Correspondence Between Structure and Reactivity During Hydrothermal Conversion of Lignocellulosic Macromolecules

Abstract

Re´sume´-Relation entre la structure et la re´activite´en conversion hydrothermale des macromole´cules de lignocellulosique -Ce travail porte sur l'e´tude des voies re´actionnelles accompagnant la lique´faction thermochimique du bois et de ses constituants lignocellulosiques lors d'un traitement hydrothermal. Pour ce faire, une approche analytique multi-technique originale combinant des me´thodes chromatographiques et spectroscopiques comple´mentaires a e´te´de´veloppe´e afin de caracte´riser les structures et les masses mole´culaires des produits. Les re´sultats obtenus montrent que la fraction holocellulosique et la fraction ligneuse de la biomasse ont des re´activite´s tre`s diffe´rentes. Bien que les deux mate´riaux re´agissent selon des sche´mas re´actionnels complexes faisant intervenir de nombreuses voies de fragmentation et de condensation compe´titives, la fraction holocellulosique re´agit par une premie`re e´tape de fragmentation suivie de la condensation des fragments ge´ne´re´s alors que la lignine re´agit principalement par de´polyme´risation partielle. Au cours de la lique´faction de la biomasse lignocellulosique, les compose´s provenant de la transformation des fractions holocellulosique et ligneuse se trouvent en contact les uns avec les autres dans le milieu hydrothermal et re´agissent ensemble pour former des produits de condensation.Abstract -Correspondence Between Structure and Reactivity During Hydrothermal Conversion of Lignocellulosic Macromolecules -In this study, reaction pathway of a woody biomass under hydrothermal conditions is investigated in order to further understand reactions that occur during the thermochemical liquefaction of a lignocellulosic biomass. A multitechnique analytical approach combining chromatographic and spectroscopic techniques has been developed in order to characterize both chemical structure and molecular weight of the products. From our experiments, we can assume that the holocellulosic and the ligneous fractions of biomass have different reactivity under hydrothermal condition. Although hydrothermal conversion of holocellulose and lignin occur both according to a complex pathway composed of competitive fragmentation and condensation reactions, holocellulose reacts first by total fragmentation to low molecular weight compounds followed by the condensation of the fragment to heavy molecular weight compounds, whereas lignin reacts essentially