Name: pretreatment of lignocellulosic biomass with low-cost ionic liquids
Uploaded: 2016-08-10T13:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 42 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Pretreatment of Lignocellulosic Biomass with Low-cost Ionic Liquids at JoVE.com

Yazarlar çam pretreatments için deneysel veriler sağlamak için İklim Değişikliği ve Çevre, İklim-KIC ve EPSRC (EP / K038648 / 1 ve EP / K014676 / 1) finansmanı için ve Pierre Bouvier Grantham Enstitüsü kabul.

Not: bir kısmı ya da ticari olarak temin edilebilir hale olabilir, ancak işleminde kullanılan protik iyonik sıvılar, laboratuarımızda sentezlenir. Elde edilen iyonik sıvılar asidik ve korozif ve (kullanılan amin bağlı olarak) muhtemelen deri / göz tahriş edicidir ve bu nedenle bakım giyen uygun KKD (laboratuvar önlüğü, güvenlik özellikleri, dayanıklı eldivenler) ile ele alınması gerekir. 1. Hazırlık <ol><li> Hazırlanması ve odunlu-biyokütle depolama <ol><li> 5 kg Örnek 100 g ile için yeterli miktarlarda deney öncesinde lignoselülozik biyokütle, elde edilir. Not: her bir deney biyokütle en az 3 g (1 g, her biri üçlü halde) gerektirir. </li><li> kısa bir süre hasattan sonra, nem içeriğini azaltmak ve laboratuarda hava ile kurutulmuş formda biyokütle saklayın. bir masa veya tezgah üzerinde biyokütle yayılan ve 2 hafta ya da kuru görünene kadar bırakarak biyokütle Hava kurutun. Taşı ve t sırasında biyokütle çevirmekOnun zaman sürecini hızlandırmak için. Hasat bir yıl içinde fraksiyonlara deneyleri. Not: Hava-kurutulmuş biyokütle, daha istikrarlı 5-12 ağırlıkça% nem içerir iken Doğrudan hasattan sonra, odunsu biyokütle, en fazla ağırlıkça% 50 nem ihtiva edebilir. </li><li> Eziyet ve seçkin bir parçacık boyut aralığına biyokütle elek. plastik torba veya kullanılıncaya kadar uygun olan başka kaplar içinde kurutuldu biyokütle saklayın. Not: Bu protokolde ele küçük örnekler için, azaltılmış bir partikül boyutu, örneğin 180-850 mikron için tavsiye edilir. </li></ol></li><li> 20 (NREL protokolüne göre) biyokütle nem muhtevasının tespitine <ol><li> Biyokütle nem muhtevasının saptanması için, bir analitik terazi üzerinde alüminyum folyo (boyutu yaklaşık olarak 5 cm x 5 cm) bir parça preweigh folyo (m folyo) ağırlığını kaydedin. alüminyum folyo üzerine hava kuru biyokütle dışarı yaklaşık 100 mg ağırlığında ve tam hava-dri kayıted ağırlığı (m ADW). </li><li> (En az 4 saat süreyle) gece boyunca 105 ° C&#39;de bir ısılı fırında bir paket ve yer yapmak için alüminyum folyo katlayın. </li><li> Üzerinden paket alın ve 5 dakika için bir kurutucuda hemen yerleştirin, daha sonra hemen paket ağırlığı ve fırında kurutulmuş ağırlığına ek folyo (m ODW + folyo) tesisinin ağırlığı kaydedin. Denklem 1 &#39;e göre biyokütle mc BM&#39;nin (% olarak) nem miktarı hesaplanır: <img alt="denklem 1" src="/files/ftp_upload/54246/54246eq1.jpg" /> Denk. 1 M ODW + folyo fırında kurutulmuş paket (fırında kurutulmuş biyokütle ek folyo) ağırlığıdır, m folyo folyo ağırlığı ve m Kablosuz ADSL biyokütle hava ile kurutulmuş ağırlığıdır. Tüm