Показана предварительная обработка лигноцеллюлозной биомассы протонными недорогими ионными жидкостями, в результате которой получается делигнизированная целлюлоза, богатая целлюлозой, и очищенный лигнин. Мякоть дает начало высокому выходу глюкозы после ферментативного осахаривания.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
Предварительная обработка биомассы лигноцеллюлозы с недорогими Ионные жидкости
В этой статье
Краткое содержание
Аннотация
Ряд ионных жидкостей (ИЛ) с экономически привлекательной себестоимостью производства в последнее время вызывает растущий интерес в качестве среды для делигнификации различных лигноцеллюлозных сырьевых материалов. В данной работе мы демонстрируем использование этих недорогих протонных ИЛ при деконструкции лигноцеллюлозной биомассы (предварительная обработка ионосольвом) с получением целлюлозы и очищенного лигнина. В самом общем процессе протонная ионная жидкость синтезируется путем точного сочетания водной кислоты и аминового основания. Затем содержание воды корректируется. Для делигнификации биомассу помещают в сосуд с раствором IL при повышенных температурах для растворения лигнина и гемицеллюлозы, оставляя богатую целлюлозой мякоть, готовую к осахариванию (гидролизу до сбраживаемых сахаров). Лигнин позже осаждается из IL путем добавления воды и восстанавливается в виде твердого вещества. Удаление добавленной воды регенерирует ионную жидкость, которую можно использовать многократно. Этот протокол полезен для исследования значительного потенциала протонных ИЛ для использования в промышленной предварительной обработке биомассы/фракционировании лигнина для производства биотоплива или возобновляемых химических веществ и материалов.
Введение
спрос на энергию человечества собрания устойчиво является одной из самых больших проблем, с которыми сталкивается наша цивилизация. Использование энергии, по прогнозам, удвоится в течение следующих 50 лет, положив большую нагрузку на ископаемых топливных ресурсов. 1 Накопление парниковых газов (ПГ) в атмосфере за счет широко распространенного использования ископаемого топлива особенно проблематично, так как CO 2 , полученные от сжигания ископаемого топлива несет ответственность за 50% антропогенного парникового эффекта. 2 Таким образом, масштабное применение возобновляемых и нейтральных углеродных технологий имеет важное значение для удовлетворения повышенных энергетических и материальных потребностей будущих поколений. 1, 3
Растительная биомасса является наиболее универсальным возобновляемым ресурсом, так как он может быть использован для производства тепла, электроэнергии, а также на основе углерода химических веществ, материалов и топлива. Основные преимущества биомассы лигноцеллюлозы по сравнению с другими видами биомассы являются его изобилие, потенциал для высоких урожаев рэг площадь земли и зачастую намного выше экономии выбросов CO 2, который включает в себя высокое удержание углерода в почве. 4, 5 Дополнительные преимущества использования биомассы включают местную доступность, низкие требования к капиталу для преобразования биомассы в энергию, а также предотвращение эрозии почвы. 8
Основные производители лигноцеллюлозного сырья являются лесная промышленность и сельское хозяйство, а также управление бытовыми отходами. 6 Лигноцеллюлоза производство имеет потенциал , чтобы быть расширен, с ума , чтобы ограничение вырубки лесов и избежать замены продовольственных культур и высвобождения потенциальных загрязнителей. 7 для получения возобновляемой биомассы , чтобы стать жизнеспособным распространенным источником жидких транспортных топлив и химических веществ, его переработка должна стать экономически конкурентоспособным по сравнению с технологиями преобразования ископаемого топлива. 9, 10 ключ к достижению этой цели является повышение урожайности и качества промежуточных продуктов из биомассы , полученных при одновременном снижении стоимость.
Лигноцеллюлоза содержит большое количество сахаров , которые могут быть превращены в топливо и химикаты через каталитические и микробиологических превращений. 11 Эти сахара присутствуют в лигноцеллюлозы в полимерной форме , как целлюлозы и гемицеллюлозы. Они могут быть гидролизованы в глюкозу и другие сахарные мономеры , а затем используется для производства биоэтанола и других биологических полученных химикатов и растворителей. 12
Для того , чтобы получить доступ к целлюлозных сахаров, предварительная обработка биомассы необходимо с помощью физических, химических или комбинированных процессов. 4 предварительной обработки, возможно, самый дорогостоящий шаг в валоризации биомассы лигноцеллюлозы. Поэтому исследования в области совершенствования процессов предварительной обработки является обязательным условием.
