекулярную массу и имеющую второе содержание кислорода, которое выше первого содержания кислорода. Второй материал может быть объединен со смолой, например с расплавленной термопластичной смолой,с получением композиционного материала. Более высокий уровень окисления с одновременным сохранением молекулярной массы может обеспечить получение композиционных материалов с исключительными механическими свойствами, такими как повышенные сопротивление истиранию, прочность на сжатие, сопротивление излому, ударная вязкость, сопротивление изгибу, модуль упругости при растяжении, модуль упругости при изгибе и относительное удлинение при разрыве. Второй материал может быть также объединен с любым твердым и/или жидким веществом, раскрытым в данном описании, или с любым твердым и/или жидким веществом, раскрытым в любой заявке на патент, патенте или публикации, включенных в данное описание в качестве ссылок. Для дополнительного улучшения диспергируемости смола может включать компонент, включающий группы, способные к образованию водородной связи, такие как одна или несколько ангидридных групп, карбоксильных групп, гидроксильных групп, амидных групп, аминогрупп или смеси любых из указанных групп. В некоторых предпочтительных вариантах компонент включает полимер, сополимеризуемый с малеиновым ангидридом и/или привитый к малеиновому ангидриду. Такие материалы доступны от фирмы Dupont под маркой FUSABOND. Первый материал может представлять собой или может включать, например, бумагу, бумажные продукты, древесину, древесиноподобные материалы, древесно-стружечные плиты, травы, рисовую шелуху, багассу, хлопок, джут, коноплю, растительное волокно из целлюлозы, бамбук, сизаль, абаку, солому, стержни кукурузных початков, волосы кокосового ореха, хлопок, синтетическую целлюлозу или смеси любого из указанных материалов. В данном описании раскрыты другие материалы, включающие целлюлозу. Дополнительные материалы, включающие целлюлозу, раскрыты в патентах, заявках на патент и публикациях, включенных в данное описание в качестве ссылок. В некоторых желательных вариантах первый материал находится в форме волокнистого материала,включающего волокна. Такие волокнистые материалы могут быть, например, обеспечены сдвигом источника волокна, например сдвигом источника волокна с использованием дискового ножа. Для максимального улучшения механических свойств часто желательно, например, чтобы волокна волокнистого материала имели среднее отношение длины к диаметру более 5/1. Например, для максимального улучшения диспергируемости часто желательно, чтобы первый и/или второй материал имел удельную поверхность по методу БЭТ более 0,25 м 2/г и/или пористость более примерно 25%.-8 017612 Окислению материалов, раскрытых в данном описании, может содействовать ряд методов, включающих пиролиз. Например, окисление может включать пиролиз первого материала нагревом первого материала с использованием устойчивого нагревательного элемента, такого как металлическая нить или металлическая лента, в окислительной среде, например в присутствии воздуха, обогащенного кислородом инертного газа (например, аргона), или в присутствии самого кислорода. В некоторых предпочтительных способах нагрев проводят прямым контактом устойчивого нагревательного элемента и первого материала. В других способах окисление включает пиролиз первого материала нагревом первого материала индукцией, например, с использованием пиролизера Currie-Point, в окислительной среде. В других способах окисление включает пиролиз первого материала нагревом первого материала облучением, таким как инфракрасное излучение, в окислительной среде. В одном способе излучение генерируется инфракрасным лазером. В дополнительных способах окисление включает пиролиз первого материала нагревом первого материала конвективным теплом в окислительной среде. Конвективное тепло может быть генерировано, например, потоком нагретого газа. Нагретый газ можно поддерживать, например,при температуре менее примерно 1200 С, например менее 1000, менее 750, менее 600, менее 400 или даже менее 300 С. В других способах конвективное тепло генерируют горячим телом, окружающим первый материал. В дополнительных способах окисление включает пиролиз первого материала нагревом первого материала водяным паром при температуре выше примерно 250 С. Окислению материалов могут содействовать также и другие методы, включающие ультразвуковую обработку. Окисление может включать, например, ультразвуковую обработку первого материала в окислительной атмосфере. Ультразвуковая обработка может быть осуществлена, например, во время диспергирования первого материала в водной среде. В некоторых желательных вариантах ультразвуковую обработку осуществляют с использованием звука, имеющего частоту от примерно 12 до примерно 25 кГц. Окисление материалов может быть осуществлено еще одними другими методами, включающими ионизирующее и/или неионизирующее излучение. Окисление может включать, например, облучение первого материала гамма-лучами в окислительной среде и/или облучение первого материала пучком электронов в окислительной среде. Для получения композиционных материалов в некоторых желательных вариантах вторая среднечисленная молекулярная масса не более чем на 15% ниже первой среднечисленной молекулярной массы. Для получения композиционных материалов в некоторых вариантах вторая среднечисленная молекулярная масса, по существу, является такой же, как первая среднечисленная молекулярная масса. В некоторых желательных вариантах второе содержание кислорода по меньшей мере примерно на 5% выше первого содержания кислорода или еще более предпочтительно на 20% выше первого содержания кислорода. Раскрыты способы, которые включают сдвиг источника волокна с получением первого волокнистого материала, включающего целлюлозу, имеющую первую среднечисленную молекулярную массу и имеющую первое содержание кислорода. Первый волокнистый материал окисляют для получения второго волокнистого материала, включающего целлюлозу, имеющую вторую среднечисленную молекулярную массу и имеющую второе содержание кислорода, которое выше первого содержания кислорода. Второй волокнистый материал может быть использован для изготовления композиционных материалов или он может быть использован для других применений. Второй материал может быть объединен, например, с любым твердым и/или жидким веществом, раскрытым в данном описании, или с любым твердым и/или жидким веществом, раскрытым в любой заявке на патент, патенте или публикации, включенных в данное описание в качестве ссылок. В случае необходимости и при получении композиционных материалов способы могут дополнительно включать объединение второго волокнистого материала со смолой, такой как термопластичная или термореактивная смола. Раскрыты способы, которые включают окисление источника волокна, включающего целлюлозу,имеющую первую среднечисленную молекулярную массу и имеющую первое содержание кислорода, с получением окисленного источника волокна, включающего целлюлозу, имеющую вторую среднечисленную молекулярную массу и имеющую второе содержание кислорода, которое выше первого содержания кислорода. Окисленный источник волокна затем подвергают сдвигу с получением окисленного волокнистого материала, включающего волокна. Окисленный волокнистый материал может быть использован для изготовления композиционных материалов или он может быть использован для других применений. Второй материал может быть объединен, например, с любым твердым и/или жидким веществом, раскрытым в данном описании, или с любым твердым и/или жидким веществом, раскрытым в любой заявке на патент, патенте или публикации, включенных в данное описание в качестве ссылок. Раскрыты способы, которые включают окисление первого материала, включающего целлюлозу,имеющую первую среднечисленную молекулярную массу и имеющую первое содержание кислорода, с получением второго материала, включающего целлюлозу, имеющую вторую среднечисленную молекулярную массу и имеющую второе содержание кислорода, которое выше первого содержания кислорода. Второй волокнистый материал уплотняют с получением уплотненного волокнистого материала.-9 017612 В случае необходимости, указанные способы могут дополнительно включать объединение уплотненного волокнистого материала со смолой. В предпочтительном варианте способы дополнительно включают фибрирование уплотненного волокнистого материала с получением третьего волокнистого материала и последующее объединение третьего волокнистого материала со смолой, такой как термопластичная смола. Уплотненный или третий волокнистый материал может быть также объединен с любым твердым и/или жидким веществом, раскрытым в данном описании, или с любым твердым и/или жидким веществом, раскрытым в любой заявке на патент, патенте или публикации, включенных в данное описание в качестве ссылок. Раскрыты способы, которые включают превращение первого материала, включающего целлюлозу,имеющую первую среднечисленную молекулярную массу и имеющую первое содержание кислорода, во второй материал, включающий целлюлозу, имеющую вторую среднечисленную молекулярную массу и имеющую второе содержание кислорода, которое выше первого содержания кислорода; и объединение второго материала со смолой с получением композиционного материала. Первый и/или второй материал может быть объединен, например, с любым твердым и/или жидким веществом, раскрытым в данном описании, или с любым твердым и/или жидким веществом, раскрытым в любой заявке на патент, патенте или публикации, включенных в данное описание в качестве ссылок. Раскрыты способы, которые включают окисление первого материала, включающего целлюлозу,имеющую первую среднечисленную молекулярную массу и имеющую первое содержание кислорода, с получением второго материала, включающего целлюлозу, имеющую вторую среднечисленную молекулярную массу, которая ниже первой среднечисленной молекулярной массы, и имеющую второе содержание кислорода, которое выше первого содержания кислорода; и объединение второго материала с микроорганизмом. Микроорганизм может использовать второй материал, например ферментацию, с получением топлива, такого как водород, спирты, органические кислоты и углеводороды или смеси любого из указанных топлив. В некоторых вариантах объединяют также первый материал. Раскрыты способы, которые включают превращение первого материала, включающего целлюлозу,имеющую первую среднечисленную молекулярную массу и имеющую первое содержание кислорода, во второй материал, включающий целлюлозу, имеющую вторую среднечисленную молекулярную массу,которая ниже первой среднечисленной молекулярной массы, и имеющую второе содержание кислорода,которое выше первого содержания кислорода; и объединение второго материала с твердым и/или жидким веществом, например с жидкостью, которая включает микроорганизм и/или фермент. В некоторых случаях объединяют также первый материал. В некоторых случаях микроорганизм использует второй материал с получением топлива, такого как водород, спирты, органические кислоты и углеводороды или смеси любого из указанных топлив. В некоторых вариантах для получения топлива может быть также использован микроорганизмом первый материал. Когда используется микроорганизм, он может быть природным или инженированным микроорганизмом. Микроорганизм может представлять собой, например, бактерию, например бактерию, разлагающую целлюлозу, грибы, например дрожжи, растение или одноклеточный организм, например водоросли, простейшие или грибоподобный одноклеточный организм, например слизистые грибы. Когда организмы совместимы, могут быть использованы смеси. Обычно различные микроорганизмы могут продуцировать ряд полезных продуктов, таких как топливо, действием на материалы, например ферментацию материалов. Ферментацией или иными способами могут быть получены, например, спирты, органические кислоты, углеводороды, водород, белки или смеси любого из указанных материалов. Раскрыты способы, которые включают сдвиг и паровой взрыв источника волокна с образованием волокнистого материала; и контактирование волокнистого материала с микроорганизмом с получением продукта. Примеры полезных продуктов включают водород, спирты, органические кислоты, углеводороды, белки и их комбинации. Примеры применимых источников волокна включают целлюлозный материал, лигноцеллюлозный материал и их комбинации. Сдвиг и паровой взрыв источника волокна для образования волокнистого материала могут быть осуществлены в любом порядке. Кроме того, в любом порядке могут быть осуществлены многочисленные операции сдвига и/или парового взрыва. Сдвиг может быть осуществлен, например, с использованием дискового ножа. Перед сдвигом и/или паровым взрывом источник волокна может быть разрезан. В некоторых вариантах способ включает, например, сдвиг источника волокна для образования подвергнутого сдвигу источника волокна и последующий паровой взрыв подвергнутого сдвигу источника волокна с образованием волокнистого материала. Волокнистый материал можно также получить дополнительным сдвигом источника волокна, подвергнутого сдвигу и паровому взрыву. Можно также подвергнуть сдвигу источник волокна второй раз для получения второго источника волокна, подвергнутого сдвигу, который затем подвергают паровому взрыву с получением волокнистого материала. Раскрыты способы, которые включают паровой взрыв источника волокна с образованием источника волокна, подвергнутого паровому взрыву, и последующий сдвиг подвергнутого паровому взрыву источника волокна с получением волокнистого материала. Волокнистый материал можно также получить дополнительным паровым взрывом источника волокна, подвергнутого сдвигу и паровому взрыву.