Le prétraitement de la biomasse lignocellulosique avec des liquides ioniques protiques à faible coût est mis en évidence, ce qui permet d’obtenir une pulpe riche en cellulose délignifiée et une lignine purifiée. La pulpe donne lieu à des rendements élevés en glucose après saccharification enzymatique.
Un abonnement JoVE est requis pour visualiser ce contenu. Connectez-vous ou commencez votre période d'essai gratuite.
Article de méthode
Le prétraitement de la biomasse lignocellulosique avec les liquides ioniques à faible coût
Dans cet article
Résumé
Résumé
Un certain nombre de liquides ioniques (IL) dont les coûts de production sont économiquement attractifs ont récemment suscité un intérêt croissant en tant que milieux de délignification d’une variété de matières premières lignocellulosiques. Ici, nous démontrons l’utilisation de ces IL protiques à faible coût dans la déconstruction de la biomasse lignocellulosique (prétraitement Ionosolv), produisant de la cellulose et une lignine purifiée. Dans le processus le plus générique, le liquide ionique protique est synthétisé par une combinaison précise d’acide aqueux et d’amine base. La teneur en eau est ajustée par la suite. Pour la délignification, la biomasse est placée dans un récipient avec une solution d’IL à des températures élevées pour dissoudre la lignine et l’hémicellulose, laissant une pulpe riche en cellulose prête pour la saccharification (hydrolyse en sucres fermentescibles). La lignine est ensuite précipitée de l’IL par l’ajout d’eau et récupérée sous forme solide. L’élimination de l’eau ajoutée régénère le liquide ionique, qui peut être réutilisé plusieurs fois. Ce protocole est utile pour étudier le potentiel important des IL protiques pour une utilisation dans le prétraitement commercial de la biomasse et le fractionnement de la lignine pour la production de biocarburants ou de produits chimiques et de matériaux renouvelables.
Introduction
la demande d'énergie de l'humanité Réunion est durablement l'un des plus grands défis que notre civilisation est confrontée. La consommation d'énergie devrait doubler dans les 50 prochaines années, en mettant plus de pression sur les ressources en combustibles fossiles. 1 L'accumulation de gaz à effet (GES) dans l'atmosphère à travers répandue l' utilisation de combustibles fossiles est particulièrement problématique, que le CO 2 généré par la combustion de combustibles fossiles est responsable de 50% de l'effet de serre anthropique. 2 par conséquent, l' application à grande échelle de technologies ....
Accès restreint. Veuillez vous connecter ou commencer un essai pour afficher ce contenu.
Protocole
Remarque: Les liquides ioniques protiques utilisés dans le procédé sont synthétisés dans notre laboratoire, bien que certains puissent être ou deviennent disponibles dans le commerce. Les liquides ioniques résultant sont acides et corrosifs et irritants probablement la peau / des yeux (en fonction de l'amine utilisée), et doivent donc être manipulés avec soin de porter des EPI appropriés (blouse de laboratoire, caractéristiques de sécurité, des gants résistant).
1. Préparation
- La préparation et le stockage de la biomasse lignocellulosique
- Obtenir la biomasse lignoc....
Accès restreint. Veuillez vous connecter ou commencer un essai pour afficher ce contenu.
Résultats
La quantité exacte d'élimination de la lignine et de la lignine précipitation, récupérer la pâte et le rendement du glucose dépendent du type de biomasse utilisée, la température à laquelle le traitement est exécuté et la durée du traitement. temps de prétraitement courts et des températures basses conduisent à un prétraitement incomplète tandis qu'à des températures plus élevées de la cellulose devient instable dans le liquide ionique, conduisant à l'hydrolyse et à la dégrad.......
Accès restreint. Veuillez vous connecter ou commencer un essai pour afficher ce contenu.
Discussion
La technique pour le fractionnement de la biomasse lignocellulosique présenté ici produit une pâte riche en cellulose et la lignine. La plupart des hémicelluloses sont dissous dans le liquide ionique et hydrolysé, mais non récupérés. Si les sucres hémicellulosiques sont désirés, une étape de pré-extraction d'hémicellulose avant la délignification Ionosolv peut être nécessaire. Il a été jusqu'ici impossible de fermer complètement l'équilibre de masse pour la biomasse, car il est impossible d'identifier et.......
Accès restreint. Veuillez vous connecter ou commencer un essai pour afficher ce contenu.
Déclarations de divulgation
Les auteurs n'ont rien à dévoiler.
