Name: 低コストのイオン液体でリグノセルロース系バイオマスの前処理 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-08-10T13:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 42 s
Description: 学ぶ低コストイオン液体によるリグノセルロース系バイオマスの前処理法。セルロースとリグニンの効率的な分離・回収、酵素糖化による高グルコース収率を実現する持続可能なバイオリファイナリー技術です。

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著者らは、松の前処理のための実験データを提供するための資金とピエール・ブーヴィエのための気候変動と環境のためのグランサム研究所、気候-KICとEPSRC（EP / K038648 / 1およびEP / K014676 / 1）を認めます。

注：いくつかはあるか、または商業的に利用可能になるかもしれませんがプロセスで使用されるプロトン性イオン液体は、我々の研究室で合成されます。得られたイオン液体は、酸性及び腐食性（使用されるアミンに応じて）は、おそらく皮膚/眼刺激物であるため、適切なPPE（白衣、安全仕様、耐熱手袋）を着用して注意して取り扱わなければなりません。 1.準備<ol><li> リグノセルロース系バイオマスの準備と保存 <ol><li> 5キロの例100グラムのアップのために十分な量で実験する前にリグノセルロース系バイオマスを、取得します。 注：各実験はバイオマスの少なくとも3グラム（1グラム各3回）が必要です。 </li><li>まもなく収穫後の水分含有量を削減し、実験室で空気乾燥させた形でバイオマスを格納します。テーブルやベンチにバイオマスを拡散し、2週間またはそれが乾燥表示されるまでそれを残すことによって、バイオマスを空気乾燥させます。 tの間、バイオマスを移動して、電源を入れプロセスを加速するために自分の時間。収穫の年以内に分別実験を行います。 注意：空気乾燥バイオマス、より安定している5-12重量％の水分が含まれていながら、直接収穫した後、木質バイオマスは、最大50重量％の水分を含むことができます。 </li><li>研削を選択粒径範囲にバイオマスをふるいです。使用するまでビニール袋または他の適当な容器に入れて乾燥させたバイオマスを保管してください。 注：このプロトコルで扱う小さなサンプルについては、縮小粒子サイズは、例えば180から850ミクロンのため、推奨されます。 </li></ol></li><li> 20（NRELプロトコルに従って）バイオマスの水分含有量を決定します <ol><li>バイオマスの水分含量を決定するために、化学天秤上のアルミニウム箔（サイズ約5cm×5センチ）の作品をpreweigh箔（ メートル箔 ）の重量を記録します。アルミ箔上に空気乾燥したバイオマスのうち、およそ100ミリグラムを秤量し、正確な空気-DRIを記録ED重量（ メートルADW）。 </li><li> （少なくとも4時間）一晩105℃でファンアシストオーブンでパケットと場所を作るためにアルミホイルを折ります。 </li><li>すぐにパケットを比較検討し、オーブン乾燥した重量プラス箔（ メートルODW +箔 ）の正確な重量を記録し、その後、アウトパケットを取り、5分間デシケーター中ですぐにそれを置きます。式1に従ってバイオマスMC BMの（％での）水分含有量を計算します。 <img alt="式（1）" src="/files/ftp_upload/54246/54246eq1.jpg" />式。 1 メートルODW +箔をオーブン乾燥したパケットの重量（オーブン乾燥したバイオマスプラス箔）である場合には、m個の箔は 、箔の重量であり、m ADWは、バイオマスの空気乾燥重量です。すべての重みがグラムまたはミリグラムのいずれかであるべきです。 </li></ol></li><li> イオン液体の合成 <ol><li>ヒュームフードや通気筐体では、1モルの重量を量ります磁気攪拌棒を備えた1Lの丸底フラスコに、アミン（トリエチルアミン）の。マグネチックスターラープレート上の氷浴中でフラスコを置きます。アミンの蒸発を最小限に抑えるために、すぐに250mlの滴下漏斗を加えます。 注：正確な酸を確保：塩基比は、前処理実験の再現性を達成するために非常に重要です。 </li><li> 1既知濃度の溶液を用いて、硫酸のモル（この例では5モル/ L）とメスフラスコ（200ml）に計り。添加漏斗に硫酸を移し、脱イオン水を添加漏斗にメスフラスコの壁に付着した酸をすすぎます。 </li><li>激しく撹拌しながらアミンに硫酸を滴下して加えます。これは、アミンと酸と塩基との不正確な比率の沸騰につながるとしてソリューションは、ヒートアップしないことを確認してください。定量的に移送される酸を確実にするために、脱イオン水を用いて添加漏斗の内部を洗い流します。 注意：イオン性液体溶液の大きなバッチをアミンと硫酸の量、ならびにそれに応じてフラスコの体積を増加させることによって製造することができます。 </li><li>ロータリーエバポレーターを用いて水の大部分を蒸発させます。含水量は、前処理のために必要な水の量よりも低くあるべきです。 注：完全にイオン液体を乾燥させる必要はありません。トリエチルアンモニウム硫酸水素塩を含むいくつかの乾燥されたイオン性液体は、室温で固体であるように、イオン性液体中に若干の水を残すことが有益であり得ます。凍結乾燥機は、水の含有量を低下させるために使用することができます。 </li></ol></li><li> IL液の含水量を確認し、調整 注：水の含有量が重要な実験変数です。前処理混合物中の水はどこから来る可能性があること3源があります。