- 10017612 Раскрыты способы, которые включают одновременный сдвиг и паровой взрыв источника волокна с получением волокнистого материала. В некоторых вариантах способ может включать пропускание подвергнутого сдвигу материала через одно или более сит, например через сито, имеющее средний размер отверстий 1,59 мм или менее(0,0625 дюйма). Просеивание разделяет материал в соответствии с размером. В одном варианте способ включает, например, сдвиг источника волокна с получением подвергнутого сдвигу источника волокна; пропускание подвергнутого сдвигу источника волокна через первое сито с получением просеянного источника волокна; сдвиг просеянного источника волокна с получением второго подвергнутого сдвигу источника волокна; пропускание второго подвергнутого сдвигу источника волокна через второе сито,имеющее средний размер отверстий меньше, чем в первом сите, с получением второго просеянного источника волокна; и паровой взрыв второго просеянного источника волокна с получением волокнистого материала. Способ может дополнительно включать сдвиг второго просеянного источника волокна с получением третьего подвергнутого сдвигу источника волокна и последующий паровой взрыв третьего подвергнутого сдвигу источника волокна с получением волокнистого материала. Можно также подвергнуть сдвигу источник волокна и одновременно пропустить его через сито. Способы могут также дополнительно включать заключение волокнистого материала, по существу,в газонепроницаемый материал для удаления захваченного газа и уплотнения волокнистого материала. По существу, газонепроницаемый материал может быть растворим в воде и может иметь форму мешка. Примеры микроорганизмов, которые могут быть использованы для получения полезного продукта,включают бактерии, дрожжи, ферменты или их комбинации. Микроорганизм может представлять собой,например, бактерию, например бактерию, разлагающую целлюлозу, гриб, например дрожжи, растение или одноклеточный организм, например водоросли, простейшие или грибоподобный одноклеточный организм, например слизистые грибы. Примеры продуктов, которые могут быть получены, включают одно- и многоатомныеC1-C6-алкиловые спирты, одноосновные и многоосновные карбоновые кислоты, C1-C6-углеводороды и их комбинации. Конкретные примеры подходящих спиртов включают метанол, этанол, пропанол, изопропанол, бутанол, этиленгликоль, пропиленгликоль, 1,4-бутандиол, глицерин и их комбинации. Конкретные примеры подходящих карбоновых кислот включают муравьиную, уксусную, пропионовую, масляную, валериановую, капроновую, пальмитиновую, стеариновую, щавелевую, малоновую,янтарную, глутаровую, олеиновую, линолевую, гликолевую, молочную, -гидроксимасляную кислоты и их комбинации. Примеры подходящих углеводородов включают метан, этан, пропан, пентан,н-гексан и их комбинации. Многие из указанных продуктов могут быть использованы в качестве топлив. Примеры микроорганизмов, которые могут быть использованы для получения полезных продуктов,включают бактерии, дрожжи или их комбинации. Микроорганизм может представлять собой, например,бактерию, например бактерию, разлагающую целлюлозу, гриб, например дрожжи, растение или одноклеточный организм, например водоросли, простейшие или грибоподобный одноклеточный организм,например слизистые грибы. Примеры продуктов, которые могут быть получены, включают одно- и многоатомныеC1-C6-алкиловые спирты, одноосновные и многоосновные карбоновые кислоты, C1-C6-углеводороды и их комбинации. Конкретные примеры подходящих спиртов включают метанол, этанол, пропанол, изопропанол, бутанол, этиленгликоль, пропиленгликоль, 1,4-бутандиол, глицерин и их комбинации. Конкретные примеры подходящих карбоновых кислот включают муравьиную, уксусную, пропионовую, масляную, валериановую, капроновую, пальмитиновую, стеариновую, щавелевую, малоновую, янтарную, глутаровую, олеиновую, линолевую, гликолевую, молочную, -гидроксимасляную кислоты и их комбинации. Примеры подходящих углеводородов включают метан, этан, пропан, пентан, н-гексан и их комбинации. Многие из указанных продуктов могут быть использованы в качестве топлив. Используемый в данном описании термин "волокнистый материал" означает материал, включающий многочисленные разрыхленные раздельные и разделимые волокна. Волокнистый материал может быть получен, например, из источника волокна, представляющего собой отбеленную крафт-бумагу,сдвигом, например, с помощью дискового ножа. Используемый в данном описании термин "сито" означает элемент, способный просеивать материал в соответствии с размером. Примеры сит включают перфорированную пластину, цилиндр, или подобный элемент, или проволочную сетку, или суконную ткань. Используемый в данном описании термин "пиролиз" означает разрыв связей в материале с использованием тепловой энергии. Пиролиз может происходить в то время, когда материал находится в вакууме или погружен в газообразный материал, такой как окислительный газ, например воздух или кислород,или восстановительный газ, такой как водород. Содержание кислорода измеряется элементным анализом образца, подвергнутого пиролизу в печи,работающей при температуре 1300 С или выше. Термин "биомасса" относится к неокаменелому, т.е. возрождаемому, органическому веществу. Различные типы биомассы включают растительную биомассу (определенную ниже), животную биомассу(любой животный побочный продукт, животные отходы и т.д.) и биомассу из городских отходов (отбросы постоянно проживающего населения и легкие коммерческие отбросы с рецикловыми продуктами,например, такими, из которых удалены металл и стекло). Термины "растительная биомасса" и "лигноцеллюлозная биомасса" относятся фактически к любому органическому веществу растительного происхождения (древесному или недревесному), пригодному для поддержания энергии. Растительная биомасса может включать, но без ограничения, отходы и остатки сельскохозяйственного урожая, такие как кукурузная солома, пшеничная солома, рисовая солома, тростниково-сахарная багасса и подобные. Растительная биомасса дополнительно включает, но без ограничения, деревья, древесные топливные культуры, отходы и остатки древесины, такие как остатки древесины хвойных пород, коровые отходы, опилки, потоки отходов бумажной и целлюлозной промышленности,древесное волокно и т.д. В качестве другого источника растительной биомассы могут быть дополнительно использованы для переработки в большом масштабе кормовые посевные травы, такие как просо прутьевидное. На городских территориях наилучшее потенциальное сырье для растительной биомассы включает дворовые отходы (например, травянистые срезы, листья, срезы деревьев и кустарники) и отходы переработки овощных культур. "Лигноцеллюлозное сырье" представляет собой любой тип растительной биомассы, такой как, но без ограничения, недревесная растительная биомасса, возделываемые культуры, такие как, но без ограничения, травы, например, но без ограничения, С 4-травы, такие как просо прутьевидное, cord grass, плевел, miscanthus, двукисточник тростниковидный или их комбинации, или остатки сахарного производства, такие как багасса или свекловичный жом, остатки сельскохозяйственного производства, например солому сои, кукурузную солому, рисовую солому, рисовую шелуху, ячменную солому, стержни кукурузных початков, пшеничную солому, солому канолы, рисовую солому,овсяную солому, овсяную шелуху, кукурузное волокно, волокно рециркулированной древесной массы,опилки, твердую древесину лиственных пород, например осиновую древесину и опилки, древесину хвойных пород или их комбинацию. Лигноцеллюлозное сырье может дополнительно включать отходы целлюлозной промышленности, такие как, но без ограничения, газетная бумага, картон, опилки и т.п. Лигноцеллюлозное сырье может включать один вид волокна, или, альтернативно, лигноцеллюлозное сырье может включать смесь волокон, которые происходят от различного лигноцеллюлозного сырья. Кроме того, лигноцеллюлозное сырье может включать свежее лигноцеллюлозное сырье, частично высушенное лигноцеллюлозное сырье или их комбинацию. Для целей данного описания углеводы представляют собой материалы, полностью состоящие из одного или более сахаридных звеньев, или материалы, включающие одно или более сахаридных звеньев. Углеводы могут быть полимерными (например, число звеньев равно или более 10, 100, 1000, 10000 или 100000), олигомерными (например, число звеньев равно или более 4, 5, 6, 7, 8, 9 или 10), тримерными,димерными или мономерными. Когда углеводы образованы из более одного повторяющегося звена, каждое повторяющееся звено может быть одинаковым или разным. Примеры полимерных углеводов включают целлюлозу, ксилан, пектин и крахмал, тогда как целлюлоза и лактоза являются примерами димерных углеводов. Примеры мономерных углеводов включают глюкозу и ксилозу. Углеводы могут быть частью надмолекулярной структуры, например ковалентно связаны в структуре. Примеры таких материалов включают лигноцеллюлозные материалы, такие как те, которые найдены в древесине. Воспламеняющееся топливо является продуктом, способным к горению в присутствии кислорода. Примеры воспламеняющихся топлив включают этанол, н-пропанол, н-бутанол, водород и смеси любых двух или более указанных веществ. Используемый в данном описании термин "агенты, вызывающие набухание" означает материалы,которые вызывают видимое набухание, например увеличение объема целлюлозных и/или лигноцеллюлозных материалов на 2,5% по сравнению с ненабухшим состоянием при использовании таких материалов в виде раствора, например водного раствора. Примеры включают щелочные вещества, такие как гидроксид натрия, гидроксид калия, гидроксид лития и гидроксид аммония, подкисляющие агенты, такие как минеральные кислоты (например, серная кислота, хлористо-водородная кислота и фосфорная кислота), соли, такие как хлорид цинка, карбонат кальция, карбонат натрия, сульфат бензилтриметиламмония,и основные органические амины, такие как этилендиамин. Используемый в данном описании термин "подвергнутый сдвигу материал" означает материал,включающий отдельные волокна, в котором по меньшей мере 50% отдельных волокон имеет отношение длина/диаметр (Д/Д) по меньшей мере примерно 5 и имеют в неуплотненном виде объемный вес менее примерно 0,6 г/см 3. Подвергнутый сдвигу материал поэтому отличается от материала, который разрезан,разрублен или измельчен. Используемое в данном описании выражение "изменение молекулярной структуры сырья биомассы" означает изменение расположения образования химической связи или конформации структуры. Изменение молекулярной структуры может включать, например, изменение надмолекулярной структуры материала, окисление материала, изменение средней молекулярной массы, изменение средней кристалличности, изменение удельной поверхности, изменение степени полимеризации, изменение пористости,- 12017612 изменение степени разветвления, прививки к другим материалам, изменение размера кристаллического домена или изменение общего размера домена. Если не указано иначе, все технические и научные термины, используемые в данном описании,имеют такое же значение, которое является общепринятым для специалистов в области, к которой принадлежит данное изобретение. Хотя в практике или испытаниях настоящего изобретения могут быть использованы методы и материалы, подобные или эквивалентные раскрытым в данном описании, подходящие методы и материалы раскрыты ниже. Все публикации, заявки на патент, патенты и другие упомянутые в данном описании ссылки включены во всей их полноте в качестве ссылок. В случае конфликта настоящее описание, включая определения, будет контролироваться. Кроме того, материалы, способы и примеры являются только пояснительными и не предназначены для ограничения. Другие характерные отличия и преимущества данного изобретения станут очевидными из следующего подробного описания и формулы изобретения. Краткое описание чертежей Фиг. 1 является блок-схемой, иллюстрирующей превращение биомассы в продукты и побочные продукты. Фиг. 2 является блок-схемой, иллюстрирующей превращение источника волокна в первый и второй волокнистые материалы. Фиг. 3 представляет собой вид в разрезе дискового ножа. Фиг. 4 является блок-схемой, иллюстрирующей превращение источника волокна в первый, второй и третий волокнистые материалы. Фиг. 5 является блок-схемой, иллюстрирующей уплотнение материала. Фиг. 6 является перспективным видом гранулятора. Фиг. 7 А представляет уплотненный волокнистый материал в форме гранул. Фиг. 7 В является поперечным разрезом полой гранулы, у которой центр полости находится на линии центра гранулы. Фиг. 7 С является поперечным разрезом полой гранулы, у которой центр полости находится вне линии центра гранулы. Фиг. 7D является поперечным разрезом трехлопастной гранулы. Фиг. 8 является блок-схемой, иллюстрирующей последовательность обработки для переработки сырья. Фиг. 9 является перспективным изображением с вырезом гамма-облучателя. Фиг. 10 является увеличенным перспективным изображением области R фиг. 9. Фиг. 11 является блок-схемой, иллюстрирующей последовательность предварительной обработки сырья облучением пучком электронов. Фиг. 12 является схематическим изображением системы для ультразвуковой обработки технологического потока целлюлозного материала в жидкой среде. Фиг. 13 является схематическим изображением ультразвуковой установки, имеющей два преобразователя, соединенных в один рупор. Фиг. 14 является блок-схемой, иллюстрирующей систему для пиролитической предварительной обработки сырья. Фиг. 15 является видом сбоку в разрезе камеры пиролиза. Фиг. 16 является видом сбоку в разрезе камеры пиролиза. Фиг. 17 является видом сбоку в разрезе камеры пиролизера, включающего нагретую нить. Фиг. 18 является схематическим видом сбоку в разрезе пиролизера Curie-Point. Фиг. 19 является схематическим видом сбоку в разрезе печи пиролизера. Фиг. 20 является схематическим видом сверху в разрезе аппаратуры для пиролиза лазером. Фиг. 21 является схематическим видом сверху в разрезе флэш-пиролизера с вольфрамовой нитью. Фиг. 22 является блок-схемой, иллюстрирующей систему для предварительной обработки сырья окислением. Фиг. 23 является блок-схемой, иллюстрирующей общую схему способа превращения источника волокна в продукт, например этанол. Фиг. 24 является видом в поперечном разрезе аппаратуры для парового взрыва. Фиг. 25 является схематическим видом сбоку в разрезе гибридного устройства, обеспечивающего обработку сырья облучением пучком электронов и ультразвуком. Фиг. 26 является сканированным электронным микроснимком изображения волокнистого материала, полученного из бумаги