Extraction ultrarapide de la lignine à partir de résidus lignocellulosiques méditerranéens inhabituels

Le but de notre protocole est de fractionner la biomasse et d’extraire la lignine en une seule étape. En utilisant cette méthode, la lignine peut être récupérée par simple filtration après le traitement sans ajustement du pH, mais simplement en ajoutant de l’eau distillée. L’objectif de cette étude est d’évaluer l’effet de ce traitement combiné du fractionnement des matières premières, son influence sur la pureté et le rendement de la lignine, et son effet sur les poids moléculaires et les groupes fonctionnels chimiques dans la lignine extraite.

Le procédé micro-ondes à solution eutectique profonde est une technologie ultra rapide, efficace et compétitive pour le fractionnement de la biomasse lignocellulosique et la récupération de la lignine avec une grande pureté. Préparer la solution eutectique profonde dans une fiole inférieure ronde de 500 millilitres comme décrit dans le manuscrit de texte. Placez ensuite cinq grammes de matière première, 50 millilitres de solution eutectique profonde et une barre d’agitation dans un micro-ondes dans un réacteur fermé en polytétrafluoroéthylène.

Fermez le récipient à micro-ondes avec un capuchon approprié et fixez un bouchon de température. Placez-le sur le bord de la platine, en vous assurant qu’il est constamment agité et faites fonctionner le micro-ondes pendant une minute. À l’aide de gants appropriés, sortez le récipient du micro-ondes et laissez le mélange refroidir.

Préparer une solution anti-solvant homogène et ajouter 50 millilitres de cette solution à la matière première traitée. Centrifuger le mélange pendant cinq minutes à 3 000 fois G.Filtrer le surnageant à l’aide d’un creuset de filtre en verre. Recueillir le résidu de cellulose restant et le laver en ajoutant 25 millilitres de solution anti-solvant et centrifugation.

Ajouter la fraction filtrée riche en lignine et les lavages filtrés dans une fiole inférieure ronde de 500 millilitres. Évaporer l’éthanol à l’aide d’un évaporateur rotatif à 50 degrés Celsius et 110 millibar. Ajoutez ensuite 150 millilitres d’eau désionisée à la liqueur concentrée.

Précipiter la lignine par centrifugation. Recueillir la lignine sous forme de granulés et la laver quatre fois avec 25 millilitres d’eau distillée. Ensuite, lyophiliser la lignine ou la sécher dans un four à 40 degrés Celsius.

Placez le creuset filtrant dans un four à moufle à 550 degrés Celsius pendant quatre heures. Lorsque le four refroidit à 150 degrés Celsius, retirez le creuset et placez-le dans un dessicateur pour refroidir. Pesez-le ensuite.

Ajouter environ 30 milligrammes de lignine dans un tube de verre borosilicate. Ajoutez ensuite un millilitre de 72% sulfurique à l’échantillon et placez-le dans un bain à 30 degrés Celsius pendant 60 minutes. Retirez l’échantillon et transférez-le dans une bouteille en verre de 100 millilitres.

Ajoutez ensuite 28 millilitres d’eau distillée pour diluer l’acide à une concentration de 4%Mettez la bouteille en verre dans un autoclave à 121 degrés Celsius pendant 60 minutes. Retirez ensuite la bouteille de l’autoclave et laissez-la refroidir. Pour analyser la lignine insoluble dans l’acide, filtrer l’hydrolysat à l’aide d’un creuset sous vide et recueillir les solides restants dans la bouteille en verre avec de l’eau désionisée.

Sécher le creuset contenant les solides en le plaçant dans un four à 105 degrés Celsius pendant 16 heures. Ensuite, refroidissez-le dans un dessicateur et pesez l’échantillon. Placez le creuset dans un four à moufle à 550 degrés Celsius pendant quatre heures.

Peser l’échantillon après l’avoir séché dans un dessicateur. Pour l’analyse de la lignine soluble dans l’acide, mesurer l’absorbance du filtrat d’hydrolysat avec un spectrophotomètre à 205 nanomètres à l’aide de cuvettes de quartz. Pour analyser la fonction chimique de la lignine extraite, traiter le canal unique de fond sans échantillon.