それらのすべてが考慮される必要がある：（1）を合成または購入イオン液体溶液（2）水に含まれる水は、Tに含まれます彼空気乾燥バイオマス及び（3）任意の水は、最終的な所望の含水量を達成するために、ピペットで添加しました。 <ol><li>滴定装置の製造業者によって発行された指示に従って、カールフィッシャー容量滴定によって合成されるか、または購入したイオン性液体液の水分含有量を決定します。予め秤量した注射器を用いて滴定にILの数滴を追加します。滴定に追加された液体の重量を入力し、滴定装置が読み取りが表示されるまで待ちます。水分含有量を記録します。 </li><li>バイオマス前処理のための含水量を決定します。この実験では、20重量％を使用します。 5重量％、ロータリーエバポレーターを用いて、所望の水分量以下の水分含有量を削減し、1.4.1で説明したようにカールフィッシャー滴定によって新しい含水量を確認します。 注記：良好な結果が20重量％の水を用いて得られます。しかし、これは常に前処理のために最適ではないかもしれません。高い含水量は、溶媒のコストを削減するため、または粘度を低下させるために選択することができます。 </li></ol></li> &lt;LI&gt; 実験のための計算。 <ol><li>イオン性液体の液メートルゾル、最終的なバイオマス対溶剤比BM /ゾルの最終の量を決定します。ここでは、20重量％の水から1:10 G / Gのバイオマス対溶媒比を含むイオン性液体溶液10gを使用します。 注：比率を溶媒に対するバイオマスが1：10（重量/重量）である場合は、このプロトコルで使用されるチューブは、IL液の18グラムまで収めることができます。高バイオマス対溶剤比（最大1：2、あるいは1：1）経済的な観点から有利であるが、小さなスケールで前処理の有効性を損なう可能性があります。 </li><li>以下の式2に従って各サンプルのために必要な（水を含まない）イオン性液体の量を決定します。 <img alt="式（2）" src="/files/ftp_upload/54246/54246eq2.jpg" />式。 2 メートルILである場合、最終的なグラム、メートルゾル、中のイオン性液体の必要量はグラムでのイオン性液体溶液の所望の量、およびWC 最終的なもの&lt;/サブ&gt;イオン液体溶液中（％で）、所望の含水量です。 </li><li>次に、以下の式3に従って、各圧力管に添加する合成もしくは購入イオン液体溶液の量を計算します。 <img alt="式3" src="/files/ftp_upload/54246/54246eq3.jpg" />式。 3 m個のゾル溶液の量（グラム）の各圧力管に添加すべきである場合、m個のILは、イオン性液体の必要量（グラム）であり、WC ゾル （％で）、イオン性液体溶液中の水分含有量でありますカールフィッシャー滴定によって決定されます。 </li><li>以下の式4を用いてイオン液体溶液に添加されるバイオマスの量（オーブン乾燥重量基準）を決定します。この実験では、圧力管あたりのオーブンで乾燥したススキバイオマスの1グラムを使用します。 <img alt="式4" src="/files/ftp_upload/54246/54246eq4.jpg" />式。 4 ODW追加されるバイオマスの量であります（グラム）各圧力チューブに編、メートルゾル、最終的には （グラム）イオン性液体溶液の所望量及びBM /ゾル最終的にはバイオマス・ツー・イオン液体溶液の所望の比率です。 </li><li>以下の式（5）を使用してチューブに添加する必要が空気乾燥バイオマスの重量を決定します。 <img alt="式（5）" src="/files/ftp_upload/54246/54246eq5.jpg" />式。 5 ADWがバイオマスの空気乾燥重量は、ODWは（グラム1.5.4で決定）は、実験に必要なバイオマスの重量をオーブン乾燥され（グラムで）チューブに添加するとMC場所BM値であります1.2.3で決定。 </li><li>以下の式6によれば、所望の最終含水量を達成するために、ピペットで添加する必要がどのくらいの水を計算します。 <img alt="式6" src="/files/ftp_upload/54246/54246eq6.jpg" />式。 6 メートルの水は量である場合には最終 WC添加される水は、m個のsol.final（ここでは 10g）を溶媒の量は、MC BMは、空気乾燥バイオマスの水分含有量は、前処理液（ここでは20重量％）で所望の含水量であります、M BMを添加する空気乾燥バイオマスの量は、WC ゾルを合成または購入したイオン性液体溶液の含水量であり、そしてm ゾルは、イオン性液体溶液の量です。 </li></ol></li></ol> 2.前処理注：プロセスは（数日間）または（長期間）冷蔵庫に室温でサンプルを残すことによって任意の時点で中断されてもよいです。 <ol><li>テフロンキャップとシリコーンOリングで3 15ミリリットルの圧力チューブを事前に重量を量ります。視覚的に彼らは亀裂や傷を持っていないことを確認するために、圧力管を点検します。 注：必要であれば複数のイオン性液体およびバイオマスを当てはめるより大きな圧力管を使用することができ、前処理結果はしませんが、異なるバイアルサイズで処理されたサンプル間の直接比較すること。私たちは、より良いシールのフロントシーリングキャップを使用することをお勧めします。 </li><li> 10mlのピペットで、スケールの上に立った圧力チューブに、イオン性液体溶液の必要量を加えます。立っチューブを維持するためにコルクリングを使用してください。イオン性液体溶液の重量を記録する追加しました。 1g / mlで水の密度を仮定し、ピペットを用いて、1.5.6で決定した溶液に必要量の水を加えます。 </li><li> 、バランスのアルミ箔（寸法3センチメートル×8センチ）の作品を配置バランスを風袋引きし、バイオマスを計量することによって空気乾燥したリグノセルロースの必要な量を追加します。風袋引き、チューブにバイオマスを追加します。バックバランスに空の箔を配置し、その差を記録します。 注：また、帯電防止秤量ボートを使用することができます。 </li><li>シリコーンOリング付きテフロンキャップで蓋を閉じます。過締めせずに良好なシールを確認してください。 Pの重量を記録しますバイオマスとイオン液体を含むressureチューブ。バイオマスのすべてがイオン液体と接触するまでボルテックスシェーカーを使用して、チューブの内容物を混合します。 注：すべてのOリングの材料は、高温でイオン性液体と接触して耐えます。私たちは、シリコーンはうまく機能していることがわかりました。 </li><li>所望の温度に予備加熱されたファン支援型炉内の圧力チューブを置きます。例えば、120℃で、または150℃で1時間、8時間、チューブを残します。 注：時間と温度が重要な実験的な変数です。他の時間 - 温度の組み合わせを使用することができます。 </li><li>オーブングローブを使用して、オーブンからバイアルを取り外し、それらを室温に冷却させるためにヒュームフードでそれらを配置します。水が調理中にエスケープしない保証するために冷却した後、バイアルの重量を確認してください。 </li></ol> 3.パルプウォッシュ<ol><li>アブソルート40mlのを使用して50mlの遠心分離チューブに、各チューブの内容物を移します電子エタノール。よく混ぜると、少なくとも1時間室温でチューブを残して1分間ボルテックスシェーカーを用いてチューブを振ります。 注：分離はまた、ろ過を用いて行うことができるが、あまり精度が提案サンプルサイズのために観察され得ます。 </li><li>その後、2000×gで50分間チューブを遠心分離し、別の30秒間ボルテックスシェーカーを用いてチューブを振ります。慎重にデカントすることにより、独立した液体と固体。攪拌棒を備えた清浄な250ミリリットル丸底フラスコ内の液体を収集します。 </li><li> 3回50ミリリットルチューブに40ミリリットル新鮮なエタノールを追加し、ステップ3.2を繰り返します。 <ol><li>加熱ブロックにフラスコ丸底を配置することによって、イオン性液体からエタノールを除去します。コー​​ルドトラップを備えた真空ポンプにそれらのそれぞれを接続します。ドライアイスでトラップを記入し、40℃に加熱することを設定します。攪拌およびポンプのスイッチを入れます。 注：この実験は、平行合成セットアップに基づいて、自家製の並列蒸発器のセットアップを使用しています。パラレル蒸発器もパーチャスすることができます既製編。代替的に、ロータリーエバポレーターを使用することができます。 </li></ol></li></ol>パルプの4ソックスレー抽出<ol><li>セルロースシンブルにウエット洗浄したパルプを移し、鉛筆を使用して、各シンブルにラベルを付けます。 </li><li>攪拌棒を備えた丸底フラスコきれいな250ミリリットルに150ミリリットルの無水エタノールを埋めます。 40ミリリットルにサンプル含有シンブルを挿入ソックスレー抽出器、コンデンサーを追加し、再循環冷却装置に接続された並列抽出ワークステーション上のすべてをインストールします。 注意：エタノールは、パルプを転送するために使用された場合、丸底フラスコに、150 mlの差分のみを追加します。 </li><li>すべてのサンプルがロードされると、攪拌し始め、135℃に温度を設定し、再循環器の電源をオン（温度18°Cに設定）。合計で20時間、パルプ試料を抽出します。 </li><li>還流が停止に来ることができるように加熱をオフにします。その後、両方の攪拌およびクーリングオフスイッチ。ソックスレー抽出器のうち、シンブルを取りますピンセットを使用し、ドラフト中シンブル一晩でウエットパルプ乾燥させます。 </li><li>バイオマス洗浄からソックスレー抽出から液体に液体を追加し、パラレルエバポレーターまたは40℃でロータリーエバポレーターでバイオマスの洗浄からエタノールを蒸発させ続けます。 </li><li> 、分析用天秤で風袋を測定したアルミホイルの一片上にシンブルから空気乾燥させたパルプを移し抽出パルプの空気乾燥重量を記録し、ラベルされたビニール袋にそれを転送します。壁からシンブル材料を掻きないが、すべてを回復しよう。 </li><li> （ステップ1.4で前に示したように）オーブンで乾燥させ、収率を計算するために、すぐにパルプの水分含有量を決定します。 </li></ol> 5.リグニンの分離<ol><li>すべてのエタノールが蒸発した時、30mlの水を用いて50mlの遠心分離管に丸底フラスコに、イオン性液体を移すことによってリグニンを沈殿させます。サスペンションを混合し、少なくとも1時間放置します。2,000×gで20分間遠心分離し、デカンテーションにより固体からの溶液を分離します。 注意：このプロトコルでは、水の3当量を貧溶媒として使用されます。所望であれば、より少ない貧溶媒を使用することができます。洗浄は、除去された水を繰り返し使用するために回収されたイオン性液体を回収することができます。 </li><li>遠心管内のリグニンペレットに蒸留水30ミリリットルを追加します。混合、1時間、遠心分離のためのインキュベーションを繰り返します。 3リグニン洗浄の合計に対して、この手順を繰り返します。 </li><li>真空オーブン中、終夜45℃で穿孔蓋を用いて遠心分離管の内部リグニンを乾燥させます。リグニンの収率を決定するために、バランスのアルミホイルの部分を置き、オーブンからリグニンを追加し、すぐに体重を記録し、重量を風袋引き。ストレージ用バイアルにリグニンを転送します。 </li></ol>