с многослойным покрытием, при 25-кратном увеличении. Волокнистый материал получали с использованием дискового ножа и сита с отверстиями размером 1/8 дюйма (3,175 мм). Фиг. 27 является сканированным электронным микроснимком изображения волокнистого материала, полученного из отбеленного бумажного крафт-картона, при 25-кратном увеличении. Волокнистый материал получали с использованием дискового ножа и сита с отверстиями размером 1/8 дюйма- 13017612 Фиг. 28 является сканированным электронным микроснимком изображения волокнистого материала, полученного из отбеленного бумажного крафт-картона, при 25-кратном увеличении. Волокнистый материал дважды подвергали сдвигу с использованием дискового ножа и сита с отверстиями размером 1/16 дюйма (1,588 мм) во время каждого сдвига. Фиг. 29 является сканированным электронным микроснимком изображения волокнистого материала, полученного из отбеленного бумажного крафт-картона, при 25-кратном увеличении. Волокнистый материал трижды подвергали сдвигу с использованием дискового ножа. Во время первого сдвига использовали сито с отверстиями размером 1/8 дюйма (3,175 мм); во время второго сдвига использовали сито с отверстиями размером 1/16 дюйма (1,588 мм) и во время третьего сдвига использовали сито с отверстиями размером 1/32 дюйма (0,794 мм). Фиг. 30 является схематическим видом сбоку аппаратуры для ультразвуковой обработки, тогда как фиг. 31 является видом в поперечном разрезе устройства фиг. 30. Фиг. 32 является сканированным электронным микроснимком, при 1000-кратном увеличении изображения, волокнистого материала, полученного сдвигом проса прутьевидного с использованием дискового ножа и последующим пропусканием подвергнутого сдвигу материала через сито с отверстиями размером 1/32 дюйма (0,794 мм). Фиг. 33 и 34 являются сканированными электронными микроснимками, при 1000-кратном увеличении изображения, волокнистого материала фиг. 32 после облучения гамма-лучами дозами 10 и 100 Мрад соответственно. Фиг. 35 является сканированными электронными микроснимками, при 1000-кратном увеличении изображения, волокнистого материала фиг. 32 после облучения дозой 10 Мрад и ультразвуковой обработки. Фиг. 36 является сканированным электронным микроснимком, при 1000-кратном увеличении изображения, волокнистого материала фиг. 32 после облучения дозой 100 Мрад и ультразвуковой обработки. Фиг. 37 является инфракрасным спектром бумажного крафт-картона, подвергнутого сдвигу дисковым ножом. Фиг. 38 является инфракрасным спектром крафт-бумаги фиг. 37 после облучения гамма-излучением дозой 100 Мрад. Фиг. 39 является схематическим изображением способа превращения биомассы. Фиг. 40 является схематическим изображением другого способа превращения биомассы. Фиг. 41 является графическим изображением коэффициента поглощения в виде функции энергии падающего излучения. Подробное описание изобретения Биомасса (например, растительная биомасса, животная биомасса и биомасса из городских отходов) может быть переработана с получением полезных продуктов, таких как топлива. Ниже описаны системы и способы, в которых могут быть использованы, например, в качестве исходного сырья целлюлозные и/или лигноцеллюлозные материалы, которые легкодоступны, но которые может быть трудно обрабатывать, например, ферментацией. Исходные материалы сначала физически подготавливают для обработки,часто уменьшением размера материалов для исходного сырья. Физически подготовленное сырье может быть предварительно обработано или переработано с использованием одной или нескольких обработок,выбранных из облучения, ультразвуковой обработки, окисления, пиролиза и парового взрыва. Различные системы и методы предварительной обработки могут быть использованы в комбинациях, включающих две, три или даже четыре технологии. В некоторых случаях для обеспечения материалов, включающих углевод, такой как целлюлоза, который может быть превращен микроорганизмом в ряд желательных продуктов, таких как воспламеняющиеся топлива (например, этанол, бутанол или водород), исходное сырье, которое может включать одно или более сахаридных звеньев, может быть обработано одним или несколькими раскрытыми в данном описании способами. Другие продукты и побочные продукты, которые могут быть получены, включают,например, пищу человека, животный корм, фармацевтические средства и питательные вещества. Представлен ряд примеров, диапазон оборудования в которых колеблется от экспериментальной установки в методах отдельной предварительной обработки до крупномасштабных установок по переработке биомассы. Типы бимассы. В большинстве случаев любой материал биомассы, который представляет собой углеводы или включает углеводы, полностью состоящие из одного или более сахаридных звеньев, или которые включают одно или более сахаридных звеньев, может быть обработан любым из раскрытых в данном описании способом. Материал биомассы может быть, например, целлюлозным или лигноцеллюлозным материалом. Указанные материалы могут включать, например, бумагу, бумажные продукты, древесину, древесиноподобные материалы, прессованную древесину, травы, рисовую шелуху, багассу, хлопок, джут, коноплю, растительное волокно из целлюлозы, бамбук, сизаль, абаку, солому, стержни кукурузных початков, волосы кокосового ореха, водоросли, морские водоросли, хлопок, синтетическую целлюлозу или их- 14017612 смеси. Источники волокна включают источники целлюлозного волокна, содержащие бумагу и бумажные продукты (например, бумагу с многослойным покрытием и крафт-бумагу), и источники лигноцеллюлозного волокна, содержащие древесину и древесиноподные материалы, например прессованную древесину. Другие подходящие источники волокна включают источники натурального волокна, например травы,рисовую шелуху, багассу, хлопок, джут, коноплю, растительное волокно из целлюлозы, бамбук, сизаль,абаку, солому, стержни кукурузных початков, волосы кокосового ореха; источники волокна с высоким содержанием -целлюлозы, например хлопок; и источники синтетического волокна, например экструдированную пряжу (ориентированную пряжу или неориентированную пряжу). Источники натурального или синтетического волокна могут быть получены из не бывших в употреблении обрезков текстильных материалов, например из остатков или отрезков, или они могут представлять собой отходы, бывшие в употреблении, например лоскуты (тряпье). Когда в качестве источников волокна используются бумажные продукты, они могут быть материалами, не бывшими в употреблении, например обрезками материалов, не бывших в употреблении, или они могут быть отходом, бывшим в употреблении. За исключением сырья, не бывшего в употреблении, сырья, бывшего в употреблении, в качестве источников волокна могут быть также использованы промышленные отходы (например, отходы производств) и отходы обработки (например, сточные воды от переработки бумаги). Источник волокна может быть также получен или извлечен из бросовых отходов людей (например, сточные воды), животных или растительных отходов. Дополнительные источники волокна описаны в патентах США 6448307, 6258876, 6207729,5973035 и 5952105. В некоторых вариантах углевод является материалом или включает материал, имеющий одну или более -1,4-связей и имеющий среднечисленную молекулярную массу от 3000 до 50000. Такой углевод является целлюлозой или включает целлюлозу (I), которая произведена из(-глюкозы 1) конденсацией (14)-гликозидных связей. Такая связь сама по себе противоположна Могут быть также использованы смеси любого из вышеуказанных материалов. Системы для обработки биомассы. Фиг. 1 показывает систему 100 для превращения биомассы, в особенности биомассы со значительным содержанием целлюлозных и лигноцеллюлозных компонентов, в полезные и побочные продукты. Система 100 включает подсистему 110 для подготовки сырья, подсистему 114 для предварительной переработки, подсистему 118 для первичного процесса и подсистему 122 для последующей обработки. Подсистема 110 для подготовки сырья получает биомассу в ее сырой форме, физически подготавливает биомассу для использования в качестве сырья в последующих процессах (например, уменьшает размер биомассы и гомогенизирует ее) и хранит биомассу как в ее сырой форме, так и в форме исходного сырья. Сырье биомассы со значительным содержанием целлюлозных и лигноцеллюлозных компонентов может иметь высокую среднечисленную молекулярную массу и кристалличность, которые могут сделать переработку исходного сырья в полезные продукты (например, ферментация исходного сырья для получения этанола) трудной. Подсистема 114 для предварительной обработки получает исходное сырье из подсистемы 110 для подготовки сырья и приготавливает сырье для использования в первичных процессах производства, например, уменьшением среднечисленной молекулярной массы и кристалличности сырья. Подсистема 118 для первичного процесса получает предварительно обработанное сырье из подсистемы 114 для предварительной обработки и производит полезные продукты (например, этанол, другие спирты, фармацевтические средства и/или пищевые продукты). В некоторых случаях продукция из подсистемы 118 для первичного процесса является непосредственно применимой, но в других случаях она требует дополнительной обработки, которую предоставляет подсистема 122 для последующей обработки. Подсистема 122 для последующей обработки обеспечивает дальнейшую обработку потоков продукта из подсистемы 118 для первичного процесса, которым она необходима (например, дистилляция или денатурация этанола), а также обработку потоков отходов из других подсистем. В некоторых случаях побочные продукты подсистем 114, 118, 122 могут быть также непосредственно или косвенно применимы в качестве вторичных продуктов и/или в повышении общей эффективности системы 100. Подсистема 122 для последующей обработки может производить обработанную воду, подлежащую рециркуляции для использования в качестве технологической воды в других подсистемах и/или может производить способный к горению отход, который может быть использован в качестве топлива для паровых котлов, производящих водяной- 15017612 пар и/или электричество. На оптимальный размер установок превращения биомассы оказывают влияние факторы, включающие экономические соображения в отношении масштаба производства и тип и доступность биомассы,используемой в качестве исходного сырья. Увеличение размеров установки приводит к повышению экономии, связанной с процессами, происходящими в установке. Однако увеличение размеров установки приводит также к повышению затрат (например, транспортных расходов) на единицу исходного сырья. Изучение анализа данных факторов указывает на то, что подходящий размер установок для превращения биомассы может изменяться от 2000 до 10000 сухих тонн сырья в день в зависимости, по меньшей мере частично, от типа используемого исходного сырья. Тип исходного сырья может также оказывать влияние на требования к хранению установок, поскольку установки, предназначенные, главным образом, для переработки сырья, доступность которого изменяется в зависимости от времени года (например, кукурузная солома), требуют больше хранилищ для исходного сырья на месте или вне места, чем установки,предназначенные для переработки сырья, доступность которого является относительно устойчивой (например, бумажные отходы). Подготовка сырья. В некоторых случаях способы переработки начинаются с физической подготовки исходного сырья,например с уменьшения размеров материалов, используемых в качестве исходного сырья, например резкой, измельчением, сдвигом или рубкой. В некоторых случаях приготавливают разрыхленное сырье (например, рециркулированную бумагу или просо прутьевидное) сдвигом или измельчением. Для удаления материала, не прошедшего через сито, или нежелательных предметов, таких как, например, камешки или ногти, из потока сырья, могут быть использованы сита и/или магниты. Системы для подготовки сырья могут иметь конфигурацию, предназначенную для получения потоков сырья со специальными свойствами, такими как, например, определенные максимальные размеры,определенное отношение длины к ширине или определенные удельные поверхности. Как часть получения сырья, можно контролировать (например, повышать) объемный вес исходного сырья. Уменьшение размеров. В некоторых вариантах подлежащий переработке материал находится в форме волокнистого материала, включающего волокна, полученные сдвигом источника волокна. Сдвиг может быть осуществлен,например, дисковым ножом. Как следует, например, из фиг. 2, источник 210 волокна подвергают сдвигу, например, дисковым ножом с получением первого волокнистого материала 212. Первый волокнистый материал 212 пропускают через первое сито 214, имеющее средний размер отверстий 1,59 мм или менее (1/16 дюйма,0,0625 дюйма), с получением второго волокнистого материала 216. В случае необходимости, источник волокна перед сдвигом может быть разрезан, например, измельчителем. Когда в качестве источника сырья используется, например, бумага, она может быть сначала разрезана на полосы шириной, например,от 1/4 до 1/2 дюйма (от 6,35 мм до 1,27 см) с использованием измельчителя, например противоточно вращающегося винтового измельчителя, такого как те, которые изготавливаются фирмой Munson (Utica,N.Y.). В качестве альтернативы измельчению, размер бумаги может быть уменьшен резкой до желательного размера с использованием гильотинного ножа. Гильотинный нож может быть использован, например, для разрезания бумаги на листы, например, с размерами 10 дюймов (25,40 см) шириной на 12 дюймов (30,48 см) длиной. В некоторых вариантах сдвиг источника волокна и пропускание образовавшегося первого волокнистого материала через сито осуществляют одновременно. Сдвиг и пропускание через сито могут быть также осуществлены периодическим путем. Дисковый нож может быть использован, например, для одновременного сдвига источника волокна и просеивания первого волокнистого материала. Как следует из фиг. 3, дисковый нож 220 включает сырьевой бункер 222, который может быть загружен измельченным источником 224 волокна, полученным измельчением источника волокна. Измельченный источник волокна подвергают сдвигу между стационарными лезвиями 230 и вращающимися лезвиями 232 с получением первого волокнистого материала 240. Первый волокнистый материал 240 проходит через сито 242, и полученный второй волокнистый материал 244 захватывается в бункер 250. Для способствования сбору второго волокнистого материала бункер может иметь давление ниже номинального атмосферного давления, например по меньшей мере на 10% ниже номинального атмосферного давления, например по меньшей мере на 25% ниже номинального атмосферного давления, по меньшей мере на 50% ниже номинального атмосферного давления или по меньшей мере на 75% ниже номинального атмосферного давления. В некоторых вариантах используют источник 252 вакуума для поддержания бункера ниже номинального атмосферного давления. Сдвиг может быть выгодным для "раскрытия" и "оказания давления" на волокнистые материалы,что делает целлюлозу материалов более восприимчивой к разрыву цепи и/или уменьшению кристалличности. Раскрытые материалы могут быть также более восприимчивы к окислению при облучении. Источник волокна может быть подвергнут сдвигу в сухом состоянии, гидратированном состоянии(например, он может иметь до 10 мас.