Estrazione della lignina con alto contenuto di β-O-4 da etanolo lieve estrazione ed il relativo effetto sul rendimento depolimerizzazione

Questo metodo risponde ad alcune domande chiave nel campo dell'utilizzo delle risorse di rinnovo sulla lignina, un componente chiave della biomassa lignocellulosica. Il vantaggio principale di questa tecnica è che consente di ottenere lignina di buona qualità strutturale da diverse fonti di biomassa. Questa metodologia notata si rivolge specificamente al collegamento beta 04.

Allo stesso tempo, impedisce l'esecuzione di processi di ricondensazione. Questo è molto importante in quanto impedisce la formazione di carbone. Utilizzando questo metodo, è possibile stabilire relazioni tra la procedura di estrazione della lignina e l'efficienza di depoli polimerizzazione.

In generale, qualcunoi con questi metodi, lottiamo con le procedure di allenamento, nonché con l'analisi delle quattro lignine e la miscela di prodotti di depoli polimerizzazione. Per produrre gusci di noce tagliati, equipaggiare un martello con un siv di cinque millimetri all'uscita e alimentare i gusci di noce nella fresa a martello, raccogliendo i gusci fratturati in un bicchiere da un litro. Per produrre i piccoli frammenti di guscio di noce necessari per la fresatura, alimentare i gusci fratturati in una micro fresa a martello dotata di un siv di 2 millimetri all'uscita, raccogliendo i gusci di terra in un nuovo bicchiere da un litro.

Per rimuovere gli estratti dai gusci di noce macinati, aggiungere 150 grammi del campione di guscio in un pallone inferiore rotondo di 500 millimetri contenente una barra di agitazione e aggiungere 200 millilitri di toluene al pallone. Attaccare un condensatore riflesso al pallone e riscaldare la miscela a una temperatura di reflusso di 111 gradi Celsius in un bagno d'olio con agitazione vigorosa. Dopo due ore, rimuovere il pallone dal bagno per consentire alla miscela di raffreddarsi a temperatura ambiente e filtrare la miscela attraverso un diametro di 185 millimetri, un filtro delle dimensioni di dieci micrometri per rimuovere il toluene.

Dopo il riscaldamento notturno in un forno sottovuoto a 80 gradi Celsius e 50 millibar di pressione, aggiungere 40 grammi di particelle di guscio di noce trattate con toluene a una ciotola di rettifica di biossido di zirconio da 250 millilitri contenente sette sfere di macinazione di biossido di zirconio di 20 millimetri di diametro. 60 millimetri di isopropanolo vengono aggiunti alla ciotola di macinazione. Posizionare la ciotola nel mulino a ciotola rotante.

Macinare le particelle del guscio in quattro cicli di due minuti di macinazione a 27 volte g seguiti da quattro minuti di riposo per ciclo. Dopo il quarto ciclo di macinazione, trasferire i gusci di noce finemente macinati in un pallone inferiore rotondo da 500 millilitri e rimuovere l'isopropanolo per evaporazione rotativa a 40 gradi celsius e 125 millibar di pressione. Quindi asciugare i gusci di noce in un forno sottovuoto durante la notte a 50 gradi celsius e 50 millibar di pressione.

Per ottenere lignina ethanosolv con il più alto contenuto di beta 04, aggiungere 25 grammi di materia prima in un nuovo pallone inferiore rotondo da 500 millilitri e aggiungere 200 millilitri di una soluzione di 80-20 etanolo all'acqua, quattro millilitri di soluzione di cloridrato al 37% e una barra di agitazione magnetica al pallone. Attaccare un condensatore a reflusso al pallone e scaldare la miscela in un bagno d'olio a 80 gradi Celsius per cinque ore con agitazione vigorosa. Dopo che la miscela si è raffreddata a temperatura ambiente, filtrare la soluzione attraverso un colino di dieci micrometri di diametro di dieci micrometri di diametro in un nuovo pallone inferiore rotondo da 500 millilitri, lavando il residuo quattro volte con 25 millilitri di etanolo per lavaggio.

Concentrare il liquore raccolto per evaporazione rotativa a 40 gradi celsius e 150 millibar di pressione, seguito dalla dissoluzione del solido ottenuto in 30 millilitri di acetone. Per far precipitare la lignina, aggiungere la miscela a 600 millilitri di acqua e raccogliere la lignina precipitata in un diametro di 185 millimetri, un colino delle dimensioni di dieci micrometri dei pori, lavando la lignina quattro volte con 25 millilitri di acqua per lavaggio. Ariettare la lignina durante la notte a temperatura ambiente nel filtro, seguita da essiccazione notturna in un forno sottovuoto a 50 gradi celsius e 50 millibar di pressione in una fiala di vetro.

