Name: pretreatment of lignocellulosic biomass with low-cost ionic liquids
Uploaded: 2016-08-10T13:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 42 s
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著者らは、松の前処理のための実験データを提供するための資金とピエール・ブーヴィエのための気候変動と環境のためのグランサム研究所、気候-KICとEPSRC（EP / K038648 / 1およびEP / K014676 / 1）を認めます。

注：いくつかはあるか、または商業的に利用可能になるかもしれませんがプロセスで使用されるプロトン性イオン液体は、我々の研究室で合成されます。得られたイオン液体は、酸性及び腐食性（使用されるアミンに応じて）は、おそらく皮膚/眼刺激物であるため、適切なPPE（白衣、安全仕様、耐熱手袋）を着用して注意して取り扱わなければなりません。 1.準備<ol><li> リグノセルロース系バイオマスの準備と保存 <ol><li> 5キロの例100グラムのアップのために十分な量で実験する前にリグノセルロース系バイオマスを、取得します。 注：各実験はバイオマスの少なくとも3グラム（1グラム各3回）が必要です。 </li><li>まもなく収穫後の水分含有量を削減し、実験室で空気乾燥させた形でバイオマスを格納します。テーブルやベンチにバイオマスを拡散し、2週間またはそれが乾燥表示されるまでそれを残すことによって、バイオマスを空気乾燥させます。 tの間、バイオマスを移動して、電源を入れプロセスを加速するために自分の時間。収穫の年以内に分別実験を行います。 注意：空気乾燥バイオマス、より安定している5-12重量％の水分が含まれていながら、直接収穫した後、木質バイオマスは、最大50重量％の水分を含むことができます。 </li><li>研削を選択粒径範囲にバイオマスをふるいです。使用するまでビニール袋または他の適当な容器に入れて乾燥させたバイオマスを保管してください。 注：このプロトコルで扱う小さなサンプルについては、縮小粒子サイズは、例えば180から850ミクロンのため、推奨されます。 </li></ol></li><li> 20（NRELプロトコルに従って）バイオマスの水分含有量を決定します <ol><li>バイオマスの水分含量を決定するために、化学天秤上のアルミニウム箔（サイズ約5cm×5センチ）の作品をpreweigh箔（ メートル箔 ）の重量を記録します。アルミ箔上に空気乾燥したバイオマスのうち、およそ100ミリグラムを秤量し、正確な空気-DRIを記録ED重量（ メートルADW）。 </li><li> （少なくとも4時間）一晩105℃でファンアシストオーブンでパケットと場所を作るためにアルミホイルを折ります。 </li><li>すぐにパケットを比較検討し、オーブン乾燥した重量プラス箔（ メートルODW +箔 ）の正確な重量を記録し、その後、アウトパケットを取り、5分間デシケーター中ですぐにそれを置きます。式1に従ってバイオマスMC BMの（％での）水分含有量を計算します。 <img alt="式（1）" src="/files/ftp_upload/54246/54246eq1.jpg" />式。 1 メートルODW +箔をオーブン乾燥したパケットの重量（オーブン乾燥したバイオマスプラス箔）である場合には、m個の箔は 、箔の重量であり、m ADWは、バイオマスの空気乾燥重量です。すべての重みがグラムまたはミリグラムのいずれかであるべきです。 </li></ol></li><li> イオン液体の合成 <ol><li>ヒュームフードや通気筐体では、1モルの重量を量ります磁気攪拌棒を備えた1Lの丸底フラスコに、アミン（トリエチルアミン）の。マグネチックスターラープレート上の氷浴中でフラスコを置きます。アミンの蒸発を最小限に抑えるために、すぐに250mlの滴下漏斗を加えます。 注：正確な酸を確保：塩基比は、前処理実験の再現性を達成するために非常に重要です。 </li><li> 1既知濃度の溶液を用いて、硫酸のモル（この例では5モル/ L）とメスフラスコ（200ml）に計り。添加漏斗に硫酸を移し、脱イオン水を添加漏斗にメスフラスコの壁に付着した酸をすすぎます。 </li><li>激しく撹拌しながらアミンに硫酸を滴下して加えます。これは、アミンと酸と塩基との不正確な比率の沸騰につながるとしてソリューションは、ヒートアップしないことを確認してください。定量的に移送される酸を確実にするために、脱イオン水を用いて添加漏斗の内部を洗い流します。 注意：イオン性液体溶液の大きなバッチをアミンと硫酸の量、ならびにそれに応じてフラスコの体積を増加させることによって製造することができます。 </li><li>ロータリーエバポレーターを用いて水の大部分を蒸発させます。含水量は、前処理のために必要な水の量よりも低くあるべきです。 注：完全にイオン液体を乾燥させる必要はありません。トリエチルアンモニウム硫酸水素塩を含むいくつかの乾燥されたイオン性液体は、室温で固体であるように、イオン性液体中に若干の水を残すことが有益であり得ます。凍結乾燥機は、水の含有量を低下させるために使用することができます。 </li></ol></li><li> IL液の含水量を確認し、調整 注：水の含有量が重要な実験変数です。前処理混合物中の水はどこから来る可能性があること3源があります。それらのすべてが考慮される必要がある：（1）を合成または購入イオン液体溶液（2）水に含まれる水は、Tに含まれます彼空気乾燥バイオマス及び（3）任意の水は、最終的な所望の含水量を達成するために、ピペットで添加しました。 <ol><li>滴定装置の製造業者によって発行された指示に従って、カールフィッシャー容量滴定によって合成されるか、または購入したイオン性液体液の水分含有量を決定します。予め秤量した注射器を用いて滴定にILの数滴を追加します。滴定に追加された液体の重量を入力し、滴定装置が読み取りが表示されるまで待ちます。水分含有量を記録します。 </li><li>バイオマス前処理のための含水量を決定します。この実験では、20重量％を使用します。 5重量％、ロータリーエバポレーターを用いて、所望の水分量以下の水分含有量を削減し、1.4.1で説明したようにカールフィッシャー滴定によって新しい含水量を確認します。 注記：良好な結果が20重量％の水を用いて得られます。しかし、これは常に前処理のために最適ではないかもしれません。高い含水量は、溶媒のコストを削減するため、または粘度を低下させるために選択することができます。 </li></ol></li> &lt;LI&gt; 実験のための計算。 <ol><li>イオン性液体の液メートルゾル、最終的なバイオマス対溶剤比BM /ゾルの最終の量を決定します。ここでは、20重量％の水から1:10 G / Gのバイオマス対溶媒比を含むイオン性液体溶液10gを使用します。 注：比率を溶媒に対するバイオマスが1：10（重量/重量）である場合は、このプロトコルで使用されるチューブは、IL液の18グラムまで収めることができます。高バイオマス対溶剤比（最大1：2、あるいは1：1）経済的な観点から有利であるが、小さなスケールで前処理の有効性を損なう可能性があります。 </li><li>以下の式2に従って各サンプルのために必要な（水を含まない）イオン性液体の量を決定します。 <img alt="式（2）" src="/files/ftp_upload/54246/54246eq2.jpg" />式。 2 メートルILである場合、最終的なグラム、メートルゾル、中のイオン性液体の必要量はグラムでのイオン性液体溶液の所望の量、およびWC 最終的なもの&lt;/サブ&gt;イオン液体溶液中（％で）、所望の含水量です。 </li><li>次に、以下の式3に従って、各圧力管に添加する合成もしくは購入イオン液体溶液の量を計算します。 <img alt="式3" src="/files/ftp_upload/54246/54246eq3.jpg" />式。 3 m個のゾル溶液の量（グラム）の各圧力管に添加すべきである場合、m個のILは、イオン性液体の必要量（グラム）であり、WC ゾル （％で）、イオン性液体溶液中の水分含有量でありますカールフィッシャー滴定によって決定されます。 </li><li>以下の式4を用いてイオン液体溶液に添加されるバイオマスの量（オーブン乾燥重量基準）を決定します。この実験では、圧力管あたりのオーブンで乾燥したススキバイオマスの1グラムを使用します。 <img alt="式4" src="/files/ftp_upload/54246/54246eq4.jpg" />式。 4 ODW追加されるバイオマスの量であります（グラム）各圧力チューブに編、メートルゾル、最終的には （グラム）イオン性液体溶液の所望量及びBM /ゾル最終的にはバイオマス・ツー・イオン液体溶液の所望の比率です。 </li><li>以下の式（5）を使用してチューブに添加する必要が空気乾燥バイオマスの重量を決定します。 <img alt="式（5）" src="/files/ftp_upload/54246/54246eq5.jpg" />式。 5 ADWがバイオマスの空気乾燥重量は、ODWは（グラム1.5.4で決定）は、実験に必要なバイオマスの重量をオーブン乾燥され（グラムで）チューブに添加するとMC場所BM値であります1.2.3で決定。 </li><li>以下の式6によれば、所望の最終含水量を達成するために、ピペットで添加する必要がどのくらいの水を計算します。 <img alt="式6" src="/files/ftp_upload/54246/54246eq6.jpg" />式。 6 メートルの水は量である場合には最終 WC添加される水は、m個のsol.final（ここでは 10g）を溶媒の量は、MC BMは、空気乾燥バイオマスの水分含有量は、前処理液（ここでは20重量％）で所望の含水量であります、M BMを添加する空気乾燥バイオマスの量は、WC ゾルを合成または購入したイオン性液体溶液の含水量であり、そしてm ゾルは、イオン性液体溶液の量です。 </li></ol></li></ol> 2.前処理注：プロセスは（数日間）または（長期間）冷蔵庫に室温でサンプルを残すことによって任意の時点で中断されてもよいです。 <ol><li>テフロンキャップとシリコーンOリングで3 15ミリリットルの圧力チューブを事前に重量を量ります。視覚的に彼らは亀裂や傷を持っていないことを確認するために、圧力管を点検します。 注：必要であれば複数のイオン性液体およびバイオマスを当てはめるより大きな圧力管を使用することができ、前処理結果はしませんが、異なるバイアルサイズで処理されたサンプル間の直接比較すること。私たちは、より良いシールのフロントシーリングキャップを使用することをお勧めします。 </li><li> 10mlのピペットで、スケールの上に立った圧力チューブに、イオン性液体溶液の必要量を加えます。立っチューブを維持するためにコルクリングを使用してください。イオン性液体溶液の重量を記録する追加しました。 1g / mlで水の密度を仮定し、ピペットを用いて、1.5.6で決定した溶液に必要量の水を加えます。 </li><li> 、バランスのアルミ箔（寸法3センチメートル×8センチ）の作品を配置バランスを風袋引きし、バイオマスを計量することによって空気乾燥したリグノセルロースの必要な量を追加します。風袋引き、チューブにバイオマスを追加します。バックバランスに空の箔を配置し、その差を記録します。 注：また、帯電防止秤量ボートを使用することができます。 </li><li>シリコーンOリング付きテフロンキャップで蓋を閉じます。過締めせずに良好なシールを確認してください。 Pの重量を記録しますバイオマスとイオン液体を含むressureチューブ。バイオマスのすべてがイオン液体と接触するまでボルテックスシェーカーを使用して、チューブの内容物を混合します。 注：すべてのOリングの材料は、高温でイオン性液体と接触して耐えます。私たちは、シリコーンはうまく機能していることがわかりました。 </li><li>所望の温度に予備加熱されたファン支援型炉内の圧力チューブを置きます。例えば、120℃で、または150℃で1時間、8時間、チューブを残します。 注：時間と温度が重要な実験的な変数です。他の時間 - 温度の組み合わせを使用することができます。 </li><li>オーブングローブを使用して、オーブンからバイアルを取り外し、それらを室温に冷却させるためにヒュームフードでそれらを配置します。水が調理中にエスケープしない保証するために冷却した後、バイアルの重量を確認してください。 </li></ol> 3.パルプウォッシュ<ol><li>アブソルート40mlのを使用して50mlの遠心分離チューブに、各チューブの内容物を移します電子エタノール。よく混ぜると、少なくとも1時間室温でチューブを残して1分間ボルテックスシェーカーを用いてチューブを振ります。 注：分離はまた、ろ過を用いて行うことができるが、あまり精度が提案サンプルサイズのために観察され得ます。 </li><li>その後、2000×gで50分間チューブを遠心分離し、別の30秒間ボルテックスシェーカーを用いてチューブを振ります。慎重にデカントすることにより、独立した液体と固体。攪拌棒を備えた清浄な250ミリリットル丸底フラスコ内の液体を収集します。 </li><li> 3回50ミリリットルチューブに40ミリリットル新鮮なエタノールを追加し、ステップ3.2を繰り返します。 <ol><li>加熱ブロックにフラスコ丸底を配置することによって、イオン性液体からエタノールを除去します。コー​​ルドトラップを備えた真空ポンプにそれらのそれぞれを接続します。ドライアイスでトラップを記入し、40℃に加熱することを設定します。攪拌およびポンプのスイッチを入れます。 注：この実験は、平行合成セットアップに基づいて、自家製の並列蒸発器のセットアップを使用しています。パラレル蒸発器もパーチャスすることができます既製編。代替的に、ロータリーエバポレーターを使用することができます。 </li></ol></li></ol>パルプの4ソックスレー抽出<ol><li>セルロースシンブルにウエット洗浄したパルプを移し、鉛筆を使用して、各シンブルにラベルを付けます。 </li><li>攪拌棒を備えた丸底フラスコきれいな250ミリリットルに150ミリリットルの無水エタノールを埋めます。 40ミリリットルにサンプル含有シンブルを挿入ソックスレー抽出器、コンデンサーを追加し、再循環冷却装置に接続された並列抽出ワークステーション上のすべてをインストールします。 注意：エタノールは、パルプを転送するために使用された場合、丸底フラスコに、150 mlの差分のみを追加します。 </li><li>すべてのサンプルがロードされると、攪拌し始め、135℃に温度を設定し、再循環器の電源をオン（温度18°Cに設定）。合計で20時間、パルプ試料を抽出します。 </li><li>還流が停止に来ることができるように加熱をオフにします。その後、両方の攪拌およびクーリングオフスイッチ。ソックスレー抽出器のうち、シンブルを取りますピンセットを使用し、ドラフト中シンブル一晩でウエットパルプ乾燥させます。 </li><li>バイオマス洗浄からソックスレー抽出から液体に液体を追加し、パラレルエバポレーターまたは40℃でロータリーエバポレーターでバイオマスの洗浄からエタノールを蒸発させ続けます。 </li><li> 、分析用天秤で風袋を測定したアルミホイルの一片上にシンブルから空気乾燥させたパルプを移し抽出パルプの空気乾燥重量を記録し、ラベルされたビニール袋にそれを転送します。壁からシンブル材料を掻きないが、すべてを回復しよう。 </li><li> （ステップ1.4で前に示したように）オーブンで乾燥させ、収率を計算するために、すぐにパルプの水分含有量を決定します。 </li></ol> 5.リグニンの分離<ol><li>すべてのエタノールが蒸発した時、30mlの水を用いて50mlの遠心分離管に丸底フラスコに、イオン性液体を移すことによってリグニンを沈殿させます。サスペンションを混合し、少なくとも1時間放置します。2,000×gで20分間遠心分離し、デカンテーションにより固体からの溶液を分離します。 注意：このプロトコルでは、水の3当量を貧溶媒として使用されます。所望であれば、より少ない貧溶媒を使用することができます。洗浄は、除去された水を繰り返し使用するために回収されたイオン性液体を回収することができます。 </li><li>遠心管内のリグニンペレットに蒸留水30ミリリットルを追加します。混合、1時間、遠心分離のためのインキュベーションを繰り返します。 3リグニン洗浄の合計に対して、この手順を繰り返します。 </li><li>真空オーブン中、終夜45℃で穿孔蓋を用いて遠心分離管の内部リグニンを乾燥させます。リグニンの収率を決定するために、バランスのアルミホイルの部分を置き、オーブンからリグニンを追加し、すぐに体重を記録し、重量を風袋引き。ストレージ用バイアルにリグニンを転送します。 </li></ol>

