Name: fractionation of lignocellulosic biomass using the organocat process
Uploaded: 2021-06-05T13:00:00
Duration: 6 min 19 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Fractionation of Lignocellulosic Biomass using the OrganoCat Process at JoVE.com

Dette arbeidet ble utført som en del av Cluster of Excellence "Tailor-Made Fuels from Biomass" og "Fuel Science Center", som er finansiert av Excellence Initiative of the German Research Foundation for å fremme vitenskap og forskning ved tyske universiteter, samt en del av Bioeconomy Science Center (BioSC), støttet i prosjektet AP³ Focus Lab. Bioøkonomisk vitenskapssenters vitenskapelige virksomhet ble økonomisk støttet av Kunnskapsdepartementet innenfor rammen av NRW Strategieprojekt BioSC (nr. 313/323-400-002 13).

MERK: Prosessen kan settes på pause når som helst ved å la prøvene stå ved romtemperatur (i noen dager) eller i kjøleskapet (i lengre perioder). Se materiallisten hvis du vil ha mer informasjon om materialene som brukes i denne protokollen.
1. Bøk tre partikler
<ol><li>Generer ønsket partikkelstørrelse på bøk (Fagus sp.) ved hjelp av en skjæremølle med en 10 mm sikt, og tørk partiklene ved 50 °C til konstant masse (~ 24 timer), og la et gjenværende fuktighetsinnhold på ~ 10% vann.</li>
</ol>2. Lignocellulosisk fraksjonering og workup
<ol><li>Lignocellulose forbehandling og fraksjonering<ol>
<li>Suspender 500 mg bøk (Fagus sp.) partikler og 78,0 mg (0,5 mmol, 0,1 M) FDCA i 5 ml ultrarent vann ved romtemperatur i en 25 ml rustfritt stål høytrykksreaktor. Tilsett 5 ml 2 MTHF og en rørestang til fjæringen, og lukk reaktoren. Varm reaktoren til 160 °C på en varmeplate med en rørehastighet på 1500 o/min i 1 time.</li>
		<li>La reaksjonen avkjøles til romtemperatur i isvann over en periode på ~ 10 min. Åpne reaktoren, tilsett 52,5 μL NaOH-oppløsning (50 wt% NaOH i destillert vann), og rør i 15 min ved romtemperatur og 500 o/min på en røreplate.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Isolering av organisk fase og lignin-kvantifisering<ol>
<li>Sentrifuger blandingen (romtemperatur, 5 min, 1880 × g). Bruk en pipette til å overføre den organiske fasen (2-MTHF) til en 50 ml rundbunnsflaske.</li>
		<li>Fordamp den organiske fasen i en roterende fordamper (40 °C, 200 o/min, 180 mbar) til en fast og tørr ligninfraksjon oppnås. Bestem ligninutbyttet ved å veie med en analytisk balanse. Oppbevar den faste lignin ved romtemperatur for videre analyse.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Separasjon av fast celluloseberiket masse og vandig fase<ol>
<li>Filtrer den vandige fasen ved hjelp av et cellulosefilterpapir (17-30 μm porestørrelse) i en trakt for å isolere den celluloseberikede massen, og overfør den vandige fasen til et 5 ml hetteglass. Vask massen til nøytral pH med 3 x 25 ml vann, og oppbevar vaskeløsningen separat i et 100 ml beger. Tørk massen ved 80 °C til konstant masse (~24 h).</li>
		<li>Bestem det tørkede masseutbyttet ved å veie med en analytisk balanse.</li>
	</ol>
</li>
	<li>FDCA-gjenvinning og isolering av vandig fase<ol>
<li>Juster pH i vandig fase og vaskeløsningen fra trinn 2.3 separat under konstant omrøring til pH 1 ved hjelp av konsentrert HCl mens du kjøler løsningen i et isbad. Kontroller pH ved hjelp av universelt indikatorpapir.</li>
		<li>Filtrer det utfelte faste (FDCA) fra begge løsningene, kombiner rester og tørk ved 80 °C til konstant masse (~24 h). Kast vaskene. Bestem FDCA-utbyttet ved å veie med en analytisk balanse.</li>
		<li>Overfør den vandige fasen til en 25 ml kolbe, og oppbevar den ved 4 °C for analyse.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Prøvepreparering for furfural kvantifisering<ol>
<li>Utfør et eget eksperiment for å bestemme mengden furfural. Gjenta trinn 2.1.1-2.2.1.</li>
		<li>Tilsett 40 mg n-dekan som en intern standard til den oppsamlede organiske løsningsmiddelfraksjonen, og lagre for analyse.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. Analyse
<ol><li>Analyse av sukker i vandig fase ved høyytelses anionutvekslingskromatografi med pulserende amperometrisk deteksjon (HPAEC-PAD)<ol>
<li>Fortynn 10 μL av den vandige fasen samlet i trinn 2.4.3 med 190 μL destillert vann. Tilsett 10 μL 2 mM 2-deoksy-D-glukose til den fortynnede prøven.</li>
		<li>Utfør separasjon av monosakkarider på en monosakkaridseparatorkolonne med en strømningshastighet på 0,5 ml∙min-1, og injiser prøven etter likevekt med 2 mM NaOH i 10 minutter. Skill de nøytrale sukkerene med 2 mM NaOH over 18 min. Deretter bruker du 550 mM NaOH i 10 minutter for å skille uronsyrene. Skyll søylen med 800 mM NaOH i 10 min. MERK: Programvaren normaliserer mengden monosakkarider til mengden av den interne standarden og kvantifiserer dem ved hjelp av standard kalibreringskurver av de forskjellige monosakkaridene.</li>
	</ol></li>
