RO134127B1 - Method for alkaline pre-treatment of lignocellulosic biomass in the presence of fatty acid methyl esters (fame) - Google Patents

Method for alkaline pre-treatment of lignocellulosic biomass in the presence of fatty acid methyl esters (fame) Download PDF

Info

Publication number
RO134127B1
RO134127B1 RO201900714A RO201900714A RO134127B1 RO 134127 B1 RO134127 B1 RO 134127B1 RO 201900714 A RO201900714 A RO 201900714A RO 201900714 A RO201900714 A RO 201900714A RO 134127 B1 RO134127 B1 RO 134127B1
Authority
RO
Romania
Prior art keywords
sawdust
alkaline
fame
pretreatment
enzymatic hydrolysis
Prior art date
Application number
RO201900714A
Other languages
Romanian (ro)
Other versions
RO134127A0 (en
Inventor
Adina Ionuţa Gavrilă
Ioan Călinescu
Mircea Vînătoru
Anamaria Vartolomei
Nicoleta Daniela Ignat
Original Assignee
Universitatea Politehnica Din Bucureşti
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Universitatea Politehnica Din Bucureşti filed Critical Universitatea Politehnica Din Bucureşti
Priority to RO201900714A priority Critical patent/RO134127B1/en
Publication of RO134127A0 publication Critical patent/RO134127A0/en
Publication of RO134127B1 publication Critical patent/RO134127B1/en

Links

Classifications

    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21CPRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C1/00Pretreatment of the finely-divided materials before digesting
    • D21C1/06Pretreatment of the finely-divided materials before digesting with alkaline reacting compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/02Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group
    • C12P7/04Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group acyclic
    • C12P7/06Ethanol, i.e. non-beverage
    • C12P7/08Ethanol, i.e. non-beverage produced as by-product or from waste or cellulosic material substrate
    • C12P7/10Ethanol, i.e. non-beverage produced as by-product or from waste or cellulosic material substrate substrate containing cellulosic material
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10Biofuels, e.g. bio-diesel

Landscapes

  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Description

RO 134127 Β1RO 134127 Β1

Invenția se referă la o metodă simplificată de pretratament alcalin al biomasei lignocelulozice în prezența esterilor metilici ai acizilor grași (FAME). Prin această metodă se realizează delignifierea materialului lignocelulozic simultan cu îndepărtarea cerurilor și a substanțelor extractibile care pot acționa ca inhibitori ai proceselor ulterioare de hidroliză a celulozei. Biomasa lignocelulozică astfel pretratată manifestă o disponibilitate ridicată la hidroliză enzimatică.The invention relates to a simplified method of alkaline pretreatment of lignocellulosic biomass in the presence of fatty acid methyl esters (FAME). This method delineates the lignocellulosic material simultaneously with the removal of waxes and extractable substances that can act as inhibitors of subsequent processes of hydrolysis of cellulose. The lignocellulosic biomass thus pretreated shows a high availability for enzymatic hydrolysis.