ağırlıklar g veya mg ya olmalıdır. </li></ol></li><li> İyonik Sıvı Sentezi <ol><li> Davlumbaz veya havalandırmalı muhafazada, 1 mol ağırlığındaManyetik bir karıştırma çubuğuna sahip olan, bir 1 L&#39;lik yuvarlak tabanlı bir şişeye amin (trietilamin). Manyetik bir karıştırıcı plaka üzerinde bir buz banyosu içine yerleştirilir. amin buharlaşmasını en aza indirmek için derhal 250 mi ilave hunisi ekleyin. Not: Doğru asit sağlanması: baz oranı ön deneylerin tekrarlanabilirliği ulaşmak için büyük önem taşımaktadır. </li><li> (Bu örnekte, 5 mol / L cinsinden) bilinen bir konsantrasyonda bir çözeltisi ve volümetrik bir şişede (200 mi) ile sülfürik asit 1 mol ölçün. ekleme hunisine yerleştirilmiş, sülfürik asit aktarın ve iyonu giderilmiş su ile olan ekleme hunisi içine volümetrik şişeye duvarlarına yapışan asit yıkayın. </li><li> kuvvetli bir şekilde karıştırılırken amine sülfürik asit damla damla ekleyin. Bu amin ve asit ve baz bir yanlış oranının kaynar yol açacak şekilde çözüm ısınmıyor emin olun. kantitatif transfer asit sağlamak için deiyonize su ile ilave bir huni içine durulayın. Not: Iyonik sıvı solüsyonun büyük toplu amin ve sülfürik asit miktarı olarak buna uygun bir şişe hacminin artırılması ile yapılabilir. </li><li> Bir dönen buharlaştıncı kullanarak suyun çoğu buharlaşır. Su muhtevası ön işlemesi için gerekli olan su miktarının daha düşük olması gerekir. Not: tamamen iyonik sıvının kuru gerekli değildir. Trietilamonyum hidrojen sülfat içeren bir kurutulmuş iyonik sıvılar olarak, oda sıcaklığında katı olan, iyonik sıvı içinde bir miktar su bırakmak için yararlı olabilir. Dondurularak kurutma aynı zamanda su muhtevasının düşürülmesi için kullanılabilir. </li></ol></li><li> Teyit IL çözeltisi su içeriğini ayarlamak Not: Su içeriği önemli bir deneysel değişkendir. Tedavi öncesi karışımında su gelebilir üç kaynağı vardır. Bunların hepsi göz önüne alınması gerekmektedir: (1) sentezlenebilir veya satın iyonik sıvı solüsyonu (2) su içinde bulunan su t içerdiğiO hava ile kurutulmuş biyokütle ve istenen son su içeriğine ulaşmak için bir pipetle ilave (3) herhangi bir su. <ol><li> Titratör üreticinin talimatlarına göre hacimsel Kari Fischer titrasyonu ile sentezlenebilir veya satın iyonik sıvı solüsyonun su içeriğini belirlemek. önceden tartılmış bir şırınga kullanılarak titrasyon olarak IL birkaç damla ekleyin. titratör ilave sıvının ağırlığını girin ve titratör bir okuma görüntüler kadar bekleyin. su içeriğini kaydedin. </li><li> Biyokütle ön işlemesi için bir su içeriğine karar. Bu deneyde, 20 ağırlık% kullanın. Bir döner buharlaştırıcı kullanılarak ağırlıkça% 5 istenen su içeriğine altındaki su içeriğini azaltmak ve 1.4.1&#39;de tarif edildiği gibi, Kari Fischer titrasyonu ile yeni bir su içeriğine teyit etmektedir. Not: iyi sonuçlar ağırlıkça% 20 su ile elde edilir; ancak bu her zaman ön işlemesi için uygun olmayabilir. Daha yüksek bir su içeriği çözücü maliyetini azaltmak için veya daha düşük bir viskoziteye seçilebilir. </li></ol></li> &lt;li&gt; Deney için Hesaplamalar. <ol><li> Iyonik