Een gesloten bioraffinaderij zou de kosten van biobrandstoffen en aanverwante producten drastisch kunnen verlagen. Bij deze benadering de raffinaderij produceert de oplosmiddelen die ze nodig heeft, in plaats van ze te "importeren". Wetenschappers van het Joint BioEnergy Institute ontwikkelen een bioraffinaderijconcept met een gesloten kringloop waarbij afvallignine wordt gebruikt als potentieel procesoplosmiddel. Hoe? Ze synthetiseerden een nieuwe en hernieuwbare klasse van diepe eutectische oplosmiddelen. Deze oplosmiddelen werken goed. Wanneer gemengd met andere vloeistoffen en gebruikt voor de voorbehandeling van biomassa, deze oplosmiddelen maakten suiker vrij uit grasrijke grondstoffen voor de productie van brandstof en chemicaliën.

De diepe eutectische oplosmiddelen bieden een breed scala aan voordelen ten opzichte van andere beschikbare opties voor voorbehandeling van biomassa, zoals ionische vloeistoffen. De oplosmiddelen zijn gemakkelijk te synthetiseren vanwege de brede beschikbaarheid van goedkope afvallignine. Verder, er is een goed potentieel voor een aanzienlijke opschaling van het productieproces van oplosmiddelen. Lignine is een belangrijk bestanddeel van plantaardige biomassa. Het is ook een grote afvalstroom bij de verwerking van biomassa. Door van afval een asset te maken, zijn deze hernieuwbare oplosmiddelen een aantrekkelijke nieuwe benadering voor de omzetting van biomassa in biobrandstoffen en goedkopere producten. Verder, de diepe eutectische oplosmiddelen bieden een duurzaam alternatief voor conventionele oplosmiddelen en ionische vloeistoffen.

Diepe eutectische oplosmiddelen (DES's) vertegenwoordigen een nieuwe klasse van hernieuwbare oplosmiddelen die zijn afgeleid van de omzetting van van lignine afgeleide verbindingen. Van nature gevonden in lignocellulose biomassa, lignine is goed voor 20 tot 30 procent van het droge gewicht van biomassa. Met de ontwikkeling van commerciële productie van biobrandstoffen en bioproducten, naar verwachting zal jaarlijks een aanzienlijke hoeveelheid lignine worden gegenereerd die moet worden omgezet in gewenste bioproducten. Dus, ligninevalorisatie is een zeer belangrijk onderwerp voor onderzoekers om aan te pakken om de groei van een Amerikaanse bio-economie mogelijk te maken. Tien van lignine afgeleide fenolische verbindingen werden getest als waterstofbrugdonoren in verschillende mengsels met cholinechloride om diepe DES's te synthetiseren - oplosmiddelen die, wanneer gemengd, een lagere smelttemperatuur hebben dan de afzonderlijke oplosmiddelen.

Na de eerste screening, het team selecteerde en gebruikte vier DES's voor de voorbehandeling van biomassa van switchgrass. De onderzoekers wasten de voorbehandelde biomassa om mogelijke remmende effecten op enzymatische hydrolyse en fermentatie te verwijderen. Een nieuwe batch van het DES- en cholinechloridemengsel resulteerde in een glucoseopbrengst van ongeveer 87 procent, terwijl gerecycled DES resulteerde in een lagere opbrengst van 78 procent en 70 procent voor de tweede en derde ronde, respectievelijk. Biomassaprocessen die deze hernieuwbare DES's gebruiken, kunnen de bedrijfskosten verlagen door een gesloten bioraffinaderij te realiseren die de oplosmiddelen genereert die nodig zijn voor de voorbehandeling van biomassa uit het proces van biomassaconversie zelf.