Различные технологии предварительной обработки доступны. Особый интерес представляют те, которые отделяют лигнина из целлюлозы (fractionative предварительной обработки). Лигнин, третий главный компонентлигноцеллюлозу, ограничивает доступ гидролизовать агентов к целлюлозы и гемицеллюлозы и снижает выход сахара на тонну исходного материала. 11 Отделенный лигнина может быть использован в качестве дополнительного Biorefinery промежуточного , если она изолирована в подходящем качестве. 13 Один fractionative процесс является процессом Крафт , который является наиболее распространенной для предварительной обработки для производства бумаги / целлюлозы. В крафт - варки целлюлозы, древесной щепы помещают в смеси гидроксида натрия и сульфида натрия и нагревают при повышенных температурах около 170 ° С под высоким давлением. 14 Щелочные реакции удаления гемицеллюлозы и лигнина путем разрушения полимеров до коротких фрагментов с помощью нуклеофильного и основной катализ, а также путем растворения фрагментов лигнина с помощью де-протонирования фенольной гидроксильной / спиртовых групп. Другой распространенный процесс делигнификации процесс Organosolv который также фрагменты и растворяет лигнин и гемицеллюлозы. Вместо того чтобы использовать щелочной aqueoнам решение, органические растворители, такие как этанол и уксусную кислоту используют при высоких температурах в диапазоне от 160-200 ° С и давлении 5-30 бар. Organosolv предварительная обработка имеет ряд преимуществ по сравнению с сульфатной варки в том , что она производит меньше загрязнения воздуха и воды. 15 Оба процесса обладают некоторыми экономическими проблемами, если они используются для производства химикатов и топлива , а не целлюлоза. 16 Предварительная обработка Ionosolv использует ионные жидкости, которые являются соли, имеют температуру плавления ниже 100 ° с и, в результате их сильных кулоновских взаимодействий, очень низким давлением паров. 17 Это исключает загрязнение воздуха в процессе предварительной обработки, а также позволяет обрабатывать при атмосферном или близком к давлению.
В то время как большинство ILs созданы в трудоемкий, многостадийных синтезах, протонные ILs могут быть синтезированы в одностадийном процессе из товарных химических веществ, что делает их менее дорогими; предполагается, что некоторые ILs может быть получен при объемном масштабе дляцена $ 1.24 за кг, что сравнимо с обычными органическими растворителями , такими как ацетон и толуол. 18 Способность перерабатывать и повторно использовать эти настраиваемые ИЖ в процессе , который работает при сравнительно низких температурах и давлениях , делает это более доброкачественный альтернативный и экономически привлекательным кандидатом для Biorefining.
Этот подробный протокол видео демонстрирует лабораторном версию процесса Ionosolv для делигнификации биомассы лигноцеллюлозы и в конечном итоге ферментативного осахаривания целлюлозы обогащенной целлюлозы, а также восстановление высокой чистоты без запаха лигнина. 19
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Протокол
Примечание: протонный ионные жидкости, используемые в процессе, синтезируют в нашей лаборатории, хотя некоторые из них могут быть или стать коммерчески доступными. Полученные ионные жидкости являются кислыми и коррозионные и, вероятно, кожи / раздражение глаз (в зависимости от используемого амина), и, следовательно, должны быть обработаны с осторожностью носить соответствующей индивидуальной защиты (халата, спецификации безопасности, стойкие перчатки).
1. Подготовка
- Подготовка и хранение лигноцеллюлозного биомассы
- Получение лигноцеллюлозного биомассы до эксперимента в достаточном количестве, например 100 г до 5 кг.
Примечание: В каждом эксперименте требуется по меньшей мере 3 г биомассы (1 г каждая) в трех экземплярах. - Уменьшить содержание влаги вскоре после сбора урожая и хранения биомассы в воздушно-сухой форме в лаборатории. Высушите биомассы за счет распределения биомассы на столе или скамейке и оставить его в течение 2 недель или пока не появится сухой. Перемещение и превратить биомассу во время тего время, чтобы ускорить процесс. Выполните эксперименты фракционирования в течение года сбора урожая.
Примечание: Сразу после сбора урожая, древесная биомасса может содержать до 50 мас% влаги, в то время как воздух высушенной биомассы, которая является более стабильной, содержит 5-12 мас% влаги. - Измельчить и просеять биомассы до выбора диапазона размеров частиц. Храните высушенную биомассу в полиэтиленовых пакетах или других подходящих контейнеров до использования.
Примечание: Для небольших образцов, обработанных в этом протоколе, уменьшенный размер частиц рекомендуется, например, 180-850 мкм.
- Получение лигноцеллюлозного биомассы до эксперимента в достаточном количестве, например 100 г до 5 кг.
- Определение содержания влаги в биомассе ( в соответствии с протоколом NREL) 20
- Для того, чтобы определить содержание влаги в биомассе, preweigh кусок алюминиевой фольги (размер примерно 5 см х 5 см) на аналитических весах и записать вес фольги (фольги м). Взвесить примерно 100 мг сушат на воздухе биомассы на алюминиевую фольгу и записать точное воздушно-DRIэд вес (м ADW).
- Сложить алюминиевой фольги, чтобы сделать пакет и поместите его в вентилируемой печи при температуре 105 ° С в течение ночи (по меньшей мере, в течение 4 ч).