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著者らは、開示することは何もありません。

ここで紹介するリグノセルロース系バイオマスの分別のための技術は、セルロースが豊富なパルプとリグニンを生成します。ヘミセルロースの大部分は、イオン液体に溶解し、加水分解が、リカバリされません。ヘミセルロース糖が所望される場合、Ionosolv脱リグニンの前にヘミセルロース予備抽出工程が必要であってもよいです。イオン性液体の液中に検出されたすべての分解生成物、リ?...

持続可能な人類のエネルギー需要を満たすことが我々の文明が直面する最大の課題の一つです。エネルギー使用量は、化石燃料資源に大きな負担をかけ、今後50年間で倍増すると予測される。1 CO 2は、燃焼から発生するとして広く普及し、化石燃料の使用による大気中の温室効果ガス（GHG）の蓄積は、特に問題となります化石燃料は、人為的温室効果の50％を担当しています。2したがって、再生可能でカーボンニュートラル技術の大規模なアプリケーションは、将来の世代の増加、エネルギーや材料のニーズを満たすために不可欠である。1、3 熱、電気、ならびに炭素系化学物質、物質および燃料を産生するために使用することができる植物バイオマスは、最も汎用性の高い再生可能な資源です。他のバイオマスの種類を超えるリグノセルロース系バイオマスの主な利点は、その豊富な、高収率のPEのための潜在的ですr個の土地の面積と、多くの場合、土壌中の炭素の高い保持を含み、はるかに高いCO 2排出量の削減、。4、バイオマスを使用しての5その他の利点は、ローカルの可用性、低資本要件エネルギーにバイオマスを変換するため、および土壌浸食防止を含む。8 リグノセルロース原料の主要な生産は、林業や農業分野だけでなく、都市廃棄物管理である。6リグノセルロース生産が森林伐採を制限し、食用作物や潜在的な汚染物質の放出交換を回避する心で、展開する可能性を秘めている。7再生可能なバイオマスが液体輸送燃料や化学物質の実行可能な広範囲の源になるためには、その処理は、化石燃料の変換技術と経済的に競争力になる必 ​​要があります。9、10、これを達成するための鍵を削減しながら、バイオマス由来の中間体の収量と品質を高めることですコスト。&lt;/ P&gt; リグノセルロースは、触媒および微生物変換を経由して燃料や化学物質に変換することができ、糖の割合が高いが含まれています。11これらの糖は、セルロースやヘミセルロースなどのポリマー形態でリグノセルロース中に存在しています。これらは、グルコースおよび他の糖モノマーに加水分解した後、バイオエタノールおよび他の生物由来の化学物質および溶媒を製造するために使用することができる。12 セルロース系糖をアクセスするためには、バイオマスの前処理は、物理的、化学的、または複合プロセスを通じて必要がある。4前処理は間違いなくリグノセルロース系バイオマスの物価安定政策の中で最も高価なステップです。したがって、改善された前処理プロセスの研究が不可欠です。 様々な前処理技術が利用可能です。特に興味深いのは、セルロース（fractionative前処理）からリグニンを分離するものです。リグニン、第3の主要コンポーネントでリグノセルロース、セルロースやヘミセルロースにエージェントを加水分解の限界へのアクセスとは、原料のトン当たり糖収量が減少します。11それは、適切な品質で単離される場合に分離リグニンは、中間の追加のバイオリファイナリーとして利用することができる。13 One fractionativeプロセスは、クラフト法であります紙/セルロースの製造のための最も一般的な前処理です。クラフトパルプ化では、木材チップを水酸化ナトリウムと硫化ナトリウムと高圧下の周りに170°Cの高温で加熱された混合物中に配置されている。14、アルカリ性反応は、求核介し短い断片にポリマーを分解し、ヘミセルロース及びリグニンを除去し塩基触媒、及びフェノール性水酸基/アルコール基の脱プロトン化を介して、リグニン断片を溶解することによって。別の一般的な脱リグニンプロセスはまた、フラグメント化リグニンやヘミセルロースを溶解オルガノプロセスです。むしろアルカリaqueoを使用するよりも米国溶液は、例えばエタノール、酢酸等の有機溶剤が160〜200℃で5〜30バールの圧力の範囲の高温で使用されます。オルガノ前処理は、それがより少ない空気や水の汚染を生成することでパルプ化クラフトを超えるいくつかの利点があります。15むしろセルロースよりも、化学物質や燃料の生産のために使用した場合の両方のプロセスは、いくつかの経済的課題を有している。16 Ionosolvの前処理はその塩であるイオン性液体を、使用していますそれらの強力なクーロン相互作用は、非常に低い蒸気圧の結果、100℃以下の融点を有し、17これは、前処理工程において大気汚染を排除し、そして大気圧または大気圧近傍の処理を可能にします。 ほとんどのILが面倒、多段階合成で作成されているが、プロトン性イオン液体は、それらはより高価になる汎用化学品から一段階プロセスで合成することができます。のためにいくつかのイオン液体は、バルクスケールで製造することができたと推定されていますアセトン、トルエン18比較的低い温度および圧力で動作するプロセスでこれらのカスタマイズ可能なイオン液体をリサイクルして再利用する機能など、一般的な有機溶媒に匹敵するキログラム当たり$ 1.24価格はより良性の代替と経済的に魅力的な候補にこれを作りますバイオリファイニングのために。 この詳細ビデオプロトコルは、リグノセルロース系バイオマスの脱リグニンとセルロースが豊富なパルプだけでなく、高純度無臭リグニンの回復の最終的な酵素糖化のためのIonosolvプロセスの実験室規模のバージョンを示しています。19