	<li>Lignin analyse via 1H-13C heteronukleær enkelt kvantekorrelasjon kjernemagnetisk resonans (1H-13C-HSQC NMR)<ol>
<li>Løs opp ~50 mg lignin i 0,5 ml deutert dimetylsulfoksid ([d6] DMSO), og overfør blandingen til et NMR-rør. Utfør 1H-13C HSQC (måletid 220 min) NMR-målinger ved hjelp av et spektrometer på 400 MHz.</li>
		<li>Bestem hvilke typer koblinger som finnes i lignin ved hjelp av spekteret.<ol>
<li>Se det kjemiske skiftet av spekteret til DMSO-signalet (δ(1H) = 2.500 ppm; δ(13C) = 39.52 ppm).</li>
			<li>Utfør en manuell fasekorrigering på begge aksene til alle signalene er positive, og utfør deretter en grunnlinjekorrigering.</li>
			<li>Integrer signalene til de aromatiske enhetene og lignins koblinger; se tabell 1 for de kjemiske skiftene.</li>
		</ol>
</li>
		<li>Beregn summen av aromatiske enheter (arom.) ved hjelp av følgende formel: Σ(arom.) = (S2,6 / 2) + ((G2 + G5) / 2) + (H2,6 / 2) (1) Med Si være integrert over signalet som tilsvarer 2 og 6 syringyl protoner, Gjeg er integralene over signalene som tilsvarer 2 og 5 guaiacyl protoner, og Hjeg er integrert over signalet som tilsvarer 2 og 6 p-hydroksyfenyl protoner.</li>
		<li>Beregn prosentandelen av hver enhet ved hjelp av følgende formler: S = (S2,6/ 2) / Σ(arom.) × 100% (2) G = ((G2 + G5) / 2) / Σ(arom.) × 100% (3) H = (H2,6 / 2) / Σ(arom.) × 100% (4) Med S, G og H er prosentandelene av respektive monomerer-syringyl- (S), guaiacyl- (G) og p-hydroksyfenyl (H)-monomerenheter per 100 monomerenheter.</li>
		<li>Beregn antall koblinger per 100 enheter ved hjelp av følgende formler: β-O-4 koblinger = α β-O-4 / Σ (arom.) × 100% (5) koblinger = (α β-β + β β-β + γ β-β) / Σ(arom.) × 100% (6) koblinger = (α β-5 + β β-5 + γ β-5) / Σ(arom.) × 100% (7) Med α, β og γ å være integrert over signalet som tilsvarer α-, β- og γ-protonsignalene til de tilsvarende β-O-4-, β-β- og β-5-koblingene. MERK: Koblinger er gitt som kobling per 100 monomerenheter. På grunn av overlapping av topper beregnes β-O-4 bare ved hjelp av α protonsignal. β-β og β-5 koblinger beregnes ved hjelp av alle signaler om den tilsvarende koblingen.</li>
	</ol></li>
	<li>Analyse av gelpermeasjonskromatografi (GPC)<ol>
<li>Løs opp 10 mg tørket lignin og 1 mg glukose (som intern standard) i 1 ml av en 0,1 M NaOH og 0,01 wt% NaN3 vandig oppløsning i et 1,5 ml gasskromatografi (GC)-hetteglass. Lukk GC-hetteglasset med en hette med septum.</li>
		<li>Injiser 100 μL av prøven i et hplc-system (high-performance liquid chromatography) utstyrt med en ultrafiolett detektor og overvåking av en bølgelengde på λ = 280 nm. Bruk et system som består av et precolumn programmert temperatur splitt / splitless injektorsystem med polar silika (8 mm x 50 mm) og tre gelkolonner (8 mm x 300 mm, partikkeldiameter: 5 μm, nominell porebredde: 1000 Å) med en strømningshastighet på 1 ml min-1. Referer de oppnådde dataene til signalet fra den interne standarden (glukose). Beregn massedistribusjonen ved hjelp av programvaren, referert til en ekstern kalibrering med poly (styren sulfonat) i et område fra 266 til 65000 Da.</li>
	</ol></li>
	<li>Furfural kvantifisering via GC<ol>
<li>Tilsett 20 mg n-dekan som intern standard i den organiske fasen av OrganoCat-forbehandlingen. Overfør 1 ml av den organiske fasen til et 1,5 ml GC-hetteglass.</li>
		<li>Injiser 1 μL av denne løsningen i en gasskromatograf ved hjelp av en 30 m kolonne med en polar polyuretan glykol stasjonær fase og helium som bærergass med en strømningshastighet på 1,5 ml min-1 og en flammeioniseringsdetektor. Still inn starttemperaturen til 50 °C, hev deretter med 8 °C min-1 til 250 °C og hold den ved 250 °C i 5 minutter.</li>
		<li>Kvantifisere furfural ved hjelp av integralene (Int) gitt av programvaren og en eksternt beregnet korreksjonsfaktor (jf).<ol>
<li>Forbered en prøve på 1 mg furfural og 5 mg n-dekani 1 ml 2-MTHF, og injiser den i GC ved hjelp av den nevnte prosedyren. Beregn korreksjonsfaktoren på følgende måte: cf = (Int(n-decane) / m(n-decane)) / (Int(furfural) / Int(furfural)) (8)</li>
			<li>Bruk korreksjonsfaktoren til å beregne mengden furfural i den ukjente prøven med følgende formel: m(furfural) = m(n-dekanter) / Int(n-dekanter) × jf × Int(furfural) (9)</li>
		</ol>
</li>
	</ol></li>
	<li>Cellulose-beriket massehydrolyse<ol>
<li>Utfør massehydrolyse av celluloseberikede rester hentet fra OrganoCat-forbehandling i en varmeblokk med blanding (se materialtabellen) ved hjelp av 1,5 ml hetteglass.</li>
		<li>Tilsett 20 mg celluloseberiket masse og 10 μL cellulase (60 filterpapirenheter (FPU) ml-1 og 82 cellobiaseenheter (CBU) ml-1) til 1 ml sitratbuffer (pH = 4,5) i et 1,5 ml hetteglass, og rist ved 50 °C i 0 timer, 1 t eller 72 timer. Deretter oppvarmer du prøvene til 99 °C i 10 minutter for å tette enzymene.</li>
		<li>Bestem glukosekonsentrasjonen ved hjelp av et glukoseanalysesett (hexokinase).</li>
	</ol></li>
</ol>