Remerciements
Les auteurs reconnaissent l'Institut Grantham pour le changement climatique et l'environnement, Climate-KIC et EPSRC (EP / K038648 / 1 et EP / K014676 / 1) pour le financement et Pierre Bouvier pour fournir des
Accès restreint. Veuillez vous connecter ou commencer un essai pour afficher ce contenu.
Matériaux
Four de séchage sous vide
d’agitation magnétique à tamiser rotatif<td colspan="4">
| Nom | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
|---|---|---|---|
| IL synthesis | |||
| Flacon à fond rond, avec joint rectifié standard 24/29 NS, 1 000 ml | Lenz | 3 0024 70 | VWR Code produit 271-1309 |
| Entonnoir d’addition de 250 ml, gradué, taille du joint 29/26, 0-4 ; mm Valve PTFE | GPE | CG-1714-16 | |
| Fiole de Dewar en forme de plat, SCH 31 CAL ; | KGW-Isotherm | 1197 | |
| Fiole jaugée, 200 ml | VWR | 612-3745 ; | |
| Anneaux en liège, pipettes pasteur et tétine, flacon de lavage à l’eau déminéralisée, grand barreau | |||
| Réduction de la taille de la biomasse | |||
| Heavy Duty Cutting Mill SM2000 ; | Retsch ; | Discontinué Remplacé | par le broyeur à tronçonner SM 200 (20.728.0001) ; |
| Tamis inférieurs (10 trous carrés en maille, pour la taille des particules < 2 mm) | Retsch ; | 03.647.0318 | Partie du laminoir à tronçonner |
| Tamis analytique AS 200 | Retsch ; | 30.018.0001 | Partie de tamiseuse |
| Tamis d’essai 200 mm & Oslash ; x 50 mm hauteur ISO 3310/1 (180 µ ; m) | Retsch ; | 60.131.000180 | Partie de machine à tamiser |
| Tamis d’essai 200 mm & Oslash ; x 50 mm hauteur ISO 3310/1 (850 µ ; m) | Retsch ; | 60.131.000850 | Partie de machine à tamiser |
| Bac de collecte, acier inoxydable, 200 ; mm Ø ;, hauteur 50 mm | Retsch ; | 69.720.0050 | Partie de la machine |
| Évaporateur rotatif | |||
| Évaporateur rotatif (Rotavapor R-210) | Buchi ; | Remplacé | par le bain-marie Rotavapor R-300 |
| (Bain chauffant B-491) | Buchi ; | 48201 | Partie de l’évaporateur rotatif |
| Recirculateur ; | Julabo | F25 | Partie de l’évaporateur rotatif |
| Pompe à vide (MPC 101 Z) | Ilmvac GmbH | 412522 | Partie de l’évaporateur rotatif |
| Régulateur de vide (Boîtier de commande du vide VCB 521) | Ilmvac GmbH | 600053 | Partie de l’évaporateur |
| Évaporateur parallèle | |||
| StarFish Base Plate 135 ; mm (pour Radleys & IKA) | Radleys | RR95010 | Partie d’un évaporateur parallèle |
| Monobloc pour 5 x 250 ; ml Flacons | Radleys | RR95130 ; | Partie de l’évaporateur parallèle |
| Pince télescopique à 5 voies avec velcro | Radleys | RR95400 | Partie d’un collecteur de gaz/vide d’évaporateur parallèle |
| avec connecteurs | Radleys | RR95510 ; | Partie de l’évaporateur parallèle |
| 650 ; mm Rod | Radleys | RR95665 ; | Partie de l’évaporateur parallèle |
| Mâle à dégagement rapide, R/A Barbed 6.4 ; mm + Coupure (3,2 ; mm ID) | Radleys | RR95520 | Partie de l’évaporateur parallèle |
| Agitateur/plaque chauffante | Radleys | RR98072 | Partie de l’extracteur soxhlet |
| Régulateur de température | Radleys | RR98073 | Partie de l’extracteur soxhlet |
| Barre d’agitation elliptique 15 ; mm Terres rares | Radleys | RR98097 ; | Partie de l’évaporateur parallèle |
| Piège à froid sous vide, revêtement en plastique, robinet d’arrêt en PTFE | Chemglass | CG-4519-01 | Partie de l’évaporateur parallèle |
| Pompe à vide (MPC 101 Z) | Ilmvac GmbH | 412522 | Partie de l’évaporateur parallèle |
| Tube Tygon E-3603, 6.40 ; mm (interne) 12,80 ; mm (externe) | Saint-Gobain/VWR | 228-1292 ; | Partie de l’évaporateur parallèle |