Pretratamentul biomasei lignocelulozice joacă un rol esențial în obținerea de materiale cu digestibilitate enzimatică acceptabilă și fermentabilitate ulterioară pentru producerea de etanol celulozic sau de alți biocombustibili cum ar fi butanolul derivat din biomasă. Pretratamentul este o etapă necesară pentru modificarea structurii lignocelulozei și îmbunătățirea accesului enzimelorîn timpul hidrolizei enzimatice (Alvira P., Tomas-Pejo E., Ballesteros M., Negro M.J., „Pretreatment technologies for an efficient bioethanol production process based on enzymatic hydrolysis: a review. Bioresource Technology, (2010), 10:4851-4861). în prezent, procedurile de pregătire și de pretratament al biomasei lignocelulozice în vederea fracționării acesteia în componente valoroase a fost intensiv investigată. Metodele de pretratament pot fi de natură fizică (măcinare, iradiere cu ultrasunete sau microunde), chimică (tratare cu acizi sau baze, ozonoliză, lichide ionice) sau biologică (prin tratare cu fungi sau bacterii). Deși aceste metode au evoluat, pretratarea este încă unul dintre cei mai scumpi pași din întregul proces de conversie a biomasei lignocelulozice în produse valoroase. Analiza telinico-economică a proceselor de producție a etanolului lignocelulozic arată că etapele pretratării reprezintă între 11-27% din costurile totale, în funcție de metoda de pretratament a biomasei utilizată (Kucharska K., Rybarczyk P., Holowacz I., Lukajtis R., Glinka M., Kaminski M., „Pretreatment of Lignocelluloslc Materials as Substrates for Fermentation Processes, Molecules, (2018), 23: 2937). Pentru reducerea acestor costuri este indicată înlocuirea solvenților scumpi, de exemplu lichide ionice (US 2016/0017540 A1, Pretreatment and fractionation of lignocellulosic biomass) cu solvenți mult mai ieftini (FAME) și de asemenea micșorarea numărului de etape ale procesului. O metodă eficientă de pretratament o reprezintă acțiunea soluțiilor alcaline. Tratamentul alcalin poate fi utilizat pentru îndepărtarea ligninei crescând astfel digestibilitatea celulozei. Comparativ cu pretratamentul acid și procesele hidrotermale, pretratamentul alcalin conduce la o mai mică solubilizare a hemicelulozelor, formarea în cantitate mai mică a compușilor inhibitori și are avantajul că are loc la temperaturi mai scăzute. Reactivii alcalini degradează cafenele laterale de tip ester și legăturile glicozidice care conduc la modificarea structurală a ligninei, umflarea celulozei, decristalizarea celulozei și solubilizarea hemicelulozei. Pentru hidroliză enzimatică este esențial să eliminăm lignina pentru a avea acces eficient la celuloza reducătoare (Kumar A.K., Sharma S., „Recent updates on differentmethods of pretreatment of lignocellulosic feedstocks: a review, Bioresourcess and Bioprocessing, (2017), 4(7): 1-19).Pre-treatment of lignocellulosic biomass plays a key role in obtaining materials with acceptable enzymatic digestibility and subsequent fermentability for the production of cellulosic ethanol or other biofuels such as biomass-derived butanol. Pretreatment is a necessary step in modifying the structure of lignocellulose and improving the access of enzymes during enzymatic hydrolysis (Alvira P., Tomas-Pejo E., Ballesteros M., Negro MJ, "Pretreatment technologies for an efficient bioethanol production process based on enzymatic hydrolysis: a review Bioresource Technology, (2010), 10: 4851-4861). Currently, procedures for the preparation and pretreatment of lignocellulosic biomass for fractionation into valuable components have been intensively investigated. Pre-treatment methods can be physical (grinding, ultrasonic or microwave irradiation), chemical (treatment with acids or bases, ozonolysis, ionic liquids) or biological (by treatment with fungi or bacteria). Although these methods have evolved, pretreatment is still one of the most expensive steps in the entire process of converting lignocellulosic biomass into valuable products. The telinico-economic analysis of lignocellulosic ethanol production processes shows that the pretreatment steps represent between 11-27% of the total costs, depending on the biomass pretreatment method used (Kucharska K., Rybarczyk P., Holowacz I., Lukajtis R. , Glinka M., Kaminski M., „Pretreatment of Lignocelluloslc Materials as Substrates for Fermentation Processes, Molecules, (2018), 23: 2937). To reduce these costs, it is advisable to replace expensive solvents, for example ionic liquids (US 2016/0017540 A1, Pretreatment and fractionation of lignocellulosic biomass) with much cheaper solvents (FAME) and also to reduce the number of process steps. An effective pre-treatment method is the action of alkaline solutions. Alkaline treatment can be used to remove lignin thus increasing the digestibility of cellulose. Compared to acid pretreatment and hydrothermal processes, alkaline pretreatment leads to a lower solubilization of hemicelluloses, the formation of smaller amounts of inhibitory compounds and has the advantage that it takes place at lower temperatures. Alkaline reagents degrade ester side coffees and glycosidic bonds that lead to structural modification of lignin, cellulose swelling, cellulose decrystallization, and hemicellulose solubilization. For enzymatic hydrolysis it is essential to eliminate lignin in order to have efficient access to reducing cellulose (Kumar AK, Sharma S., “Recent updates on differentmethods of pretreatment of lignocellulosic feedstocks: a review, Bioresourcess and Bioprocessing, (2017), 4 (7) : 1-19).