Quindi determinare la resa della lignina estratta su un saldo. Per l'analisi della struttura della lignina mediante risonanza magnetica nucleare bidimensionale o analisi NMR, sciogliere 60 milligrammi di lignina essiccata in 0,7 millilitri di acetone deuterato e aggiungere questa miscela a un tubo NMR. Aggiungere questo tubo NMR a uno spettrofotometro NMR e impostare i parametri desiderati per ottenere un adeguato spettro di coerenza quantistica singolo eteronucleare protone 2D.

Per la depoli polimerizzazione della lignina, aggiungere 50 milligrammi di lignina essiccata in una fiala di reazione microonde da 20 millilitri dotata di agitatore magnetico e aggiungere 0,85 millilitri di 1, 4 diossano, 50 microlitri di glicole etilenico in 1, 4 diossano e 50 microlitri di ottadecano in 1, 4 diossano al flaconcino. Dopo aver chiuso il recipiente, riscaldare la soluzione a 140 gradi celsius mescolando. Quando il recipiente di reazione raggiunge la temperatura target, aggiungere 50 microlitri di ferro tre trifluorometanolfato in 1, 4 diossano al recipiente e mescolare la reazione per altri 15 minuti.

Dopo aver raffreddato la reazione a temperatura ambiente, filtrare il liquido su celite in un tubo di centrifuga a due millilitri. Quindi concentrare il liquido raccolto durante la notte a 35 gradi Celsius in un concentratore a vuoto rotazionale. Per estrarre i prodotti a basso peso molecolare, sospendere e gonfiare il residuo in 0,15 millilitri di diclorometano mediante vortice, 15 minuti di sonicazione e 30 minuti in una ruota automatica.

Per eseguire un'efficiente estrazione del monomero, è fondamentale prima gonfiare correttamente l'olio ottenuto nel clorometano. Quindi è importante aggiungere la giusta quantità di toluene per far precipitare selettivamente gli oligomeri della parte inferiore. Precipitare gli oligomeri con 0,75 millilitri di toluene seguiti da vortice e dieci minuti di sonicazione.

Centrifugare i campioni per dieci secondi a 5000 giri/min e separare il liquido organico leggero dal residuo oleoso denso solido e filtrare il liquido su un tappo di celite in una fiala di vetro. Quindi concentrare le fasi organiche mediante evaporazione rotativa a 40 gradi celsius e 20 millibar di pressione. E sciogliere il residuo oleoso in un millilitro di diclorometano per l'analisi mediante gascromatografia.

Le lignine ottenute dopo ogni estrazione presentano una vasta gamma di colori e dimensioni delle particelle, con i polimeri ottenuti da trattamenti delicati che dimostrano un colore tipicamente rosso-rosa e piccoli fiocchi di materiale. Quando vengono applicate condizioni più dure, le lignine ottenute presentano un colore da marrone a giallo-brunastro, con un aumento complessivo della resa del materiale, un effetto che era molto più profondo per legni di noce, faggio e cedro, rispetto alla pineta. L'analisi NMR delle diverse lignine determina il rapporto SGH e la quantità di collegamenti dei polimeri estratti, in particolare la quantità di collegamenti beta 04.

Ad esempio, le lignine estratte in condizioni più miti in genere danno quantità più elevate di collegamenti. Reazioni di acetolisi con ferro tre trifluorometanolfato in presenza di glicole etilenico produce tre diversi acetali fenolici che si riferiscono alle unità S, G e H presenti all'interno delle lignine, con rese acetali fenoliche più elevate osservate per le lignine estratte in condizioni lievi. Una chiara tendenza è visibile quando il contenuto totale beta 04 è considerato in cui il contenuto beta 04 più elevato generalmente si traduce in una maggiore resa acetale.

Quando la resa di estrazione della lignina e la successiva resa di depoli polimerizzazione sono combinate, dalla fonte di biomassa si ottiene una resa acetale complessiva che mostra chiare differenze tra le diverse fonti di biomassa. Durante l'esecuzione di estrazioni di lignina, è importante bilanciare la resa di estrazione con la qualità strutturale della lignina ottenuta. Quindi se seguite il metodo di depoli polimerizzazione riportato, potete ottenere aromatici a valore aggiunto in alta selettività.

Queste tecniche aiuteranno altri ricercatori ad accedere ai prodotti a valore aggiunto dalla frazione di lignina della biomassa cellulosica di lignina in buone rese.