<ol>
	<li>Isikgor, F. H., Becer, C. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lignocellulosic+biomass:+a+sustainable+platform+for+the+production+of+bio-based+chemicals+and+polymers.">Lignocellulosic biomass: a sustainable platform for the production of bio-based chemicals and polymers.</a> Polymer Chemistry. 6 (25), 4497-4559 (2015).</li><li>Azadi, P., Inderwildi, O. R., Farnood, R., King, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Liquid+fuels,+hydrogen+and+chemicals+from+lignin:+A+critical+review.">Liquid fuels, hydrogen and chemicals from lignin: A critical review.</a> Renewable &amp; Sustainable Energy Reviews. 21, 506-523 (2013).</li><li>Aro, T., Fatehi, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Production+and+application+of+lignosulfonates+and+sulfonated+lignin.">Production and application of lignosulfonates and sulfonated lignin.</a> ChemSusChem. 10 (9), 1861-1877 (2017).</li><li>Kai, D., 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=Towards+lignin-based+functional+materials+in+a+sustainable+world.">Towards lignin-based functional materials in a sustainable world.</a> Green Chemistry. 18 (5), 1175-1200 (2016).</li><li>Fang, W., Yang, S., Wang, X. -. L., Yuan, T. -. Q., Sun, R. -. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Manufacture+and+application+of+lignin-based+carbon+fibers+(LCFs)+and+lignin-based+carbon+nanofibers+(LCNFs).">Manufacture and application of lignin-based carbon fibers (LCFs) and lignin-based carbon nanofibers (LCNFs).</a> Green Chemistry. 19 (8), 1794-1827 (2017).</li><li>Linger, J. G., 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=Lignin+valorization+through+integrated+biological+funneling+and+chemical+catalysis.">Lignin valorization through integrated biological funneling and chemical catalysis.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 111 (33), 12013-12018 (2014).</li><li>Liao, Y., 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=A+sustainable+wood+biorefinery+for+low-carbon+footprint+chemicals+production.">A sustainable wood biorefinery for low-carbon footprint chemicals production.</a> Science. 367 (6484), 1385-1390 (2020).</li><li>Galkin, M. V., Samec, J. S. 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+valorization+through+catalytic+lignocellulose+fractionation:+a+fundamental+platform+for+the+future+biorefinery.">Lignin valorization through catalytic lignocellulose fractionation: a fundamental platform for the future biorefinery.</a> ChemSusChem. 9 (13), 1544-1558 (2016).</li><li>vom Stein, T., 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=From+biomass+to+feedstock:+one-step+fractionation+of+lignocellulose+components+by+the+selective+organic+acid-catalyzed+depolymerization+of+hemicellulose+in+a+biphasic+system.">From biomass to feedstock: one-step fractionation of lignocellulose components by the selective organic acid-catalyzed depolymerization of hemicellulose in a biphasic system.</a> Green Chemistry. 13 (7), 1772-1777 (2011).</li><li>Anastas, P. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Meeting+the+challenges+to+sustainability+through+green+chemistry.">Meeting the challenges to sustainability through green chemistry.</a> Green Chemistry. 5 (2), 29-34 (2003).</li><li>Weidener, D., 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=One-step+lignocellulose+fractionation+by+using+2,5-furandicarboxylic+acid+as+a+biogenic+and+recyclable+catalyst.">One-step lignocellulose fractionation by using 2,5-furandicarboxylic acid as a biogenic and recyclable catalyst.</a> ChemSusChem. 11 (13), 2051-2056 (2018).</li><li>vom Stein, T., Grande, P. M., Leitner, W., Dom&#237;nguez de Mar&#237;a, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Iron-catalyzed+furfural+production+in+biobased+biphasic+systems:+from+pure+sugars+to+direct+use+of+crude+xylose+effluents+as+feedstock.">Iron-catalyzed furfural production in biobased biphasic systems: from pure sugars to direct use of crude xylose effluents as feedstock.</a> ChemSusChem. 4 (11), 1592-1594 (2011).</li><li>Viell, J., Harwardt, A., Seiler, J., Marquardt, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Is+biomass+fractionation+by+Organosolv-like+processes+economically+viable?+A+conceptual+design+study.">Is biomass fractionation by Organosolv-like processes economically viable? A conceptual design study.</a> Bioresource Technology. 150, 89-97 (2013).</li><li>Ait Rass, H., Essayem, N., Besson, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Selective+aerobic+oxidation+of+5-HMF+into+2,5-furandicarboxylic+acid+with+Pt+catalysts+supported+on+TiO2+-+and+ZrO2+-based+supports.">Selective aerobic oxidation of 5-HMF into 2,5-furandicarboxylic acid with Pt catalysts supported on TiO2 - and ZrO2 -based supports.</a> ChemSusChem. 8 (7), 1206-1217 (2015).</li><li>Yi, G., Teong, S. P., Zhang, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Base-free+conversion+of+5-hydroxymethylfurfural+to+2,5-furandicarboxylic+acid+over+a+Ru/C+catalyst.">Base-free conversion of 5-hydroxymethylfurfural to 2,5-furandicarboxylic acid over a Ru/C catalyst.</a> Green Chemistry. 18 (4), 979-983 (2016).</li><li>Ardemani, 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=Solid+base+catalysed+5-HMF+oxidation+to+2,5-FDCA+over+Au/hydrotalcites:+fact+or+fiction.">Solid base catalysed 5-HMF oxidation to 2,5-FDCA over Au/hydrotalcites: fact or fiction.</a> Chemical Science. 6 (8), 4940-4945 (2015).</li><li>Dom&#237;nguez de Mar&#237;a, P., Guajardo, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biocatalytic+valorization+of+furans:+opportunities+for+inherently+unstable+substrates.">Biocatalytic valorization of furans: opportunities for inherently unstable substrates.</a> ChemSusChem. 10 (21), 4123-4134 (2017).</li><li>Grande, P. 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=Fractionation+of+lignocellulosic+biomass+using+the+OrganoCat+process.">Fractionation of lignocellulosic biomass using the OrganoCat process.</a> Green Chemistry. 17 (6), 3533-3539 (2015).</li><li>Holtz, 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=Process+development+for+separation+of+lignin+from+OrganoCat+lignocellulose+fractionation+using+antisolvent+precipitation.">Process development for separation of lignin from OrganoCat lignocellulose fractionation using antisolvent precipitation.</a> Separation and Purification Technology. 236, 116295 (2020).</li><li>Weidener, D., 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=Lignin+precipitation+and+fractionation+from+OrganoCat+pulping+to+obtain+lignin+with+different+sizes+and+chemical+composition.">Lignin precipitation and fractionation from OrganoCat pulping to obtain lignin with different sizes and chemical composition.</a> Molecules. 25 (15), 3330 (2020).</li><li>Weidener, D., 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=Multiscale+analysis+of+lignocellulose+recalcitrance+towards+OrganoCat+pretreatment+and+fractionation.">Multiscale analysis of lignocellulose recalcitrance towards OrganoCat pretreatment and fractionation.</a> Biotechnology for Biofuels. 13 (1), 155 (2020).</li><li>Weidener, D., 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=Lignocellulose+fractionation+using+recyclable+phosphoric+acid:+lignin,+cellulose,+and+furfural+production.">Lignocellulose fractionation using recyclable phosphoric acid: lignin, cellulose, and furfural production.</a> ChemSusChem. 14 (3), 909-916 (2020).</li></ol>