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著者らは、開示することは何もありません。

ここで紹介するリグノセルロース系バイオマスの分別のための技術は、セルロースが豊富なパルプとリグニンを生成します。ヘミセルロースの大部分は、イオン液体に溶解し、加水分解が、リカバリされません。ヘミセルロース糖が所望される場合、Ionosolv脱リグニンの前にヘミセルロース予備抽出工程が必要であってもよいです。イオン性液体の液中に検出されたすべての分解生成物、リグニンから生じる、特にものを特定し、定量化することは不可能であるように、これまでのところ、完全にバイオマスのための質量バランスを閉鎖することはできませんでした。リサイクルとマスバランスに関する詳細な研究が進行中であり、まもなく公開される予定です。 パルプの表面に付着した残留イオン液体は、それによって実験室規模の解析をバイアス、糖化の間に酵素活性を低下させることができるようにエタノール洗浄は、優れた分離を達成するために小規模で必要です。これは、ことに留意すべきですこのプロトコルで消費洗濯容量のエタノールは、スケールアップと互換性がありませんし、プロセスは、商業規模で動作させる場合は、おそらく必要ありません。 <p clas...

持続可能な人類のエネルギー需要を満たすことが我々の文明が直面する最大の課題の一つです。エネルギー使用量は、化石燃料資源に大きな負担をかけ、今後50年間で倍増すると予測される。1 CO 2は、燃焼から発生するとして広く普及し、化石燃料の使用による大気中の温室効果ガス（GHG）の蓄積は、特に問題となります化石燃料は、人為的温室効果の50％を担当しています。2したがって、再生可能でカーボンニュートラル技術の大規模なアプリケーションは、将来の世代の増加、エネルギーや材料のニーズを満たすために不可欠である。1、3 熱、電気、ならびに炭素系化学物質、物質および燃料を産生するために使用することができる植物バイオマスは、最も汎用性の高い再生可能な資源です。他のバイオマスの種類を超えるリグノセルロース系バイオマスの主な利点は、その豊富な、高収率のPEのための潜在的ですr個の土地の面積と、多くの場合、土壌中の炭素の高い保持を含み、はるかに高いCO 2排出量の削減、。4、バイオマスを使用しての5その他の利点は、ローカルの可用性、低資本要件エネルギーにバイオマスを変換するため、および土壌浸食防止を含む。8 リグノセルロース原料の主要な生産は、林業や農業分野だけでなく、都市廃棄物管理である。6リグノセルロース生産が森林伐採を制限し、食用作物や潜在的な汚染物質の放出交換を回避する心で、展開する可能性を秘めている。7再生可能なバイオマスが液体輸送燃料や化学物質の実行可能な広範囲の源になるためには、その処理は、化石燃料の変換技術と経済的に競争力になる必 ​​要があります。9、10、これを達成するための鍵を削減しながら、バイオマス由来の中間体の収量と品質を高めることですコスト。&lt;/ P&gt; リグノセルロースは、触媒および微生物変換を経由して燃料や化学物質に変換することができ、糖の割合が高いが含まれています。11これらの糖は、セルロースやヘミセルロースなどのポリマー形態でリグノセルロース中に存在しています。これらは、グルコースおよび他の糖モノマーに加水分解した後、バイオエタノールおよび他の生物由来の化学物質および溶媒を製造するために使用することができる。12 セルロース系糖をアクセスするためには、バイオマスの前処理は、物理的、化学的、または複合プロセスを通じて必要がある。4前処理は間違いなくリグノセルロース系バイオマスの物価安定政策の中で最も高価なステップです。したがって、改善された前処理プロセスの研究が不可欠です。 様々な前処理技術が利用可能です。特に興味深いのは、セルロース（fractionative前処理）からリグニンを分離するものです。リグニン、第3の主要コンポーネントでリグノセルロース、セルロースやヘミセルロースにエージェントを加水分解の限界へのアクセスとは、原料のトン当たり糖収量が減少します。11それは、適切な品質で単離される場合に分離リグニンは、中間の追加のバイオリファイナリーとして利用することができる。13 One fractionativeプロセスは、クラフト法であります紙/セルロースの製造のための最も一般的な前処理です。クラフトパルプ化では、木材チップを水酸化ナトリウムと硫化ナトリウムと高圧下の周りに170°Cの高温で加熱された混合物中に配置されている。14、アルカリ性反応は、求核介し短い断片にポリマーを分解し、ヘミセルロース及びリグニンを除去し塩基触媒、及びフェノール性水酸基/アルコール基の脱プロトン化を介して、リグニン断片を溶解することによって。別の一般的な脱リグニンプロセスはまた、フラグメント化リグニンやヘミセルロースを溶解オルガノプロセスです。むしろアルカリaqueoを使用するよりも米国溶液は、例えばエタノール、酢酸等の有機溶剤が160〜200℃で5〜30バールの圧力の範囲の高温で使用されます。オルガノ前処理は、それがより少ない空気や水の汚染を生成することでパルプ化クラフトを超えるいくつかの利点があります。15むしろセルロースよりも、化学物質や燃料の生産のために使用した場合の両方のプロセスは、いくつかの経済的課題を有している。16 Ionosolvの前処理はその塩であるイオン性液体を、使用していますそれらの強力なクーロン相互作用は、非常に低い蒸気圧の結果、100℃以下の融点を有し、17これは、前処理工程において大気汚染を排除し、そして大気圧または大気圧近傍の処理を可能にします。 ほとんどのILが面倒、多段階合成で作成されているが、プロトン性イオン液体は、それらはより高価になる汎用化学品から一段階プロセスで合成することができます。のためにいくつかのイオン液体は、バルクスケールで製造することができたと推定されていますアセトン、トルエン18比較的低い温度および圧力で動作するプロセスでこれらのカスタマイズ可能なイオン液体をリサイクルして再利用する機能など、一般的な有機溶媒に匹敵するキログラム当たり$ 1.24価格はより良性の代替と経済的に魅力的な候補にこれを作りますバイオリファイニングのために。 この詳細ビデオプロトコルは、リグノセルロース系バイオマスの脱リグニンとセルロースが豊富なパルプだけでなく、高純度無臭リグニンの回復の最終的な酵素糖化のためのIonosolvプロセスの実験室規模のバージョンを示しています。19