sıvı solüsyon m sol, final ve biyokütle-to-çözücü oranı BM / sol nihai miktarına karar verin. Burada, ağırlıkça% 20 su ve 1:10 g / g kadar bir biyokütle için çözücü oranı ihtiva eden iyonik sıvı solüsyon, 10 g kullanımı. Not: oranını çözücü biyokütle 01:10 (ağırlık / ağırlık) ise bu protokolde kullanılan tüpler, IL çözeltisi 18 g kadar sığabilir. Bir yüksek biyokütle-to-çözücü oranı (en çok 1: 2 ya da 1: 1) görünümünde bir ekonomik açıdan olumlu olduğu ama küçük ölçekte ön-muamele etkinliğini tehlikeye atabilir. </li><li> aşağıdaki denkleme 2&#39;ye göre her bir örnek için gerekli (su içermeyen), iyonik sıvı miktarını belirlemek: <img alt="denklem 2" src="/files/ftp_upload/54246/54246eq2.jpg" /> Denk. 2 Burada m, IL son gram iyonik sıvı solüsyonunun arzu edilen miktarı ve tuvalet son gram iyonik sıvı, M&#39;lik gerekli miktarı bir &lt;/ Alt&gt; iyonik sıvı çözeltisi içinde (% olarak) istenen su içeriğidir. </li><li> Daha sonra, aşağıdaki denklem 3&#39;e göre, her bir basınç tüpü içine eklenecek sentezlenebilir veya satın iyonik sıvı solüsyonun miktarını hesaplayın: <img alt="denklem 3" src="/files/ftp_upload/54246/54246eq3.jpg" /> Denk. 3 M&#39;lik çözeltinin miktarı (gram olarak), her bir basınç tüpü içine eklenecek olduğunda, m, IL iyonik sıvı miktarı (gram olarak), ve tuvalet çözeltisi (% olarak) iyonik sıvı çözelti içinde su içeriği Kari Fischer titrasyonu ile belirlendiği gibi. </li><li> Aşağıdaki denklem 4 kullanılarak iyonik sıvı çözeltiye eklenecek biyokütle (fırında kurutulmuş ağırlık bazında) miktarını belirleyin. Bu deneyde, basınçlı bir tüp başı fırında kurutulmuş Miscanthus biyokütle 1 g kullanımı. <img alt="denklem 4" src="/files/ftp_upload/54246/54246eq4.jpg" /> Denk. 4 ODW eklemek için biyokütle miktarı Nerede(gram olarak), her bir basınç borusu, M&#39;lik içine ed son iyonik sıvı (gram olarak) çözeltisi ve istenen miktarda sol BM / nihai biyokütle için iyonik bir sıvı solüsyonunun arzu edilen orandır. </li><li> Aşağıdaki denklem 5 ile tüp içine ilave edilmesi gerekmektedir, hava ile kurutulmuş biyokütle ağırlığı belirlenmesi: <img alt="Denklem 5" src="/files/ftp_upload/54246/54246eq5.jpg" /> Denk. 5 Kablosuz ADSL biyokütle hava ile kurutulmuş ağırlık, ODW (gram olarak 1.5.4 belirlenen) deney için gerekli biyokütle ağırlığı fırında kurutulur (gram olarak) tüp içine ilave edilir ve Mc burada BM değerdir 1.2.3 tespit edilmiştir. </li><li> aşağıdaki denklem 6&#39;ya göre istenen nihai su içeriği elde etmek için, bir pipet yardımıyla ilave edilmesi gerekmektedir, ne kadar suyun hesaplayın: <img alt="Denklem 6" src="/files/ftp_upload/54246/54246eq6.jpg" /> Denk. 6 Nerede m su miktarı isesu, son WC ön karışımı (burada ağırlıkça% 20) arzu edilen su içeriği, eklenecek, m sol.final çözücü (burada 10 g) miktarı, mc BM hava ile kurutulmuş biyokütle nem içeriği m BM eklenecek hava ile kurutulmuş biyokütle miktarı, WC sol sentezlenebilir veya satın iyonik sıvı solüsyonun su içeriği ve M&#39;lik iyonik sıvı solüsyonun miktarıdır. </li></ol></li></ol> 2. Tedavi öncesi Not: İşlem (birkaç