깊은 유텍 성 용매 기반, 마이크로 파 지원 전처리는 리그노 셀룰로오스 분획 및 고순도 리그닌 복구를위한 녹색, 빠르고 효율적인 공정입니다.
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이 논문에서
요약
초록
전처리는 여전히 리그노셀룰로오스 바이오 정유 공정에서 가장 비싼 단계입니다. 화학 적 요구 사항뿐만 아니라 전력 및 열 소비를 최소화하고 환경 친화적 인 용매를 사용하여 비용 효율적인 만들어야합니다. 깊은 유텍 용매 (DESs)는 지속 가능한 바이오 정유 공장의 핵심, 녹색 및 저비용 용매입니다. 그들은 적어도 하나의 수소 결합 기증자와 하나의 수소 결합 수용자에서 발생하는 낮은 동결 점을 특징으로 투명 혼합물입니다. DES는 유망한 용매이지만 경쟁력있는 수익성을 위해 전자 레인지 조사와 같은 경제 난방 기술과 결합해야합니다. 전자 레인지 조사는 가열 시간을 단축하고 신속하게 적절한 온도를 달성 할 수 있기 때문에 분획을 높일 수있는 유망한 전략입니다. 이 연구의 목적은 저비용 및 생분해성 용매를 사용하여 바이오매스 분획 및 리그닌 추출을 위한 1단계, 신속한 방법을 개발하는 것이었습니다.
이 연구에서는, 전자레인지 지원 DES 전처리는 3종류의 DES를 사용하여 800W에서 60s를 위해 실시되었다. DES 혼합물은 콜린 염화물(ChCl)과 3개의 수소 결합 기증자(HBDs)에서 용이하게 제조되었습니다: 모노카복실산 (젖산), 디카복실산 (옥살산), 및 우레아. 이 전처리는 해양 잔류물(포지도니아 잎과 아에가그로필), 농식품 부산물(아몬드 껍질과 올리브 포마), 삼림 잔류물(파인콘), 다년생 리뇨셀룰로시풀(Stipa tenacissima)으로부터의 바이오매스 분획 및 리그닌 회수에 사용되었습니다. 추가 분석은 회수된 리그닌의 수율, 순도 및 분자량 분포를 결정하기 위해 수행되었다. 또한, 추출된 리그닌내화학작용군에 대한 DESS의 효과는 포리에-변환 적외선(FTIR) 분광법에 의해 결정되었다. 결과는 ChCl-oxalic 산 혼합물이 가장 높은 리그닌 순도와 가장 낮은 수율을 제공한다는 것을 나타냅니다. 본 연구는 DES-마이크로파 공정이 리그노셀룰로오스 바이오매스 분획을 위한 초고속, 효율적이며 비용 경쟁력 있는 기술임을 보여줍니다.
서론
지속 가능한 바이오 정유 공정은 바이오매스 처리, 그 분획을 관심 분자로 통합하고 부가가치 제품으로의 전환1을통합합니다. 2세대 바이오레핀에서 전처리는 바이오매스를 주요 구성 요소2로분수하는 데 필수적이라고 간주됩니다. 화학적, 물리적 또는 생물학적 전략을 활용한 전통적인 전처리 방법은 널리 적용되어왔다 3. 그러나, 이러한 전처리는 바이오리핀화에서 가장 비싼 단계로 간주되며, 긴 처리 시간, 높은 열 및 전력 소비, 용매 불순물4와같은 다른 단점이 있다. 최근에는 이온성 액체3과유사한 특성을 가진 DES는 생분해성, 환경 친화성, 합성용성 및 치료 후 회복과 같은 장점으로 인해 녹색 용매로 부상했다5.
DES는 유산산, 사과산 또는 옥살산과 같은 적어도 하나의 HBD의 혼합물이며, 베타인 또는 콜린 염화물(ChCl)6과같은 수소 결합 수용자(HBA)이다. HBA-HBD 상호 작용은 화학 결합의 분열을 허용하는 촉매 메커니즘을 가능하게하여 바이오 ....
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프로토콜
1. 바이오매스 준비
- 바이오매스 건조
- 지중해 해변에서 수확한 포지도니아 잎과 아에가그로필볼(Posidoniaoceanica)을72시간 동안 40°C의 오븐에 놓습니다.
- 식품 산업에서 생성된 아몬드껍질(Prunus dulcis)과올리브 포마메(Oleaeuropaea L.)를올리브 오일 공장에서 72시간 동안 40°C의 오븐에 놓습니다.
- 산림으로부터 채취한파인콘(피누스 할르펜시스)과지중해 남부 분지에서 채취한 알파잎(Stipa tenacissima)을72시간 동안 40°C의 오븐에 놓는다.
참고: 바이오매스가 모래가 들어 있는 경우 오븐에 놓이기 전에 증류수로 헹구어야 합니다. 바이오매스는 도1A-F로표시됩니다.