% абсорбционной воды) или во влажном состоянии, например, он может иметь от примерно 10 до примерно 75 мас.% воды. Источник волокна может быть даже подверг- 16017612 нут сдвигу во время частичного или полного погружения в жидкость, такую как вода, этанол, изопропанол. Источник волокна может быть также подвергнут сдвигу в атмосфере газа (например, поток или атмосфера газа, иного, чем воздух), например кислорода, или азота, или водяного пара. Другие способы получения волокнистых материалов включают, например, измельчение точильным камнем, механический разрыв или раздир, штыревое измельчение или аттриторное измельчение в воздушной атмосфере. В случае необходимости, волокнистый материал может быть разделен, например, непрерывно или порциями на фракции в соответствии с их длиной, шириной, плотностью, типом материала или комбинацией указанных признаков. Например, для образования композиционных материалов часто желательно иметь относительно узкое распределение длин волокон. Железосодержащие материалы могут быть, например, отделены от любого из волокнистых материалов пропусканием волокнистого материала, включающего железосодержащий материал, мимо магнита, например электромагнита, и последующим пропусканием полученного волокнистого материала через ряд сит, каждое из которых имеет отверстия разных размеров. Волокнистые материалы могут быть также разделены, например, с использованием высокоскоростного газа, например воздуха. При таком подходе волокнистые материалы разделяют вытягиванием различных фракций, которые, в случае необходимости, могут быть охарактеризованы фотонно. Аппаратура для такого разделения обсуждена в патенте США 6883667, авторами которого являются Lindsey et al. Волокнистые материалы сразу же после их получения могут быть облучены или они могут быть высушены, например, при температуре примерно 105 С в течение 4-18 ч, чтобы содержание влаги перед использованием составляло менее примерно 0,5%. В случае необходимости, лигнин может быть удален из любого из волокнистых материалов, включающих лигнин. Для способствования разрыву материалов, включающих целлюлозу, материал может быть обработан перед облучением нагревом, химическим веществом (например, минеральной кислотой,основанием или сильным окислителем, таким как гипохлорит натрия) и/или ферментом. В некоторых вариантах средний размер отверстий первого сита составляет менее 0,79 мм(1/64 дюйма, 0,015625 дюйма), менее 0,23 мм (0,009 дюйма), менее 0,20 мм (1/128 дюйма,0,0078125 дюйма), менее 0,18 мм (0,007 дюйма), менее 0,13 мм (0,005 дюйма) или даже менее 0,10 мм(1/256 дюйма, 0,00390625 дюйма). Сито подготавливают свойлачиванием моноволокон, имеющих соответствующий диаметр, с получением требуемого размера отверстий. Моноволокна могут быть изготовлены, например, из металла,например нержавеющей стали. Так как размеры отверстий становятся меньше, требования к структуре моноволокон могут возрасти. Для размеров отверстий менее 0,40 мм может быть выгодным, например,изготовление сит из моноволокон, полученных из материала, иного, чем нержавеющая сталь, например из титана, титановых сплавов, аморфных металлов, никеля, вольфрама, родия, рения, керамики или стекла. В некоторых вариантах сито изготавливают из листа, например металлического листа, имеющего отверстия, например, резкой в пластину с использованием лазера. В некоторых вариантах открытая поверхность отверстий сита составляет менее 52%, например менее 41, менее 36, менее 31, менее 30%. В некоторых вариантах второй волокнистый материал подвергают сдвигу и пропускают через первое сито или через сито с различными размерами отверстий. В некоторых вариантах второй волокнистый материал пропускают через второе сито, имеющее средний размер отверстий, равный размеру первого сита или меньше его. Как следует из фиг. 4, третий волокнистый материал 220 может быть получен из второго волокнистого материала 216 сдвигом второго волокнистого материала 216 и пропусканием полученного материала через второе сито 222, имеющее средний размер отверстий менее размера первого сита 214. Обычно волокна волокнистого материала могут иметь относительно высокое среднее отношение длины к диаметру (например, более 20 к 1), даже если они были подвергнуты сдвигу более одного раза. Кроме того, волокна волокнистого материала, раскрытые в данном описании, могут иметь относительно узкое распределение длины и/или отношения длины к диаметру. Указанную в данном описании "среднюю ширину волокон" (т.е. диаметр) определяют оптически неупорядоченным выбором примерно 5000 волокон. Средние длины волокон представляют собой скорректированные среднемассовые длины. Удельные поверхности по методу БЭТ (Брунауэра, Эммета и Теллера) представляют собой многоточечные удельные поверхности, и пористости являются такими,которые определены ртутной порометрией. Среднее отношение длины к диаметру второго волокнистого материала 216 может составлять, например, более 8/1, например более 10/1, более 15/1, более 20/1, более 25/1 или более 50/1. Средняя длина второго волокнистого материала 216 может составлять, в частности, от примерно 0,5 до 2,5 мм, в частности от примерно 0,75 до 1,0 мм и средняя ширина (т.е. диаметр) второго волокнистого материала 216 может составлять, в частности, от примерно 5 до 50 мкм, в частности от примерно 10 до 30 мкм.- 17017612 В некоторых вариантах стандартное отклонение длины второго волокнистого материала 216 составляет менее 60% от средней длины второго волокнистого материала 216, например менее 50% от средней длины, менее 40% от средней длины, менее 25% от средней длины, менее 10% от средней длины, менее 5% от средней длины или даже менее 1% от средней длины. В некоторых вариантах удельная поверхность второго волокнистого материала по методу БЭТ составляет более 0,1 м 2/г, например более 0,25, более 0,5, более 1,0, более 1,5, более 1,75, более 5,0, более 10, более 25, более 35, более 50, более 60, более 75, более 100, более 150, более 200 или даже более 250 м 2/г. Пористость второго волокнистого материала 216 может быть, например, более 20, более 25,более 35, более 50, более 60, более 70%, например более 80, более 85, более 90, более 92, более 94, более 95, более 97,5, более 99 или даже более 99,5%. В некоторых вариантах отношение среднего отношения длины к диаметру первого волокнистого материала к среднему отношению длины к диаметру второго волокнистого материала составляет, например, менее 1,5, например менее 1,4, менее 1,25, менее 1,1, менее 1,075, менее 1,05, менее 1,025 или даже, по существу, равно 1. В отдельных вариантах волокнистый материал опять подвергают сдвигу и полученный волокнистый материал пропускают через второе сито, имеющее средний размер отверстий менее размера первого сита, с получением третьего волокнистого материала. В таких случаях отношение среднего отношения длины к диаметру второго волокнистого материала к среднему отношению длины к диаметру третьего волокнистого материала может составлять, например, менее 1,5, например менее 1,4, менее 1,25 или даже менее 1,1. В некоторых вариантах третий волокнистый материал пропускают через третье сито с получением четвертого волокнистого материала. Четвертый волокнистый материал может быть пропущен, например,через четвертое сито с получением пятого материала. Подобные способы просеивания можно повторять так много раз, сколько это является необходимым, с получением требуемого волокнистого материала,имеющего желаемые свойства. Уплотнение. Уплотненный материал может быть обработан любым из способов, раскрытых в данном описании. Материал, например волокнистый материал, имеющий низкий объемный вес, может быть уплотнен до продукта, имеющего более высокий объемный вес. Например, композиция материала, имеющего объемный вес 0,05 г/см 3, может быть уплотнена герметизацией волокнистого материала в относительно газонепроницаемой структуре, например в оболочечной, изготовленной из полиэтилена, или в оболочечной, изготовленной из чередующихся слоев полиэтилена и найлона, и последующим откачиванием захваченного газа, например воздуха, из структуры. После откачивания воздуха из структуры волокнистый материал может иметь, например, объемный вес более 0,3 г/см 3, например 0,5, 0,6, 0,7 г/см 3 или более,например 0,85 г/см 3. После уплотнения продукт может быть обработан любым из способов, раскрытых в данном описании, например облучением, например гамма-излучением. Такая обработка может быть выгодной, когда желательно транспортировать материал в другое место нахождения, например в отдаленную промышленную установку, в которой композицию волокнистого материала можно добавить к раствору, например, для получения этанола. После "прокалывания", по существу, газонепроницаемой структуры уплотненный волокнистый материал может вернуться к примерно его первоначальному объемному весу, например к объемному весу, составляющему более 60% от его первоначального объемного веса,например 70, 80, 85% или более, например 95% от его первоначального объемного веса. Для уменьшения статического электричества в волокнистом материале к материалу может быть добавлен антистатик. В некоторых вариантах структуру, например оболочечную, образуют из материала, который растворяется в жидкости, такой как вода. Например, структура может быть образована из поливинилового спирта, чтобы он растворился при контакте с системой на основе воды. Такие варианты обеспечивают возможность непосредственного добавления уплотненных структур к растворам, включающим микроорганизм, без первого высвобождения содержимого структуры, например резкой. Как следует из фиг. 5, материал биомассы может быть объединен с любыми желательными добавками и связующим и затем уплотнен приложением давления, например пропусканием материала через зазор, обозначенный между противочно вращающимися нажимными роликами, или пропусканием материала через гранулятор. Для спосособствования уплотнению волокнистого материала во время приложения давления необязательно может быть использован нагрев. Уплотненный материал может быть затем облучен. В некоторых вариантах материал перед уплотнением имеет объемный вес менее 0,25 г/см 3, например 0,20, 0,15, 0,10, 0,05 г/см 3 или менее, например 0,025 г/см 3. Объемный вес определен с использованием ASTM D1895B. Способ включает, вкратце, заполнение мерного цилиндра известного объема образцом и получение массы образца. Объемный вес вычисляют делением массы образца в граммах на известный объем цилиндра в кубических сантиметрах. Предпочтительные связующие включают связующие, растворимые в воде, набухающие водой, или такие, которые имеют температуру стеклования менее 25 С, определенную дифференциальной сканирующей калориметрией. Авторы считают водорастворимыми связующими такие связующие, которые- 18017612 имеют растворимость в воде по меньшей мере 0,05 мас.