Biomasa lignocelulozică este în principal formată din celuloză (38-50%), hemiceluloză (23-32%), lignină (15-25%), precum și cantități mici de extractibile. Extractibilele sau componentele străine sunt acele substanțe care sunt îndepărtate din pereții celulelor lignocelulozice prin extracție cu solvenți neutri. Aceste materiale sunt substanțe extraparietale care sunt depuse după formarea peretelui celular și care nu sunt considerate componente esențiale ale peretelui celular (Soltes EJ, „ Wood and Agricultura! Residues, Research on Use for Feed, Fuels, and Chemicals, Academic Press, 1983). Cele mai mari cantități se găsesc în lumenul celular, dar pot fi de asemenea prezente în matricea peretelui celular. Cantitățile de extractibile din țesuturi variază în funcție de speciile de plante,Lignocellulosic biomass consists mainly of cellulose (38-50%), hemicellulose (23-32%), lignin (15-25%), as well as small amounts of extractables. Extractables or foreign components are those substances that are removed from the walls of lignocellulosic cells by extraction with neutral solvents. These materials are extra-parietal substances that are deposited after the formation of the cell wall and are not considered essential components of the cell wall (Soltes EJ, Wood and Agriculture! Residues, Research on Use for Feed, Fuels, and Chemicals, Academic Press, 1983). The largest amounts are found in the cell lumen, but may also be present in the cell wall matrix. The quantities of tissue extractables vary according to the plant species,

RO 134127 Β1 de familie și de țesuturi, iar componentele sunt extraordinar de diverse (Hillis W.E. 1 „ Occurrence of Extractives in Wood Tissues in Biosynthesis and Biodegradation of Wood Componenta, Academic Press, 1985). Datorită acestei diversități, nu au existat 3 proceduri generalizate de izolare și de determinare a compușilor individuali. Mai mulți cercetători au prezentat o discuție aprofundată privind clasificarea chimică, biosinteză, 5 izolarea și cuantificarea extractibilelor(Sjostrom E. „ Wood Chemistry Fundamentala and Applications, 2nd ed. Academic Press, 1993, Lewin M and Goldstein I „ WoodStructure 7 and Compoaition Marcel Dekker, Inc., 1991).RO 134127 Β1 family and tissues, and the components are extraordinarily diverse (Hillis WE 1 „Occurrence of Extractives in Wood Tissues in Biosynthesis and Biodegradation of Wood Component, Academic Press, 1985). Due to this diversity, there were no 3 generalized procedures for isolation and determination of individual compounds. Several researchers presented an in-depth discussion on chemical classification, biosynthesis, 5 isolation and quantification of extractables (Sjostrom E. „Wood Chemistry Fundamentals and Applications, 2nd ed. Academic Press, 1993, Lewin M and Goldstein I„ WoodStructure 7 and Composition Marcel Dekker, Inc., 1991).