- Возьмите пакетик, и поместить его сразу в эксикаторе в течение 5 минут, затем взвешивают пакет сразу и записать точный вес высушенной в сушильном шкафу веса плюс фольга (м ODW + фольга). Рассчитывают содержание влаги (в%) биомассы тс БМ в соответствии с уравнением 1:
Уравнение. 1
Где м ODW + фольга вес высушенной в сушильном шкафу пакет (высушенную в печи биомассы плюс фольга), м фольга вес фольги и м СРФС является воздушно-сухой вес биомассы. Все веса должны быть либо в граммах или в мг.
- Синтез ионной жидкости
- В вытяжном шкафу или фазоинверторах, весят 1 мольамина (триэтиламина) в 1 л круглодонную колбу, оснащенную магнитной мешалкой. Колбу помещают на баню со льдом на магнитной мешалке пластине. Добавьте капельную воронку 250 мл немедленно свести к минимуму испарение амина.
Примечание: Обеспечение правильной кислоты: соотношение основание имеет большое значение для достижения воспроизводимости экспериментов предварительной обработки. - Отмерить 1 моль серной кислоты с использованием раствора известной концентрации (в данном примере 5 моль / л) и мерную колбу (200 мл). Перенести серной кислоты в капельную воронку и прополоскать любую кислоту, прилипшего к стенкам мерную колбу в капельную воронку деионизированной водой.
- Добавляют по каплям серной кислоты в амин при энергичном перемешивании. Убедитесь, что раствор не нагревается, так как это привело бы к кипячении амина и неточной отношение кислоты к основанию. Промыть внутрь капельной воронки с использованием деионизированной воды, чтобы обеспечить кислоту передают количественно.
Заметка: Более крупные порции раствора в ионной жидкости может быть сделано путем увеличения количества амина и серной кислоты, а также объем опоки соответствующим образом. - Выпаривают большую часть воды с использованием роторного испарителя. Содержание воды должно быть ниже, чем содержание воды, которое требуется для предварительной обработки.
Примечание: Не нужно полностью высушить ионную жидкость. Это может быть полезным, чтобы оставить некоторое количество воды в ионной жидкости, в качестве сушеных ионных жидкостей, в том числе сульфата Триэтиламмониевую водорода, являются твердыми при комнатной температуре. Замораживание сушилка также может быть использован для снижения содержания воды.
- В вытяжном шкафу или фазоинверторах, весят 1 мольамина (триэтиламина) в 1 л круглодонную колбу, оснащенную магнитной мешалкой. Колбу помещают на баню со льдом на магнитной мешалке пластине. Добавьте капельную воронку 250 мл немедленно свести к минимуму испарение амина.
- Проверка и регулировка содержания воды раствора IL
Примечание: Содержание воды является важной экспериментальной переменной. Есть три источника, что вода в предварительной обработки смеси могут прийти от. Все они должны быть приняты во внимание следующее: (1) вода, содержащаяся в синтезированном или купленного ионном растворе жидкости (2) вода, содержащаяся в тон сушат на воздухе и биомассы (3) любое количество воды, добавленной с пипеткой для достижения конечного желаемого содержания воды.- Определение содержания воды в синтезированном или купленного ионном растворе жидкости путем объемного титрования по методу Карла Фишера в соответствии с инструкциями изготовителя титратор. Добавьте несколько капель IL в титратор с использованием предварительно взвешивают шприц. Введите вес жидкости, добавляемой в титраторе и подождать, пока не появится титратором чтение. Записывают содержание воды.
- Принятие решения о содержании воды для предварительной обработки биомассы. В этом эксперименте используют 20% масс. Уменьшить содержание воды 5% вес ниже требуемого содержания воды с использованием роторного испарителя и подтвердить новое содержание воды титрованием по Карлу Фишеру, как описано в 1.4.1.
Примечание: Хорошие результаты получают с 20% по весу воды; Однако это не всегда может быть оптимальным для предварительной обработки. Более высокое содержание воды может быть выбран для того, чтобы уменьшить стоимость растворителя или более низкой вязкостью.
- Расчеты для эксперимента.
- Принятие решения о количестве раствора в ионной жидкости м золе, окончательное и биомассы для растворителя отношение BM / золь окончательным. Здесь используют 10 г ионной жидкости раствора, содержащего 20 мас% воды и соотношение биомассы к растворителем 1:10 г / г.