Ajustez ensuite les paramètres et placez un milligramme de l’échantillon sur le cristal. Appuyez sur l’échantillon monocanal et traitez les spectres obtenus. Pour déterminer le poids moléculaire de la lignine extraite, dissoudre trois milligrammes de l’échantillon de lignine dans trois millilitres de DMF avec 0,5% de chlorure de lithium.

Mettez la lignine dissoute dans un flacon et installez la colonne suivie d’une colonne de garde. Injecter l’échantillon dans un système ultraviolet de chromatographie liquide haute performance. Après avoir analysé les données, calculer le poids moléculaire de la lignine extraite comme décrit dans le manuscrit de texte.

Peser un échantillon de 50 milligrammes de lignine dans un tube de verre borosilicate et ajouter trois millilitres d’un acide sulfurique molaire. Puis chauffer le mélange pendant trois heures à 100 degrés Celsius et le refroidir. Ajouter un millilitre d’hydroxyde d’ammonium 15 molaires et vérifier le pH pour s’assurer qu’il est neutre ou alcalin.

Ajouter un millilitre de 2-désoxyglucose à chaque échantillon à titre d’étalon interne. Ajouter ensuite 400 microlitres de cette solution dans des tubes spéciaux contenant 400 microlitres de solution mélangée. Ajouter deux millilitres de solution de borohydrure de sodium diméthylsulfoxyde.

Fermez les tubes et incuber pendant 90 minutes à 40 degrés Celsius dans un bain-marie. Retirer les tubes du bain-marie et ajouter 0,6 millilitres d’acide acétique glacial, 0,4 millilitres de 1-méthylimidazole et environ quatre millilitres d’anhydride acétique. Après 15 minutes, ajouter 10 millilitres d’eau distillée. refroidir.

Et ajoutez environ trois millilitres de dichlorométhane. Après deux heures, prélever environ un millilitre de la phase organique inférieure et l’injecter dans un chromatographe en phase gazeuse équipé d’une colonne capillaire de détecteur à ionisation de flamme. Le rendement en lignine obtenu avec une solution eutectique profonde d’un acide oxalique était inférieur aux rendements obtenus avec une solution eutectique profonde de deux acides lactiques et une solution eutectique profonde d’une urée.

La pureté de la lignine a dépassé 70% pour les trois prétraitements des biomasses, à l’exception de la solution eutectique profonde trois prétraitement de l’urée des feuilles alpha, Aegagropila, et les coquilles d’amande, qui a donné une pureté de lignine de 65%La pureté la plus élevée de la lignine a dépassé 90%Il a été obtenu avec la solution eutectique profonde un traitement. Les données sur la pureté et le rendement de la lignine ont été soumises à l’analyse des composantes principales, qui a montré que la solution eutectique profonde d’un traitement était positivement corrélée avec la pureté de la lignine et a confirmé qu’il s’agissait de la lignine la plus pure avec le rendement le plus faible. La teneur en sucre de la lignine extraite à l’aide de la solution eutectique profonde trois était la plus élevée et suivie de celle obtenue à partir des solutions deux et un.

De même, la teneur en azote d’une solution eutectique profonde d’un extrait de lignine était inférieure à celle obtenue à partir des solutions deux et trois. Le type de sucres dans la lignine extraite a également été caractérisé, représentant le D-xylose et le D-glucose comme les monosaccharides les plus abondants. Les groupes fonctionnels chimiques présents dans les lignanes extraits ont été étudiés par spectroscopie FTIR.

Les spectres infrarouges des différents lignanes entre 3 500 et 800 centimètres réciproques sont présentés ici. Les spectres de lignine extraits avec les solutions eutectiques profondes un et deux montrent les vibrations d’étirement des groupes carbonyle non conjugués et conjugués, qui étaient absents dans les trois lignanes commerciaux : lignanes bruts, de soude traités, et extraits alcalins. Le signal d’acide carboxylique, C double liaison O, indique la possibilité de la conjugaison de certaines fonctions de lignine avec des acides lors de son extraction et de sa solubilisation avec le traitement au solvant eutectique profond assisté par micro-ondes.

Ces résultats démontrent la possibilité d’extraire de la lignine à valeur ajoutée de haute pureté des biomasses méditerranéennes, qui est actuellement sous-évaluée et peut aider à déterminer le solvant eutectique profond optimal tout en assurant la pureté de la lignine.