<table><tbody><tr><td colspan="4">&lt;strong&gt;IL synthesis&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>Round bottom flask, with standard ground joint 24/29 NS, 1,000 ml</td><td>Lenz</td><td>3 0024 70</td><td>VWR product code 271-1309</td></tr><tr><td>250 ml Addition Funnel, Graduated, 29/26 Joint Size, 0-4&amp;nbsp;mm PTFE Valve</td><td>GPE</td><td>CG-1714-16</td><td></td></tr><tr><td>Dish-shaped dewar flask, SCH 31 CAL&amp;nbsp;</td><td>KGW-Isotherm</td><td>1197</td><td></td></tr><tr><td>Volumetric flask, 200 ml</td><td>VWR</td><td>612-3745&amp;nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Cork rings, pasteur pipettes and teet, wash bottle with deionised water, large magentic stir bar</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td colspan="4">&lt;strong&gt;Biomass size reduction&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>Heavy Duty Cutting Mill SM2000&amp;nbsp;</td><td>Retsch&amp;nbsp;</td><td>Discontinued</td><td>Replaced with Cutting Mill SM 200 (20.728.0001)&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>Bottom sieves (10 mesh square holes, for particle size &amp;lt;2 mm)</td><td>Retsch&amp;nbsp;</td><td>03.647.0318</td><td>Part of cutting mill</td></tr><tr><td>Analytical Sieve Shaker AS 200</td><td>Retsch&amp;nbsp;</td><td>30.018.0001</td><td>Part of sieving machine</td></tr><tr><td>Test Sieve 200 mm &amp;Oslash; x 50 mm height ISO 3310/1 (180 &amp;micro;m)</td><td>Retsch&amp;nbsp;</td><td>60.131.000180</td><td>Part of sieving machine</td></tr><tr><td>Test Sieve 200 mm &amp;Oslash; x 50 mm height ISO 3310/1 (850 &amp;micro;m)</td><td>Retsch&amp;nbsp;</td><td>60.131.000850</td><td>Part of sieving machine</td></tr><tr><td>Collecting pan, stainless steel, 200&amp;nbsp;mm &amp;Oslash;, height 50 mm</td><td>Retsch&amp;nbsp;</td><td>69.720.0050</td><td>Part of sieving machine</td></tr><tr><td colspan="4">&lt;strong&gt;Rotary evaporator&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>Rotary evaporator (Rotavapor R-210)</td><td>Buchi&amp;nbsp;</td><td>Discontinued</td><td>Replaced with Rotavapor R-300</td></tr><tr><td>Water bath (Heating bath B-491)</td><td>Buchi&amp;nbsp;</td><td>48201</td><td>Part of rotary evaporator</td></tr><tr><td>Recirculator&amp;nbsp;</td><td>Julabo</td><td>F25</td><td>Part of rotary evaporator</td></tr><tr><td>Vacuum pump (MPC 101 Z)</td><td>Ilmvac GmbH</td><td>412522</td><td>Part of rotary evaporator</td></tr><tr><td>Vacuum controller (Vacuum Control Box VCB 521)</td><td>Ilmvac GmbH</td><td>600053</td><td>Part of rotary evaporator</td></tr><tr><td colspan="4">&lt;strong&gt;Parallel evaporator&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>StarFish Base Plate 135&amp;nbsp;mm (for Radleys &amp;amp; IKA)</td><td>Radleys</td><td>RR95010</td><td>Part of parallel evaporator</td></tr><tr><td>Monoblock for 5 x 250&amp;nbsp;ml Flasks</td><td>Radleys</td><td>RR95130&amp;nbsp;</td><td>Part of parallel evaporator</td></tr><tr><td>Telescopic 5-way Clamp with Velcro</td><td>Radleys</td><td>RR95400</td><td>Part of parallel evaporator</td></tr><tr><td>Gas/Vacuum Manifold with connectors</td><td>Radleys</td><td>RR95510&amp;nbsp;</td><td>Part of parallel evaporator</td></tr><tr><td>650&amp;nbsp;mm Rod</td><td>Radleys</td><td>RR95665&amp;nbsp;</td><td>Part of parallel evaporator</td></tr><tr><td>Quick Release Male, R/A Barbed 6.4&amp;nbsp;mm + Shut-off (3.2&amp;nbsp;mm ID)</td><td>Radleys</td><td>RR95520</td><td>Part of parallel evaporator</td></tr><tr><td>Stirrer/hot plate</td><td>Radleys</td><td>RR98072</td><td>Part of soxhlet extractor</td></tr><tr><td>Temperature controller</td><td>Radleys</td><td>RR98073</td><td>Part of soxhlet extractor</td></tr><tr><td>Elliptical Stirring Bar 15&amp;nbsp;mm Rare Earth</td><td>Radleys</td><td>RR98097&amp;nbsp;</td><td>Part of parallel evaporator</td></tr><tr><td>Vacuum cold trap, plastic coated, PTFE stopcock</td><td>Chemglass</td><td>CG-4519-01</td><td>Part of parallel evaporator</td></tr><tr><td>Vacuum pump (MPC 101 Z)</td><td>Ilmvac GmbH</td><td>412522</td><td>Part of parallel evaporator</td></tr><tr><td>Tygon tubing E-3603, 6.40&amp;nbsp;mm (internal) 12.80&amp;nbsp;mm (external)</td><td>Saint-Gobain/VWR</td><td>228-1292&amp;nbsp;</td><td>Part of parallel evaporator</td></tr><tr><td colspan="4">&lt;strong&gt;Parallel Soxhlet extractor&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>StarFish Base Plate 135&amp;nbsp;mm (for Radleys &amp;amp; IKA)</td><td>Radleys</td><td>RR95010&amp;nbsp;</td><td>Part of soxhlet extractor</td></tr><tr><td>Monoblock for 5 x 250&amp;nbsp;ml Flasks</td><td>Radleys</td><td>RR95130&amp;nbsp;</td><td>Part of soxhlet extractor</td></tr><tr><td>Telescopic 5-way Clamp with Velcro</td><td>Radleys</td><td>RR95400&amp;nbsp;</td><td>Part of soxhlet extractor</td></tr><tr><td>Telescopic 5-way Clamp with Silicone Strap and Long Handle</td><td>Radleys</td><td>RR95410&amp;nbsp;</td><td>Part of soxhlet extractor</td></tr><tr><td>Water Manifold with connectors</td><td>Radleys</td><td>RR95500&amp;nbsp;</td><td>Part of soxhlet extractor</td></tr><tr><td>650&amp;nbsp;mm Rod</td><td>Radleys</td><td>RR95665&amp;nbsp;</td><td>Part of soxhlet extractor</td></tr><tr><td>Quick Release Male, R/A Barbed 6.4&amp;nbsp;mm + Shut-off (3.2&amp;nbsp;mm ID)</td><td>Radleys</td><td>RR95520&amp;nbsp;</td><td>Part of soxhlet extractor</td></tr><tr><td>Coil condensers with standard ground joints 29/32 NS</td><td>Lenz</td><td>5.2503.04&amp;nbsp;</td><td>Part of soxhlet extractor</td></tr><tr><td>Extractor Soxhlet 40&amp;nbsp;ml borosilicate glass 29/32 socket 24/29 cone</td><td>Quickfit</td><td>EX5/43&amp;nbsp;</td><td>Part of soxhlet extractor</td></tr><tr><td>Stirrer/hot plate</td><td>Radleys</td><td>RR98072</td><td>Part of soxhlet extractor</td></tr><tr><td>Temperature controller</td><td>Radleys</td><td>RR98073</td><td>Part of soxhlet extractor</td></tr><tr><td>Recirculator</td><td>Grant</td><td>LTC1</td><td>Part of soxhlet extractor</td></tr><tr><td>Cellulose extraction thimble</td><td>Whatman</td><td>2280-228</td><td></td></tr><tr><td>Tweezers</td><td>Excelta</td><td>20A-S-SE</td><td></td></tr><tr><td colspan="4">&lt;strong&gt;Vacuum drying oven&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>Vacuum drying oven</td><td>Binder</td><td>VD 23</td><td>Part of vacuum oven</td></tr><tr><td>Dewar vessel 2&amp;nbsp;L 100&amp;nbsp;x&amp;nbsp;290&amp;nbsp;mm with handle</td><td>KGW-Isotherm</td><td>10613</td><td>Part of vacuum oven</td></tr><tr><td>Vacuum Trap</td><td>GPE</td><td>CG-4532-01&amp;nbsp;</td><td>Part of vacuum oven</td></tr><tr><td colspan="4">&lt;strong&gt;Other equipment&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>Analytical balance</td><td>A&amp;amp;D</td><td>GH-252</td><td>accuracy to &amp;plusmn; 0.1 mg</td></tr><tr><td>Volumetric Karl Fischer titrator</td><td>Mettler Toledo</td><td>V20</td><td></td></tr><tr><td>10 ml disposable pipette</td><td>Corning Inc</td><td>Costar 4101 10 mL Stripette</td><td></td></tr><tr><td>Eppendorf Research plus pipette, variable volume, volume 100-1,000&amp;nbsp;&amp;mu;l</td><td>Eppendorf</td><td>3120000062</td><td></td></tr><tr><td>Desiccator</td><td>Jencons</td><td>JENC250-028BOM</td><td></td></tr><tr><td>Ace pressure tube bushing type, Front seal, volume 15&amp;nbsp;ml</td><td>Ace Glass</td><td>8648-04&amp;nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Ace O-rings, silicone, 2.6&amp;nbsp;mm, I.D. 9.2&amp;nbsp;mm&amp;nbsp;</td><td>Ace Glass</td><td>7855216</td><td>O-ring for pressure tube</td></tr><tr><td>Vortex shaker</td><td>VWR International</td><td>444-1378 (UK)</td><td></td></tr><tr><td>Fan-assisted convection oven</td><td>ThermoScientific</td><td>HeraTherm OMH60</td><td></td></tr><tr><td>Oven glove (Crusader Flex)</td><td>Ansel Edmont</td><td>42-325</td><td></td></tr><tr><td>250 ml Round bottom flask single neck ground joint 24/29 (Pyrex)</td><td>Quickfit&amp;nbsp;</td><td>FR250/3S</td><td></td></tr><tr><td>Rotaflo stopcock adapter with cone 24/29</td><td>Rotaflo England</td><td>MF11/2/SC</td><td></td></tr><tr><td>50 ml Falcon tube</td><td>Heraeus/Kendro</td><td>HERA 76002844</td><td></td></tr><tr><td>Centrifuge (Mega Star 3.0)</td><td>VWR&amp;nbsp;</td><td>521-1751</td><td></td></tr><tr><td colspan="4">&lt;strong&gt;Reagents&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>Ethanol absolute</td><td>VWR</td><td>20820.464</td><td></td></tr><tr><td>Triethylamine</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>T0886</td><td></td></tr><tr><td>Sulfuric acid 5 mol/L (10&amp;nbsp;N) AVS TITRINORM volumetric solution Safe-break bottle 2.5&amp;nbsp;L</td><td>VWR</td><td>191665V</td><td></td></tr><tr><td>Purified water (15 M&amp;Omega; ressitance)</td><td>Elga</td><td>CENTRA R200</td><td></td></tr><tr><td colspan="4">&lt;strong&gt;Lignocellulosic biomass&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>Miscanthus X gigantheus</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Pinus sylvestris</td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