<table><tbody><tr><td colspan="4">IL synthesis</td></tr><tr><td>Round bottom flask, with standard ground joint 24/29 NS, 1,000 ml</td><td>Lenz</td><td>3 0024 70</td><td>VWR 商品コード 271-1309</td></tr><tr><td>250 ml 追加漏斗, 目盛り付き, 29/26 ジョイントサイズ, 0-4&nbsp;mm PTFEバルブ</td><td>GPE</td><td>CG-1714-16</td><td></td></tr><tr><td>皿型デュワーフラスコ、SCH 31 CAL&nbsp;</td><td>KGW-Isotherm</td><td>1197</td><td></td></tr><tr><td>メスフラスコ、200 ml</td><td>VWR</td><td>612-3745&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>コルクリング、パスツールピペットとティート、脱イオン水洗浄ボトル、大型マゼンティックスターバー<</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr>td colspan="4">バイオマスサイズ縮小</td></tr><tr><td>ヘビーデューティカッティングミルSM2000&nbsp;</td><td>レッチ&nbsp;</td><td>カ</td><td>ッティングミルSM200(20.728.0001)に置き換えられました&nbsp;</td></tr><tr><td>底ふるい(10メッシュの正方形の穴、粒子サイズ<2 mm)</td><td>レッチ&nbsp;</td><td>03.647.0318</td><td>カッティングミル</td></tr><tr><td>分析ふるいシェーカーAS200</td><td>Retschの一部&nbsp;</td><td>30.018.0001</td><td>ふるい分け機</td></tr><tr><td>テストふるい200ミリメートル&Oslashの一部;×50ミリメートル高さISO 3310/1(180ミリメートル&マイクロ;m)</td><td>レッチ&nbsp;</td><td>60.131.000180</td>ふ<td>るい分け機</td></tr><tr><td>テストふるい200ミリメートル&Oslashの一部;×50ミリメートル高さISO 3310/1(850ミリメートル&マイクロ;m)</td><td>レッチ&nbsp;</td><td>60.131.000850</td><td>ふるい分け機の一部</td></tr><tr><td>収集パン、ステンレス鋼、200&nbsp;mm &Oslash;, 高さ50 mm</td><td>Retsch&nbsp;</td><td>69.720.0050</td>ふ<td>るい分け機</td></tr><tr>の一部<td colspan="4">ロータリー蒸発器</td></tr><tr><td>ロータリー蒸発器(Rotavapor R-210)</td><td>ブチ&nbsp;</td><td>生産終了</td><td>ロタバポエR-300</td></tr><tr><td>ウォーターバス(加熱バスB-491)</td><td>に</td>交換<td>48201</td><td>ロータリーエバポレーターの一部</td></tr><tr><td>リサーキュレーター&nbsp;</td><td>Julabo</td><td>F25</td><td>ロータリーエバポレーターの一部</td></tr><tr><td>真空ポンプ (MPC 101 Z)</td><td>Ilmvac GmbH</td><td>412522</td><td>ロータリーエバポレーターの一部</td></tr><tr><td>真空コントローラー (真空制御ボックス VCB 521)</td><td>Ilmvac GmbH</td><td>600053</td><td>ロータリーエバポレーター</td></tr><tr>の一部<td colspan="4">Parallel evaporator</strong</td></tr><tr><td>>StarFish ベースプレート 135&nbsp;mm(ラドリーズ&用IKA)</td><td>Radleys</td><td>RR95010</td><td>パラレルエバポレーター</td></tr><tr><td>モノブロック 5 x 250用&nbsp;mlフラスコラ</td><td>ドリーズ</td><td>RR95130&nbsp;</td><td>パラレルエバポレーターの一部</td></tr><tr>ベルクロ<td>ラドリー付き</td><td>伸縮式5ウェイクランプ</td><td>RR95400</td><td>パラレルエバポレーターの一部</td></tr><tr><td>ガス/バキュームマニホールド コネクタ付き</td><td>ラドリー</td><td>RR95510&nbsp;</td><td>パラレルエバポレーターの一部</td></tr><tr><td>650&nbsp;mmロッド</td><td>・ラドリーズ</td><td>RR95665&nbsp;</td><td>パラレルエバポレーターの一部</td></tr><tr><td>クイックリリースオス、R / Aバーブ6.4&nbsp;mm + シャットオフ (3.2&nbsp;mm ID)</td><td>Radleys</td><td>RR95520</td><td>平行蒸発器の一部</td></tr><tr><td>攪拌機/ホットプレート</td><td>Radleys</td><td>RR98072</td><td>ソックスレー抽出器の一部</td></tr><tr><td>温度調節</td>器 <td>Radleys</td><td>RR98073</td><td>ソックスレー抽出器の一部</td></tr><tr><td>楕円形攪拌棒 15&nbsp;mm 希土類</td><td>ラドリーズ</td><td>RR98097&nbsp;</td><td>パラレルエバポレーターの一部</td></tr><tr><td>真空コールドトラップ、プラスチックコーティング、PTFEストップコック</td><td>Chemglass</td><td>CG-4519-01</td><td>並列蒸発器の一部</td></tr><tr><td>真空ポンプ(MPC 101 Z)</td><td>Ilmvac GmbH</td><td>412522</td><td>並列蒸発器の一部</td></tr><tr><td>タイゴンチューブ E-3603、6.40&nbsp;mm(内部)12.80&nbsp;mm (外部)</td><td>サンゴバン/VWR</td><td>228-1292&nbsp;</td><td>パラレルエバポレーターの一部</td></tr><tr><td colspan="4">平行ソックスレー抽出器</strong</td></tr><tr><td>>StarFishベースプレート135&nbsp;mm(ラドリーズ&用IKA)</td><td>ラドリーズ</td><td>RR95010&nbsp;</td><td>ソックスレーエクストラクターの一部</td></tr><tr><td>モノブロック 5 x 