gün) ya da (daha uzun süre) buzdolabı içinde oda sıcaklığında örnekleri bırakarak herhangi bir noktada kesilebilir. <ol><li> Teflon kapaklar ve silikon O halkalar ile üç 15 ml basınç tüpleri önceden tartın. Görme hiçbir çatlak veya kusurları var emin olmak için basınç tüpleri kontrol edin. Not: İstenirse birden fazla iyonik sıvı ve biyokütle montaj büyük basınç boruları kullanılabilir, ancak ön-muamele sonucu olmazFarklı vial büyüklüğü tedavi edilen örnekler arasında, doğrudan karşılaştırılabilir. Biz daha iyi sızdırmazlık için ön-sızdırmazlık kapaklar kullanılması tavsiye edilir. </li><li> 10 ml&#39;lik pipet, ölçekte basınçlı tüp ayakta içine iyonik sıvı solüsyon gerekli miktarda ekleyin. Tüp ayakta tutmak için mantar halkalarını kullanın. iyonik sıvı çözeltinin ağırlığı kaydedin ilave edildi. 1 g / ml olarak suyun yoğunluğuna varsayılarak, bir pipet kullanılarak 1.5.6 tespit çözeltiye gerekli miktarda su ekleme. </li><li> Bir denge üzerinde alüminyum folyo (boyutlar 3 cm x 8 cm) bir parça yerleştirerek dengeyi darası ve biyokütle dışarı tartarak havada kurutulmuş lignoselüloz gerekli miktarda ekleyin. dengesini dara ve tüp biyokütle ekleyin. geri denge boş folyo koyun ve farkı kaydedin. Not: Alternatif olarak, anti-statik tartım tekne kullanılabilmektedir. </li><li> Silikon O-ring ile bir teflon kapaklı kapağını kapatın. aşırı sıkmadan iyi bir mühür kontrol edin. p ağırlığını kaydedinbiyokütle ve iyonik sıvı ihtiva eden hava basıncı borular. biyokütle tüm iyonik sıvı ile temas edene kadar bir girdap çalkalayıcı kullanılarak tüp içeriğini karıştırın. Not: Tüm O-ring malzemeleri, yüksek sıcaklıkta iyonik sıvılarla temas içinde olmak dayanabilir. Biz silikon iyi çalıştığını gördük. </li><li> istenen sıcaklığa önceden ısıtılmış olan bir ısılı fırında basınç boruları yerleştirin. Örneğin, 120 ° C ya da 150 ° C &#39;de 1 saat süre ile 8 saat tüpleri bırakın. Not: Zaman ve sıcaklık önemli deneysel değişkenler vardır. Diğer zaman - sıcaklık kombinasyonları kullanılabilir. </li><li> Bir fırın eldiveni kullanarak fırından şişeleri çıkarın ve oda sıcaklığına kadar soğumasını bekleyin bir davlumbaz koyun. su pişirme sırasında kaçan sağlamak için soğuttuktan sonra şişeleri ağırlığını kontrol edin. </li></ol> 3. Selüloz Yıkama <ol><li> Absolut 40 mi kullanılarak 50 ml&#39;lik bir santrifüj tüpü içine Her tüpün içeriği aktarınE etanol. iyice karıştırın ve en az 1 saat oda sıcaklığında tüpü terk 1 dakika boyunca bir vorteks karıştırıcı kullanılarak tüp çalkalayın. Not: Bu ayırım, ancak, daha az hassasiyet önerilen numune boyutu için gözlenebilir, filtrasyon kullanılarak gerçekleştirilebilir. </li><li> daha sonra 2,000 X g&#39;de 50 dakika boyunca santrifüj tüpü, bir 30 saniye boyunca bir vorteks karıştırıcı kullanılarak tüp çalkalayın. Ayrı bir sıvı ve dikkatli olarak süzüldü, katı. bir karıştırma çubuğuna sahip olan yuvarlak tabanlı 250 mL&#39;lik temiz bir sıvıyı toplamak. </li><li> 50 ml tüp ve tekrar adım içine 40 ml 3.2 üç kez taze etanol ekleyin. <ol><li> yuvarlak koyarak iyonik sıvı etanol