pretreatment of lignocellulosic biomass with low-cost ionic liquids

A number of ionic liquids (ILs) with economically attractive production costs have recently received growing interest as media for the delignification of a variety of lignocellulosic feedstocks. Here we demonstrate the use of these low-cost protic ILs in the deconstruction of lignocellulosic biomass (Ionosolv pretreatment), yielding cellulose and a purified lignin. In the most generic process, the protic ionic liquid is synthesized by accurate combination of aqueous acid and amine base. The water content is adjusted subsequently. For the delignification, the biomass is placed into a vessel with IL solution at elevated temperatures to dissolve the lignin and hemicellulose, leaving a cellulose-rich pulp ready for saccharification (hydrolysis to fermentable sugars). The lignin is later precipitated from the IL by the addition of water and recovered as a solid. The removal of the added water regenerates the ionic liquid, which can be reused multiple times. This protocol is useful to investigate the significant potential of protic ILs for use in commercial biomass pretreatment/lignin fractionation for producing biofuels or renewable chemicals and materials.

リグニン除去及びリグニン析出の正確な量、パルプ及びグルコース収率は使用したバイオマスの種類、処理が実行される温度および治療期間に依存して回復しました。より高い温度でセルロースが加水分解や劣化につながる、イオン液体中に不安定になりながら、短い前処理時間と低い温度が不完全な前処理につながります。選択されたイオン性液体はまた、分別手?...

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Pretreatment of Lignocellulosic Biomass with Low-cost Ionic Liquids

The pretreatment of lignocellulosic biomass with protic low-cost ionic liquids is shown, resulting in a delignified cellulose-rich pulp and a purified lignin. The pulp gives rise to high glucose yields after enzymatic saccharification.

低コストのイオン液体でリグノセルロース系バイオマスの前処理

A number of ionic liquids (ILs) with economically attractive production costs have recently received growing interest as media for the delignification of ...

pretreatment-of-lignocellulosic-biomass-with-low-cost-ionic-liquids

Research

JoVE Journal

Environment

17.9K ビュー.  Imperial College London. The pretreatment of lignocellulosic biomass with protic low-cost ionic liquids is shown, resulting in a delignified cellulose-rich pulp and a purified lignin. The pulp gives rise to high glucose yields after enzymatic saccharification.