Substanțele extractibile din lemn sunt un grup eterogen de compuși care poate fi 9 extras cu solvenți polari sau nepolari. Ele constau în principal din terpene, grăsimi, proteinele, cerurile, rășinile și compuși fenolici și deși sunt prezenți în cantități mici, sunt 11 esențiale pentru prelucrarea ulterioară a biomasei (Thammasouk K., Tandjo D., Penner M.H., „Influence of Extractivea on the Analyaia of Herbaceoua Biomass, Journal of 13 Agricultura! and Food Chemistry, (1997), 45(2):437-443). Majoritatea inhibitorilor derivați de lignoceluloză se formează în timpul pretratamentului când substanțele extractibile, 15 hemicelulozele și/sau lignina sunt solubilizate și degradate. în timpul pretratamentului alcalin substanțele extractibile se pot tranforma în compuși fenolici sau extracte grase care pot pre- 17 cipita și acționează ca inhibitori în procesele ulterioare de zaharificare enzimatică (Jonsson U., Martin C., „Pretreatment of lignocellulose: Formation of inhibitory by-products and 19 strategiesforminimizingtheireffects, Bioresource Technology, (2016), 199:103-112). Pentru a evita formarea compușilor inhibitori, înainte de pretratamentul alcalin al biomasei 21 lignocelulozice se îndepărtează materialele extractibile prin tratare la reflux, timp de 4-6 h, cu diferiți solvenți (acetonă, diclorometan, toluen, etanol) și tratare ulterioară cu apă fierbinte. 23Extractable wood substances are a heterogeneous group of compounds that can be extracted with polar or non-polar solvents. They consist mainly of terpenes, fats, proteins, waxes, resins and phenolic compounds and although they are present in small quantities, they are 11 essential for further biomass processing (Thammasouk K., Tandjo D., Penner MH, "Influence of Extractivity on the Analyaia of Herbaceoua Biomass, Journal of 13 Agriculture! and Food Chemistry, (1997), 45 (2): 437-443). Most lignocellulose inhibitors are formed during pretreatment when the extractable substances, hemicelluloses and / or lignin are solubilized and degraded. During alkaline pretreatment the extractable substances may be transformed into phenolic compounds or fatty extracts which may precipitate and act as inhibitors in subsequent enzymatic saccharification processes (Jonsson U., Martin C., “Pretreatment of lignocellulose: Formation of inhibitory by products and 19 strategiesforminimizingtheireffects, Bioresource Technology, (2016), 199: 103-112). In order to avoid the formation of inhibitory compounds, before the alkaline pretreatment of lignocellulosic biomass 21, the extractable materials are removed by reflux treatment for 4-6 hours with various solvents (acetone, dichloromethane, toluene, ethanol) and subsequent treatment with hot water. 2. 3

Aceste metode scad eficiența economică a proceselor industriale, atât datorită consumului de solvenți cât și a consumului energetic din timpul tratamentului. în plus, procesele necesită 25 echipamente suplimentare pentru realizarea acestor etape (Suna R.C., Tomkinson J., „Characterization of hemicelluloses obtained by classical and ultraaonically assisted 27 extractiona from wheat straw, Carbohydrate Polymers, (2002) 50:263-271; Liu C.F., Ren J.L., Xu F., Liu J.J., Sun J.X., Sun R.C., laolation and Characterization of 29 Celluloae Obtained from Ultraaonic Irradiated Sugarcane Bagasse, J. Agric. Food Chem. (2006) 54: 5742-5748). 31These methods reduce the economic efficiency of industrial processes, both due to the consumption of solvents and the energy consumption during treatment. In addition, the processes require 25 additional equipments to perform these steps (Call RC, Tomkinson J., “Characterization of hemicelluloses obtained by classical and ultraaonically assisted 27 extraction from wheat straw, Carbohydrate Polymers, (2002) 50: 263-271; Liu CF , Ren JL, Xu F., Liu JJ, Sun JX, Sun RC, Laolation and Characterization of 29 Celluloae Obtained from Ultraaonic Irradiated Sugarcane Bagasse, J. Agric. Food Chem. (2006) 54: 5742-5748). 31

Problema tehnică pe care o rezolvă invenția constă în stabilirea unui procedeu simplificat de pretratament a biomesei lignocelulozice astfel încât să determine obținerea 33 unei concentrații ridicate de zaharuri în procesul de hidroliză enzimatică.The technical problem solved by the invention consists in establishing a simplified process for pretreatment of lignocellulosic biomass so as to determine the obtaining of a high concentration of sugars in the enzymatic hydrolysis process.

