Vedvarende opløsningsmidler afledt af lignin sænker spild i biobrændstofproduktion

Et bioraffinaderi med lukket kredsløb kan dramatisk sænke prisen på biobrændstoffer og relaterede produkter. I denne tilgang raffinaderiet producerer de opløsningsmidler, det har brug for, i stedet for at "importere" dem. Forskere ved Joint BioEnergy Institute er ved at udvikle et lukket kredsløbs bioraffinaderikoncept, der bruger affaldslignin som et potentielt procesopløsningsmiddel. Hvordan? De syntetiserede en ny og fornyelig klasse af dybe eutektiske opløsningsmidler. Disse opløsningsmidler fungerer godt. Når det blandes med andre væsker og bruges til biomasseforbehandling, disse opløsningsmidler frigjorde sukker fra græsklædte råmaterialer til brændstof- og kemikalieproduktion.

De dybe eutektiske opløsningsmidler tilbyder en lang række fordele i forhold til andre tilgængelige biomasseforbehandlingsmuligheder, såsom ioniske væsker. Opløsningsmidlerne er nemme at syntetisere på grund af den brede tilgængelighed af billigt affaldslignin. Yderligere, der er et godt potentiale for betydelig opskalering af opløsningsmiddelproduktionsprocessen. Lignin er en vigtig bestanddel af plantebiomasse. Det er også en stor affaldsstrøm under biomassebehandling. At gøre affald til et aktiv gør disse vedvarende opløsningsmidler til en attraktiv ny tilgang til biomassekonvertering til biobrændstoffer og billigere produkter. Yderligere, de dybe eutektiske opløsningsmidler tilbyder et bæredygtigt alternativ til konventionelle opløsningsmidler og ioniske væsker.

Dybe eutektiske opløsningsmidler (DES'er) repræsenterer en ny klasse af vedvarende opløsningsmidler afledt af omdannelsen af ​​lignin-afledte forbindelser. Naturligt fundet i lignocelluloseholdig biomasse, lignin tegner sig for 20 til 30 procent af biomassens tørvægt. Med udviklingen af ​​kommerciel produktion af biobrændstoffer og bioprodukter, det forventes, at der årligt vil blive genereret en betydelig mængde lignin, som skal omdannes til ønskede bioprodukter. Dermed, lignin-valorisering er et meget vigtigt emne for forskere at tage fat på for at muliggøre væksten af ​​en amerikansk bioøkonomi. Ti lignin-afledte phenolforbindelser blev testet som hydrogenbindingsdonorer i forskellige blandinger med cholinchlorid for at syntetisere dybe DES'er - opløsningsmidler, der, når de blandes, har en lavere smeltetemperatur end de individuelle opløsningsmidler.

Efter den første screening, holdet udvalgte og brugte fire DES'er til biomasseforbehandling af switchgrass. Forskerne vaskede den forbehandlede biomasse for at fjerne potentielle hæmmende virkninger på enzymatisk hydrolyse og fermentering. En frisk batch af DES- og cholinchloridblandingen resulterede i cirka 87 procent glukoseudbytte, mens genanvendt DES resulterede i faldende udbytter på 78 procent og 70 procent for anden og tredje runde, henholdsvis. Biomasseprocesser, der anvender disse vedvarende DES'er, kan reducere driftsomkostningerne ved at opnå et bioraffinaderi med lukket kredsløb, der genererer de opløsningsmidler, der er nødvendige til biomasseforbehandling, fra selve biomasseomdannelsesprocessen.