Het hoge gehalte aan stikstofhoudende organische verbindingen (NOC's) in bio-crude verkregen uit hydrothermische liquefactie van microalgen is een van de meest zorgwekkende kwesties met betrekking tot de toepassingen en het milieu. De biocrude die wordt verkregen door hydrothermale liquefactie (HTL) moet verder worden verfijnd en de hoge concentratie van stikstof-heterocyclische verbindingen zoals chinoline, pyridine, enz. zal de katalysator die bij het raffinageproces wordt gebruikt vergiftigen, zodat de deactivering van de katalysator grote moeilijkheden veroorzaken bij het raffineren van de bio-grondstof. Bovendien hebben NOC's en sulfiden een competitieve relatie in het ontzwavelingsproces van biocrude, wat het ontzwavelingseffect remt. Hoewel er veel onderzoeken zijn gedaan naar het aanpakken van stikstofgerelateerde problemen en het analyseren van reactiemechanismen voor enkele belangrijke reacties, is er nog steeds geen volledig en systematisch onderzoek naar de algehele stikstofroute tijdens het HTL-proces.

Yuanyuan Shao, een universitair hoofddocent van de School of Chemical Engineering and Technology aan de Tianjin University, en collega's stelden voor om de stikstofverdeling in verschillende producten te onderzoeken en de effecten van reactieomstandigheden op de stikstofverdeling te analyseren om de reactieroute te onderzoeken. Hun studie werd online gepubliceerd in Frontiers of Chemical Science and Engineering op 7 maart 2022.

"In dit project hebben we Chlorella sp. en Spirulina sp. als grondstof gebruikt. De effecten van reactietemperatuur, verblijftijd en vaste laadsnelheid op de opbrengst, stikstofterugwinning en chemische samenstelling van biocrude werden uitgebreid onderzocht," zei Prof. Shao. "We hebben ook de stikstofverdeling in de waterige fase geanalyseerd en een korte reactiekaart tijdens het hele proces was het hoogtepunt van dit onderzoek."

"We ontdekten dat er drie hoofdvormen van NOC's waren, waaronder stikstof-heterocyclische verbindingen, amiden en aminen. En er was een bepaalde transformatierelatie tussen hen; de verdeling van de verdeling in verschillende producten hangt voornamelijk af van de reactieomstandigheden," zei Tianyi. Bao, de eerste auteur van het artikel, een Ph.D. student van de School of Chemical Engineering and Technology aan de Tianjin University. "Hoewel de chemische samenstellingen van de twee microalgen, die beide behoorden tot eiwitrijke microalgen met een laag lipidegehalte, vergelijkbaar waren, waren de inhoud en verdeling van stikstof in de bioruwe en de waterige fase behoorlijk verschillend."

Eigenlijk is de vertegenwoordiger van aminozuren in Chlorella sp. en Spirulina sp. eiwitten zijn respectievelijk leucine en arginine. In termen van chemische structuur is leucine een neutraal aminozuur, terwijl arginine een basisch aminozuur is. "We concludeerden dat meer stikstof in basische aminozuren geneigd was om in de waterige fase te gaan en bestond in de vorm van in water oplosbare NOC's", zei Tianyi Bao. Dit resultaat toont aan dat de selectie van microalgen, met name de analyse van de interne eiwitstructuur, ook een van de aandachtspunten is van toekomstig onderzoek. + Verder verkennen

Een nieuwe microalgensoort wekt hoop op veganistische producten die minder vis smaken