Artigo de método

Um novo método para a análise de Pentosan presentes na biomassa de juta e sua conversão em monômeros de açúcar usando ácido líquido iônico

DOI:

10.3791/57613

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1 de junho de 2018

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1Department of Chemical Engineering, National Taiwan University, 2International Center for Materials Nanoarchitectonics (MANA), National Institute for Materials Science (NIMS), 3Australian Institute for Innovative Materials (AIIM), University of Wollongong, 4Department of Biotechnology, Bangabandhu Sheikh Mujibur Rahman Agricultural University, 5School of Chemical Engineering & Australian Institute for Bioengineering and Nanotechnology (AIBN), University of Queensland, 6Department of Plant and Environmental New Resources, Kyung Hee University

Neste artigo

Resumo

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Apresentamos um protocolo para a síntese de açúcares C5 (xilose e arabinose) de uma renovável biomassa lignocelulósica não comestíveis (ou seja, juta), com a presença de Brønsted líquidos iônicos ácidos (bolas) como catalisador na água. O catalisador de bolas exibiu o melhor desempenho catalítico convencionais catalisadores ácidos minerais (H2SO4 e HCl).

Resumo

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Recentemente, líquidos iônicos (ILs) são utilizados para valorização de biomassa em produtos químicos valiosos devido às suas propriedades notáveis tais como a estabilidade térmica, baixa pressão de vapor, não-inflamabilidade, maior capacidade de calor e solubilidade ajustável e acidez. Aqui, vamos demonstrar um método para a síntese de açúcares C5 (xilose e arabinose) o sódio presente na biomassa de juta, em um processo de um pot-através da utilização de uma quantidade catalítica de Brønsted sulfato de hidrogênio ácido 1-methyl-3-(3-sulfopropyl)-imidazolium IL. O IL ácida é sintetizada em laboratório e caracterizadas usando técnicas espectroscópicas NMR para a compreensão de sua pureza. Medem-se as várias propriedades de fiança como força ácida, estabilidade térmica e hidrotermal, que mostrou que o catalisador é estável a uma temperatura mais alta (250 ° C) e possui altíssima ácida força (Hó 1.57). O IL ácido converte mais 90% de sódio em açúcares e furfural. Portanto, o método apresentando neste estudo também pode ser empregado para a avaliação da concentração de sódio de outros tipos de biomassa lignocelulósica.

Introdução

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Biomassa tem um grande potencial como uma fonte química e energia renovável porque é sustentável, barato e igualmente distribuída ao contrário dos recursos fósseis, que o torna um dos candidatos promissores para substituir matérias-primas fósseis. A produção estimada de biomassa lignocelulósica é 146 bilhões de toneladas por ano1. A biomassa lignocelulósica é composta principalmente de lignina, celulose e hemicelulose como seus três principais constituintes. Lignina é um polímero aromático feito de fenilpropanoides unidades; por outro lado, celulose e hemicelulose são as partes de polissacarídeo da biomassa lignocelulósica. Celulose é composto ....

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Protocolo

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Vários produtos químicos utilizados no trabalho apresentando são tóxico e cancerígeno. Por favor, use todas as práticas de segurança adequadas ao realizar a síntese de IL e processamento de biomassa.

1. preparação do ácido IL

  1. Adicionar 7.625 mmol de propano-1,3 sultona em um 50 mL redonda balão de fundo e em seguida, feche o frasco com um septo de borracha.
  2. Adicionar lentamente o 7.625 mmol de 1-methylimidazole em 7.625 mmol de 1,3-propanesultone (10 min) a 0 ° C, utilizando uma seringa (1ml).
  3. Após a adição completa de 1-methylimidazole e 1,3-propanesultone, adicionar 15 mL de tolueno seco e a mistura para 16 h....

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Resultados

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A quantidade exata de sódio e lignina recuperados a partir da biomassa depende do tipo de biomassa lignocelulósica. Tipos similares de biomassa lignocelulósica coletadas em lugares diferentes podem ter diferentes concentrações de sódio e lignina. A biomassa de juta utilizada neste estudo contém 20 wt% de sódio e 14 wt% de lignina.

A Figura 1 mostra a comparação da atividade catalít.......

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Discussão

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O sódio presente na conversão de biomassa de juta em C5 monômeros de açúcar é demonstrada usando vários ácido Brønsted catalisadores homogêneos tais como H2SO4, HCl e IL ácida. Além disso, o resultado catalítico do ácido II foi comparado com a IL sem acidez (cloreto de 1-butil-3-methylimidazolium). Todas as reações foram realizadas em uma autoclave Parr a 160 ° C em água. O uso de ácidos IL mostrou a conversão de sódio mais alta quando comparados aos ácidos homogêneos utilizados neste trabalho (ácid.......

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Divulgações

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Nós não temos nada para divulgar.

Agradecimentos

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Gostaríamos de agradecer ao Ministério da ciência e tecnologia (a maioria) de Taiwan (104-2628-E-002-008-MY3; 105-2218-E-155-007; 105-2221-E-002-003-MY3; 105-2221-E-002-227-MY3; 105-2622-E-155-003-CC2) e o objetivo para o projeto Top Universidade Nacional de Taiwan Universidade (105R7706) para o apoio de financiamento. Somos gratos ao Banco Mundial para o financiamento parcial deste trabalho através de um subprojeto de educação superior qualidade realce do projeto (HEQEP), completa proposta #2071. Este trabalho foi também parcialmente apoiado pela AIIM do Universidade de Wollongong (financiamento de ouro).

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Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo
NomeEmpresaNúmero de catálogoComentários
1-metilimidazolSigma AldrichM50834
1,3-propanosultonaSigma AldrichP50706sensível à umidade
Sigma Aldrich185310
ToluenoJ. T. Baker9460-03
Ácido sulfúricoHoneywell-Fluka30743Clorídrico altamente corrosivo
ácidoHoneywell-Fluka30719Cloreto
de 1-butil-3-metilimidazólioSigma Aldrich900856Altamente higroscópico
D (+) -xiloseAcros Organics141001000
L (+) -ArabinoseAcros Organics104981000
UV-EspectrômetroJASCOV-670
Parr reatorParr USASeriese 4560
Parr controlador de reator ParrUSASeriese 4848
Cromatografia líquida de alta pressão (HPLC)JASCOSeriese LC-2000
Agitador de placa quente digitalThermo ScientificSP142020-33Q Cimarec
FornoThermal ScientificFB1400 Thermolyne alto-forno
P-nitroanilina altamente corrosivo

Referências

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  1. Demirbaş, A. Biomass resource facilities and biomass conversion processing for fuels and chemicals. Energy Convers. Manage. 42 (11), 1357-1378 (2001).
  2. Matsagar, B. M., Dhepe, P. L. Brönsted acidic ionic liquid-catalyzed conversion of hemicellulose into sugars. Catal. Sci. Technol. 5 (1), 531-539 (2015).
  3. Matsagar, B. M., Dhepe, P. L. Eff....

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