Примечание: Трубки, используемые в настоящем протоколе может поместиться до 18 г раствора IL, если биомасса растворителем соотношение составляет 1:10 (вес / вес). Высокий коэффициент биомассы для растворителя (до 1: 2 или даже 1: 1) выгодно с экономической точки зрения, но может поставить под угрозу эффективность предварительной обработки при небольших масштабах. - Определить количество (безводных) ионной жидкости, необходимой для каждого образца в соответствии со следующим уравнением 2:
Уравнение. 2
Где м новская требуемое количество ионной жидкости в граммах, м золе, окончательное является желаемое количество ионного жидкого раствора в граммах, и туалет окончательный </ Суб> является искомым содержание воды (в%) в ионной жидкости. - Далее, вычислить количество синтезированного или купленного раствора в ионной жидкости, чтобы быть добавлены в каждую пробирку под давлением в соответствии со следующим уравнением 3:
Уравнение. 3
Где м золь количество раствора для добавления в каждую пробирку под давлением (в граммах), м ИЛ является требуемое количество ионной жидкости (в граммах), и WC золь является содержание воды в ионной жидкости (в%) как определено титрованием по Карлу Фишеру. - Определить, которые должны быть добавлены к ионной жидкости, используя ниже уравнение 4 количество биомассы (высушенной в сушильном шкафу веса). В этом эксперименте используют 1 г высушенной в сушильном шкафу Miscanthus биомассы на трубе высокого давления.
Уравнение. 4
Где ODW это количество биомассы следует добавитье изд в каждую пробирку под давлением (в граммах), м золе, финал желаемое количество ионного жидкого раствора (в граммах) и BM / золь окончательным является искомым отношение биомассы к ионной жидкости раствора. - Определяют массу высушенного на воздухе биомассы, который должен быть добавлен в трубку с помощью следующей формулой 5:
Уравнение. 5
где СРФС является вес воздушной сушке биомассы , которые будут добавлены в пробирку (в граммах), ODW в печи вес высушенной биомассы , необходимой для эксперимента (определено в 1.5.4 в граммах) и MC БМ является значение определены в 1.2.3. - Подсчитайте, сколько воды необходимо добавить пипеткой, чтобы достичь желаемого конечного содержания воды в соответствии со следующим уравнением 6:
Уравнение. 6
Где м вода количествовода добавл, туалет окончательный является желаемое содержание воды в смеси для предварительной обработки (здесь 20% вес), м sol.final является количество растворителя (здесь 10 г), MC БМ является содержание влаги в высушенной воздухом биомассы , м БМ является количество высушенного на воздухе биомассы следует добавить, WC золь является содержание воды в синтезированном или приобретенного раствора в ионной жидкости, и м золь является количество раствора в ионной жидкости.
- Принятие решения о количестве раствора в ионной жидкости м золе, окончательное и биомассы для растворителя отношение BM / золь окончательным. Здесь используют 10 г ионной жидкости раствора, содержащего 20 мас% воды и соотношение биомассы к растворителем 1:10 г / г.
2. Предварительная обработка
Примечание: Процесс может быть прервана в любой момент, оставляя образцы при комнатной температуре (в течение нескольких дней) или в холодильнике (в течение более длительных периодов).
- Предварительно весят три 15 мл пробирки под давлением с тефлоновыми крышками и кольцами силикона O. Осмотрите трубы высокого давления, чтобы убедиться, что они не имеют никаких трещин или дефектов.
Примечание: Большие трубы под давлением более подходящему ионной жидкости и биомассы могут быть использованы при желании, хотя предварительная обработка результатов не будетбыть непосредственно сопоставимы между образцами, обработанных в разных флаконах размеров. Мы рекомендуем использовать передние уплотнения крышек для лучшей герметизации. - С 10 мл пипетки, добавляют необходимое количество раствора в ионной жидкости в положении трубки давление на шкале. Используйте пробковые кольца, чтобы держать трубку стоя. Записывают массу раствора в ионной жидкости добавлен. Добавьте необходимое количество воды в растворе, определенной в 1.5.6, используя пипетку, предполагая, что плотность воды равной 1 г / мл.
- Добавить требуемое количество высушенного на воздухе лигноцеллюлозы путем размещения кусок алюминиевой фольги (размеры 3 см х 8 см) на весах, тарирование баланс и отвесить биомассы. Тарирования и добавьте биомассы к трубе. Поместите пустую фольгу обратно на весы и запишите разницу.
Примечание: В качестве альтернативы, можно использовать антистатический весом лодки. - Закройте крышку с тефлоновой крышкой с силиконовым кольцом. Проверьте наличие хорошее уплотнение без чрезмерного натяжения. Запишите вес рия пробирки, содержащие биомассу и ионной жидкости. Смешайте содержимое пробирки с помощью вихревого шейкер, пока вся биомасса не находится в контакте с ионной жидкостью.
Примечание: Не все уплотнительные кольца материалы выдерживают находясь в контакте с ионной жидкости при повышенной температуре. Мы обнаружили, что силикон работает хорошо. - Поместите трубы высокого давления в вентилируемой печи, которая была предварительно нагретую до требуемой температуры. Например, оставьте пробирки в течение 8 ч при 120 ° С или в течение 1 ч при 150 ° С.