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Methods for Facilitating Microbial Growth on Pulp Mill Waste Streams and Characterization of the Biodegradation Potential of Cultured Microbes

The kraft process is applied to wood chips for separation of lignin from the polysaccharides within lignocellulose for pulp that will produce a high quality paper. Black liquor is a pulping waste generated by the kraft process that has potential for downstream bioconversion. However, the recalcitrant nature of the lignocellulose resources, its chemical derivatives that constitute the majority of available organic carbon within black liquor, and its basic pH present challenges to microbial biodegradation of this waste material. Methods for the collection and modification of black liquor for microbial growth are aimed at utilization of this pulp waste to convert the lignin, organic acids, and polysaccharide degradation byproducts into valuable chemicals. The lignocellulose extraction techniques presented provide a reproducible method for preparation of lignocellulose growth substrates for understanding metabolic capacities of cultured microorganisms. Use of gas chromatography-mass spectrometry enables the identification and quantification of the fermentation products resulting from the growth of microorganisms on pulping waste. These methods when used together can facilitate the determination of the metabolic activity of microorganisms with potential to produce fermentation products that would provide greater value to the pulping system and reduce effluent waste, thereby increasing potential paper milling profits and offering additional uses for black liquor.

Industrial wastes can be collected and modified to analyze microbial growth. Lignocellulose extraction techniques provide components to analyze specific biodegradation ability. Gas chromatography-mass spectrometry identifies fermentation products of microorganisms grown on pulping waste. These methods determine the metabolic capacity of microorganisms to degrade pulping waste.

The kraft process is applied to wood chips for separation of lignin from the polysaccharides within lignocellulose for pulp that will produce a high ...

環境学

High-throughput Screening of Recalcitrance Variations in Lignocellulosic Biomass: Total Lignin, Lignin Monomers, and Enzymatic Sugar Release

The conversion of lignocellulosic biomass to fuels, chemicals, and other commodities has been explored as one possible pathway toward reductions in the use of non-renewable energy sources. In order to identify which plants, out of a diverse pool, have the desired chemical traits for downstream applications, attributes, such as cellulose and lignin content, or monomeric sugar release following an enzymatic saccharification, must be compared. The experimental and data analysis protocols of the standard methods of analysis can be time-consuming, thereby limiting the number of samples that can be measured. High-throughput (HTP) methods alleviate the shortcomings of the standard methods, and permit the rapid screening of available samples to isolate those possessing the desired traits. This study illustrates the HTP sugar release and pyrolysis-molecular beam mass spectrometry pipelines employed at the National Renewable Energy Lab. These pipelines have enabled the efficient assessment of thousands of plants while decreasing experimental time and costs through reductions in labor and consumables.

Plant cell wall structure and chemistry traits are evaluated to identify ideal feedstocks for biofuels and bio-materials. Standard methods have limitations when applied to large data sets. These high-throughput pretreatment, enzyme saccharification, and pyrolysis-molecular beam mass spectrometry methods compare large numbers of biomass samples with decreased experimental time and cost.

リグノセルロース系バイオマス中の反抗バリエーションのハイスループットスクリーニング：総リグニン、リグニンモノマー、および酵素シュガーリリース

The conversion of lignocellulosic biomass to fuels, chemicals, and other commodities has been explored as one possible pathway toward reductions in the ...

Experimental Protocol for Biodiesel Production with Isolation of Alkenones as Coproducts from Commercial Isochrysis Algal Biomass

The need to replace petroleum fuels with alternatives from renewable and more environmentally sustainable sources is of growing importance. Biomass-derived biofuels have gained considerable attention in this regard, however first generation biofuels from edible crops like corn ethanol or soybean biodiesel have generally fallen out of favor. There is thus great interest in the development of methods for the production of liquid fuels from domestic and superior non-edible sources. Here we describe a detailed procedure for the production of a purified biodiesel from the marine microalgae Isochrysis. Additionally, a unique suite of lipids known as polyunsaturated long-chain alkenones are isolated in parallel as potentially valuable coproducts to offset the cost of biodiesel production. Multi-kilogram quantities of Isochrysis are purchased from two commercial sources, one as a wet paste (80% water) that is first dried prior to processing, and the other a dry milled powder (95% dry). Lipids are extracted with hexanes in a Soxhlet apparatus to produce an algal oil (&#34;hexane algal oil&#34;) containing both traditional fats (i.e., triglycerides, 46-60% w/w) and alkenones (16-25% w/w). Saponification of the triglycerides in the algal oil allows for separation of the resulting free fatty acids (FFAs) from alkenone-containing neutral lipids. FFAs are then converted to biodiesel (i.e., fatty acid methyl esters, FAMEs) by acid-catalyzed esterification while alkenones are isolated and purified from the neutral lipids by crystallization. We demonstrate that biodiesel from both commercial Isochrysis biomasses have similar but not identical FAME profiles, characterized by elevated polyunsaturated fatty acid contents (approximately 40% w/w). Yields of biodiesel were consistently higher when starting from the Isochrysis wet paste (12% w/w vs. 7% w/w), which can be traced to lower amounts of hexane algal oil obtained from the powdered Isochrysis product.

Experimental Protocol for Biodiesel Production with Isolation of Alkenones as Coproducts from Commercial Isochrysis Algal Biomass

Detailed methods are presented for the production of biodiesel along with the co-isolation of alkenones as valuable coproducts from commercial Isochrysis microalgae.

コマーシャルからの副産物としてアルケノンの単離とバイオディーゼル生産のための実験プロトコール<em&gt;イソクリシス</em&gt;藻類バイオマス

The need to replace petroleum fuels with alternatives from renewable and more environmentally sustainable sources is of growing importance. ...

Measuring the Flight Ability of the Ambrosia Beetle, Platypus Quercivorus (Murayama), Using a Low-Cost, Small, and Easily Constructed Flight Mill

The ambrosia beetle, Platypus quercivorus (Murayama), is the vector of a fungal pathogen that causes mass mortality of Fagaceae trees (Japanese oak wilt). Therefore, knowing the dispersal capacity may help inform trapping/tree removal efforts to prevent this disease more effectively. In this study, we measured the flight velocity and duration and estimated the flight distance of the beetle using a newly developed flight mill. The flight mill is low cost, small, and constructed using commonly available items. Both the flight mill arm and its vertical axis comprise a thin needle. A beetle specimen is glued to one tip of the arm using instant glue. The other tip is thick due to being covered with plastic, thus it facilitates the detection of rotations of the arm. The revolution of the arm is detected by a photo sensor mounted on an infrared LED, and is indicated by a change in the output voltage when the arm passed above the LED. The photo sensor is connected to a personal computer and the output voltage data are stored at a sampling rate of 1 kHz. By conducting experiments using this flight mill, we found that P. quercivorus can fly at least 27 km. Because our flight mill comprises cheap and small ordinary items, many flight mills can be prepared and used simultaneously in a small laboratory space. This enables experimenters to obtain a sufficient amount of data within a short period.

Measuring the Flight Ability of the Ambrosia Beetle, Platypus Quercivorus Murayama, Using a Low-Cost, Small, and Easily Constructed Flight Mill

We developed a low cost and small flight mill, constructed with commonly available items and easily used in experimentation. Using this apparatus, we measured the flight ability of an ambrosia beetle, Platypus quercivorus.