Forfatterne har ingenting å avsløre.

Den beskrevne fraksjoneringen av lignocellulose viser en avveining mellom hemicellulosehydrolyseeffektivitet og selektivitet for å unngå sukkerforringelse av furaner, avhengig av reaksjonstid og temperatur (figur 1). Lignin utvinning ble tilsvarende påvirket av de tøffere forholdene. Spesielt reduksjonen av β-O-4-koblinger og forbedring av gjennomsnittlig massevekt på grunn av rekondensering ved høyere temperatur og reaksjonstid understreker dette kompromisset som må gjøres. Valg av reaksjonstid og temperatur er derfor et kritisk skritt i denne lignocellulosefraksjoneringsprosessen. Ettersom effektiviteten av enzymatisk hydrolyse ser ut til å være mest bestemt av delignifisering i den FDCA-katalyserte OrganoCat-prosessen, gir de tøffeste behandlingsforholdene den mest tilgjengelige massen. Andre variasjoner av prosessen9,11,18,22, for eksempel ved hjelp av forskjellige katalysatorer, viser at styrken til katalysatoren og den endelige pH i den reaktive løsningen har den sterkeste effekten på prosesseffektiviteten. Modifikasjoner av prosedyren, for eksempelpreswelling med fosforsyre, har vist seg å ha en gunstig effekt også22. På grunn av variasjonen i sammensetningen trenger prosessen imidlertid optimalisering, avhengig av de forskjellige råstoffene21. Tatt i betraktning den generelle prosessytelsen, må nedstrøms rensing av de separerte fraksjonene vurderes, og derfor spiller selektivitet en viktig rolle. Sammenlignet med andre organosolv-lignende prosesser, bruker OrganoCat et bifasisk vann / 2-MTHF-system, som gir de viktigste komponentene i tre relativt enkle, separate bekker. På denne måten kan ytterligere nedstrøms og resulterende energi- og utstyrskostnader reduseres13,18.