| Extracteur Soxhlet parallèle | |||
| StarFish Base Plate 135 ; mm (pour Radleys & IKA) | Radleys | RR95010 ; | Partie de l’extracteur soxhlet |
| Monobloc pour 5 x 250 ; ml Flacons | Radleys | RR95130 ; | Partie de l’extracteur soxhlet |
| Pince télescopique à 5 voies avec velcro | Radleys | RR95400 ; | Partie de l’extracteur soxhlet |
| Pince télescopique à 5 voies avec sangle en silicone et poignée longue | Radleys | RR95410 ; | Partie de l’extracteur soxhlet |
| Collecteur d’eau avec connecteurs | Radleys | RR95500 ; | Partie de l’extracteur soxhlet |
| 650 ; mm Rod | Radleys | RR95665 ; | Partie de l’extracteur soxhlet |
| Mâle à dégagement rapide, R/A Barbed 6.4 ; mm + Coupure (3,2 ; mm ID) | Radleys | RR95520 ; | Partie de l’extracteur soxhlet |
| Condenseurs à serpentin avec joints rectifiés standard 29/32 NS | Lenz | 5.2503.04 ; | Partie de l’extracteur soxhlet |
| Extracteur Soxhlet 40 ; ml verre borosilicaté 29/32 douille 24/29 cône | Quickfit | EX5/43 ; | Partie de l’extracteur soxhlet |
| Agitateur/plaque | chauffante Radleys | RR98072 | Partie de l’extracteur soxhlet |
| Régulateur | de température Radleys | RR98073 | Partie de l’extracteur soxhlet |
| Recirculateur | Grant | LTC1 | Partie de l’extracteur soxhlet |
| Cosse d’extraction de cellulose | Whatman | 2280-228 | |
| Pince à épiler | Excelta | 20A-S-SE | |
| Four de séchage sous vide | Binder | VD 23 | Partie de l’étuve sous vide |
| Dewar vessel 2 ; L 100 ; x ; 290 ; mm avec poignée | KGW-Isotherm | 10613 | Partie du four à vide |
| Piège à vide | GPE | CG-4532-01 ; | Partie du four à vide |
| Autre équipement | |||
| Balance analytique | A& D | GH-252 | précision jusqu’à ± ; 0,1 mg |
| Titrateur Karl Fischer volumétrique | Mettler Toledo | V20 | |
| Pipette jetable de 10 ml | Corning Inc | Costar 4101 10 mL Stripette | |
| Eppendorf Research plus pipette, volume variable, volume 100-1 000 ; &mu ; l | Eppendorf | 3120000062 | |
| Dessiccateur | Jencons | JENC250-028BOM | |
| Type de bague de tube de force Ace, Joint avant, volume 15 ; ml | Verre Ace | 8648-04 ; | |
| Joints toriques Ace, silicone, 2,6 ; mm, D.I. 9,2 ; mm ; | Ace Glass | 7855216 | Joint torique pour tube de force |
| Vortex | shaker VWR International | 444-1378 (UK) | |
| Four à convection ventilée | ThermoScientific | HeraTherm OMH60 | |
| Gant de four (Crusader Flex) | Ansel Edmont | 42-325 | |
| 250 ml Flacon à fond rond à col simple joint rectifié 24/29 (Pyrex) | Quickfit ; | FR250/3S | |
| Adaptateur de robinet d’arrêt Rotaflo avec cône 24/29 | Rotaflo England | MF11/2/SC | |
| 50 ml Falcon Tube | Heraeus/Kendro | HERA 76002844 | |
| Centrifugeuse (Mega Star 3.0) | VWR ; | 521-1751 | |
| réactifs | |||
| éthanol | absolu VWR | 20820.464 | |
| Triéthylamine | Sigma-Aldrich | T0886 | |
| Acide sulfurique 5 mol/L (10 ; n) AVS TITRINORM solution volumétrique Bouteille de rupture de coffre-fort 2,5 ; L | VWR | 191665V | |
| Eau purifiée (15 M&Omega ; réserve) | Elga | CENTRA R200 | |
| Lignocellulosic biomass | |||
| Miscanthus X gigantheus | |||
| Pinus sylvestris | |||
Références
- Lewis, N. S., Nocera, D. G. Powering the planet: chemical challenges in solar energy utilization. Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A. 103 (43), 15729-15735 (2006).
- Dincer, I. Renewable energy and sustainable development: a crucial review. Renewa....
Accès restreint. Veuillez vous connecter ou commencer un essai pour afficher ce contenu.
Réimpressions et autorisations