250用&nbsp;mlフラスコラ</td><td>ドリーズ</td><td>RR95130&nbsp;</td><td>ソックスレーエクストラクターの一部</td></tr><tr>ベルクロ<td>ラドリー</td><td>付き伸縮式5ウェイクランプ</td><td>RR95400&nbsp;</td><td>ソックスレーエクストラクターの一部</td></tr><tr><td>シリコンストラップとロングハンドル付き伸縮式5ウェイクランプ</td><td>Radleys</td><td>RR95410&nbsp;</td><td>ソックスレーエクストラクターの一部</td></tr><tr><td>コネクタ付きウォーターマニホールド</td><td>Radleys</td><td>RR95500&nbsp;</td><td>ソックスレーエクストラクターの一部</td></tr><tr><td>650&nbsp;mmロッド</td><td>・ラドリーズ</td><td>RR95665&nbsp;</td><td>ソックスレーエクストラクターの一部</td></tr><tr><td>クイックリリースオス、R / Aバーブ6.4&nbsp;mm + シャットオフ (3.2&nbsp;mm ID)</td><td>ラドリーズ</td><td>RR95520&nbsp;</td><td>ソックスレーエクストラクターの一部</td></tr><tr><td>標準グランドジョイント付きコイルコンデンサー 29/32 NS</td><td>Lenz</td><td>5.2503.04&nbsp;</td><td>ソックスレーエクストラクターの一部</td></tr><tr><td>エクストラクターソックスレー40&nbsp;mlホウケイ酸ガラス29/32ソケット24/29コーン</td><td>クイックフィット</td><td>EX5/43&nbsp;</td><td>ソックスレーエクストラクターの一部</td></tr><tr><td>スターラー/ホットプレート</td><td>Radleys</td><td>RR98072</td><td>ソックスレー抽出器の一部</td></tr><tr><td>温度調節器</td><td>Radleys</td><td>RR98073</td><td>ソックスレー抽出器の一部</td></tr><tr><td>リサーキュレーター</td><td>グラント</td><td>LTC1</td><td>ソックスレー抽出器の一部</td></tr><tr><td>セルロース抽出シンブル</td><td>Whatman</td><td>2280-228</td><td></td></tr><tr><td>ピンセット</td><td>エクセルタ</td><td>20A-S-SE</td><td></td></tr><<tr>td colspan="4"><ストロング>真空乾燥オーブン</ストロング></td></tr><tr><td>真空乾燥オーブン</td><td>バインダー</td><td>VD 23</td><td>真空オーブンの一部</td></tr><tr><td>デュワー容器 2&nbsp;L 100&nbsp;x&nbsp;290&nbsp;ハンドル付きmm</td><td>KGW-Isotherm</td><td>10613</td><td>真空オーブンの一部</td></tr><tr><td>真空トラップ</td><td>GPE</td><td>CG-4532-01&nbsp;</td><td>真空オーブンの一部</td></tr><tr><td colspan="4">その他の機器</td></tr><tr><td>分析天びん</td><td>A&D</td><td>GH-252</td><td>精度 &plusmn; 0.1 mg</td></tr><tr><td>容量カール・フィッシャー滴定装置</td><td>メトラー・トレド</td><td>V20</td><td></td></tr><tr><td>10 ml 使い捨てピペット</td><td>Corning Inc</td><td>Costar 4101 10 mL ストリップ</td><td></td></tr><tr><td>エッペンドルフ リサーチ プラス ピペット、可変容量、容量 100-1,000&nbsp;&mu;l</td><td>Eppendorf</td><td>3120000062</td><td></td></tr><tr><td>Desiccator</td><td>Jencons</td><td>JENC250-028BOM</td><td></td></tr><tr><td>Ace 圧力チューブブッシュタイプ、フロントシール、ボリューム 15&nbsp;ml</td><td>エースグラス</td><td>8648-04&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>エースOリング、シリコン、2.6&nbsp;mm、I.D. 9.2&nbsp;んん&nbsp;</td><td></td><td>7855216</td><td>圧力管ボル</td></tr><tr><td>テックスシェー</td><td>カーVWRインターナショナル</td><td>444-1378(英国)</td><td></td></tr><tr><td>ファンアシスト対流オーブン</td><td>ThermoScientific</td><td>HeraTherm OMH60</td><td></td></tr><tr><td>オーブングローブ(クルセイダーフレックス)</td><td>アンセルエドモント</td><td>42-325</td><td></td></tr><tr><td>250 ml丸底フラスコシングルネックグランドジョイント24/29(パイレックス)</td><td>クイックフィット&nbsp;</td><td>FR250/3S</td><td></td></tr><tr><td>ロタフロ ストップコック アダプター コーン付き 24/29</td><td>ロタフロ イングランド</td><td>MF11/2/SC</td><td></td></tr><tr><td>50 ml ファルコン チューブ</td><td>ヘレウス/ケンドロ</td><td>ヘラ 76002844</td><td></td></tr><tr><td>遠心分離機 (メガスター 3.0)</td><td>VWR&nbsp;</td><td>521-1751</td><td></td></tr><tr><td colspan="4">Reagents</strong</td></tr><tr><td>>Ethanol absolute</td><td>VWR</td><td>20820.464</td><td></td></tr><tr><td>Triethylamine</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>T0886</td><td></td></tr><tr><td>硫酸 5 mol/L (10&nbsp;N) AVS TITRINORM容積式溶液 Safe-break bottle 2.5&nbsp;L</td><td>VWR</td><td>191665V</td><td></td></tr><tr><td>精製水 (15 M&Omega; ressitance)</td><td>Elga</td><td>CENTRA R200</td><td></td></tr><tr><td colspan="4">リグノセルロース系バイオマス</strong</td></tr><tr><td>>Miscanthus X gigantheus</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Pinus sylvestris</td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