Bruken av fossile ressurser har ført til store teknologiske fremskritt ettersom de danner grunnlaget for mange produkter som er avgjørende for hverdagen. Begrensningen av ressurser som olje og gass på jorden og miljøskadene knyttet til utnyttelsen skaper imidlertid et presserende behov for alternativer. Lignocellulosic biomasse er en lovende kilde for karbonbaserte kjemikalier, da det er fornybart, allsidig og karbonnøytralt1. Lignocellulose består i utgangspunktet av tre hovedfraksjoner å benytte seg av: hemicelluloses, cellulose og lignin. Den industrielle behandlingen har en lang historie. Etablerte og utbredte prosesser, som sulfitt- og Kraft-prosessene fra papirindustrien, fokuserer imidlertid hovedsakelig på cellulose for utnyttelse i papirmasse- og papirindustrien2. En full valorisering av alle tre lignocellulosiske fraksjoner er nødvendig for å gjøre lignocellulosebehandling mot kjemikalier mer lønnsomt fra økonomiske og miljømessige perspektiver.
I mange lignocellulose valoriseringsstrategier er lignin bare et biprodukt som ofte brennes for energigjenvinning. For tiden brukes bare 1-2% av den industrielt produserte lignin til å produsere verdiskapende produkter som betongtilsetninger, overflateaktive stoffer og vanillin3. Likevel er det den største fornybare kilden til aromatikk og har derfor lovende egenskaper for påføring som grunnlag for polymerer4, karbonfibre5og drivstoff2. Utfordringene i tapperheten av lignin ligger i sin komplekse struktur og mangfold, avhengig av kildematerialet og utvinningsforholdene. Videre, på grunn av deres prosessforhold, leverer de mest utbredte lignocellulosefraksjoneringsprosessene sulfonert lignin med et høyt antall C-C-koblinger mellom monomerenhetene. Derfor er kommersielt tilgjengelig lignin utfordrende å depolymerisere.
En rekke forskjellige tilnærminger, som fokuserer på den helhetlige utnyttelsen av alle tre fraksjonene, er utviklet for lignocellulosefraksjonering. De fleste prosesser er avhengige av hydrolyse av hemicellulose, enten med fortynnede syrer og baser eller ved å bruke autoprotolysen av vann ved forhøyede temperaturer. Som et av de mest utforskede alternativene bruker organosolvprosesser lavkokende organiske løsningsmidler, vanligvis i kombinasjon med vann. Kjente varianter av denne prosessen inkluderer Alcell-prosessen, som bruker 50% etanol, og Organocell-prosessen, som bruker metanol i det første trinnet og legger til NaOH i det andre trinnet. Acid organosolv prosesser som bruker maursyre eller eddiksyre er også beskrevet2. På grunn av det nylige fokuset på tapperhet av lignin som et stort biorefineryprodukt, har nye tilnærminger blitt utviklet, som kombinerer ligninutvinning med etterfølgende eller integrerte konverteringstrinn for å gi mindre ligninforbindelser og mer stabile og verdifulle produkter6,7,8.
OrganoCat lignocellulose fraksjoneringsprosess (OrganoCat) er basert på et tofaset vannsystem og 2-metyltetrahydrofuran (2-MTHF)9. I tillegg brukes en resirkulerbar organisk syre som katalysator, som selektivt hydrolyserer hemicelluloses ved milde temperaturer. Alle prosesskjemikalier kan produseres på en relativt billig og biogen måte, noe som reduserer miljøpåvirkningen av prosessen i samsvar med prinsippene i Grønn kjemi10. Prosessen leverer tre separate produktstrømmer med lignin i organisk fase, depolymerisert hemicellulose sukker i vandig fase, og cellulose-beriket masse som en solid rest. Ettersom produktstrømmene lett kan separeres, kan nedstrømstrinn, energibehov og materialkostnader reduseres betydelig sammenlignet med for eksempel monofasiske tilnærminger. lignin har en relativt lav molekylvekt og et høyt antall β-O-4 koblinger11. Depolymeriserte hemicellulose sukkerarter kan brukes til gjæring eller konvertering til fine kjemikalier12. Cellulosemassen er svært tilgjengelig for enzymatisk depolymerisering9.
Den opprinnelige OrganoCat-prosessen bruker oksalsyre som katalysator for å fraksjonere lignocellulose. Oksalsyre kan deretter gjenvinnes ved krystallisering9. Dette øker imidlertid prosesskostnadene for kjøling av reaksjonen og delvis fordampning av vann. Den delvise nedbrytningen av oksalsyre ville redusere inntektene ytterligere13. Av denne grunn ble OrganoCat-prosessen forbedret ved å introdusere 2,5-furandicarboxylic acid (FDCA) som katalysator11. FDCA er ikke bare tilstrekkelig sur til å katalysere reaksjonen, men kan også avledes fra glukose via dehydrering til 5-hydroksymetylfurfural og påfølgende oksidasjon med metallbaserte katalysatorer eller biokatalysatorer14,15,16,17. Selv om surheten til FDCA er litt lavere, har den en høyere termisk stabilitet enn oksalsyre. FDCA har lav løselighet i vann ved romtemperatur, noe som gjør det mulig å gjenopprette seg fra vandig fase etter reaksjonen.
En oppskalering av OrganoCat-prosessen ble vellykket utviklet til en 3 L-reaktor18. Ytterligere studier på OrganoCat lignin fant at antisolvent nedbør med n-heksan eller n-pentan tillater en energieffektiv lignin utvinning19. Det var mulig å få ligninfraksjoner med forskjellige molekylvekter20. Dette dokumentet presenterer den fullstendige forberedende metoden for en skalerbar, ett-trinns fraksjoneringsprosess av lignocellulosisk biomasse ved hjelp av FDCA som katalysator. Denne prosessen gir ekstrahert lignin, depolymeriserte hemicelluloser og cellulosemasse i tre lett separerbare produktstrømmer.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>1200 HPLC system</td>
			<td>Agilent</td>
			<td>n.a.</td>
			<td>was used for size exclusion chomatogaphy</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2,5-furandicarboxylic acid</td>
			<td>TCI Deutschland GmbH</td>
			<td>F0710</td>
			<td>Purity:&#160;&#62;98.0%(T)(HPLC)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2-methyltetrahydrofuran</td>
			<td>Carl Roth GmbH</td>
			<td>6845.4</td>
			<td>SOLVAGREEN&#160;&#8805;99 %, extra pure</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Accellerase 1500</td>
			<td>Provided by Genencor (60&#160;FPU&#160;mL-1 and 82&#160;CBU&#160;mL-1; 2300 AE Leiden, Netherlands)</td>
			<td>n.a.</td>
			<td>cellulase for pulp hydrolysis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>beech wood (Fagus sp.)</td>
			<td>local supplier</td>
			<td>n.a.</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BioTek Power Wave HT UV-Vis Spectrometer</td>
			<td>BioTek Germany, 74177 Bad Friedrichshall, Germany</td>
			<td>BT-RPRWI</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bruker AS400 (400&#160;MHz) Spectrometer</td>
			<td>Bruker, Billerica, MA 01821, USA</td>
			<td>n.a.</td>
			<td>HSQC-NMR analysis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CarboPac PA20 column</td>
			<td>Dionex</td>
			<td>302747</td>
			<td>monosaccharide separator column for high-performance anion-exchange chromatography</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>centrifuge 5430 R</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td>5428000610</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Focus GC</td>
			<td>Thermo Fischer</td>
			<td>n.a.</td>
			<td>gas chromatograph</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glucose (hexokinase) assay kit</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>GAHK20-1KT</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>GPC- precolumn PSS PolarSil in DMAc</td>
			<td>PSS Polymer Strandards Service GmbH</td>
			<td>PSA080505</td>
			<td>precolumn with polar silica (8 x 50 mm)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HP-INNOwax column 30 m</td>
			<td>Agilent J &#38; W</td>
			<td>19091N-213IE</td>
			<td>GC column with a polar polyethylene glycol stationary phase</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PSS MCX</td>
			<td>PSS Polymer Strandards Service GmbH</td>
			<td>&#160;MCA0830051E3</td>
			<td>gel columns (8 x 300 mm, particle diameter: 5 &#181;m, nominal pore width: 1000 &#197;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ThermoMixer</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td>n.a.</td>
			<td>mixing and heating block</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>tinyclave steel Typ 3 / 25 mL</td>
			<td>B&#252;chi</td>
			<td>49,33,45,10,000</td>
			<td>100 bar, 200 &#176;C</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