çıkarın ısıtma bloğu üzerinde şişeler dipli. soğuk kapan ile bir vakum pompasına her biri bağlayın. kuru buz ile tuzak doldurun ve 40 ° C&#39;ye kadar ısıtma set. karıştırma ve pompa açın. Not: Bu deney, bir paralel sentez set-up dayalı bir ev yapımı paralel evaporatör set-up kullanır. Paralel buharlaştırıcılar de purchas olabilirhazır ed. Alternatif olarak, döner bir buhar da kullanılabilir. </li></ol></li></ol> Pulp 4. Soxhlet Ekstraksiyon <ol><li> selüloz yüksükler içine ıslak yıkanmış hamuru aktarın ve bir kalem kullanarak her yüksük etiket. </li><li> bir karıştırma çubuğuna sahip olan yuvarlak dipli şişe, temiz bir 250 ml&#39;lik 150 mi mutlak etanol doldurun. Bir 40 ml Soxhlet çıkarıcı içine numune içeren yüksük takın bir kondansatör eklemek ve bir dolaşımlı soğutucu bağlı paralel çıkarıcı iş istasyonu üzerinde her şeyi yükleyin. Not: etanol hamuru aktarmak için kullanılmışsa, yuvarlak tabanlı bir şişeye 150 ml tek fark ekleyin. </li><li> Tüm numuneler yüklendiğinde, karıştırma başlatıldı (sıcaklığı 18 ° C&#39;ye ayarlanması) 135 ° C sıcaklığa ayarlanmış ve sirkülasyon açın. Toplam 20 saat hamur numuneleri ekstrakte edin. </li><li> reflü durma noktasına gelmek için izin ısıtma kapatın. Sonra hem karıştırma ve serinlemek geçin. Soxhlet çıkarıcı dışarı yüksükler alıncımbız kullanarak ve davlumbaz yüksük gecede ıslak kağıt hamuru kurumaya bırakın. </li><li> Biyokütle yıkama sıvısına Soxhlet ekstre sıvının ekleyin ve paralel bir buharlaştırıcı ya da 40 ° C &#39;de dönel bir evaporatör ile biyokütle yıkama etanol buharlaştırma devam edin. </li><li> Bir analitik terazi üzerinde, darası alınmış bir alüminyum folyo parçası üzerine yüksük uçak kurutulmuş kağıt hamuru transfer ekstre hamurun hava ile kurutulmuş ağırlığı kayıt ve etiketli bir plastik torba içine aktarın. duvardan yüksük malzeme kazıma olmasa da her şeyi kurtarmak için deneyin. </li><li> (Adım 1.4 daha önce gösterildiği gibi) fırında kurutulmuş verim hesaplanması için, hemen hamuru nem içeriğini belirler. </li></ol> 5. Lignin İzolasyon <ol><li> Tüm etanol buharlaştınldı sonra, 30 mL su ile bir 50 ml santrifüj tüpüne yuvarlak dipli bir reaksiyon iyonik sıvı aktararak lignini presipite. süspansiyon birleştirilir ve en az 1 saat bekletin.2,000 x g&#39;de 20 dakika boyunca santrifüj ve boşaltılarak katıdan aynlır. Not: Bu protokol, su 3 eşdeğer anti-solvent olarak kullanılır. arzu edildiği takdirde az antisolven kullanılabilir. yıkar, çıkarılmış su ve tekrar kullanım için geri kazanılan iyonik sıvı toplanabilir. </li><li> Santrifüj tüpü içindeki linyin pelet damıtılmış su, 30 ml ilave edilir. 1 saat ve santrifüj için karıştırma, inkübasyon tekrarlayın. 3 lignin yıkar toplam için bu adımı tekrarlayın. </li><li> bir vakum fırın ve bir gece boyunca 45 ° C &#39;de delikli bir kapak kullanılarak santrifüj tüp içinde lignin kurutun. kilo Dara, lignin verimi belirlemek dengesine alüminyum folyo bir parça yerleştirmek için, fırından lignin eklemek ve hemen ağırlığı kaydedin. depolama için bir şişenin içine Lignini aktarın. </li></ol>

