Effects of hardwood structural and chemical characteristics on enzymatic hydrolysis for biofuel production

Santos, Ricardo B.; Lee, Jung Myoung; Jameel, Hasan; Chang, Hou‐min; Lucia, Lucian A.

doi:10.1016/j.biortech.2012.01.085

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“…A comprehensive modeling study of 147 lignocellulosic substrates demonstrated that lignin content has a very clear correlation with the efficiency of enzymatic hydrolysis (Chang and Holtzapple 2000). The negative impact of the presence of lignin is very likely due to the physical barriers it imposes, thus restricting enzyme access to the cellulosic material (Santos et al 2012b;Yang et al 2011).…”

Section: H-lignin S-liginin G-ligninmentioning

confidence: 99%

Wood Based Lignin Reactions Important to the Biorefinery and Pulp and Paper Industries

Santos¹,

Hart²,

Jameel³

et al. 2013

BioResources

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131

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Section: H-lignin S-liginin G-ligninmentioning

confidence: 99%

Wood Based Lignin Reactions Important to the Biorefinery and Pulp and Paper Industries

Santos¹,

Hart²,

Jameel³

et al. 2013

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“…A digestibilidade do material pré-tratado foi em torno de quatro vezes maior em comparação à obtida com o bagaço in natura. Este aumento é devido principalmente a uma maior remoção de lignina e grupos acetil (Santos et al, 2012) e também à elevação da porosidade do material lignocelulósico devido ao aumento da remoção de ligações cruzadas de ésteres da xilana presentes na hemicelulose (Tarkow e Feist, 1969). …”

Section: Resultsunclassified

“…O material foi seco ao sol até que se atingisse um teor de umidade próximo de 10%, sendo então moído em um moinho de martelo Dupla 270 (Moinho Benedetti Ltda., Pinhal-SP). O bagaço seco e moído foi caracterizado em relação a sua composição em extrativos, celulose, hemicelulose, lignina e cinzas, de acordo com a metodologia padrão do NREL-National Renewable Energy Laboratory (Sluiter et al 2012). …”

Section: Matéria Primaunclassified

“…Estudos feitos por Rocha et al (2012) para a deslignificação de bagaço de cana-deaçúcar, demonstraram que o pré-tratamento em meio alcalino (NaOH) a 100 °C por 1 hora permite a remoção de até 92,7 % da fração de lignina. Os processos alcalinos, além de removerem a lignina, também removem até 85% da fração hemicelulose do bagaço de canade-açúcar (Aguilar et al, 2010).…”

Section: Introductionunclassified

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Avaliação Do Pré-Tratamento Alcalino Do Bagaço De Cana-De-Açúcar Com Hidróxido De Cálcio Visando-Se Ao Aumento Da Digestibilidade Enzimática Da Celulose

Frasinelli¹,

Cristovao²,

Hilares³

et al. 2015

Anais Do Congresso Brasileiro De Engenharia Química Em Iniciação Científica - Cobeq IC 2015