fractionation of lignocellulosic biomass using the organocat process

Overgangen fra en petroleumsbasert til en mer bærekraftig og biobasert økonomi krever utvikling av nye raffinerikonsepter for å opprettholde tilgangen på råvarer og energi. For disse nye og bærekraftige biorefinery konseptene er det viktig å bruke katalysatorer og løsningsmidler som er i tråd med prinsippene i grønn kjemi. Derfor kan implementering av biogene alternativer være en lovende løsning. Lignocellulose forbehandling og fraksjoneringsprosessen presentert heri-OrganoCat-er en integrert fraksjonering av lignocellulose i hovedkomponentene ved hjelp av biogene syrer som 2,5-furandicarboksylsyre som katalysator. Hemicelluloses og andre ikke-cellulose polysakkarider depolymeriseres selektivt av den fortynnede syren og oppløses, mens den krystallinske cellulosen forblir i den faste massen. I nærvær av en annen organisk fase bestående av biogen 2-metyltetrahydrofuran, blir disentangled lignin ekstrahert in situ. Prosessen muliggjør effektiv fraksjonering av de tre hovedkomponentene-lignin, cellulose og ikke-cellulosiske sukkerarter. Dette bidrar til å fokusere på kvaliteten på lignin, forbedring av enzymatisk hydrolyse av celluloseberiket masse, og den milde ikke-cellulosiske sukkerutvinningen med lav nedbrytning.

Et typisk sett med forhold for lignocelluloseforbehandlings- og fraksjoneringsprosessen OrganoCat (OrganoCat) bruker 0,1 M FDCA som katalysator, en biomassebelastning på 100 g L-1 (bøk, sammenlignet med den vandige fasen), 1 t reaksjonstid og 160 °C som reaksjonstemperatur. Sammensetningen av bøk har blitt publisert andre steder21 (~ 48% cellulose, 27% hemicellulose, 26% lignin). Figur 1 viser den ekstraherte hemicellulosehydrolysat med dette settet av forhold samt lengre reaksjonstid (3 t) og lavere temperatur (140 °C).
Bruk av strengere forhold, for eksempelhøyere temperatur og lengre reaksjonstid, kan føre til høyere ekstraksjonsutbytter, men fører også til mer nedbrytning av produktene-furfural er et nedbrytningsprodukt av xylose, mens 5-(hydroksymetyl)furfural (5-HMF) er det tilsvarende nedbrytningsproduktet av glukose. En høyere mengde furfural ble notert i produktene (fordelt mellom vandige og organiske faser) med en reaksjonstid på 3 timer ved 160 °C. Ettersom sukkerforringelsesproduktene er svært reaktive og har en tendens til å danne humins-oligomerer av furaner og sukker - kan kortere reaksjonstid ved høyere temperatur betraktes som et godt kompromiss mellom høy utvinningseffektivitet og lav sukkerforringelse.
Mengden ekstrahert lignin er også direkte relatert til reaksjonstemperatur og tid. Figur 2 viser mengden lignin som er ekstrahert, β-O-4-koblingsinnholdet og de massegjennomsnittlige molarmassene til de ekstraherte ligninene. Mens det ekstraherte lignin-utbyttet stiger med lengre reaksjonstid,reduseres antall intakte β- O-4-koblinger med omtrent halvparten når de reagerer i 3 timer i stedet for 1 t. Senking av reaksjonstemperaturen fra 160 °C til 140 °C har en mye lavere innvirkning på lignin, noe som resulterer i litt mindre utbytte, mindre massegjennomsnittet molarmasse og høyere β-O-4-innhold.
Som enzymatisk hydrolyse av (lingo-)cellulose er en vanlig indikator for pulping effektivitet, ble en kommersiell cellulosecocktail påført de forskjellige OrganoCat-massene som følge av de ovennevnte OrganoCat reaksjonstilstandssettene (Figur 3). Siden cellulasen ikke er optimalisert for substratene, er den totale cellulosekonverteringen ikke sammenlignbar med toppmoderne ytelse; Det tillater imidlertid sammenligning av de forskjellige massene til hverandre. Den lengre reaksjonstiden viser en betydelig innvirkning på den første reaksjonstiden og glukoseutbyttet etter 72 timer, og forbedrer seg med en faktor på ~ 2,5. Senking av temperaturen ser ut til å vise en mye mindre innvirkning, noe som antyder at hovedfaktoren som forårsaker forskjellene i enzymatisk fordøyelighet i denne behandlingen er graden av delignifisering.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61933/61933fig1v2.png"> Figur 1: Sukkerutvinning og pelsproduksjon i OrganoCat-prosessen med 0,1 M 2,5-furandicarboksylsyre som katalysator og 100 g L-1 bøk (sammenlignet med vandig fase) ved forskjellige reaksjonstemperaturer og -tider som angitt på x-aksen11. Alle eksperimenter har blitt utført i triplikat. Gjennomsnittet vises med standardavviket. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61933/61933fig01large.jpg" target="_blank">Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61933/61933fig2v2.png"> Figur 2: Mengde og analyse av lignin ekstrahert av OrganoCat-prosess med 0,1 M 2,5-furandicarboksylsyre som katalysator og 100 g L-1 bøk (sammenlignet med vandig fase) ved forskjellige reaksjonstemperaturer og -tider som angitt på x-aksen11. Lignin-utbyttet er beregnet i triplikat. Gjennomsnittet vises med standardavviket. Molekylærmasse og koblinger ble avledet fra representative enkelteksperimenter. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61933/61933fig02large.jpg" target="_blank">Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61933/61933fig3v2.png"> Figur 3: Enzymatisk hydrolyse av masser. Glukoseutbytter etter 72 timer (blå barer) og reaksjonshastigheter i løpet av den første timen (grå stenger) fra hydrolyse av ubehandlet bøk og celluloseberikede masser hentet fra OrganoCat med 0. 1 M 2,5-furandicarboxylic syre som katalysator og 100 g L-1 bøk (sammenlignet med vandig fase) ved forskjellige reaksjonstemperaturer og tider som angitt på x-aksen. Cellulase ble påført de forskjellige substratene ved 50 °C i opptil 72 timer i angrebuffer (pH 4,5)11. Alle eksperimenter har blitt utført i triplikat. Gjennomsnittet vises med standardavviket. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61933/61933fig03large.jpg" target="_blank">Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.</a>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td>Enhet</td>
			<td>Skift δ (1H)(13C)</td>
			<td>Kobling</td>
			<td>Skift δ (1H)(13C)</td>
		</tr>
<tr>
<td></td>
			<td>[ppm]</td>
			<td></td>
			<td>[ppm]</td>
		</tr>
<tr>
<td>S2,6
</td>
			<td>(6.95–6.46) (106.8–101.9)</td>
			<td>α β-O-4</td>
			<td>(5.08–4.69) (75.8–69.9)</td>
		</tr>
<tr>
<td>G2
</td>
			<td>(7.12–6.72) (113.4–108.7)</td>
			<td>α β-β</td>
			<td>(4.72–4.58) (87.46–84.0)</td>
		</tr>
<tr>
<td>G5
</td>
			<td>(7.04–6.51) (117.8–113.4)</td>
			<td>β β-β</td>
			<td>(3.35–3.11) (62.0–57.9)</td>
		</tr>
<tr>
<td>H2,6
</td>
			<td>(7.01–6.8) (129.1–123.2)</td>
			<td>γ β-β 1</td>
			<td>(4.26–4.09) (73.0–70.0)</td>
		</tr>
<tr>
<td></td>
			<td></td>
			<td>γ β-β 2</td>
			<td>(3.87–3.71) (73.0–70.0)</td>
		</tr>
<tr>
<td></td>
			<td></td>
			<td>α β-5</td>
			<td>(5.51–5.41) (88.8–86.6)</td>
		</tr>
<tr>
<td></td>
			<td></td>
			<td>β β-5</td>
			<td>(3.52–3.42) (54.0–52.1)</td>
		</tr>
<tr>
<td></td>
			<td></td>
			<td>γ β-5</td>
			<td>(3.80–3.67) (64.1–62.1)</td>
		</tr>
</tbody></table>Tabell 1: Kjemiske skift bestemt av 1H-13C heteronukleær enkelt kvantekorrelasjon kjernemagnetisk resonans (1H-13C-HSQC NMR) for forskjellige koblinger i lignin. Forkortelser: S = syringylenhet, G = guaiacylenhet, H = p-hydroksyfenylenhet.

