lignine, gebruikt als een hernieuwbare hulpbron om hoogwaardige producten te produceren, heeft zowel productie- als economische uitdagingen opgeleverd voor bioraffinage-activiteiten.

Echter, een wetenschapper uit Texas A&M AgriLife Research suggereert het gebruik van een extractiemethode, plus andere raffinageprocessen om meerdere ligninestromen te produceren.

Dr. Joshua Yuan, voorzitter van synthetische biologie en hernieuwbare producten aan de Texas A&M University, heeft zijn onderzoeksresultaten gepubliceerd in Groene chemie , het peer-reviewed tijdschrift van de Royal Society of Chemistry.

Duurzame bioraffinage is sterk afhankelijk van het genereren van producten met toegevoegde waarde, vooral uit lignine. Ondanks aanzienlijke inspanningen, de productie van fungibele lignine-bioproducten wordt nog steeds gehinderd door de slechte fractionering en lage reactiviteit van lignine, volgens het tijdschriftartikel, die op de omslag staat.

Yuan stelt het gebruik van selectieve extractie met organische oplosmiddelen voor, ook wel SOFA genoemd, een proces dat verschillende omstandigheden zoals pH en temperatuur gebruikt om lignine af te leiden met verschillende chemie.

"Dit proces wordt gebruikt zodat een verscheidenheid aan ligninedeeltjes met verschillende kenmerken kan worden geproduceerd, " zei hij. "Dit zal verschillende functionaliteit mogelijk maken. Het is een belangrijke overweging voor toepassingen zoals medicijnafgifte en nanocomposieten."

Als resultaat, hij zei, het afstemmen van de ligninechemie met behulp van SOFA biedt een duurzame manier om de laagwaardige lignine op te waarderen en draagt ​​zo bij aan de winstgevendheid van bioraffinaderijen.

"Lignocellulosische biomassa kan worden gebruikt om biobrandstof van de tweede generatie te produceren, of geavanceerde biobrandstof, die een duurzame en alternatieve oplossing zal zijn voor traditionele fossiele brandstoffen, " zei Yuan. "Kortom, grasachtige sorghum en switchgrass kunnen worden gekweekt om kooldioxide te fixeren en verwerkt tot ethanol als brandstof.

"Gezien de hoge opbrengst van energiesorghum, energieriet en andere grondstoffen, de productiviteit per hectare is veel hoger dan die van maïsethanol. Dit zal de koolstofbalans verminderen en de energie-output van biobrandstof verbeteren. Voor meerjarige grondstoffen zoals switchgrass en energieriet, het bevordert ook bodem- en waterbehoud en biodiversiteit."

Yuan zei dat het probleem is dat lignine het afval is in dit bioraffinageproces. wat een negatieve invloed heeft op de economie en duurzaamheid van de bioraffinaderij. Hij zei dat het gebruik van lignine voor hoogwaardige producten de kosteneffectiviteit en duurzaamheid van bioraffinaderijen aanzienlijk zal verbeteren.

"Lignine-nanodeeltje is een hoogwaardig product dat dit zou kunnen bereiken, wanneer het wordt gebruikt voor bulkproducten zoals kunstmest met langzame afgifte, " zei hij. "Een ander zeer belangrijk aspect is dat lignine over het algemeen als veilig en biocompatibel wordt beschouwd. En lignine-nanodeeltjes kunnen worden gebruikt voor medicijnafgifte."

Yuan zei dat een van de belangrijkste uitdagingen in bioraffinage, specifiek lignocellulose bioraffinage, is om lignine te gebruiken voor hoogwaardige producten, zei Yuan.

"Het grootste deel van de huidige configuratie van bioraffinaderijen is gericht op ethanol als het enige product, die beperkte waarde toevoegt aan de output, "zei hij. "Als je kijkt naar de bioraffinaderij van maïs-ethanol, ze hebben distilleerdersgranen en maïsolie als bijproducten om waarde toe te voegen, zodat de raffinaderij geld kan verdienen. Op dezelfde manier, de petroleum-bioraffinage-industrie gebruikt elk stukje grondstof om verschillende (bij voorkeur hogere) producten te produceren.

"Lignocellulosische bioraffinage moet volledige grondstof gebruiken om verschillende producten te produceren en, indien mogelijk, hoogwaardige producten, om de raffinaderij economisch haalbaar te maken. Dit vereist nieuwe bioraffinageprocessen zoals SOFA."

Yuan zei dat een plantencelwand drie hoofdcomponenten heeft:cellulose, hemicellulose en lignine. Zowel cellulose als hemicellulose zijn op suiker gebaseerd, en kan worden gebruikt voor ethanolfermentatie.

"Maar lignine is een aromatisch polymeer, en we moeten er een goed gebruik voor vinden. Dit document biedt een van de oplossingen. Mijn lab is hierop gefocust, en we hebben routes ontwikkeld om koolstofvezel van hoge kwaliteit te produceren, nanodeeltjes, de modificator van het asfaltbindmiddel, bioplastics en biodiesel uit lignine. Dit onderzoek werd ondersteund door het Department of Energy Bioenergy Technology Office."