<ol>
	<li>Lewis, N. S., Nocera, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Powering+the+planet:+chemical+challenges+in+solar+energy+utilization.">Powering the planet: chemical challenges in solar energy utilization.</a> Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A. 103 (43), 15729-15735 (2006).</li><li>Dincer, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Renewable+energy+and+sustainable+development:+a+crucial+review.">Renewable energy and sustainable development: a crucial review.</a> Renewable and Sustainable Energy Reviews. 4 (2), 157-175 (2000).</li><li>Zweibel, K., Mason, J., Fthenakis, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+solar+grand+plan.">A solar grand plan.</a> Sci. Am. 298 (1), 64-73 (2008).</li><li>Lee, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biological+conversion+of+lignocellulosic+biomass+to+ethanol.">Biological conversion of lignocellulosic biomass to ethanol.</a> J. Biotechnol. 56 (1), 1-24 (1997).</li><li>Carrott, P., Ribeiro Carrott, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lignin-from+natural+adsorbent+to+activated+carbon:+A+review.">Lignin-from natural adsorbent to activated carbon: A review.</a> Bioresour.Technol. 98 (12), 2301-2312 (2007).</li><li>Cardona Alzate, C., S&#225;nchez Toro, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Energy+consumption+analysis+of+integrated+flowsheets+for+production+of+fuel+ethanol+from+lignocellulosic+biomass.">Energy consumption analysis of integrated flowsheets for production of fuel ethanol from lignocellulosic biomass.</a> Energy. 31 (13), 2447-2459 (2006).</li><li>Field, C. B., Campbell, J. E., Lobell, D. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biomass+energy:+the+scale+of+the+potential+resource.">Biomass energy: the scale of the potential resource.</a> Trends Biochem Sci. 23 (2), 65-72 (2008).</li><li>Hoogwijk, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Exploration+of+the+ranges+of+the+global+potential+of+biomass+for+energy.">Exploration of the ranges of the global potential of biomass for energy.</a> Biomass Bioenergy. 25 (2), 119-133 (2003).</li><li>Goldemberg, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ethanol+for+a+sustainable+energy+future.">Ethanol for a sustainable energy future.</a> Science. 315 (5813), 808-810 (2007).</li><li>Himmel, M. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biomass+recalcitrance:+engineering+plants+and+enzymes+for+biofuels+production.">Biomass recalcitrance: engineering plants and enzymes for biofuels production.</a> Science. 315 (5813), 804-807 (2007).</li><li>Mosier, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Features+of+promising+technologies+for+pretreatment+of+lignocellulosic+biomass.">Features of promising technologies for pretreatment of lignocellulosic biomass.</a> Bioresour.Technol. 96 (6), 673-686 (2005).</li><li>Kumar, P., Barrett, D. M., Delwiche, M. J., Stroeve, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Methods+for+pretreatment+of+lignocellulosic+biomass+for+efficient+hydrolysis+and+biofuel+production.">Methods for pretreatment of lignocellulosic biomass for efficient hydrolysis and biofuel production.</a> Ind Eng Chem Res. 48 (8), 3713-3729 (2009).</li><li>Hu, F., Ragauskas, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Suppression+of+pseudo-lignin+formation+under+dilute+acid+pretreatment+conditions.">Suppression of pseudo-lignin formation under dilute acid pretreatment conditions.</a> RSC Advances. 4 (9), 4317-4323 (2014).</li><li>Chakar, F. S., Ragauskas, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Review+of+current+and+future+softwood+kraft+lignin+process+chemistry.">Review of current and future softwood kraft lignin process chemistry.</a> Ind Crop Prod. 20 (2), 131-141 (2004).