Примечание: Время и температура являются важными экспериментальными переменными. В другое время - сочетания температуры могут быть использованы. - Удалите пузырьки из печи, используя печь перчатку и поместить их в вытяжном шкафу, чтобы позволить им остыть до комнатной температуры. Проверьте вес флаконов после охлаждения, чтобы гарантировать вода не спасся во время приготовления пищи.
3. Целлюлозно Wash
- Перенесите содержимое каждой пробирки в пробирку для центрифугирования 50 мл с использованием 40 мл Absolutе этанол. Встряхивать пробирку, используя вихревой шейкере в течение 1 мин, чтобы хорошо перемешать и оставить трубу при комнатной температуре в течение по меньшей мере 1 ч.
Примечание: Разделение также может быть осуществлено с использованием фильтрации, тем не менее, меньше, точность может наблюдаться для предложенного размера образца. - Встряхивать пробирку, используя вихревой шейкере в течение еще 30 секунд, а затем отцентрифугировать пробирку в течение 50 мин при 2000 х г. Отдельные жидкие и твердые осторожным декантированием. Собрать жидкость в чистую 250 мл круглодонную колбу с мешалкой.
- Добавьте 40 мл свежего этанола в трубку и повторите шаг 50 мл 3,2-три раза.
- Удалить этанола из ионной жидкости, поместив колбы с круглым дном на нагревательном блоке. Подключение каждого из них с помощью вакуумного насоса с охлаждаемой ловушкой. Наполните сифон с сухим льдом и установить нагрев до 40 ° C. Включите перемешивании и насоса.
Примечание: Этот эксперимент использует самодельный параллельный испаритель, установленный деятельности на основе параллельного синтеза настройки. Параллельные испарители могут быть также Purchasэд готовые. В качестве альтернативы роторный испаритель может быть использован.
- Удалить этанола из ионной жидкости, поместив колбы с круглым дном на нагревательном блоке. Подключение каждого из них с помощью вакуумного насоса с охлаждаемой ловушкой. Наполните сифон с сухим льдом и установить нагрев до 40 ° C. Включите перемешивании и насоса.
4. Сокслета Добыча Pulp
- Переносят влажный промытой целлюлозы в наперстки целлюлозы и маркировать каждый наперсток с помощью карандаша.
- Заполните 150 мл абсолютного этанола в чистый 250 мл круглодонную колбу с мешалкой. Вставьте образец, содержащий наперстка в 40 мл Сокслета, добавить конденсатор и установить все на параллельной экстрактор рабочей станции, подключенной к рециркуляционной холодильной машины.
Примечание: Если этанол используется для передачи мякоть, добавить только разницу в 150 мл в круглодонную колбу. - Когда все образцы загружены, начинают перемешивание, установить температуру до 135 ° С и включите рециркулятором (задаваемой температуры 18 ° C). Извлечение образцов целлюлозы в течение 20 часов в общей сложности.
- Выключите нагрев, чтобы позволить кипячение прийти к остановке. Затем включите и перемешивания и охлаждения. Возьмите наперстки из экстрактора Сокслетас помощью пинцета и дайте мокрой сухой пульпы в наперстка в течение ночи в вытяжном шкафу.
- Добавить жидкость из экстракции в аппарате Сокслета в жидкости из промывных биомассы и продолжают выпаривание этанола из биомассы стирке с параллельным испарителем или на роторном испарителе при 40 ° С.
- Переносят высушенный на воздухе целлюлозы из наперстка на кусок тарированный алюминиевой фольги на аналитических весах, записывают вес высушенный на воздухе извлеченного целлюлозы и передать его в маркированную пластиковый пакет. Попробуйте восстановить все, а не выскабливание наперсток материал от стены.
- Определение содержания влаги в пульпе немедленно рассчитать высушенную в печи выход (как показано ранее на шаге 1.4).
5. Лигнин Изоляция
- Когда весь этанол испарится, осадить лигнин путем переноса ионной жидкости из круглодонную колбу на 50 мл центрифужную пробирку с использованием 30 мл воды. Смешайте суспензии и оставить по крайней мере 1 ч.Центрифуга в течение 20 мин при 2000 х г, и отделить раствор от твердого вещества путем декантации.
Примечание: В этом протоколе, 3 эквивалента воды используются в качестве антирастворителя. Менее антирастворителя можно использовать, если это желательно. Промывки может быть собрана, вода удалена и ионная жидкость, собранна для повторного использования. - Добавить 30 мл дистиллированной воды с лигнином окатышей внутри трубки центрифуги. Повторите перемешивание, инкубация в течение 1 часа и центрифугировали. Повторите этот шаг для в общей сложности 3 лигнина стирок.