低コストのイオン液体でリグノセルロース系バイオマスの前処理

Pretreatment of Lignocellulosic Biomass with Low-cost Ionic Liquids

経済的に魅力的な生産コストを持つ多くのイオン液体(IL)は、最近、さまざまなリグノセルロース原料の脱リグニン化のための媒体として関心が高まっています。ここでは、リグノセルロース系バイオマスの分解(イオノソルブ前処理)におけるこれらの低コストのプロトン性ILの使用を実証し、セルロースと精製リグニンを生成します。最も一般的なプロセスでは、プロトン性イオン液体は、水性酸とアミン塩基の正確な組み合わせによって合成されます。水分含有量はその後調整されます。脱リグニンのために、バイオマスを高温でIL溶液の入った容器に入れてリグニンとヘミセルロースを溶解し、糖化(発酵性糖への加水分解)の準備が整ったセルロースに富むパルプを残します。リグニンは、後で水を加えることによってILから沈殿し、固体として回収されます。加えられた水を取り除くと、イオン液体が再生され、複数回再利用することができます。このプロトコルは、バイオ燃料や再生可能な化学物質や材料を製造するための商業的なバイオマス前処理/リグニン分画に使用するためのプロトン性ILの大きな可能性を調査するのに役立ちます。

リグニン除去及びリグニン析出の正確な量、パルプ及びグルコース収率は使用したバイオマスの種類、処理が実行される温度および治療期間に依存して回復しました。より高い温度でセルロースが加水分解や劣化につながる、イオン液体中に不安定になりながら、短い前処理時間と低い温度が不完全な前処理につながります。選択されたイオン性液体はまた、分別手順の結果に重要な役割を果たしています。 図1は、120°C（組成分析は、NRELのプロトコルに従って行った）で8時間、トリエチルHSO 4で前処理した後に得られた未処理のススキ（草）と松（針葉樹）、およびススキと松パルプの組成を示す。21これは、図から明らかなその目でIonosolv前処理ESE条件は、バイオマスの2つのタイプのために異なる結果が得られました。針葉樹の前処理は、主にヘミセルロース及びリグニンの少量を除去しながら、草バイオマスの場合には、...

リグノセルロース系バイオマスをプロトン性の低コストイオン液体で前処理し、その結果、脱リグニン化されたセルロースリッチパルプと精製リグニンが得られます。パルプは、酵素糖化後に高いグルコース収率を生じさせます。

A number of ionic liquids (ILs) with economically attractive production costs have recently received growing interest as media for the delignification of ...

本実験手法の全体的な目的は、低コストのイオン液体を用いてリグノセルロース系バイオマスからリグニンとセルロースを単離し、これらのバイオポリマーの分離および単離に影響を与える要因を解明することです。本手法は、低コストのイオン液体を用いてセルロースおよび新規リグニンをどのように単離するかといった、バイオリファイナリー分野における重要な問いへの答えを導き出すのに役立ちます。本手法ではイオン液体の特有の溶媒特性を利用していますが、低コストの出発原料を用いてこれらのイオン液体を容易に合成できる点が我々の手法の利点です。本手法には多くの工程があり、1ページにわたる説明を読むよりも、実際に見て学んだ方がはるかに習得しやすく、実施しやすいため、視覚的な実演が極めて重要です。この手順の実演を担当するのは、私の研究室の大学院生であるFlorence、Clem、Wei-Chien、およびLisaです。滴定装置メーカーの指示に従い、容量カールフィッシャー滴定法を用いて、合成または購入したイオン液体溶液の水分量を決定します。あらかじめ重量を量ったシリンジを使用して、イオン液体を数滴滴定装置に注入します。滴定装置に注入した液体の重量を入力し、装置に測定値が表示されるまで待ちます。含水量を記録します。ロータリーエバポレーターを用いて、含水量を目標値より5重量%低くし、前述と同様にカールフィッシャー滴定で新しい含水量を確認します。水分を20重量%に調整したイオン液体溶液10 gと、バイオマス対溶媒比1:10を用い、テキストプロトコルに記載されている通りに必要な実験計算を行います。テフロンキャップとシリコンOリング付きの15 mL耐圧チューブ3本をあらかじめ計量します。耐圧チューブにひび割れや欠陥がないか目視で確認してください。10 mLピペットを用いて、天秤の上に置いた耐圧チューブに規定量のイオン液体溶液を加えます。コルクリングを使用して、チューブを直立させて保持します。添加したイオン液体溶液の重量を記録してください。次に、水の密度を1 g/mLと想定し、ピペットを用いて計算した量の水を溶液に添加します。バランスにアルミホイルを置き、風袋引きを行ってからバイオマスを計量し、必要量の風乾液体リグノセルロースを加えます。再度風袋引きを行い、バイオマスをチューブに入れます。空のホイルを再びバランスに乗せ、その差分を記録します。シリコンOリング付きのテフロンキャップを使用して蓋を閉めます。締めすぎないように注意し、適切に密封されているか確認してください。バイオマスとイオン液体を入れた圧力チューブの重量を記録します。次に、すべてのバイオマスがイオン液体に接触するまで、ボルテックスミキサーを用いてチューブの内容物を混合します。あらかじめ目的の温度に予熱したファン付きオーブンに耐圧チューブを入れます。例え