</li><li>Mutj&#233;, P., Pelach, M., Vilaseca, F., Garc&#237;a, J., Jim&#233;nez, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+comparative+study+of+the+effect+of+refining+on+organosolv+pulp+from+olive+trimmings+and+kraft+pulp+from+eucalyptus+wood.">A comparative study of the effect of refining on organosolv pulp from olive trimmings and kraft pulp from eucalyptus wood.</a> Bioresour.Technol. 96 (10), 1125-1129 (2005).</li><li>Zhao, X., Cheng, K., Liu, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Organosolv+pretreatment+of+lignocellulosic+biomass+for+enzymatic+hydrolysis.">Organosolv pretreatment of lignocellulosic biomass for enzymatic hydrolysis.</a> Appl. Microbiol. Biotechnol. 82 (5), 815-827 (2009).</li><li>Brandt, A., Gr&#228;svik, J., Hallett, J. P., Welton, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Deconstruction+of+lignocellulosic+biomass+with+ionic+liquids.">Deconstruction of lignocellulosic biomass with ionic liquids.</a> Green Chem. 15, 550 (2012).</li><li>Chen, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inexpensive+ionic+liquids:[HSO+4]&#8722;-based+solvent+production+at+bulk+scale).">Inexpensive ionic liquids:[HSO 4]&#8722;-based solvent production at bulk scale).</a> Green Chem. 16 (6), 3098-3106 (2014).</li><li>Brandt, A., Chen, L., van Dongen, B. E., Welton, T., Hallett, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structural+changes+in+lignins+isolated+using+an+acidic+ionic+liquid+water+mixture.">Structural changes in lignins isolated using an acidic ionic liquid water mixture.</a> Green Chem. 17, 5019-5034 (2015).</li><li>Sluiter, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=NREL/TP-510-42621.">NREL/TP-510-42621.</a> Determination of Total Solids in Biomass and Total Dissolved Solids in Liquid Process Samples. , (2008).</li><li>Sluiter, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=NREL/+TP+-+510+-+42618Determination+of+Structural+Carbohydrates+and+Lignin+in+Biomass.">NREL/ TP - 510 - 42618Determination of Structural Carbohydrates and Lignin in Biomass.</a> Determination of Structural Carbohydrates and Lignin in Biomass. , (2011).</li><li>Resch, M. G., Baker, S. R., Decker, <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=NREL/TP-5100-63351.">NREL/TP-5100-63351.</a> Low Solids Enzymatic Saccharificatin of Lignocellulosic Biomass. , (2015).</li><li>Brandt, A., Ray, M. J., To, T. Q., Leak, D. J., Murphy, R. J., Welton, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ionic+liquid+pretreatment+of+lignocellulosic+biomass+with+ionic+liquid-water+mixtures.">Ionic liquid pretreatment of lignocellulosic biomass with ionic liquid-water mixtures.</a> Green Chem. 13 (9), 2489-2499 (2011).</li><li>Aver, K., Scortegagna, A., Fontana, R., Camassola, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Saccharification+of+ionic-liquid-pretreated+sugar+cane+bagasse+using+Penicillium+echinulatum+enzymes.">Saccharification of ionic-liquid-pretreated sugar cane bagasse using Penicillium echinulatum enzymes.</a> J Taiwan Inst Chem Eng. 45 (5), 2060-2067 (2014).</li><li>George, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+of+low-cost+ionic+liquids+for+lignocellulosic+biomass+pretreatment.">Design of low-cost ionic liquids for lignocellulosic biomass pretreatment.</a> Green Chem. 17 (3), 1728 (2015).</li><li>Verd&#237;a, P., Brandt, A., Hallett, J. P., Ray, M. J., Welton, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fractionation+of+lignocellulosic+biomass+with+the+ionic+liquid+1-butylimidazolium+hydrogen+sulfate.">Fractionation of lignocellulosic biomass with the ionic liquid 1-butylimidazolium hydrogen sulfate.</a> Green Chem. 16 (3), 1617-1627 (2014).</li><li>Brandt, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ionic+liquid+pretreatment+of+lignocellulosic+biomass+with+ionic+liquid-water+mixtures.">Ionic liquid pretreatment of lignocellulosic biomass with ionic liquid-water mixtures.</a> Green Chem. 13 (9), 2489-2499 (2011).</li></ol>