- 바이오매스 연삭
- 1mm 체가 장착된 해머 커터에 각 바이오매스 20g을 놓습니다. 결과 분말을 0.25 L 비커로 수집하고 0.5mm 체가 장착된 해머 커터에 공급합니다. 0.25 L 비커로 분말을 수집합니다.
2....
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결과
도 2A-C는 결합 된 마이크로파 DES 전처리 후 도 1A-F에도시 된 6 개의 공급 원료로부터 추출의 리그닌 수율을묘사한다. 그 결과 DES1(ChCl-oxalic acid)(도2A)로얻은 리닌 수율이 DES2(ChCl-젖산) 및 DES3(ChCl-urea)(도2B,C)로얻은 수율보다 낮았다는 것을 보여준다. 또한, 파인콘(PC)과 올리브 포마제(OP)의 리닌 수율은 DES1 치료제의 경우 각각 32.31%, 26.04%, DES3의 경우 48.72%, 43.76으로 높았다. 알파 잎(A)의 리닌 수율은 DES2로 추출된 다른 모든 .......
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토론
이 연구는 많은 목표를 가지고 있었다; 첫 번째는 이온 액체와 유기 용매의 특성을 가진 저비용 녹색 용매를 준비하고 사용하는 것이었습니다. 두 번째 목적은 알칼리성 용매, 기본 또는 열물리학 기술을 사용하여 Soxhlet 또는 hemicellulose를 사용하여 추출물의 추출과 같은 예비 단계를 요구하지 않고, 단일 단계에서 바이오매스와 추출 리그닌을 분수하는 것이었습니다. 세 번째 목표는 pH의 조정없이, 처리 후 간단한 여과에 의해 리그닌을 복구하는 것이었지만 단순히 증류수를 첨가하여. 3개의 다른 DES를 사용하여 전자레인지 지원, DES 기반 공정을 사용하여 6개의 다른 소스로부터 리닌을 초고속 추출한 결과는 DES의 바이오매스 및 특성에 따라 추출 수율이 달라질 수 있음을 나타낸다. 예를 들어, 세 가지 DES 중 리그닌 추출의 가장 높은 수율은 올리브 포마제에서 나온 것이다. 그 다음에는 알파 잎, 파인콘, 아몬드 껍질의 수확량이 뒤따랐습니다. 추출 수율은 포지도니아 오세아니카의잎과 공에 대해 낮았다........
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공개 사항
저자는 이해 상충을 보고합니다.
감사의 글
MK와 TB는 통계 분석 및 그림 준비에 대한 하이탐 아이브 감사, 월룬 지역 (유럽 지역 개발 - VERDIR) 및 고등 교육 과학 연구 장관 (타우피크 베타아이에브) 자금 조달.
....액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
재료
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| 1 methylimadazole | Acros organics | ||
| 2-deoxy-D-glucose (내부 표준) | Sigma Aldrich (미국 세인트루이스) | ||
| 아세트산 | Sigma Aldrich (미국 세인트루이스) | ||
| 무수아세트산 | Sigma Aldrich (미국 세인트루이스) | ||
| 조정 가능한 피펫터 | |||
| 알칼리 | 알칼리 추출 리그닌 | ||
| Arabinose (99 %) | Sigma Aldrich (St. Louis, USA) | ||
| 오토 클레이브 | CERTO CLAV (모델 CV-22-VAC-Pro) | ||
| 70 °C에서 수조; C | |||
| 붕산 | 시그마 알드리치(미국 세인트루이스) | ||
| 브로모크레졸 | 시그마 알드리치(미국 세인트루이스) | ||
| 촉매 | CTQ(코드 A22)(1.5g K2SO4 + 0.045g CuSO4.5 H2O + 0.045g TiO2) | Merck | |
| 원심분리 컨테이너 | |||
| 원심분리기 | BECKMAN COULTER | Avanti J-E 원심분리기 | |
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| 염화콜린 99% | Acros 유기물 | ||
| 컬럼 | Agilent PLGel Mixed C (알파 3,000 (4.6 × 250 mm, 5 µ m) 가드 컬럼 (TSK 젤 알파 가드 컬럼 4.6 mm × 50 mm, 5 µ m) | ||
| 열 HP1- 메틸 시소 산 (30m, 0.32mm, 0.25mm) | |||
| 도가니 다공성 N ° 4 ( 여과 도가니) | Shott Duran 독일 | boro 3.3 | |
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| VolumetriC 플라스크 2.5 L /5 L | Bucher | ||
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| Xylose(98%) | Sigma Aldrich(미국 세인트루이스) |
참고문헌
- Kammoun, M., et al. Hydrothermal dehydration of monosaccharides promoted by seawater fundamentals on the catalytic role of inorganic salts. Frontiers in Chemistry. 7, 132(2019).
- Kammoun, M., Ayeb, H., Bettaieb, T., Richel, A.
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