%. Авторы считают водонабухаемыми связующие такие связующие, которые при подвергании воздействию воды увеличивают объем более чем на 0,5%. В некоторых вариантах связующие, которые являются растворимыми в воде или набухаемыми водой, включают функциональную группу, способную к образованию связи, например водородной связи, с волокнами волокнистого материала, например целлюлозного волокнистого материала. Функциональная группа может представлять собой, например, карбоксильную группу, карбоксилатную группу, карбонильную группу, например альдегида или кетона, сульфоновокислотную группу, сульфонатную группу,фосфорнокислотную группу, фосфатную группу, амидную группу, аминогруппу, гидроксильную группу,например, спирта, и комбинации из указанных групп, например карбоксильную группу и гидроксильную группу. Подходящие примеры мономеров включают глицерин, глиоксаль, аскорбиновую кислоту, мочевину, глицин, пентаэритрит, моносахарид или дисахарид, лимонную кислоту и винную кислоту. Подходящие сахариды включают глюкозу, сахарозу, лактозу, рибозу, фруктозу, маннозу, арабинозу и эритрозу. Примеры полимеров включают полигликоли, полиэтиленоксид, поликарбоновые кислоты, полиамиды,полиамины и полисульфонаты полисульфоновых кислот. Отдельные примеры полимеров включают полипропиленгликоль (ППГ, PPG), полиэтиленгликоль (ПЭГ, PEG), полиэтиленоксид, напримерPOLYOX, сополимеры этиленоксида и пропиленоксида, полиакриловую кислоту (ПАК, РАА), полиакриламид, полипептиды, полиэтиленимин, поливинилпиридин, поли(натрий-4-стиролсульфонат) и поли(2-акриламидометил-1-пропансульфоновую кислоту). В некоторых вариантах связующее включает полимер, имеющий температуру стеклования менее 25 С. Примеры таких полимеров включают термопластичные эластомеры (ТПЭ, ТРЕ). Примеры ТПЭ включают блок-сополимеры амидов и простого полиэфирного эластомера, например, такие, которые доступны под торговым названием РЕВАХ, сложные полиэфирные эластомеры, например, такие, которые доступны под торговым названием HYTREL, и блок-сополимеры стирола, например, такие, которые доступны под торговым названием KRATON. Другие подходящие полимеры, имеющие температуру стеклования менее 25 С, включают сополимер этилена и винилацетата. (СЭВ, EVA), полиолефины,например полиэтилен, полипропилен, сополимеры этилена и пропилена и сополимеры этилена и-олефинов, например 1-октена, например, такие, которые доступны под торговым названием ENGAGE. В некоторых вариантах, например, когда материал является фибрированной бумагой с многослойным покрытием, материал уплотняют без добавления отдельного полимера, имеющего низкую температуру стеклования. В отдельном варианте связующее является лигнином, например природным или синтетически модифицированным лигнином. Подходящее количество добавленного к материалу связующего, вычисленное в пересчете на сухое вещество, составляет, в частности, от примерно 0,01 до примерно 50%, например 0,03, 0,05, 0,1, 0,25, 0,5,1,0, 5,0, 10% или более, например 25%, в пересчете на общую массу уплотненного материала. Связующее может быть добавлено к материалу в виде беспримесной чистой жидкости, в виде жидкости, имеющей растворенное в ней связующее, в виде сухого порошка связующего или в виде гранул связующего. Уплотненный волокнистый материал может быть получен в грануляторе. Как следует из фиг. 6,гранулятор 300 имеет сырьевой бункер 301 для вмещения неуплотненного материала 310, включающего углеводсодержащие материалы, такие как целлюлоза. Сырьевой бункер связан со шнеком 312, который приводится в движение двигателем 314 с регулируемой скоростью, чтобы неуплотненный материал можно было транспортировать в кондиционер 320, который размешивает неуплотненный материал лопатками 322, которые вращаются с помощью двигателя 330 кондиционера. Во впускное отверстие 332 могут быть добавлены другие ингредиенты, например любая из добавок и/или наполнителей, представленных в данном описании. В случае необходимости, во время присутствия волокнистого материала в кондиционере может быть добавлен нагрев. После кондиционирования материал поступает из кондиционера в разгрузочный желоб 340 и в другой шнек 342. Разгрузочный желоб, который регулируется приводом 344, обеспечивает возможность беспрепятственного прохождения материала из кондиционера в шнек. Шнек вращается двигателем 346 и регулирует подачу волокнистого материала в головку и вальцы 350. Материал вводят в полую цилиндрическую головку 352, которая вращается вокруг горизонтальной оси и имеет радиально вытянутые отверстия головки 350. Головка 352 вращается вокруг оси двигателем 360, включающим измеритель мощности, показывающий общую мощность, израсходованную двигателем. Уплотненный материал 370, например в форме гранул, падает из желоба 372 и захватывается и обрабатывается, например, облучением. Материал после уплотнения может подходяще находиться в форме гранул или чипсов, имеющих множество форм. Затем гранулы могут быть облучены. В некоторых вариантах гранулы или чипсы имеют цилиндрическую форму и имеют, например, максимальный поперечный размер 1 мм или более, например, 2, 3, 5, 8, 10, 15 мм или более, например 25 мм. Другая подходящая форма для изготовления композиционных материалов включает гранулы или чипсы, которые имеют пластиноподобную форму,имеющую, например, толщину 1 мм или более, например 2, 3, 5, 8, 10 мм или более, например 25 мм;- 19017612 ширину, например, 5 мм или более, например 10, 15, 25, 30 мм или более, например 50 мм; и длину 5 мм или более, например 10, 15, 25, 30 мм или более, например 50 мм. Как следует из фиг. 7 А-7D, гранулы могут быть изготовлены таким образом, чтобы они имели внутри полость. Как показано, полость обычно может быть на линии с центром гранулы (фиг. 7 В) или вне линии с центром гранулы (фиг. 7 С). Изготовление гранулы полой внутри может повысить скорость растворения в жидкости после облучения. Как следует теперь из фиг. 7D, гранула может иметь, например, поперечную форму, которая является многолопастной, например трехлопастной, которая показана, пятилопастной, шестилопастной или десятилопастной. Изготовление гранул в таких поперечных формах может также повысить скорость растворения в растворе после облучения. Примеры В одном примере в качестве исходного сырья могут быть использованы картонные коробки из-под сока объемом половина галлона (1,89 л), изготовленные из непечатного белого крафт-картона, имеющего объемный вес 20 фунт/фут 3 (320,37 кг/м 3). Картон может быть согнут и сплющен и затем подан в измельчитель с получением конфеттиподобного материала, имеющего ширину от 0,1 до 0,5 дюйма (от 0,254 до 1,27 см), длину от 0,25 до 1 дюйма (от 0,635 до 2,54 см) и толщину, эквивалентную толщине исходного материала (примерно 0,075 дюйма (примерно 0,190 см. Конфеттиподобный материал может быть подан к дисковому ножу, который подвергает сдвигу конфеттиподобные кусочки, раздирает их на части и высвобождает волокнистый материал. В некоторых случаях может быть установлено последовательно множество составных рядов измельчитель-резальная машина с выходом продукта. В одном варианте может быть установлено последовательно два составных ряда измельчитель-резальная машина с выходом продукта из первой резальной машины, подаваемого в качестве вводимого продукта во второй измельчитель. В другом варианте может быть установлено последовательно три составных ряда измельчитель-резальная машина с выходом продукта из первой резальной машины, подаваемого в качестве вводимого продукта во второй измельчитель, и с выходом продукта из второй резальной машины, подаваемого в качестве вводимого продукта в третий измельчитель. Множество проходов через ряды измельчитель-резальная машина упреждает увеличение уменьшенного размера частиц и увеличение общей удельной поверхности в потоке поступающего материала. В другом примере волокнистый материал, полученный из подвергнутого измельчению и сдвигу картона из-под сока, может быть обработан для увеличения его объемного веса. В некоторых случаях волокнистый материал может быть спрыснут водой или разбавленным маточным раствором POLYOXWSR N10 (полиэтиленоксид), полученным в воде. Увлажненный волокнистый материал может быть затем обработан в грануляторе, работающем при комнатной температуре. Гранулятор может повысить объемный вес потока поступающего материала на величину более порядка. Предварительная обработка. Физически подготовленное сырье может быть предварительно обработано для использования в первичных процессах производства, например, уменьшением средней молекулярной массы и кристалличности исходного сырья и/или увеличением удельной поверхности и/или пористости исходного сырья. Методы предварительной обработки могут включать одну или несколько обработок, выбранных из облучения, ультразвуковой обработки, окисления, пиролиза и парового взрыва. Различные системы и методы предварительной обработки могут быть использованы в комбинациях, включающих две, три или даже четыре указанные технологии. Комбинации предварительной обработки. В некоторых вариантах биомасса может быть обработана с использованием двух или более любых способов, раскрытых в данном описании, таких две или несколько обработок, выбранных из облучения,ультразвуковой обработки, окисления, пиролиза и парового взрыва, или с предшествующей, промежуточной или последующей подготовкой исходного сырья, которая раскрыта в данном описании, или без таковой. Обработки биомассы, например целлюлозного и/или лигноцеллюлозного материала, могут быть осуществлены в любом порядке (или одновременно). В других вариантах материалы, включающие углевод, подготавливают с использованием трех, четырех или более способов, раскрытых в данном описании(в любом порядке или одновременно). Углевод может быть подготовлен, например, с использованием облучения, ультразвуковой обработки, окисления, пиролиза и необязательно парового взрыва для целлюлозного и/или лигноцеллюлозного материала (в любом порядке или одновременно). Полученный углеводсодержащий материал может быть затем превращен одним или несколькими микроорганизмами,такими как бактерии, дрожжи или смесями дрожжей и бактерий, в ряд желательных продуктов, представленных в данном описании. Многочисленные методы обработки могут обеспечить материалы, которые могут быть более легко использованы рядом микроорганизмов вследствие их пониженной молекулярной массы, уменьшенной кристалличности и/или повышенной растворимости. Многочисленные методы обработки могут обеспечить синергический эффект и могут снизить общий ввод необходимой энергии по сравнению с одним методом обработки.- 20017612 В некоторых вариантах, например, получают исходное сырье, содержащее углевод, полученное способом, включающим облучение и ультразвуковую обработку (в любом порядке или одновременно) целлюлозного и/или лигноцеллюлозного материала, способом, включающим облучение и окисление (в любом порядке или одновременно) целлюлозного и/или лигноцеллюлозного материала, способом, включающим облучение и пиролиз (в любом порядке или одновременно) целлюлозного и/или лигноцеллюлозного материала, или способом, включающим облучение и паровой взрыв (в любом порядке или одновременно) целлюлозного и/или лигноцеллюлозного материала. Полученное сырье можно затем контактировать с микроорганизмом, имеющим способность превращать по меньшей мере часть, например по меньшей мере 1 мас.%, сырья в продукт, такой как воспламеняющееся топливо, как раскрыто в данном описании. В некоторых вариантах способ не включает гидролиз целлюлозного и/или лигноцеллюлозного материала, например, кислотой или основанием, например минеральной кислотой, такой как хлористоводородная или серная кислота. В случае необходимости, некоторая часть сырья может включать гидролизованный материал или никакое сырье не включает такой материал. В некоторых вариантах, например, по меньшей мере 70 мас.% сырья является негидролизованным материалом, например по меньшей мере 95 мас.% сырья является негидролизованным материалом. В некоторых вариантах, по существу, все исходное сырье является негидролизованным материалом. Любое сырье или любой реактор или ферментер, загруженный сырьем, может включать буфер, такой как бикарбонат натрия, хлорид аммония или Трис; электролит, такой как хлорид калия, хлорид натрия или хлорид кальция; фактор роста, такой как биотин, и/или парное основание, такое как урацил, или его эквивалент; поверхностно-активное вещество, такое как Tween или полиэтиленгликоль; минерал,такой как кальциевый, хромовый, медный, йодистый, железный, селеновый или цинковый; или хелатирующий агент, такой как этилендиамин, этилендиаминтетрауксусная кислота (ЭДТА) (или ее солевая форма, например натриевая или калиевая соль ЭДТА), или димеркапрол. В случае использования облучения оно может быть применено для любого образца, который является сухим или влажным или даже диспергированным в жидкости, такой как вода. Может быть осуществлено, например, облучение целлюлозного и/или лигноцеллюлозного материала, в котором по меньшей мере примерно 25 мас.% целлюлозного и/или лигноцеллюлозного материала имеет поверхности, увлажненные жидкостью, такой как вода. В некоторых вариантах осуществляют облучение целлюлозного и/или лигноцеллюлозного материала, в котором, по существу, никакое количество целлюлозного и/или лигноцеллюлозного материала не увлажнено жидкостью, такой как вода. В некоторых вариантах любая обработка, раскрытая в данном описании, происходит после того, как целлюлозный и/или лигноцеллюлозный материал приобретает сухость или его сушат, например, с использованием нагрева и/или пониженного давления. В некоторых вариантах целлюлозный и/или лигноцеллюлозный материал имеет, например, менее примерно 5 мас.% удержанной воды, как измерено при 25 С и относительной влажности 50%. В случае необходимости, в любом способе, раскрытом в данном описании, может быть использован определенный агент, вызывающий набухание. В некоторых вариантах при обработке целлюлозного и/или лигноцеллюлозного материала с использованием облучения менее примерно 25 мас.% целлюлозного и/или лигноцеллюлозного материала находится в набухшем состоянии, при этом набухшее состояние характеризуется наличием объема, который примерно на 2,5% выше объема в ненабухшем состоянии, например на 5,0, 7,5, 10 или 15% выше объема в ненабухшем состоянии. В некоторых вариантах при использовании облучения для целлюлозного и/или лигноцеллюлозного материала, по существу, никакой из целлюлозного и/или лигноцеллюлозного материала не находится в набухшем состоянии. В отдельных вариантах при использовании облучения целлюлозный и/или лигноцеллюлозный материал включает агент, вызывающий набухание, и набухший целлюлозный и/или лигноцеллюлозный материал получает дозу менее примерно 10 Мрад. При использовании облучения в любом способе оно может быть применено в то время, когда целлюлозный и/или лигноцеллюлозный материал подвергнут воздействию воздуха, воздуха, обогащенного кислородом, или даже самого кислорода, или покрыт инертным газом, таким как азот, аргон или гелий. Когда желательно максимальное окисление, используется окислительная среда, такая как воздух или кислород. При использовании облучения оно может быть применено для биомассы, такой как целлюлозный и/или лигноцеллюлозный материал, при давлении более примерно 2,5 атм, например более 5, 10, 15,20 атм или даже более примерно 50 атм. В отдельных вариантах способ включает облучение и ультразвуковую обработку, и облучение предшествует ультразвуковой обработке. В других отдельных вариантах ультразвуковая обработка предшествует облучению или облучение и ультразвуковая обработка происходят одновременно. В некоторых вариантах способ включает облучение и ультразвуковую обработку (в любом порядке или одновременно) и дополнительно включает окисление, пиролиз или паровой взрыв.