- Сушат лигнин внутри трубки центрифуги с использованием вакуумной печи и проколом крышкой при 45 ° С в течение ночи. Для определения выхода лигнина, место кусок алюминиевой фольги на балансе, тарные вес, добавьте лигнина из печи и сразу же записать вес. Перенос лигнина в ампулу для хранения.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Результаты
Точное количество удаления лигнина и осаждения лигнин, извлекают мякоть и выход глюкозы зависит от типа биомассы, используемой, температура, при которой протекает лечение и продолжительность лечения. Короткое время предварительной обработки и низкие температуры приводят к неполной предварительной обработки в то время как при более высоких температурах, целлюлоза становится неустойчивым в ионной жидкости, что приводит к гидролизу и деградации. Выбранная ионная жидкость также играет важную...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Обсуждение
Методика для фракционирования биомассы лигноцеллюлозы, представленной здесь производит целлюлозный богатой целлюлозы и лигнин. Большая часть гемицеллюлозы растворены в ионной жидкости и гидролизуется, но не выздоровел. Если гемицеллюлозы сахара желательно, гемицеллюлоза стадию предварительной экстракции до делигнификации Ionosolv может быть необходимым. Он до сих пор было невозможно полностью закрыть баланс массы для биомассы, так как это не представляется возможным определить и количественно оценить все продукты разлож...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Раскрытие информации
Авторы не имеют ничего раскрывать.
Благодарности
Авторы признают Grantham институт по вопросам изменения климата и окружающей среды, климата-KIC и EPSRC (EP / K038648 / 1 и EP / K014676 / 1) для финансирования и Пьер Бувье для обеспечения экспериментальных данных для сосны предварительной обработки.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Материалы
Biomass reduction
td colspan="4"><td colspan="4"><Прочный>Вакуумный сушильный шкаф
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| IL synthesis | |||
| Колба с круглым дном, со стандартным шлифованным соединением 24/29 NS, 1,000 мл | Lenz | 3 0024 70 | VWR код продукта 271-1309 |
| 250 мл Воронка добавления, градуированная, 29/26 Размер стыка, 0-4 мм Клапан из ПТФЭ GPE | CG-1714-16 | ||
| Тарелкообразная колба Дьюара, SCH 31 CAL | KGW-Isotherm | 1197 | |
| Мерная колба, 200 мл | VWR | 612-3745 | |
| Пробковые кольца, пастеровские пипетки и соска, бутылка для мытья с деионизированной водой, большая пурпурная мешалка для перемешивания < | |||
| Heavy Duty Cutting Mill SM2000 | Retsch | Снят с производства Заменен на режущий стан SM 200 (20.728.0001) | |
| Донные сита (квадратные отверстия 10 ячеек, для размера частиц < 2 мм) | Retsch | 03.647.0318 | Часть режущей мельницы |
| Аналитический ситовой встряхиватель AS 200 | Retsch | 30.018.0001 | Часть просеивающей машины |
| Тестовое сито 200 мм ø x 50 мм высота ISO 3310/1 (180 & микро; m) | Retsch | 60.131.000180 | Часть просеивающей машины |
| Тестовое сито 200 мм ø x 50 мм высота ISO 3310/1 (850 & микро; m) | Retsch | 60.131.000850 | Часть просеивающей машины |
| Сборный поддон, нержавеющая сталь, 200 мм Ø, высота 50 мм | Retsch | 69.720.0050 | Часть просеивающей машины |
| <сильно>Ротационный испаритель | |||
| Ротационный испаритель (Rotavapor R-210) | Buchi | Снято | с производства Заменено на водяную баню Rotavapor R-300 |
| (Нагревательная баня B-491) | Buchi | 48201 | Часть ротационного испарителя |
| Рециркулятор | Julabo | F25 | Часть ротационного испарителя |
| Вакуумный насос (MPC 101 Z) | Ilmvac GmbH | 412522 | Часть ротационного испарителя |
| Контроллер вакуума (Vacuum Control Box VCB 521) | Ilmvac GmbH | 600053 | Часть ротационного испарителя |
| Параллельный испаритель | |||
| StarFish Базовая плита 135 мм (для Radleys & IKA) | Radleys | RR95010 | Часть параллельного испарителя |
| Моноблок на 5 x 250 мл Фляги | Radleys | RR95130 | Часть параллельного испарителя |
| Телескопический 5-ходовой зажим с Velcro | Radleys | RR95400 | Часть параллельного испарителя |
| Газовакуумный коллектор с разъемами | Radleys | RR95510 | Часть параллельного испарителя |