Yazarlar ifşa hiçbir şey yok.

Burada yer alan lignoselülozik biyokütle fraksiyonasyon için bir teknik, selüloz bakımından zengin hamuru ve lignin üretir. hemiselülozlar çoğu iyonik sıvı içinde çözülür ve hidroliz, ancak geri verilmez. hemiselüloz, şekerler istenirse, Ionosolv odunsuzlaştırılmasında önce hemiselüloz ön-ekstraksiyon aşaması gerekli olabilir. Şimdiye kadar iyonik sıvı içki bulunan tüm bozunma ürünleri, lignin kaynaklanan özellikle olanlar belirlemek ve ölçmek mümkün değildir tam olarak, biyoküt...

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. &lt;/ P&gt; 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&#39;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&#39;ler zahmetli, çok-aşamalı sentezler oluşturulan birlikte, protik IL&#39;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

<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.

lignin çıkarma ve lignin çökeltme, tam miktarı hamuru ve glukoz Randıman, kullanılan biyokütle türüne bağlıdır geri tedavi çalıştırılan sıcaklık ve tedavi süresi. yüksek sıcaklıklarda, selüloz hidroliz ve bozulmasına sebep iyonik sıvı içinde kararsız ise kısa ön-muamele süreleri ve düşük sıcaklıklarda eksik ön yol açar. Seçilen iyonik sıvı da fraksiyonasyon prosedürünün sonucu önemli bir rol oynar. <p class="jove_content" fo:keep-togethe...

Watch this Scientific Journal Video about Pretreatment of Lignocellulosic Biomass with Low-cost Ionic Liquids at JoVE.com

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.

Düşük maliyetli İyonik Sıvılar ile Lignoselülozik Biyokütle tedavi öncesi

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 Görüntüleme.  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.

Video: Pretreatment of Lignocellulosic Biomass with Low-cost Ionic Liquids

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 ...

Çevre

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.

Toplam Lignin, lignin Monomer ve enzimatik Şeker Yayın: Lignocellulosic Biyokütle rekalsitrantların Varyasyonları yüksek verimlilik Taraması

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.

Ticari dan Eş Çarpımların olarak Alkenones izolasyonu ile Biyodizel Üretimi için Deneysel Protokolü<em&gt; Isochrysis</em&gt; Alg Biyokütle

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.

Ambrosia Beetle, Platypus Quercivorus (Murayama), ucuz, küçük ve kolayca inşa uçuş Mill kullanarak uçuş yeteneği ölçme

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).

Pentosan analizi için yeni bir yöntem mevcut Jüt biyokütle ve şeker monomerleri asidik iyonik sıvı kullanarak içine onun dönüşüm

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.

Yüksek β-O-4 içeriği ile Lignin çıkarımı hafif etanol ayıklama ve bozulumu verim üzerindeki etkisi

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

Kimya

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.

OrganoCat Prosesi kullanılarak Lignoselülozik Biyokütlenin Fraksiyonasyonu

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.

Olağandışı Akdeniz Lignoselülozik Kalıntılarından Ultra Hızlı Lignin Ekstraksiyonu

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.

Lignocellulosic Malzemeler için Yüksek verim Saccharification Testi

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

Biyoloji

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.

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