低コスト、小型で、簡単に構築されたフライトのミルを使用してアンブロシア甲虫、カシノナガキクイムシ(村山) の飛行能力を測定

The ambrosia beetle, Platypus quercivorus (Murayama), is the vector of a fungal pathogen that causes mass mortality of Fagaceae trees (Japanese oak wilt). ...

A Novel Method for the Pentosan Analysis Present in Jute Biomass and Its Conversion into Sugar Monomers Using Acidic Ionic Liquid

Recently, ionic liquids (ILs) are used for biomass valorization into valuable chemicals because of their remarkable properties such as thermal stability, lower vapor pressure, non-flammability, higher heat capacity, and tunable solubility and acidity. Here, we demonstrate a method for the synthesis of C5 sugars (xylose and arabinose) from the pentosan present in jute biomass in a one-pot process by utilizing a catalytic amount of Br&#248;nsted acidic 1-methyl-3-(3-sulfopropyl)-imidazolium hydrogen sulfate IL. The acidic IL is synthesized in the lab and characterized using NMR spectroscopic techniques for understanding its purity. The various properties of BAIL are measured such as acid strength, thermal and hydrothermal stability, which showed that the catalyst is stable at a higher temperature (250 &#176;C) and possesses very high acid strength (Ho 1.57). The acidic IL converts over 90% of pentosan into sugars and furfural. Hence, the presenting method in this study can also be employed for the evaluation of pentosan concentration in other kinds of lignocellulosic biomass.

We present a protocol for the synthesis of C5 sugars (xylose and arabinose) from a renewable non-edible lignocellulosic biomass (i.e., jute) with the presence of Br&#248;nsted acidic ionic liquids (BAILs) as the catalyst in water. The BAILs catalyst exhibited better catalytic performance than conventional mineral acid catalysts (H2SO4 and HCl).

ペントサン解析手法ジュート バイオマスと酸性イオン液体を用いた糖モノマーへの変換に存在

Recently, ionic liquids (ILs) are used for biomass valorization into valuable chemicals because of their remarkable properties such as thermal stability, ...

Extraction of Lignin with High &#946;-O-4 Content by Mild Ethanol Extraction and Its Effect on the Depolymerization Yield

Lignin valorization strategies are a key factor for achieving more economically competitive biorefineries based on lignocellulosic biomass. Most of the emerging elegant procedures to obtain specific aromatic products rely on the lignin substrate having a high content of the readily cleavable &#946;-O-4 linkage as present in the native lignin structure. This provides a miss-match with typical technical lignins that are highly degraded and therefore are low in &#946;-O-4 linkages. Therefore, the extraction yields, and the quality of the obtained lignin are of utmost importance to access new lignin valorization pathways. In this manuscript, a simple protocol is presented to obtain lignins with high &#946;-O-4 content by relatively mild ethanol extraction that can be applied to different lignocellulose sources. Furthermore, analysis procedures to determine the quality of the lignins are presented together with a depolymerization protocol that yields specific phenolic 2-arylmethyl-1,3-dioxolanes, which can be used to evaluate the obtained lignins. The presented results demonstrate the link between lignin quality and potential for the lignins to be depolymerized into specific monomeric aromatic chemicals. Overall, the extraction and depolymerization demonstrates a trade-off between the lignin extraction yield and the retention of the native aryl-ether structure and thus the potential of the lignin to be used as the substrate for the production of chemicals for higher-value applications.

Here, we present a protocol to perform ethanol extraction of lignin from several biomass sources. The effect of the extraction conditions on the lignin yield and &#946;-O-4 content are presented. Selective depolymerization is performed on the obtained lignins to obtain high aromatic monomer products.

高 β-O-4 コンテンツによるリグニンの抽出軽度エタノール抽出と脱重合の収量に及ぼす影響

Lignin valorization strategies are a key factor for achieving more economically competitive biorefineries based on lignocellulosic biomass. Most of the ...

化学

Fractionation of Lignocellulosic Biomass using the OrganoCat Process

The shift from a petroleum-based to a more sustainable and bio-based economy requires the development of new refinery concepts to maintain the supply of raw materials and energy. For these novel and sustainable biorefinery concepts, it is important to use catalysts and solvents that are aligned with the principles of Green Chemistry. Therefore, the implementation of biogenic alternatives can be a promising solution. The lignocellulose pretreatment and fractionation process presented herein-OrganoCat-is an integrated fractionation of lignocellulose into its main components using biogenic acids such as 2,5-furandicarboxylic acid as catalyst. Hemicelluloses and other non-cellulosic polysaccharides are selectively depolymerized by the diluted acid and dissolved, while the crystalline cellulose remains in the solid pulp. In the presence of a second organic phase consisting of biogenic 2-methyltetrahydrofuran, disentangled lignin is extracted in situ. The process allows for the efficient fractionation of the three main components-lignin, cellulose, and non-cellulosic sugars. This helps to focus on the quality of the lignin, the improvement of enzymatic hydrolysis of the cellulose-enriched pulp, and the mild non-cellulosic sugar extraction with low degradation.

OrganoCat is a method for the pretreatment and fractionation of lignocellulose under mild conditions into lignin, fermentable sugars, and cellulose pulp. In a biogenic, biphasic solvent system of water and 2-methyltetrahydrofuran with 2,5-furancarboxylic acid as catalyst, the OrganoCat products are separated in situ for straightforward product recovery.

有機Catプロセスを用いたリグノセルロース系バイオマスの分画

The shift from a petroleum-based to a more sustainable and bio-based economy requires the development of new refinery concepts to maintain the supply of ...

Ultrafast Lignin Extraction from Unusual Mediterranean Lignocellulosic Residues

Pretreatment is still the most expensive step in lignocellulosic biorefinery processes. It must be made cost-effective by minimizing chemical requirements as well as power and heat consumption and by using environment-friendly solvents. Deep eutectic solvents (DESs) are key, green, and low-cost solvents in sustainable biorefineries. They are transparent mixtures characterized by low freezing points resulting from at least one hydrogen bond donor and one hydrogen bond acceptor. Although DESs are promising solvents, it is necessary to combine them with an economic heating technology, such as microwave irradiation, for competitive profitability. Microwave irradiation is a promising strategy to shorten the heating time and boost fractionation because it can rapidly attain the appropriate temperature. The aim of this study was to develop a one-step, rapid method for biomass fractionation and lignin extraction using a low-cost and biodegradable solvent. 
In this study, a microwave-assisted DES pretreatment was conducted for 60 s at 800 W, using three kinds of DESs. The DES mixtures were facilely prepared from choline chloride (ChCl) and three hydrogen-bond donors (HBDs): a monocarboxylic acid (lactic acid), a dicarboxylic acid (oxalic acid), and urea. This pretreatment was used for biomass fractionation and lignin recovery from marine residues (Posidonia leaves and aegagropile), agri-food byproducts (almond shells and olive pomace), forest residues (pinecones), and perennial lignocellulosic grasses (Stipa tenacissima). Further analyses were conducted to determine the yield, purity, and molecular weight distribution of the recovered lignin. In addition, the effect of DESs on the chemical functional groups in the extracted lignin was determined by Fourier-transform infrared (FTIR) spectroscopy. The results indicate that the ChCl-oxalic acid mixture affords the highest lignin purity and the lowest yield. The present study demonstrates that the DES-microwave process is an ultrafast, efficient, and cost-competitive technology for lignocellulosic biomass fractionation.

