Düşük maliyetli İyonik Sıvılar ile Lignoselülozik Biyokütle tedavi öncesi

Toplantı insanlığın enerji ihtiyacının sürdürülebilir bizim medeniyet karşısına çıkan en büyük zorluklardan biridir. Enerji kullanımı fosil yakıt kaynaklarının daha büyük yük bindirerek, önümüzdeki 50 yıl içinde ikiye katlanması bekleniyor. ¹ CO ₂ yanmasından oluşan olarak yaygın fosil yakıt kullanımı yoluyla atmosferdeki sera gazlarının (SG) birikimi, özellikle sorunlu fosil yakıtlar insan kaynaklı sera etkisinin% 50 sorumludur. ² Bu nedenle, yenilenebilir ve karbon nötr teknolojilerin büyük ölçekli uygulama gelecek nesillerin artan enerji ve malzeme ihtiyaçlarının karşılanması için gereklidir. ^{1, 3}

ısı, elektrik olarak karbon bazlı kimyasallar, malzeme ve yakıt üretmek için kullanılabilir gibi bitki biyokütle, çok yönlü, yenilenebilir bir kaynak. diğer biyokütle türleri üzerinde lignoselülozik biyokütle başlıca avantajları yüksek verim pe için bolluk, potansiyel vardırToprakta karbon yüksek tutulmasını içeren arazi ve sık sık çok daha yüksek _CO2 emisyonu tasarrufu r alanı. ^4, biyokütle kullanarak ⁵ ek faydaları yerel kullanılabilirlik, enerji biyokütle dönüştürmek için düşük sermaye gereksinimleri ve toprak erozyonu önleme sayılabilir. ⁸

Lignoselülozik hammaddelerin büyük üreticileri orman endüstrisi ve tarım sektörü yanı sıra belediye atık yönetimi vardır. ⁶ Lignoselluloz üretim ormansızlaşmanın sınırlayan ve gıda bitkileri ve potansiyel kirletici salım değiştirilmesini önlemek için bir zihin ile, genişletilmiş potansiyeline sahiptir. ⁷ sıvı ulaşım yakıtları ve kimyasalların uygun bir yaygın kaynağı haline yenilenebilir biyokütle, onun işleme fosil yakıt dönüşüm teknolojileri ile ekonomik olarak rekabet edebilir hale gerekir. ^{9, 10} bu gerçekleştirilmesinde önemli bir nokta azaltırken verim ve biyokütle kaynaklı ara kalitesini artırmak için maliyeti. </ P>

Lignoselüloz katalitik ve mikrobiyal dönüşüm yoluyla yakıt ve kimyasal dönüştürülebilir şekerlerin yüksek oranda içerir. ^11. Bu şekerler, selüloz ve hemiselüloz gibi polimerik formda lignoselüloz mevcuttur. Glikoz ve diğer şeker monomerlere hidrolize edildi ve daha sonra biyo-etanol ve diğer biyolojik kökenli kimyasal ve çözücü üretilmesi için de kullanılabilir. ¹²

Selülozik şekerler ulaşmak için, biyo-kütlenin ön-muamele, fiziksel, kimyasal ya da kombine işlemler aracılığıyla gereklidir. ⁴ ön-muamele muhtemelen lignoselülozik biyokütle değerli kılma en maliyetli bir adımdır. geliştirilmiş ön süreçlerine dolayısıyla araştırma zorunludur.

Çeşitli ön teknolojiler mevcuttur. Özellikle ilgi çekici selüloz (fractionative ön) Lignini ayrı olanlardır. Lignin, bir üçüncü ana bileşen olarakLignoselüloz, selüloz ve hemiselüloz ajanlar hidrolize sınırları ile erişim ve ham tonu başına şeker verimi azaltır. ¹¹ bu kalite uygun izole edilir, ayrıldığında lignin ara madde ilave biorefinery olarak kullanılabilir. ¹³ bir fractionative işlemi Kraft işlemdir kağıt / selüloz üretimi için en yaygın ön-. Kraft pulplama prosesinde, odun yongaları, yüksek basınç altında yaklaşık 170 ° C arasında yükseltilmiş sıcaklıklarda, sodyum hidroksit ve sodyum sülfit ve ısıtılmış bir karışımı yerleştirilir. ¹⁴ alkalin reaksiyonlar nükleofilik üzerinden kısa fragmanlara aşağı polimerleri kırarak hemiselüloz ve ligninden kaldırıp ve fenolik hidroksil / alkol gruplarının de-protonasyon yoluyla lignin parçaları eriterek baz kataliz. Başka bir ortak delignifikasyonu süreci de parçaladı ve lignin ve hemiselüloz çözer organosolv süreçtir. Bunun yerine bir alkalin aqueo kullanarak dahaUS Çözelti etanol ve asetik asit gibi organik çözücüler, 5-30 bar 160-200 ° C ve basınçlar arasında değişen yüksek bir sıcaklıkta kullanılır. Organosolv ön daha az hava ve su kirliliği üreten ki hamur haline Kraft göre bazı avantajları vardır. Ziyade kimyasal madde ve yakıtların üretimi için kullanılması durumunda ¹⁵ Her iki süreç, bazı ekonomik zorluklarla sahip selüloz. ¹⁶ Ionosolv ön tuzları iyonik sıvılar, kullanan , güçlü sterik etkileşimler, çok düşük buhar basınçları nedeniyle, 100 ° C'nin altında bir erime noktasına sahip ve. ¹⁷ Bu ön-muamele işleminde, hava kirliliği ortadan kaldırır ve az ya da atmosfer basıncına yakın işlem sağlar.

En IL'ler zahmetli, çok-aşamalı sentezler oluşturulan birlikte, protik IL'ler onları daha az pahalı hale getirir meta kimyasallardan tek aşamalı bir işlem, içinde sentezlenebilir; bazı ILs bir için toplu ölçekte üretilebilir tahmin edilmektedirörneğin aseton ve tolüen yer alır. ¹⁸ nispeten düşük sıcaklıklarda ve basınçlarda çalışan bir işlemde, bu özelleştirilebilir ILS geri kazanım ve yeniden becerisi gibi yaygın organik çözücü ile karşılaştırılabilir kg başına 1,24 $ fiyatı daha ılımlı bir alternatif ve ekonomik açıdan cazip bir aday Bu da Biorefining için.

Bu ayrıntılı video protokol lignoselülozik biyokütle ve selüloz bakımından zengin hamuru nihai enzimatik sakarifikasyon ve yüksek saflıkta kokusuz ligninin geri Delignifikasyonun için Ionosolv işlemin laboratuar ölçekli olarak gösterir. ¹⁹