Watch this Scientific Journal Video about Fractionation of Lignocellulosic Biomass using the OrganoCat Process at JoVE.com

Fractionation of Lignocellulosic Biomass using the OrganoCat Process

OrganoCat er en metode for forbehandling og fraksjonering av lignocellulose under milde forhold i lignin, gjærbare sukkerarter og cellulosemasse. I et biogent, bifasisk løsningsmiddelsystem av vann og 2-metyltetrahydrofuran med 2,5-furankarboksylsyre som katalysator, er OrganoCat-produktene separert in situ for enkel produktgjenvinning.

Fraksjonering av lignocellulosisk biomasse ved hjelp av OrganoCat-prosessen

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 ...

Lignin cellulosefraksjonering ved hjelp av OrganoCat-teknologien gir enkel separasjon av lignin, cellulose og gjærbare sukkerarter ved hjelp av et to fasisk en grytereaksjonssystem. På grunn av kompatibly, milde reaksjonsforhold, kan en høy produktkvalitet oppnås. Vår prosess legger til rette for enkel produktseparasjon og katalysator og resirkulering av løsemidler.Det er også 100% biogent, slik at kjemikaliene som brukes i prosessen kan fremstilles i samme bioraffineri som de brukes i. Lignin er kjent for sitt høye potensial, men tapperheten er fortsatt en kamp. For våre myteutvinningsforhold leverer vi mer konsistente og verdifulle lignans.Separasjonen av lignas cellulosefraksjonering kan være utfordrende avhengig av biomassen som brukes. En høyere sentrifugering for oss eller tilsetning av salt til blandingen kan gjøre separasjonsprosessen enklere. Begynn med å suspendere 500 milligram Beachwood-partikler og 78 milligram FDCA i fem milliliter ultrarent vann ved romtemperatur i en høytrykksreaktor i rustfritt stål.Tilsett deretter fem milliliter av to MTHF og en rørestang til denne fjæringsvarmen reaktoren på en varmeplate til 160 grader Celsius i en time med omrøring ved 1500 omdreininger per minutt. På slutten av inkubasjonen, la reaksjonen avkjøles til romtemperatur og et isvannbad i 10 minutter, tilsett deretter 52,5 mikroliter natriumhydroksid og legg reaksjonen på en røreplate ved 500 omdreininger per minutt i 15 minutter ved romtemperatur. For å isolere den organiske fasen fra reaksjonsblandingen, sentrifuger reaksjonen i fem minutter ved 1880 ganger G ved romtemperatur og for å bruke en pipette til å overføre den separerte organiske fasen til en 50 milliliter rundbunnsflaske fordampe løsningen i en roterende fordamper ved 180 millibar, 40 grader Celsius og 200 omdreininger per minutt til en solid tørr ligninfraksjon oppnås, deretter bestemme lignin utbyttet og lagre den faste lignin ved romtemperatur inntil videre analyse.For å isolere celluloseberiket masse, filtrer den vandige fasen gjennom et cellulosefilterpapir på 1730 mikron porestørrelse til en fem milliliter sjofel og vask de oppsamlede masserester tre ganger med 25 milliliter vann per vask til pH er nøytral. Lagre vaskeløsningen i et 100 milliliter beger og tørk massen ved 80 grader Celsius til det ikke er ytterligere tap og masse før du bestemmer utbyttet på en analytisk balanse. For å samle FDCA fra vandige fase- og vaskeløsninger, bruk konsentrert saltsyre under konstant omrøring i et isbad for å justere pH for hver løsning til en.Filtrer den utfelte faste FDCA fra begge løsningene og kombiner rester. Tørk produktet til konstant masse ved 80 grader Celsius i ca. 24 timer. Og for å bestemme utbyttet på en balanse, overfør deretter den vandige fasen til en 25 milliliter kolbe for fire grader Celsius lagring inntil videre analyse.I denne representative analysen ble effekten av reaksjonstiden og temperaturen på utbyttet av hemicellulosehydrolyzate studert bruken av tøffere forhold, for eksempel høyere temperaturer og lengre reaksjonstider førte til høyere utvinningsutbytter, men utløste også mer nedbrytning av produktet. På samme måte var mengden ekstrahert lignin direkte relatert til reaksjonstemperaturen og tiden mens det ekstraherte ligninutbyttet økte med lengre reaksjonstider, antall intakte O-4 koblinger redusert. Senking av reaksjonstemperaturen, viste en lignende innvirkning på lignin som å redusere reaksjonstiden, noe som resulterte i et litt lavere utbytte, en mindre masse gjennomsnittlig Mueller-masse og et litt lavere O-4-innhold.Etter enzymatisk hydrolyse påvirket lengre reaksjonstider den første reaksjonstiden og glukoseutbyttet betydelig. Husk å nøytralisere reaksjonsblandingen før du skiller fasene for å sikre at katalysatoren forblir hovedsakelig i den vandige fasen, mengden alfa grind ved cellulose dehydrering kan måles direkte i organisk fase. Og på denne måten kan mengden hemicellulose som omdannes til denne plattformen kjemisk kvantifiseres.Vårt reaksjonssystem kan produsere skreddersydd lignin. Tilgjengelig cellulose og gjærbare sukkerarter. Dette kan utløse en mer helhetlig og bærekraftig valorisering av plantebiomasse.