- 21017612 Когда способ включает облучение, оно может быть осуществлено с использованием ионизирующего излучения, такого как гамма-лучи, рентгеновские лучи, ультрафиолетовое излучение высокой энергии, такое как рентгеновское С-излучение, имеющее длину волны от примерно 100 до примерно 280 нм,пучок частиц, например пучок электронов, медленных нейтронов или альфа-частиц. В некоторых вариантах облучение включает два или более источников облучения, такие как гамма-лучи и пучок электронов, которые могут быть использованы в любом порядке или одновременно. В отдельных вариантах ультразвуковая обработка может быть осуществлена при частоте от примерно 15 до примерно 25 кГц, в частности от примерно 18 до 22 кГц, с использованием рупора мощностью 1 кВт или более, например 2, 3, 4, 5 или даже 10 кВт. В некоторых вариантах целлюлозный и/или лигноцеллюлозный материал включает первую целлюлозу, имеющую первую среднечисленную молекулярную массу, и полученный углевод включает вторую целлюлозу, имеющую вторую среднечисленную молекулярную массу, которая ниже первой среднечисленной молекулярной массы. Вторая среднечисленная молекулярная масса ниже первой среднечисленной молекулярной массы, например, более чем примерно на 25%, например меньше в 2, 3, 5, 7, 10, 25 или даже 100 раз. В некоторых вариантах первая целлюлоза имеет первую кристалличность и вторая целлюлоза имеет вторую кристалличность, которая ниже первой кристалличности, например ниже примерно на 2, 3, 5, 10,15 или 25%. В некоторых вариантах первая целлюлоза имеет первую степень окисления и вторая целлюлоза имеет вторую степень окисления, которая выше первой степени окисления, например выше на 2, 3, 4, 5,10 или даже 25%. В одном примере использования в качестве предварительной обработки облучения с окислением в качестве исходного сырья используются картонные коробки из-под сока объемом половина галлона(1,89 л), изготовленные из непечатного белого крафт-картона с многослойным покрытием, имеющего объемный вес 20 фунт/фут 3 (320,37 кг/м 3). Картон сгибают и сплющивают и затем подают в последовательно установленные три составных ряда измельчитель-дисковый нож с выходом продукта из первого дискового ножа, подаваемого в качестве вводимого продукта во второй измельчитель, и с выходом продукта из второго дискового ножа, подаваемого в качестве вводимого продукта в третий измельчитель. Полученный волокнистый материал может быть спрыснут водой и обработан в грануляторе, работающем при комнатной температуре. Уплотненные гранулы могут быть помещены в стеклянную емкость,которую закупоривают в атмосфере воздуха. Гранулы в емкости облучают гамма-излучением в течение примерно 3 ч при мощности дозы излучения 1 Мрад/ч с получением облученного материала, в котором целлюлоза имеет более низкую молекулярную массу, чем исходный материал, которым является волокнистый крафт-картон. Обработка облучением. Для переработки исходного сырья из широкого множества различных источников, предназначенной для извлечения полезных веществ из исходного сырья и для обеспечения частично подвергнутого деструкции органического материала, который функционирует в качестве материала, вводимого на последующие стадии и/или последовательности обработки, могут быть использованы одна или несколько последовательных обработок облучением. Облучение может уменьшить молекулярную массу и/или кристалличность сырья. В некоторых вариантах для облучения материалов используют энергию, осажденную в материал, которая высвобождает электроны из их атомных орбиталей. Облучение может быть обеспечено: 1) тяжелыми заряженными частицами, такими как альфа-частицы; 2) электронами, полученными, например, в ускорителях бета-распада или электронного пучка; или 3) электромагнитным облучением, например гамма-лучами, рентгеновскими лучами или ультрафиолетовыми лучами. В одном варианте для облучения исходного сырья может быть использовано излучение, генерированное радиоактивными веществами. В другом варианте для облучения исходного сырья может быть использовано электромагнитное излучение, полученное, например, с использованием излучателей электронного пучка. Используемые дозы зависят от требуемого эффекта и особенностей сырья. Высокие дозы излучения могут,например, разорвать химические связи в компонентах сырья, и низкие дозы излучения могут повысить прочность химической связи (например, за счет сшивания) в компонентах сырья. Как следует из фиг. 8, в одном способе первый материал 2, который является целлюлозой или включает целлюлозу, имеющую первую среднечисленную молекулярную массу (TMN1), облучают, например, обработкой ионизирующим излучением (например, в форме гамма-излучения, рентгеновского излучения, ультрафиолетового излучения (УФ) с длиной волны от 100 до 280 нм, пучка электронов или других заряженных частиц) с получением второго материала 3, который включает целлюлозу, имеющую вторую среднечисленную молекулярную массу (TMN2), которая ниже первой среднечисленной молекулярной массы. Второй материал (или первый и второй материалы) может быть объединен с микроорганизмом (например, с бактерией или дрожжами), который может использовать второй и/или первый материал, с получением топлива 5, которое является водородом, спиртом (например, этанолом или бутанолом, таким как н-, втор- или трет-бутанол), органической кислотой, углеводородом или смесями любого из указанных веществ или которое их включает.- 22017612 Поскольку второй материал 3 включает целлюлозу, имеющую уменьшенную молекулярную массу относительно молекулярной массы первого материала и, в некоторых случаях, также уменьшенную кристалличность, второй материал обычно является более диспергируемым, набухаемым и/или растворимым в растворе, содержащем микроорганизм. Данные свойства делают второй материал 3 более восприимчивым к химическому ферментативному и/или биологическому воздействию относительно первого материала 2, которое может повысить производительность и/или уровень производства требуемого продукта, например этанола. Облучение может также стерилизовать материалы. В некоторых вариантах вторая среднечисленная молекулярная масса (TMN2) ниже первой среднечисленной молекулярной массы (TMN1) более чем примерно на 10%, например ниже на 15, 20, 25, 30, 35,40, 50, 60 или даже более чем примерно на 75%. В некоторых случаях второй материал включает целлюлозу, имеющую кристалличность (TC2), которая ниже кристалличности (TC1) целлюлозы первого материала. Например, (TC2) может быть ниже(TC1) более чем примерно на 10%, например ниже на 15, 20, 25, 30, 35, 40 или даже более чем примерно на 50%. В некоторых вариантах исходный показатель кристалличности (перед облучением) составляет от примерно 40 до примерно 87,5%, в частности от примерно 50 до примерно 75% или от примерно 60 до примерно 70%, и показатель кристалличности после облучения составляет от примерно 10 до примерно 50%, в частности от примерно 15 до примерно 45% или от примерно 20 до примерно 40%. Однако в некоторых вариантах, например после интенсивного облучения, можно иметь показатель кристалличности ниже 5%. В некоторых вариантах материал после облучения, по существу, является аморфным. В некоторых вариантах исходная среднечисленная молекулярная масса (перед облучением) составляет от примерно 200000 до примерно 3200000, в частности от примерно 250000 до примерно 1000000 или от примерно 250000 до примерно 700000 и среднечисленная молекулярная масса после облучения составляет от примерно 50000 до примерно 200000, в частности от примерно 60000 до примерно 150000 или от примерно 70000 до примерно 125000. Однако в некоторых вариантах, например после интенсивного облучения, можно иметь среднечисленную молекулярную массу менее примерно 10000 или даже менее примерно 5000. В некоторых вариантах второй материал может иметь степень окисления (TQ2), которая выше степени окисления (TQ1) первого материала. Более высокая степень окисления материала может способствовать его диспергируемости, набуханию и/или растворимости, которые дополнительно повышают восприимчивость материалов к химическому, ферментативному или биологическому воздействию. В некоторых вариантах для повышения степени окисления второго материала относительно первого материала осуществляют облучение в окислительной среде, например, под покровом воздуха или кислорода, в результате чего получают второй материал, который является более окисленным, чем первый материал. Второй материал может иметь, например, большее число гидроксильных групп, альдегидных групп, кетоновых групп, сложноэфирных групп или карбоксильных групп, которые могут повысить его гидрофильность. Ионизирующее излучение. Любая форма излучения ионизирует биомассу через посредство особенных взаимодействий, определенных энергией излучения. Тяжелые заряженные частицы ионизируют первоначально вещество кулоновским рассеянием; затем указанные взаимодействия генерируют электроны высокой энергии, которые могут дополнительно ионизировать вещество. Альфа-частицы идентичны ядру атома гелия и генерируются альфа-распадом различных радиоактивных ядер, таких как изотопы висмута, полония, астатина, радона, франция, радия, нескольких актинидов, таких как актиний, торий, уран, нептуний, кюрий,калифорний, америций и плутоний. Электроны взаимодействуют через посредство кулоновского рассеяния и тормозного излучения,генерированного изменениями скорости электронов. Электроны могут быть генерированы радиоактивными ядрами, которые подвергаются бета-распаду, такими как изотопы йода, цезия, технеция и иридия. Альтернативно, в качестве источника электронов через посредство термоэлектронной эмиссии может быть использована электронная пушка. Электромагнитное излучение взаимодействует через посредство трех процессов: фотоэлектрическое поглощение, комптоновское рассеяние и рождение пар. Преобладающее взаимодействие определяется энергией падающего излучения и атомным номером материала. Суммирование взаимодействий,способствующих поглощенному излучению в целлюлозном материале, может быть выражено массовым коэффициентом поглощения, графически изображенным ниже в виде функции энергии падающего излучения (см. фиг. 41). Электромагнитное излучение подразделяется на гамма-лучи, рентгеновские лучи, ультрафиолетовые лучи, инфракрасные лучи, микроволны или радиоволны, в зависимости от их длины. Для облучения материалов может быть использовано гамма-излучение. Как следует из фиг. 9 и 10(увеличенное изображение области R), гамма-излучатель 10 включает источники 408 гамма-излучения,например, гранулы 60 Со, рабочий стол 14 для удержания материалов, подлежащих облучению, и хранилище 16, изготовленное, например, из множества железных пластин, все из которых помещены в бетон- 23017612 ную герметичную камеру 20, включающую лабиринтный путь ко входу 22 за облицованной свинцом дверью 26. Хранилище 16 включает множество каналов 30, например 16 или более каналов, обеспечивающих возможность прохождения источников гамма-излучения через хранилище на их пути вблизи рабочего стола. В действии подлежащий облучению образец помещают на рабочий стол. Облучатель имеет конфигурацию, обеспечивающую доставку требуемой мощности излучения, и с экспериментальным блоком 31 связана аппаратура автоматического регулирования. Затем оператор покидает герметичную камеру, проходя через лабиринтный путь и через облицованную свинцом дверь. Оператор управляет контрольной панелью 32, поручая компьютеру 33 продвижение источников 12 облучения в рабочее положение с использованием цилиндра 36, присоединенного к гидравлическому насосу 40. Гамма-излучение имеет преимущество, состоящее в значительной глубине проникновения в ряд материалов в образце. Источники гамма-лучей включают радиоактивные ядра, такие как изотопы кобальта, кальция, технеция, хрома, галлия, индия, йода, железа, криптона, самария, селена, натрия, таллия и ксенона. Источники гамма-лучей включают столкновение электронного пучка с металлическими мишенями,такими как вольфрам или молибден или сплавы, или компактные источники света, такие как те, которые изготавливаются коммерчески Lyncean. Источники ультрафиолетового излучения включают дейтериевые или кадмиевые лампы. Источники инфракрасного излучения включают керамические лампы с сапфировым, цинковым или селенидным окном. Источники микроволн включают клистроны, высокочастотные источники типа Слевина или источники атомного пучка, которые используют водородный, кислородный или азотный газ. Электронный пучок. В некоторых вариантах в качестве источника облучения используют пучок электронов. Пучок электронов дает преимущества, включающие возможность использования высоких мощностей излучения(например, 1,5 или даже 10 Мрад/с), высокую производительность, меньший объем и меньшее ограничение для оборудования. Электроны могут быть также более эффективными в вызове разрыва цепи. Кроме того, электроны, имеющие энергии 4-10 МэВ, могут иметь глубину проникновения от 5 до 30 мм или более, например 40 мм. Электронные пучки могут быть генерированы, например, электростатическими генераторами, каскадными генераторами, генераторами трансформации, ускорителями на низкие энергии со сканирующей системой, ускорителями на низкие энергии с линейным катодом, линейными ускорителями и импульсными ускорителями. В качестве источника ионизирующего излучения могут быть применимы электроны, например, для относительно тонких стоп материалов, например, менее 0,5 дюйма (1,27 см), например менее 0,4 дюйма (1,016 см), 0,3 дюйма (0,762 см), 0,2 дюйма (0,508 см) или менее 0,1 дюйма (0,254 см). В некоторых вариантах энергия каждого электрона электронного пучка составляет от примерно 0,3 до примерно 2,0 МэВ (миллион электрон-вольт), в частности от примерно 0,5 до примерно 1,5 МэВ или от примерно 0,7 до примерно 1,25 МэВ. Фиг. 11 показывает технологическую схему способа 3000, которая включает различные стадии в последовательности предварительной обработки исходного сырья облучением электронным пучком. На первой стадии 3010 из источника сырья получают загрузку сухого сырья. Как обсуждалось выше, сухое сырье из источника сырья может быть предварительно обработано перед доставкой в устройства для облучения электронным пучком. Например, если исходное сырье произведено от растительных источников, перед сбором растительного материала и/или перед доставкой растительного материала транспортным средством для исходного сырья некоторые части растительного материала могут быть удалены. Альтернативно, или в дополнение, исходное сырье биомассы на необязательной стадии 3020 может быть подвергнуто механической обработке (например, для уменьшения средней длины волокон в исходном сырье) перед доставкой в устройства для облучения электронным пучком. На стадии 3030 сухое сырье переносят в транспортное средство для сырья (например, ленточный транспортер) и распределяют по ширине поперечного сечения транспортного средства для сырья примерно равномерно по объему. Распределение может быть осуществлено, например, вручную или индуцированием локализованного вибрационного движения в некоторой точке транспортного средства для сырья перед обработкой облучением электронным пучком. В некоторых вариантах система смешения вводит в сырье реагент 3045 в необязательном процессе 3040, который приготавливает суспензию. Объединение воды с обработанным сырьем на стадии 3040 смешения создает водную суспензию исходного сырья, которая может быть транспортирована, например, предпочтительнее перекачкой по трубопроводу, чем использованием, например, ленточного транспортера. Следующая стадия 3050 является контуром, который заключает подвержение сырья (в сухой форме или в форме суспензии) облучению электронным пучком одним или несколькими (т.