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RESUMO -Visando-se ao aproveitamento do potencial dos materiais lignocelulósicos na obtenção de produtos de interesse econômico e social, é necessário o desenvolvimento de métodos que resultem no aumento de sua digestibilidade enzimática. A técnica avaliada neste trabalho foi o pré-tratamento alcalino do bagaço de cana-de-açúcar com Ca(OH) 2 . Os ensaios foram realizados em um meio reacional composto por 5% em massa de bagaço e solução de hidróxido de cálcio na razão mássica Ca(OH) 2 :bagaço de 0,4, tendo sido avaliada a influência das variáveis tempo (2, 4 e 8 h) e temperatura (50 e 90 °C) na digestibilidade enzimática da celulose presente no material. Os resultados mostraram uma maior remoção da fração de lignina na condição mais severa estudada (8 h a 90 °C) e, consequentemente, um maior rendimento de hidrólise do material pré-tratado (46,98%) com celulases comerciais. Com base nos resultados obtidos, verificou-se que o pré-tratamento com Ca(OH) 2 é bastante promissor, em especial considerando seu baixo custo quando comparado a outros álcalis. INTRODUÇÃOA biomassa lignocelulósica, como a de resíduos agroindustriais, constitui-se em matéria prima de baixo custo para a obtenção de produtos químicos e combustíveis. Os principais componentes de materiais lignocelulósicos são: celulose, hemicelulose e lignina. Dentre estas, a fração celulósica corresponde a um polissacarídeo formado por unidades de glicose, açúcar que pode ser empregado na obtenção de uma série de produtos de interesse (Xu et al., 2010). No entanto, as frações lignina e hemicelulose resultam em uma estrutura complexa ao redor da celulose que precisa ser previamente eliminada ou modificada em uma etapa de pré-tratamento para que seja realizado um processo de hidrólise enzimática eficiente, a qual resulta em um meio rico em glicose que pode ser empregado em bioprocessos (Verna, Kumar e Jain, 2011). Processos de pré-tratamento podem ser físicos, químicos, biológicos ou uma combinação entre eles (Laser, 2002). Os pré-tratamentos alcalinos permitem menor degradação de açúcares e formação de derivados do furano quando comparados a pré-tratamentos térmicos e ácidos (Gonzales et al., 1986). Além disso, o pré-tratamento alcalino permite eliminar a fração de lignina da biomassa, melhorando a reatividade dos polissacarídeos restantes e a eliminação de grupos acetila e outros substituintes em hemicelulose (Chen et al., 2011).

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“…In addition, cellulose degradation occurred via a nucleophilic substitution reaction of the hydroxyl group of lignin (Kobayashi et al 2004) and thus was affected by the content, distribution, and reactivity of lignin and cellulose crystallinity. Lignin acts as a physical barrier that hinders cellulose degradation and conversion caused by the liquefying solvent (Santos et al 2012). In all, the low lignin liquefaction rate of C. polyodonta How.…”

Section: Liquefaction Processes Of the Nut Shells Of Different Camellmentioning

confidence: 98%

Factors Influencing Polyol Liquefaction of Nut Shells of Different Camellia Species

Zhang

2016

BioResources

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The liquefaction rates and kinetics of nut shells of different Camellia species in PEG400/glycerol/H2SO4 liquefying solvent were investigated. Changes in major components including cellulose, hemicellulose, and lignin as well as cellulose crystallinity of the nut shells were determined. The compositions of the liquefaction residues were analyzed. Results indicated that, under the same conditions, the liquefaction rates of nut shells of different Camellia species were noticeably different and the PEG400/glycerol/H2SO4 liquefaction agent was not suitable for the liquefaction of the nut shells of all Camellia species. The burst liquefaction of Camellia nut shells (CNSs) that occurred during the first stage was due to the rapid degradation of hemicellulose, acid-soluble lignin, and amorphous cellulose. The liquefaction during the second stage became very slow, mostly because the swelling and decomposition of crystalline cellulose was very difficult to achieve with the liquefying agent and the liquefaction products inhibited liquefaction at later stages. The liquefaction residues of CNSs were composed of crystalline cellulose, small amounts of hemicellulose, acid-insoluble lignin, and ash. Ash was partially dissolved in the liquefying agent. The liquefaction rates of all CNSs tested in this study showed linear relationships with time, with coefficients of determination (R 2 ) greater than 0.7082, indicating that the liquefaction of CNS was a pseudo-firstorder reaction.

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Effects of hardwood structural and chemical characteristics on enzymatic hydrolysis for biofuel production

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Avaliação Do Pré-Tratamento Alcalino Do Bagaço De Cana-De-Açúcar Com Hidróxido De Cálcio Visando-Se Ao Aumento Da Digestibilidade Enzimática Da Celulose

Factors Influencing Polyol Liquefaction of Nut Shells of Different Camellia Species

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