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Research

JoVE Journal

Environment

環境

植物バイオマスの大量のサンプルの糖化性を決定するためのシンプルな、迅速な方法が記載されている。この分析のための自動化されたプラットフォームは、96ウェルプレートおよび放出糖の前処理、加水分解と定量化のその後のパフォーマンスの分析のための植物バイオマスの準備を行います。...

リグノセルロース系材料のためのハイスループット糖化アッセイ

産業廃棄物を収集し、微生物の増殖を分析するために改変することができます。リグノセルロース抽出技術は、特定の生分解能力を分析するための成分を提供します。ガスクロマトグラフィー質量分析法は、パルプ化廃棄物で増殖した微生物の発酵産物を同定します。これらの方法は、パルプ化廃棄物を分解する微生物の代謝能力を決定します。...

パルプ工場廃棄物流上での微生物増殖を促進する方法および培養微生物の生分解能の特性評価

植物の細胞壁の構造と化学的特性が評価され、バイオ燃料とバイオマテリアルの理想的な原料を特定します。標準メソッドを大規模なデータセットに適用すると、制限があります。これらのハイスループット前処理法、酵素糖化法、および熱分解分子ビーム質量分析法は、実験時間とコストを削減しながら、大量のバイオマスサンプルを比較します。...

リグノセルロース系バイオマス中の反抗バリエーションのハイスループットスクリーニング：総リグニン、リグニンモノマー、および酵素シュガーリリース

水の触媒としてブレンステッド酸性イオン液体 (金具) の存在と再生可能な非食用リグノ セルロース系バイオマス (すなわちジュート) から C5 糖 (キシロースとアラビノース) の合成のためのプロトコルを提案します。金具触媒展示従来のミネラル酸触媒よりもよりよい触媒性能 (H2SO4と...

ペントサン解析手法ジュート バイオマスと酸性イオン液体を用いた糖モノマーへの変換に存在

ここでは、いくつかのバイオマスからリグニンのエタノール抽出を実行するプロトコルを提案します。リグニンの収量および β-O-4...

高 β-O-4 コンテンツによるリグニンの抽出軽度エタノール抽出と脱重合の収量に及ぼす影響

OrganoCatはリグニン、発酵性糖、セルロースパルプへの穏やかな条件下でのリグノセルロースの前処理および分画の方法です。2,5フランカルボン酸を触媒とした生物原性の二相性溶媒系と2-メチルテトラヒドロフラン(2-メチルテトラヒドロフラン)では、OrganoCat製品を その際に...

有機Catプロセスを用いたリグノセルロース系バイオマスの分画

深いユーテク系溶媒ベースのマイクロ波アシスト前処理は、リグノセルロース分画および高純度リグニン回収のための、緑色で迅速かつ効率的なプロセスです。...

特殊地中海リグノセルロース残基からの超高速リグニン抽出

詳細な方法は、市販のイソクリシス微細藻類からの貴重な副産物としてアルケノンの同時分離と一緒にバイオディーゼルの生産のために提示されています。...

コマーシャルからの副産物としてアルケノンの単離とバイオディーゼル生産のための実験プロトコール<em&gt;イソクリシス</em&gt;藻類バイオマス

低コスト、小型飛行ミルを開発、一般的な項目で構成されて、簡単に実験で使用します。この装置を用いてアンブロシア甲虫、カシノナガキクイムシの飛行能力を測定しました。...

低コスト、小型で、簡単に構築されたフライトのミルを使用してアンブロシア甲虫、カシノナガキクイムシ(村山) の飛行能力を測定

アンモニア繊維膨張(AFEX)は、リグノセルロース系バイオマス(トウモロコシストーバー、稲わら、サトウキビバガスなど)を、バイオ燃料および動物飼料用途の消化性の高い原料に変換できる熱化学前処理技術です。ここではリグノセルロース系バイオマスに対するAFEX前処理を行うための実験室規模の方法について述べている。...

アンモニア繊維膨張(AFEX)リグノセルロース系バイオマスの前処理

学ぶ低コストイオン液体によるリグノセルロース系バイオマスの前処理法。セルロースとリグニンの効率的な分離・回収、酵素糖化による高グルコース収率を実現する持続可能なバイオリファイナリー技術です。

低コストのイオン液体でリグノセルロース系バイオマスの前処理

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