Deep eutectic solvent-based, microwave-assisted pretreatment is a green, fast, and efficient process for lignocellulosic fractionation and high-purity lignin recovery.

特殊地中海リグノセルロース残基からの超高速リグニン抽出

Pretreatment is still the most expensive step in lignocellulosic biorefinery processes. It must be made cost-effective by minimizing chemical requirements ...

High-throughput Saccharification Assay for Lignocellulosic Materials

Polysaccharides that make up plant lignocellulosic biomass can be broken down to produce a range of sugars that subsequently can be 
used in establishing a biorefinery. These raw materials would constitute a new industrial platform, which is both sustainable and carbon neutral, to replace 
the current dependency on fossil fuel. The recalcitrance to deconstruction observed in lignocellulosic materials is produced by several intrinsic properties 
of plant cell walls. Crystalline cellulose is embedded in matrix polysaccharides such as xylans and arabinoxylans, and the whole structure is encased by the 
phenolic polymer lignin, that is also difficult to digest 1. In order to improve the digestibility of plant materials we need to discover the main bottlenecks 
for the saccharification of cell walls and also screen mutant and breeding populations to evaluate the variability in saccharification 2. These tasks require 
a high throughput approach and here we present an analytical platform that can perform saccharification analysis in a 96-well plate format. This platform has 
been developed to allow the screening of lignocellulose digestibility of large populations from varied plant species. We have scaled down the reaction volumes 
for gentle pretreatment, partial enzymatic hydrolysis and sugar determination, to allow large numbers to be assessed rapidly in an automated system.
This automated platform works with milligram amounts of biomass, performing ball milling under controlled conditions to reduce the plant 
materials to a standardised particle size in a reproducible manner. Once the samples are ground, the automated formatting robot dispenses specified and recorded 
amounts of material into the corresponding wells of 96 deep well plate (Figure 1). Normally, we dispense the same material into 4 wells to have 4 replicates for 
analysis. Once the plates are filled with the plant material in the desired layout, they are manually moved to a liquid handling station (Figure 2). In this 
station the samples are subjected to a mild pretreatment with either dilute acid or alkaline and incubated at temperatures of up to 90&deg;C. The pretreatment solution 
is subsequently removed and the samples are rinsed with buffer to return them to a suitable pH for hydrolysis. The samples are then incubated with an enzyme
mixture for a variable length of time at 50&deg;C. An aliquot is taken from the hydrolyzate and the reducing sugars are automatically determined by the MBTH 
colorimetric method.

A simple, rapid method for determining the saccharification potential of large numbers of plant biomass samples is described. The automated platform for this analysis involves the preparation of the plant biomass for analysis in 96 well plates and the subsequent performance of pretreatment, hydrolysis and quantification of the sugars released.

リグノセルロース系材料のためのハイスループット糖化アッセイ

Polysaccharides that make up plant lignocellulosic biomass can be broken down to produce a range of sugars that subsequently can be 
used in establishing ...

生物学

Biofuels: Producing Ethanol from Cellulosic Material

Source: Laboratories of Margaret Workman and Kimberly Frye - Depaul University
In this experiment, cellulosic material (such as corn stalks, leaves, grasses, etc.) will be used as a feedstock for the production of ethanol.&#160;The cellulosic material is first pretreated (ground and heated), digested with enzymes, and then fermented with yeast.&#160;Ethanol production is monitored using an ethanol probe.&#160;The experiment can be extended to optimize ethanol production by varying the feedstock used, pretreatment conditions, enzyme variation, yeast variation, etc.&#160;An alternative method of monitoring the reaction is to measure the carbon dioxide produced (using a gas sensor) instead of the ethanol.&#160;As a low-tech alternative, glucose meters (found in any drug store) can be used to monitor the glucose during the process, if an ethanol probe or carbon dioxide gas sensor is not available.
With an increased emphasis on &#8216;inquiry-based learning&#8221;, scientific probes are becoming more popular.&#160;Handheld devices like the Vernier Lab Quest used in conjunction with a variety of probes (such as those for conductivity, dissolved oxygen, voltage, and more) allow for less focus on collecting data and/or making graphs and more on analyzing the data and making predictions.&#160;Another advantage is that these are small and lightweight and can be taken into the field for measurements.

バイオ燃料: セルロースからのエタノールの生産

Source: Laboratories of Margaret Workman and Kimberly Frye - Depaul University
In this experiment, cellulosic material (such as corn stalks, leaves, ...

低コストのイオン液体でリグノセルロース系バイオマスの前処理

要約

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Methods for Facilitating Microbial Growth on Pulp Mill Waste Streams and Characterization of the Biodegradation Potential of Cultured Microbes

リグノセルロース系バイオマス中の反抗バリエーションのハイスループットスクリーニング：総リグニン、リグニンモノマー、および酵素シュガーリリース

コマーシャルからの副産物としてアルケノンの単離とバイオディーゼル生産のための実験プロトコール

低コスト、小型で、簡単に構築されたフライトのミルを使用してアンブロシア甲虫、カシノナガキクイムシ(村山) の飛行能力を測定

ペントサン解析手法ジュートバイオマスと酸性イオン液体を用いた糖モノマーへの変換に存在

高 β-O-4 コンテンツによるリグニンの抽出軽度エタノール抽出と脱重合の収量に及ぼす影響

有機Catプロセスを用いたリグノセルロース系バイオマスの分画

特殊地中海リグノセルロース残基からの超高速リグニン抽出

リグノセルロース系材料のためのハイスループット糖化アッセイ

バイオ燃料: セルロースからのエタノールの生産

低コストのイオン液体でリグノセルロース系バイオマスの前処理

要約

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Methods for Facilitating Microbial Growth on Pulp Mill Waste Streams and Characterization of the Biodegradation Potential of Cultured Microbes

リグノセルロース系バイオマス中の反抗バリエーションのハイスループットスクリーニング：総リグニン、リグニンモノマー、および酵素シュガーリリース

コマーシャルからの副産物としてアルケノンの単離とバイオディーゼル生産のための実験プロトコール

低コスト、小型で、簡単に構築されたフライトのミルを使用してアンブロシア甲虫、カシノナガキクイムシ(村山) の飛行能力を測定

ペントサン解析手法ジュート バイオマスと酸性イオン液体を用いた糖モノマーへの変換に存在

高 β-O-4 コンテンツによるリグニンの抽出軽度エタノール抽出と脱重合の収量に及ぼす影響

有機Catプロセスを用いたリグノセルロース系バイオマスの分画

特殊地中海リグノセルロース残基からの超高速リグニン抽出

リグノセルロース系材料のためのハイスループット糖化アッセイ

バイオ燃料: セルロースからのエタノールの生産

ペントサン解析手法ジュートバイオマスと酸性イオン液体を用いた糖モノマーへの変換に存在