е. N) устройствами для облучения электронным пучком. Суспензия сырья перемещается через N "потоков" электронных пучков на стадии 3052. Движение может происходить при постоянной скорости через "потоки", и между"потоками" или во время перемещения через каждый "поток" может быть пауза, после которой следует стремительное движение к следующему "потоку". Небольшая часть суспензии сырья подвергается каждому потоку в течение заданного времени воздействия на стадии 3053. Устройства для облучения электронным пучком могут быть коммерчески приобретены от Ion BeamApplications, Louvain-la-Neuve, Belgium или от Titan Corporation, San Diego, CA. Типичные энергии движения электронов могут составлять 1, 2, 4,5, 7,5 или 10 МэВ. Типичная мощность устройства для облучения электронным пучком может составлять 1, 5, 10, 20, 50, 100, 250 или 500 кВт. Эффективности деполимеризации суспензии сырья зависят от используемой энергии электронов и используемой дозы, тогда как длительность воздействия зависит от мощности и дозы. Типичные дозы могут иметь значения 1, 5,10, 20, 50, 100 или 200 KGy. Общие затраты при принятии во внимание спецификаций мощности устройства для облучения электронным пучком включают производственные затраты, капитальные затраты, амортизацию и след установки. Общие затраты с учетом уровней доз облучения электронным пучком включают энергетические затраты и окружающую среду, безопасность и санитарные интересы. Общие затраты с учетом энергии движения электронов включают энергетические затраты; в данном случае для поддержки деполимеризации суспензии определенного сырья может быть выгодна пониженная энергия движения электронов(см., например, Bouchard, et al., Cellulose (2006), 13: 601-610). Для обеспечения более эффективного процесса деполимеризации может быть выгодным проведение облучения электронным пучком с двойным проходом. Транспортное средство для исходного сырья может направить, например, исходное сырье (в сухом виде или в форме суспензии) вниз и в направлении, противоположном его первоначальному направлению движения. Системы двойного прохода могут обеспечить переработку более густых суспензий сырья и могут предоставить более однородную деполимеризацию в толще суспензии сырья. Устройство для облучения электронным пучком может генерировать или фиксированный луч, или сканирующий луч. Сканирующий луч может быть выгодным при большой длине развертки и высоких скоростях сканирования, при этом он будет эффективной заменой фиксированного луча с большой шириной. Кроме того, пригодны доступные ширины развертки 0,5, 1, 2 м или более. Для механического разделения жидких и твердых компонентов суспензии исходного сырья в некоторых вариантах, как, например, на стадии 3060, может быть необходимым перемещение одной части суспензии исходного сырья через устройства для облучения с N числом электронных пучков. В таких вариантах фильтруют жидкую часть суспензии исходного сырья для удаления оставшихся твердых частиц и рециркулируют обратно на стадию подготовки суспензии 3040. Затем твердую часть суспензии исходного сырья направляют на следующую стадию обработки 3070 с помощью транспортного средства для исходного сырья. В других вариантах исходное сырье сохраняют в форме суспензии для дальнейшей обработки. Электромагнитное облучение. В таких вариантах, где облучение проводят электромагнитным излучением, электромагнитное излучение может иметь, например, энергию фотона (в электрон-вольтах) более 102 эВ, например более 103,104, 105, 106 или даже более 107 эВ. В некоторых вариантах электромагнитное излучение имеет энергию фотона от 104 до 107, например от 105 до 106 эВ. Электромагнитное излучение может иметь, например,частоту более 1016 Гц, более 1017, 1018, 1019, 1020 или даже более 1021 Гц. В некоторых вариантах электромагнитное излучение имеет частоту от 1018 до 1022 Гц, например от 1019 до 1021 Гц. Дозы. В некоторых вариантах облучение (любым источником облучения или комбинацией источников облучения) осуществляют до тех пор, пока материал получит дозу по меньшей мере 0,25 Мрад, например по меньшей мере 1,0, по меньшей мере 2,5, по меньшей мере 5,0 или по меньшей мере 10,0 Мрад. В некоторых вариантах облучение осуществляют до тех пор, пока материал получит дозу от 1,0 до 6,0 Мрад,например от 1,5 до 4,0 Мрад. В некоторых вариантах облучение осуществляют при мощности дозы от 5,0 до 1500,0 крад/ч, например от 10,0 до 750,0 крад/ч или от 50,0 до 350,0 крад/ч. В некоторых вариантах используют два или более источников облучения, например два или несколько ионизирующих излучений. Образцы могут быть обработаны, например, в любом порядке пучком электронов, последующим гамма-излучением и УФ-светом, имеющим длины волн от примерно 100 до примерно 280 нм. В некоторых вариантах образцы обрабатывают тремя источниками облучения,такими как электронный пучок, гамма-излучение и энергетическое УФ-излучение. В некоторых вариантах относительно низкие дозы облучения могут сшить, привить или иным образом увеличить молекулярную массу углеводсодержащего материала, такого как целлюлозный и/или лигноцеллюлозный материал (например, целлюлоза). Такой материал, имеющий повышенную молекулярную массу, может быть применен, например, в изготовлении композиционного материала, имеющего,например, усовершенствованные механические свойства, такие как сопротивление истиранию, прочность на сжатие, сопротивление излому, ударная вязкость, сопротивление изгибу, модуль упругости при растяжении, модуль упругости при изгибе и относительное удлинение при разрыве. Такой материал,- 25017612 имеющий повышенную молекулярную массу, может быть применен в получении композиции. Например, волокнистый материал, включающий первый целлюлозный и/или лигноцеллюлозный материал, имеющий первую молекулярную массу, может быть облучен таким способом, чтобы получить второй целлюлозный и/или лигноцеллюлозный материал, имеющий вторую молекулярную массу, которая выше первой молекулярной массы. Если в качестве источника облучения используется, например,гамма-излучение, может быть применена доза от примерно 1 до примерно 10 Мрад, в частности от примерно 1,5 до примерно 7,5 Мрад или от примерно 2,0 до примерно 5,0 Мрад. После применения низкой дозы облучения второй целлюлозный и/или лигноцеллюлозный материал может быть объединен со смолой и превращен в композиционный материал, например, прямым прессованием, литьевым формованием или экструзией. Образование композиционных материалов описано в WO 2006/102543 и в предварительных заявках на патент 60/664832, поданной 24 марта 2005 г., 60/688002, поданной 7 июня 2005 г.,60/711057, поданной 24 августа 2005 г., 60/715822, поданной 9 сентября 2005 г., 60/725674, поданной 12 октября 2005 г., 60/726102, поданной 12 октября 2005 г., и 60/750205, поданной 13 декабря 2005 г. Альтернативно, волокнистый материал, включающий первый целлюлозный и/или лигноцеллюлозный материал, имеющий первую молекулярную массу, может быть объединен со смолой с получением композиционного материала, и затем композиционный материал может быть облучен излучением относительно низкой дозы с получением второго целлюлозного и/или лигноцеллюлозного материала, имеющего вторую молекулярную массу, которая выше первой молекулярной массы. Если в качестве источника облучения используется, например, гамма-излучение, может быть применена доза от примерно 1 до примерно 10 Мрад. Использование такого подхода повышает молекулярную массу материала в то время,когда он находится в отверждающемся связующем. В некоторых вариантах смола является смолой, способной к сшиванию, и она сшивается как таковая, так как увеличивается молекулярная масса углеводсодержащего материала, в результате чего может быть получен синергический эффект, обеспечивающий максимально усовершенствованные механические свойства композиционного материала. Такие композиционные материалы могут иметь, например, превосходные низкотемпературные характеристики, например уменьшенную склонность к разрыву и/или растрескиванию при низких температурах, например при температурах ниже 0 С, например ниже -10, -20, -40, -50, -60 или даже ниже -100 С, и/или превосходные характеристики при высоких температурах, например способность к сохранению их выгодных механических свойств при относительно высокой температуре, например при температурах выше 100 С,например выше 125, 150, 200, 250, 300, 400 или даже 500 С. Кроме того, такие композиционные материалы могут иметь превосходную химическую стойкость, например устойчивость к набуханию в растворителе, например в углеводородном растворителе, устойчивость к агрессивному действию, например,сильных кислот, сильных оснований, сильных окислителей (например, хлора или отбеливателей) или восстановителей (например, активных металлов, таких как натрий и калий). Альтернативно, в другом примере волокнистый материал, включающий целлюлозный и/или лигноцеллюлозный материал, облучают и необязательно обрабатывают акустической энергией, например ультразвуком. В одном примере использования в качестве предварительной обработки облучения в качестве исходного сырья используются картонные коробки из-под сока объемом половина галлона (1,89 л), изготовленные из непечатного белого крафт-картона с многослойным покрытием, имеющего объемный вес 20 фунт/фут 3 (320,37 кг/м 3). Картон сгибают и сплющивают и затем подают в последовательно установленные три составных ряда измельчитель-дисковый нож с выходом продукта из первого дискового ножа,подаваемого в качестве вводимого продукта во второй измельчитель, и с выходом продукта из второго дискового ножа, подаваемого в качестве вводимого продукта в третий измельчитель. Полученный волокнистый материал может быть затем спрыснут водой и обработан в грануляторе, работающем при комнатной температуре. Уплотненные гранулы могут быть помещены в стеклянную емкость, из которой в высоком вакууме откачивают воздух и затем заполняют газообразным аргоном. Емкость закупоривают в атмосфере аргона. Гранулы в емкости облучают гамма-излучением в течение примерно 3 ч при мощности дозы излучения 1 Мрад/ч с получением облученного материала, в котором целлюлоза имеет более низкую молекулярную массу, чем исходный материал. Ультразвуковая обработка. Для переработки исходного сырья из широкого множества различных источников, предназначенной для извлечения полезных веществ из исходного сырья и для обеспечения частично подвергнутого деструкции органического материала, который функционирует в качестве материала, вводимого на последующие стадии и/или последовательности обработки, могут быть использованы одна или несколько последовательных ультразвуковых обработок. Ультразвуковая обработка может уменьшить молекулярную массу и/или кристалличность сырья. Как следует из фиг. 8, в одном способе первый материал 2, включающий целлюлозу, имеющую первую среднечисленную молекулярную массу (TMN1), диспергируют в среде, такой как вода, и обрабатывают ультразвуком и/или иным образом кавитируют с получением второго материала 3, включающего целлюлозу, имеющую вторую среднечисленную молекулярную массу (TMN2), которая ниже первой среднечисленной молекулярной массы. Второй материал (или первый и второй материалы в некоторых вари- 26017612 антах) может быть объединен с микроорганизмом (например, с бактерией или дрожжами), который может использовать второй и/или первый материал, с получением топлива 5, которое является водородом,спиртом, органической кислотой, углеводородом или смесями любого из указанных веществ или которое их включает. Поскольку второй материал включает целлюлозу, имеющую уменьшенную молекулярную массу относительно молекулярной массы первого материала и, в некоторых случаях, также уменьшенную кристалличность, второй материал обычно является более диспергируемым, набухаемым и/или растворимым в растворе, содержащем микроорганизм, например, при концентрации более 106 микроорганизмов/мл. Данные свойства делают второй материал 3 более восприимчивым к химическому, ферментативному и/или биологическому воздействию относительно первого материала 2, которое может значительно повысить производительность и/или уровень производства требуемого продукта, например этанола. Ультразвуковая обработка может также стерилизовать материалы, но ее не следует использовать в то время, когда предполагается, что микроорганизмы являются живыми. В некоторых вариантах вторая среднечисленная молекулярная масса (TMN2) ниже первой среднечисленной молекулярной массы (TMN1) более чем примерно на 10%, например ниже на 15, 20, 25, 30, 35,40, 50, 60 или даже более чем примерно на 75%. В некоторых случаях второй материал включает целлюлозу, имеющую кристалличность (ТС 2), которая ниже кристалличности (TC1) целлюлозы первого материала. Например, (ТС 2) может быть ниже(TC1) более чем примерно на 10%, например ниже на 15, 20, 25, 30, 35, 40 или даже более чем примерно на 50%. В некоторых вариантах исходный показатель