| 650 мм Род | Рэдлис | RR95665 | Часть параллельного испарителя |
| Быстросъемная папка, р/д колючая 6.4 мм + Отключитель (3,2 мм ID) | Radleys | RR95520 | Часть параллельного испарителя |
| Мешалка/горячая плита | Radleys | RR98072 | Часть экстрактора |
| Регулятор температуры | Radleys | RR98073 | Часть экстрактора |
| Эллиптическая мешалка 15 мм Редкоземельные | элементы Рэдли | RR98097 | Часть параллельного испарителя |
| Вакуумная холодная ловушка, с пластиковым покрытием, запорный кран из ПТФЭ | Chemglass | CG-4519-01 | Часть параллельного испарителя |
| Вакуумный насос (MPC 101 Z) | Ilmvac GmbH | 412522 | Часть параллельного испарителя |
| Tygon трубка E-3603, 6.40 мм (внутренний) 12,80 мм (внешний) | Saint-Gobain/VWR | 228-1292 | Часть параллельного испарителя |
| Параллельный экстрактор Сокслета | |||
| StarFish Базовая пластина 135 мм (для Radleys & IKA) | Рэдли | RR95010 | Входит в состав экстрактора сокслета |
| Моноблок на 5 x 250 мл Фляги | Radleys | RR95130 | Входит в состав экстрактора сокслета |
| Телескопический 5-позиционный зажим с Velcro | Radleys | RR95400 | Входит в состав экстрактора сокслета |
| Телескопический 5-позиционный зажим с силиконовым ремешком и длинной ручкой | Radleys | RR95410 | Входит в состав экстрактора сокслета |
| Коллектор водяной с коннекторами | Radleys | RR95500 | Входит в состав экстрактора сокслета |
| 650 мм Род | Рэдлис | RR95665 | Входит в состав экстрактора сокслета |
| Быстросъемная папка, р/д колючая 6.4 мм + Отключитель (3,2 mm ID) | Radleys | RR95520 | Входит в состав экстрактора сокслета |
| Змеевики конденсаторы со стандартными заземленными соединениями 29/32 NS | Lenz | 5.2503.04 | Входит в состав экстрактора сокслета |
| Экстрактор Soxhlet 40 мл боросиликатное стекло 29/32 головка 24/29 конус | Quickfit | EX5/43 | Входит в состав экстрактора сокслета |
| Мешалка/горячая плита | Radleys | RR98072 | Часть экстрактора |
| Контроллер температуры | Radleys | RR98073 | Часть экстрактора Soxhlet |
| Рециркулятор | Grant | LTC1 | Часть экстрактора |
| Наперсток для экстракции целлюлозы | Whatman | 2280-228 | |
| Пинцет | Excelta | 20A-S-SE | |
| Вакуумный сушильный шкаф | Связующее | VD 23 | Часть вакуумного духового |
| шкафа Сосуд Дьюара 2 L 100 х 290 мм с ручкой | KGW-Isotherm | 10613 | Часть вакуумной печи |
| Вакуумная ловушка | GPE | CG-4532-01 | Часть вакуумной печи |
| Другое оборудование | |||
| Аналитические весы | A& D | GH-252 | точность до ± 0,1 мг |
| Объемный титратор по Карлу Фишеру | Mettler Toledo | V20 | |
| 10 мл одноразовая пипетка | Corning Inc | Costar 4101 10 мл Stripette | |
| Eppendorf Research plus пипетка, переменный объем, объем 100-1,000 μ l | Eppendorf | 3120000062 | |
| Desiccator | Jencons | JENC250-028BOM | |
| Тип втулки напорной трубки Ace, переднее уплотнение, объем 15 мл | Стекло Ace | 8648-04 | |
| Уплотнительные кольца Ace, силикон, 2,6 мм, I.D. 9.2 мм | Ace Glass | 7855216 | Уплотнительное кольцо для напорной трубки |
| Вихревой шейкер | VWR International | 444-1378 (UK) | |
| Конвекционная печь с вентилятором | ThermoScientific | HeraTherm OMH60 | |
| Перчатка для духовки (Crusader Flex) | Ansel Edmont | 42-325 | |
| 250 мл Круглая колба с одним горлышком 24/29 (Pyrex) | Quickfit | FR250/3S | |
| Rotaflo адаптер для запорного крана с конусом 24/29 | Rotaflo England | MF11/2/SC | |
| 50 мл Falcon tube | Heraeus/Kendro | HERA 76002844 | |
| Centrifuge (Mega Star 3.0) | VWR | 521-1751 | |
| Реагенты | |||
| Этанол абсолютный | VWR | 20820.464 | |
| Триэтиламин | Sigma-Aldrich | T0886 | |
| Серная кислота 5 моль/л (10 N) AVS TITRINORM объемный раствор Safe-break bottle 2,5 L | VWR | 191665V | |
| Вода очищенная (15 MΩ ressitance) | Elga | CENTRA R200 | |
| Lignocellulosic biomass | |||
| Miscanthus X gigantheus | |||
| Pinus sylvestris |
Ссылки
- Lewis, N. S., Nocera, D. G. Powering the planet: chemical challenges in solar energy utilization. Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A. 103 (43), 15729-15735 (2006).
- Dincer, I. Renewable energy and sustainable development: a crucial review. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 4 (2), 157-175 (2000).