Research

JoVE Journal

Chemistry

Structure and Coordination Determination of Peptide-metal Complexes Using 1D and 2D 1H NMR

Structure and Coordination Determination of Peptide-metal Complexes Using 1D and 2D 1H NMR

Copper (I) binding by metallochaperone transport proteins prevents copper oxidation and release of the toxic ions that may participate in harmful redox ...

Synthesis of Zeolites Using the ADOR (Assembly-Disassembly-Organization-Reassembly) Route

Synthesis of Zeolites Using the ADOR Assembly-Disassembly-Organization-Reassembly Route

Syntese av zeolitter Bruke ADOR (Assembly-Demontering-Organisasjon-Reassembly) Route

Zeolites are an important class of materials that have wide ranging applications such as heterogeneous catalysts and adsorbents which are dependent on ...

Synthesis and Exfoliation of Discotic Zirconium Phosphates to Obtain Colloidal Liquid Crystals

Syntese og Peeling av Discotic Zirkonium Fosfater henter Kolloidalt Liquid Crystals

Due to their abundance in natural clay and potential applications in advanced materials, discotic nanoparticles are of interest to scientists and ...

Facile Synthesis of Worm-like Micelles by Visible Light Mediated Dispersion Polymerization Using Photoredox Catalyst

Facile Synthesis of Worm-lignende Miceller av synlig lys mediert dispersjonspolymeriseringen Bruke Photoredox Catalyst

Presented herein is a protocol for the facile synthesis of worm-like micelles by visible light mediated dispersion polymerization. This approach begins ...

Using Capillary Electrophoresis to Quantify Organic Acids from Plant Tissue: A Test Case Examining Coffea arabica Seeds

Using Capillary Electrophoresis to Quantify Organic Acids from Plant Tissue: A Test Case Examining Coffea arabica Seeds

Bruke Kapillær elektroforese å kvantifisere organiske syrer fra Plant Tissue: En Test Case Undersøke<em&gt; Coffea arabica</em&gt; Seeds

Carboxylic acids are organic acids containing one or more terminal carboxyl (COOH) functional groups. Short chain carboxylic acids (SCCAs; carboxylic ...

Insights into the Interactions of Amino Acids and Peptides with Inorganic Materials Using Single-Molecule Force Spectroscopy

Innsikt i de Samhandling av aminosyrer og peptider med uorganiske materialer Bruke Single-Molecule Force spektroskopi

The interactions between proteins or peptides and inorganic materials lead to several interesting processes. For example, combining proteins with minerals ...

Low Pressure Vapor-assisted Solution Process for Tunable Band Gap Pinhole-free Methylammonium Lead Halide Perovskite Films

Lavtrykk damp-assistert løsningsprosessen for Tunable Band Gap Pinhole-fri Methylammonium bly metallhalid Perovskite filmer

Organo-lead halide perovskites have recently attracted great interest for potential applications in thin-film photovoltaics and optoelectronics. Herein, ...

Essential Metal Uptake in Gram-negative Bacteria: X-ray Fluorescence, Radioisotopes, and Cell Fractionation

Viktig metall opptak i Gram-negative bakterier: X-ray fluorescens, Radioisotopes, og cellen fraksjoneres

We demonstrate a scalable method for the separation of the bacterial periplasm from the cytoplasm. This method is used to purify periplasmic protein for ...

Synthesis of Soft Polysiloxane-urea Elastomers for Intraocular Lens Application

Syntese av myke Polysiloxane-urea elastomerer for intraokulært linsen program

This study discusses a synthesis route for soft polysiloxane-based urea (PSU) elastomers for their applications as accommodating intraocular lenses ...

Reducing Willow Wood Fuel Emission by Low Temperature Microwave Assisted Hydrothermal Carbonization

Redusere Willow Wood Fuel utslipp ved lav temperatur mikrobølgeovn assistert hydrotermisk karbonisering

Biomass is a sustainable fuel, as its CO2 emissions are reintegrated in biomass growth. However, the inorganic precursors in the biomass cause a negative ...