Concept of rice husk biorefining for levulinic acid production integrating three steps: Multi-response optimization, new perceptions and limitations

Fleig, Olivia Paniz; Lopes, Emília Savioli; Rivera, Elmer Ccopa; Filho, Rubens Maciel; Tovar, Laura Plazas

doi:10.1016/j.procbio.2017.11.015

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“…This same behavior was verified by Galletti et al [31] when analyzing the production of LA with homogeneous acid catalysts in poplar sawdust, paper mill sludge, tobacco chops, wheat straw, and olive tree pruning, with 11.5 mEq HCl and 83 mEq H 2 SO 4 , at 200°C and 1 h. Authors justify the smaller concentrations of FA regarding LA due to the possibility of reactions secondary to the process, such as the formation of HUs. The same phenomenon was observed by Fleig et al [32] when converting rice husk into LA in a three-step process, being the last one (catalytic depolymerization of cellulose) run at 175°C, 5.0% w/v H 2 SO 4 and 75 min.…”

Section: Resultssupporting

confidence: 78%

“…Besides the already known environmental advantages of products obtained from renewable and/or biodegradable sources, the use of several sources of renewable raw materials (such as SCB for example), as well as the intensive use of their products and by-products (ethanol, sugar, lignin, and others), might help biorefineries in maximizing their profit margins [32]. Therefore, with the desire of having an attractive circular economy, the conversion of SCB into chemical products, materials, and fuels emerges nowadays as a promising alternative for the replacement of fossil resources.…”

Section: The Challenge Of the Current Circular Economy In Valuing Husmentioning

confidence: 99%

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Challenges to Levulinic Acid and Humins Valuation in the Sugarcane Bagasse Biorefinery Concept

et al. 2020

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Levulinic acid (LA) is currently one of the most promising chemicals derived from biomass. However, its large-scale production is hampered by the challenges in biomass hydrolysis and the poor selectivity due to the formation of humins (HUs). This study addresses these challenges using the biorefinery concept of biomass fractionation. A three-step process (pretreatment, delignification, and acid-catalyzed conversion) was optimized to produce LA from SCB considering the yield (Y LA ), efficiency (E LA ), and concentration of LA (C LA ) as functions of temperature, reaction time, acid concentration, and solids loading. By means of a multi-response optimization, values of Y LA (20.9 ± 1.25 g/100g ISF-D ), E LA (37.5 ± 2.24 mol%), and C LA (25.1 ± 1.50 g/L) were obtained at 180°C, 75 min, 7.0% w/v H 2 SO 4 , and 12.0% w/v of solids loading. Six scenarios for production of LA were analyzed in terms of yields of LA, HUs, lignin, and other sugar-derived products considering one-, two-, or three-step processes. The economic analysis indicated that the three-step scenario delivers better economic figures given that other valuable biomass fractions (hemicellulosic sugars and lignin) are better used and contribute to the overall economic performance of the process. The results also demonstrate the burden of HUs in the economics of the process because it was shown that the largest production of LA is also linked to the largest formation of HUs, which does not necessarily yield the best economic results. These findings indicate the importance of added value by-products for the profitable production of LA in biorefineries.

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Section: Resultssupporting

confidence: 78%

Section: The Challenge Of the Current Circular Economy In Valuing Husmentioning

confidence: 99%

Challenges to Levulinic Acid and Humins Valuation in the Sugarcane Bagasse Biorefinery Concept

et al. 2020

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“…Um procedimento (Figura 1) para obter HUs de amostras de CA foi proposto neste trabalho e esteve baseado no conceito de biorrefinaria da CA para a produção de AL desenvolvida por FLEIG et al (2018)…”

Section: Produção E Purificação Das Husunclassified

“…No nosso artigo anterior, o AL foi obtido através da via catalítica no fracionamento da CA utilizando três estágios (FLEIG et al, 2018). No entanto, o projeto conceitual do processo sobre condições severas previu a formação de espécies carbonáceas insolúveis chamadas de huminas (HUs), tendo concluído que as HUs se formam como resultado de reações descontroladas de polimerização de 5-HMF e outros intermediários da reação (FLEIG et al, 2018).…”

Section: Introductionunclassified

Cenários Sobre a Formação Das Huminas Na Conversão Da Casca De Arroz No Conceito De Biorrefinaria: Purificação E Caracterização Molecular

Salles¹,

Fleig²,

Góis³

et al. 2018

Blucher Chemical Engineering Proceedings

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RESUMO -Reações laterais durante a hidrólise da celulose direcionam para a formação de huminas (HUs) insolúveis e altamente polimerizadas. Neste trabalho foram abordados dois cenários de formação de HUs a partir da casca de arroz (CA) com rendimentos de até 39% considerando a celulose disponível. A caracterização das HUs usando Espectroscopia no Infravermelho com Transformada de Fourier confirma a sua estrutura rica em furano com ligações oxigenadas alifáticas. Logo, uma melhor compreensão da formação e das propriedades moleculares direciona a valorização das HUs no conceito de biorrefinaria.

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“…A segunda via envolve uma série de reações catalisadas por ácido a partir de álcool furfurílico (Bozell et al, 2000). A terceira via envolve a desidratação de hexose (a saber: glucose e frutose), tipicamente levando a um aumento de rendimento de AL (Hayes et al, 2008) e a despolimerização da celulose a partir de biomassa via 5-hidroximetilfurfural (5-HMF) (Fleig et al, 2018). Atualmente a conformação de um sistema reacional virtual utilizando simuladores de processos é de completa importância para avaliar diversas condições para o processamento de resíduos agroindustriais objetivando a produção de AL com rendimentos relativamente altos.…”

Section: Introductionunclassified

Engenharia De Reator Combinada Para O Processamento Em Pequena Escala Da Biomassa Em Ácido Levulínico

Lopes¹,

Góis²,

Lopes³

et al. 2018

Blucher Chemical Engineering Proceedings

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RESUMO -O presente trabalho teve por objetivo combinar a simulação de processos assistida por computador com a engenharia de reator para a produção de ácido levulínico através do bagaço de cana-de-açúcar. Desta forma, obteve-se com alta eficiência em um sistema em pequena escala, 2,2 g de ácido levulínico e 0,2 g de ácido fórmico a partir de 20 g de biomassa, resultados promissores em busca de uma otimização futura do processo.

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Concept of rice husk biorefining for levulinic acid production integrating three steps: Multi-response optimization, new perceptions and limitations

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Challenges to Levulinic Acid and Humins Valuation in the Sugarcane Bagasse Biorefinery Concept

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Engenharia De Reator Combinada Para O Processamento Em Pequena Escala Da Biomassa Em Ácido Levulínico

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