- Zweibel, K., Mason, J., Fthenakis, V. A solar grand plan. Sci. Am. 298 (1), 64-73 (2008).
- Lee, J. Biological conversion of lignocellulosic biomass to ethanol. J. Biotechnol. 56 (1), 1-24 (1997).
- Carrott, P., Ribeiro Carrott, M. Lignin-from natural adsorbent to activated carbon: A review. Bioresour.Technol. 98 (12), 2301-2312 (2007).
- Cardona Alzate, C., Sánchez Toro, O. Energy consumption analysis of integrated flowsheets for production of fuel ethanol from lignocellulosic biomass. Energy. 31 (13), 2447-2459 (2006).
- Field, C. B., Campbell, J. E., Lobell, D. B. Biomass energy: the scale of the potential resource. Trends Biochem Sci. 23 (2), 65-72 (2008).
- Hoogwijk, M., et al. Exploration of the ranges of the global potential of biomass for energy. Biomass Bioenergy. 25 (2), 119-133 (2003).
- Goldemberg, J. Ethanol for a sustainable energy future. Science. 315 (5813), 808-810 (2007).
- Himmel, M. E., et al. Biomass recalcitrance: engineering plants and enzymes for biofuels production. Science. 315 (5813), 804-807 (2007).
- Mosier, N., et al. Features of promising technologies for pretreatment of lignocellulosic biomass. Bioresour.Technol. 96 (6), 673-686 (2005).
- Kumar, P., Barrett, D. M., Delwiche, M. J., Stroeve, P. Methods for pretreatment of lignocellulosic biomass for efficient hydrolysis and biofuel production. Ind Eng Chem Res. 48 (8), 3713-3729 (2009).
- Hu, F., Ragauskas, A. Suppression of pseudo-lignin formation under dilute acid pretreatment conditions. RSC Advances. 4 (9), 4317-4323 (2014).
- Chakar, F. S., Ragauskas, A. J. Review of current and future softwood kraft lignin process chemistry. Ind Crop Prod. 20 (2), 131-141 (2004).
- Mutjé, P., Pelach, M., Vilaseca, F., García, J., Jiménez, L. A comparative study of the effect of refining on organosolv pulp from olive trimmings and kraft pulp from eucalyptus wood. Bioresour.Technol. 96 (10), 1125-1129 (2005).
- Zhao, X., Cheng, K., Liu, D. Organosolv pretreatment of lignocellulosic biomass for enzymatic hydrolysis. Appl. Microbiol. Biotechnol. 82 (5), 815-827 (2009).
- Brandt, A., Gräsvik, J., Hallett, J. P., Welton, T. Deconstruction of lignocellulosic biomass with ionic liquids. Green Chem. 15, 550(2012).
- Chen, L., et al. Inexpensive ionic liquids:[HSO 4]−-based solvent production at bulk scale). Green Chem. 16 (6), 3098-3106 (2014).
- Brandt, A., Chen, L., van Dongen, B. E., Welton, T., Hallett, J. P. Structural changes in lignins isolated using an acidic ionic liquid water mixture. Green Chem. 17, 5019-5034 (2015).
- Sluiter, A., et al. NREL/TP-510-42621. Determination of Total Solids in Biomass and Total Dissolved Solids in Liquid Process Samples. , (2008).
- Sluiter, A., et al. NREL/ TP - 510 - 42618Determination of Structural Carbohydrates and Lignin in Biomass. Determination of Structural Carbohydrates and Lignin in Biomass. , (2011).
- Resch, M. G., Baker,, Decker, S. R. NREL/TP-5100-63351. Low Solids Enzymatic Saccharificatin of Lignocellulosic Biomass. , (2015).
- Brandt, A., Ray, M. J., To, T. Q., Leak, D. J., Murphy, R. J., Welton, T. Ionic liquid pretreatment of lignocellulosic biomass with ionic liquid-water mixtures. Green Chem. 13 (9), 2489-2499 (2011).
- Aver, K., Scortegagna, A., Fontana, R., Camassola, M. Saccharification of ionic-liquid-pretreated sugar cane bagasse using Penicillium echinulatum enzymes. J Taiwan Inst Chem Eng. 45 (5), 2060-2067 (2014).
- George, A., et al. Design of low-cost ionic liquids for lignocellulosic biomass pretreatment. Green Chem. 17 (3), 1728(2015).
- Verdía, P., Brandt, A., Hallett, J. P., Ray, M. J., Welton, T. Fractionation of lignocellulosic biomass with the ionic liquid 1-butylimidazolium hydrogen sulfate. Green Chem. 16 (3), 1617-1627 (2014).
- Brandt, A., et al. Ionic liquid pretreatment of lignocellulosic biomass with ionic liquid-water mixtures. Green Chem. 13 (9), 2489-2499 (2011).
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Перепечатки и разрешения