кристалличности (перед ультразвуковой обработкой) составляет от примерно 40 до примерно 87,5%, в частности от примерно 50 до примерно 75% или от примерно 60 до примерно 70%, и показатель кристалличности после ультразвуковой обработки составляет от примерно 10 до примерно 50%, в частности от примерно 15 до примерно 45% или от примерно 20 до примерно 40%. Однако в некоторых вариантах, например после интенсивной ультразвуковой обработки, можно иметь показатель кристалличности ниже 5%. В некоторых вариантах материал после ультразвуковой обработки, по существу, является аморфным. В некоторых вариантах исходная среднечисленная молекулярная масса (перед ультразвуковой обработкой) составляет от примерно 200000 до примерно 3200000, в частности от примерно 250000 до примерно 1000000 или от примерно 250000 до примерно 700000, и среднечисленная молекулярная масса после ультразвуковой обработки составляет от примерно 50000 до примерно 200000, в частности от примерно 60000 до примерно 150000 или от примерно 70000 до примерно 125000. Однако в некоторых вариантах, например после интенсивной ультразвуковой обработки, можно иметь среднечисленную молекулярную массу менее примерно 10000 или даже менее примерно 5000. В некоторых вариантах второй материал может иметь степень окисления (TQ2), которая выше степени окисления (TQ1) первого материала. Более высокая степень окисления материала может способствовать его диспергируемости, набуханию и/или растворимости, которые дополнительно повышают восприимчивость материалов к химическому, ферментативному или биологическому воздействию. В некоторых вариантах для повышения степени окисления второго материала относительно первого материала осуществляют ультразвуковую обработку в окислительной среде, в результате чего получают второй материал, который является более окисленным, чем первый материал. Второй материал может иметь,например, большее число гидроксильных групп, альдегидных групп, кетоновых групп, сложноэфирных групп или карбоксильных групп, которые могут повысить его гидрофильность. В некоторых вариантах среда для ультразвуковой обработки является водной средой. В случае необходимости, среда может включать окислитель, такой как пероксид (например, пероксид водорода),диспергатор и/или буфер. Примеры диспергаторов включают ионные диспергаторы, например лаурилсульфат натрия, и неионные диспергаторы, например поли(этиленгликоль). В других вариантах среда для ультразвуковой обработки является неводной. Ультразвуковая обработка может быть, например, осуществлена в углеводороде, например толуоле или гептане, в простом эфире, например диэтиловом эфире или тетрагидрофуране, или даже в сжижженном газе, таком как аргон, ксенон или азот. Без желания быть связанными с какой-либо определенной теорией авторы предполагают, что ультразвуковая обработка разрушает связи в целлюлозе созданием пузырьков в среде, содержащей целлюлозу, которые растут и затем быстро взрываются. Во время взрыва пузырьков, который может происходить в течение менее 1 нс, сила направленного внутрь взрыва поднимает локальную температуру внутри пузырьков до примерно 5100 К (в некоторых случаях даже выше; см., например, Suslick et al., Nature. 434,52-54) и генерирует давления от нескольких сотен атмосфер до свыше 1000 атм или более. Именно указанные высокие температуры и давления разрывают связи. Кроме того, без желания быть связанными с какой-либо определенной теорией авторы предполагают, что уменьшенная кристалличность возрастает,по меньшей мере, частично в результате чрезвычайно высоких скоростей охлаждения во время взрыва пузырьков, которые могут составлять более примерно 1011 К/с. Высокие скорости охлаждения обычно не дают возможность целлюлозе организоваться и кристаллизоваться, что приводит к получению материа- 27017612 лов, имеющих пониженную кристалличность. Ультразвуковые системы и ультразвуковая химия обсуждены, например, в Olli et al., U.S. Patent No. 5766764; Roberts, U.S. Patent No. 5828156; Mason, ChemistryAmer. Chem. Soc. 121, 4196 (1999) и Avivi et al., J. Amer. Chem. Soc. 122, 4331 (2000). Системы для ультразвуковой обработки. Фиг. 12 показывает общую систему, в которой поток 1210 целлюлозного материала смешивают с водным потоком 1212 в резервуаре 1214 с образованием технологического потока 1216. Первый насос 1218 протягивает технологический поток 1216 из резервуара 1214 и направляет в проточную ячейку 1224. Ультразвуковой преобразователь 1226 передает ультразвуковую энергию в технологический поток 1216, который протекает в проточную ячейку 1224. Второй насос 1230 протягивает технологический поток 1216 из проточной ячейки 1224 на последующую обработку. Резервуар 1214 включает первый вход 1232 и второй вход 1234 для связи текучей среды с объемом 1236. Конвейер (не показан) доставляет поток целлюлозного материала 1210 в резервуар 1214 через первый вход 1232. Водный поток 1212 поступает в резервуар 1214 через второй вход 1234. В некоторых вариантах водный поток 1212 поступает в объем 1236 по касательной линии, создавая закручивающийся поток в объеме 1236. В некоторых вариантах поток целлюлозного материала 1210 и водный поток 1 фиг. 39 является схематическим изображением способа превращения биомассы. 1212 вводят в объем 1236 вдоль противоположных осей для усиления смешивания в объеме. Клапан 1238 регулирует течение водного потока 1212 через второй вход 1232 для получения требуемого отношения целлюлозного материала к воде (например, примерно 10 об.% целлюлозного материала). Может быть, например, объединено 2000 т/день целлюлозного материала с водой, взятой в количестве от 1 до 1,5 млн галлонов/день (от 3,785 до 5,6775 млн л/день), например в количестве 1,25 млн галлонов/день (4,73 млн л/день). Смешивание целлюлозного материала и воды в резервуаре 1214 регулируется размером объема 1236 и скоростями потока целлюлозного материала и воды в объем. В некоторых вариантах объем 1236 доводят до требуемого размера для обеспечения минимального времени смешивания целлюлозного материала и воды. Например, когда через резервуар 1214 протекает 2000 т/день целлюлозного материала и 1,25 млн галлонов/день (4,73 млн л/день) воды, для получения минимального времени смешивания, равного примерно 15 мин, объем 1236 может составлять примерно 32000 галлонов (примерно 121120 л). Резервуар 1214 включает смеситель 1240 для связи текучей среды с объемом 1236. Смеситель 1240 перемешивает содержимое объема 1236 с диспергированием целлюлозного материала по всему объему воды. Смеситель 1240 может быть, например, вращающейся лопастью, размещенной в резервуаре 1214. В некоторых вариантах смеситель 1240, по существу, однородно диспергирует целлюлозный материал в воде. Резервуар 1214 дополнительно включает выход 1242 для связи текучей среды с объемом 1236 и технологическим потоком 1216. Смесь целлюлозного материала и воды в объеме 1236 вытекает из резервуара 1214 через выход 1242. Выход 1242 расположен рядом с дном резервуара 1214, что дает возможность смеси целлюлозного материала и воды вытекать из резервуара 1214 самотеком под действием силы тяжести и поступать в технологический поток 1216. Первый насос 1218 (например, любой из нескольких углубленных центробежных вихревых насосов, изготовленных фирмой Essco PumpsControls, Лос-Анжелес, Калифорния) перемещает содержимое технологического потока 1216 в направлении к проточной ячейке 1224. В некоторых вариантах первый насос 1218 перемешивает содержимое технологического потока 1216, чтобы на входе 1220 проточной ячейки 1224 смесь целлюлозного материала и воды была, по существу, однородной. Первый насос 1218 перемешивает, например, технологический поток 1216, создавая турбулентный поток, который продолжает существовать вместе с технологическим потоком между первым насосом и входом 1220 проточной ячейки 1224. Проточная ячейка 1224 включает реакционный объем 1244 для связи текучей среды со входом 1220 и выходом 1222. В некоторых вариантах реакционный объем 1244 является трубой из нержавеющей стали, способной противостоять повышенным давлениям (например, 10 бар). В дополнение или альтернативно, реакционный объем 1244 включает прямоугольное поперечное сечение. Проточная ячейка 1224 дополнительно включает теплообменник 1246, который связан по меньшей мере с частью реакционного объема 1244. Охлаждающая жидкость 1248 (например, вода) поступает в теплообменник 1246 и поглощает тепло, генерированное во время ультразвуковой обработки технологического потока 1216 в реакционном объеме 1244. В некоторых вариантах регулируют скорость протекания охлаждающей жидкости 1248 в теплообменник 1246 для поддержания примерно постоянной темпе- 28017612 ратуры в реакционном объеме 1244. В дополнение или альтернативно, температуру охлаждающей жидкости 1248, протекающей в теплообменник 1246, регулируют для поддержания в реакционном объеме 1244 примерно постоянной температуры. В некоторых вариантах температуру реакционного объема 1244 поддерживают при значении от 20 до 50 С, например при значении 25, 30, 35, 40 или 45 С. Дополнительно или альтернативно, тепло, перенесенное из реакционного объема 1244 в охлаждающую жидкость 1248, может быть использовано в других частях способа. Секция адаптера 1226 создает связь текучей среды между реакционным объемом 1244 и бустером 1250, соединенным (например, механически соединенным с использованием фланца) с ультразвуковым преобразователем 1226. Секция 1226 адаптера может включать, например, фланец и О-кольцевой узел,установленный для создания герметичной связи между реакционным объемом 1244 и бустером 1250. В некоторых вариантах ультразвуковой преобразователь 1226 представляет собой высокомощный ультразвуковой преобразователь, изготовленный фирмой Hielscher Ultrasonics of Teltow, Германия. В работе генератор 1252 подает электричество в ультразвуковой преобразователь 1252. Ультразвуковой преобразователь 1226 включает пьезоэлектрический элемент, превращающий электрическую энергию в звук в ультразвуковом диапазоне. В некоторых вариантах материалы обрабатывают ультразвуком с использованием звука, имеющего частоту от примерно 16 до примерно 110 кГц, в частности от примерно 18 до примерно 75 кГц или от примерно 20 до примерно 40 кГц (например, звука, имеющего частоту от 20 до 40 кГц). Затем ультразвуковую энергию подводят к рабочей среде через бустер 1248. Ультразвуковая энергия, поступающая через бустер 1248 в реакционный объем 1244, создает ряд давлений и разрешений в технологическом потоке 1216 с интенсивностью, достаточной для создания кавитации в технологическом потоке 1216. Кавитация дезагрегирует целлюлозный материал, диспергированный в технологическом потоке 1216. Кавитация генерирует также свободные радикалы в воде технологического потока 1216. Такие свободные радикалы способствуют дополнительному разрыву целлюлозного материала в технологическом потоке 1216. Для технологического потока 1216, протекающего со скоростью примерно 0,2 м 3/с (примерно 3200 галлонов/мин), обычно используют ультразвуковую энергию от 5 до 4000 МДж/м 3, например 10, 25,50, 100, 250, 500, 750, 1000, 2000 или 3000 МДж/м 3. После воздействия ультразвуковой энергии в реакционном объеме 1244 технологический поток 1216 вытекает из проточной ячейки 1224 через выход 1222. Второй насос 1230 перемещает технологический поток 1216 на последующую переработку (например,любой из нескольких углубленных центробежных вихревых насосов, изготовленных фирмой EsscoPumpsControls, Лос-Анжелес, Калифорния). Хотя описаны некоторые варианты, возможны также и другие варианты. Хотя технологический поток 1216 описан в виде потока с одним путем, в качестве примера возможны также другие варианты. В некоторых вариантах, например, технологический поток 1216 включает потоки с множеством параллельных путей (протекающие, например, со скоростью 10 галлонов/мин(37,85 л/мин. В дополнение или альтернативно, потоки с множеством параллельных путей технологического потока 1216 протекают в отдельные проточные ячейки и параллельно подвергаются ультразвуковой обработке (например, с использованием множества ультразвуковых преобразователей мощностью 16 кВт). Хотя в качестве ультразвукового преобразователя, соединенного с проточной ячейкой 1224, описан один ультразвуковой преобразователь 1226, в качестве другого примера возможны также другие варианты. В некоторых вариантах в проточной ячейке 1224 размещено множество ультразвуковых преобразователей 1226 (например, 10 ультразвуковых преобразователей). В некоторых вариантах определяют время звуковых волн, генерированных каждым из множества ультразвуковых преобразователей 1226 (например, синхронизированных друг с другом вне фазы), для усиления кавитации, действующей на технологический поток 1216. Хотя описана одна проточная ячейка 1224, в качестве другого примера возможны другие варианты. В некоторых вариантах второй насос 1230 перемещает технологический поток во вторую проточную ячейку, в которой второй бустер и ультразвуковой преобразователь дополнительно способствуют ультразвуковой обработке технологического потока 1216. Хотя реакционный объем 1244 описан как закрытый объем, в качестве еще одного другого примера реакционный объем 1244 в некоторых вариантах является открытым для окружающей среды. В таких вариантах предварительная ультразвуковая обработка может быть осуществлена, по существу, одновременно с другими методами предварительной обработки. Например, ультразвуковая энергия может быть использована для технологического потока 1216 в реакционном объеме 1244 в то время, когда в технологический поток 1216 одновременно вводят электронные пучки. Хотя описан поток в непрерывном процессе, в качестве другого примера возможны другие варианты. В некоторых вариантах ультразвуковая обработка может быть осуществлена периодически. Объем может быть заполнен, например, 10 об.% смеси целлюлозного материала в воде и подвержен звуку с интенсивностью от примерно 50 до примерно 600 Вт/см 2, в частности от примерно 75 до примерно 300 Вт/см 2 или от примерно 95 до примерно 200 Вт/см 2. Дополнительно или альтернативно, смесь в объ- 29