Metoda de pretratament alcalin a biomasei lignocelulozice în prezența esterilor meti- 35 lici ai acizilor grași, în vederea îndepărtării simultane a substanțelor extractibile și a ligninei, conform invenției, realizează tratarea a 2 g rumeguș, cu o dimensiune de 0,315...0,5 mm, 37 timp de 20 min, cu 200 mL soluție NaOH cu o concentrație de 0,1...1 N, în care se introduc 0,1...0,5% față de volumul total de reacție, esteri metilici ai acizilor grași, la o temperatură 39 de 25°C, cu agitare la 600 rpm, urmată de separarea reziduului și spălarea cu apă distilată până la pH neutru și cu o soluție apoasă de 0,1% surfactant în sine cunoscut, filtrarea 41 reziduului pretratat și hidroliza enzimatică a acestuia în amestec cu o soluție tampon de acid citric - fosfat disodic la un raport rumeguș pretratat:soluție tampon de 1:25 greutate/volum 43 solid/lichid, utilizând ca biocatalizator - enzimă de tip celulaze într-un raport de 0,7 mL/grumeguș, timp de 72 h la temperatura de 50°C și viteza de agitare 120 rpm, obținându- 45 se o delignifiere a rumegușului cu până la 24,5% și o creștere a concentrației zaharurilor reducătoare cu până la 21,8% față de cele obținute la hidroliza enzimatică a rumegușului 47 pretratat în absența esterilor metilici ai acizilor grași.The alkaline pretreatment method of lignocellulosic biomass in the presence of methyl esters of fatty acids, in order to simultaneously remove the extractable substances and lignin, according to the invention, performs the treatment of 2 g of sawdust, with a size of 0.315 ... 0.5 mm, 37 for 20 min, with 200 mL NaOH solution with a concentration of 0,1 ... 1 N, in which 0,1 ... 0,5% of the total reaction volume is introduced, methyl esters of fatty acids, at a temperature of 39 ° C, with stirring at 600 rpm, followed by separation of the residue and washing with distilled water to neutral pH and with a known aqueous solution of 0,1% surfactant, filtration 41 of the pretreated residue and its enzymatic hydrolysis in a mixture with a citric acid-disodium phosphate buffer at a pretreated sawdust ratio: a buffer solution of 1:25 weight / volume 43 solid / liquid, using as a biocatalyst - cellulase-type enzyme in a ratio of 0.7 mL / g sawdust for 72 hours at 50 ° C and speed of agitation 120 rpm, obtaining 45 a sawdust delignification by up to 24.5% and an increase in the concentration of reducing sugars by up to 21.8% compared to those obtained by enzymatic hydrolysis of pretreated sawdust 47 in the absence of methyl esters of acids fat.

RO 134127 Β1RO 134127 Β1

Invenția prezintă următoarele avantaje:The invention has the following advantages:

- reducerea numărului de etape ale procesului de delignifiere a biomasei lignocelulozice prin îndepărtarea cerurilor și a substanțelor extractibile simultan cu delignifierea biomasei;- reducing the number of stages of the lignocellulosic biomass delignification process by removing waxes and extractable substances simultaneously with biomass delignification;

- ceșterea cu aproximativ 22% a conținutului de zaharuri reducătoare în biomasa pretratată alcalin în prezența FAME supusă hidrolizei enzimatice comparativ cu metodele convenționale.- an increase of approximately 22% in the content of reducing sugars in alkaline pretreated biomass in the presence of FAME subject to enzymatic hydrolysis compared to conventional methods.

Scopul acestei invenții este acela de a simplifica procedeul de pretratament al biomasei lignocelulozice prin utilizarea unui solvent ieftin - esteri metilici ai acizilor grași (FAME) adăugat în cantități mici în timpul pretratamentului alcalin și care este capabil să simplifice procesul (se îndepărtează substanțele extractibile în aceeași etapă cu delignifierea biomasei) și în același timp să-l facă mai eficient (permite obținerea unor concentrații crescute de zaharuri în etapa de hidroliză enzimatică a materialului astfel pretratat).The aim of this invention is to simplify the process of pretreatment of lignocellulosic biomass by using a cheap solvent - methyl esters of fatty acids (FAME) added in small amounts during alkaline pretreatment and which is able to simplify the process (removable substances are removed in the same stage with delignification of biomass) and at the same time to make it more efficient (allows to obtain high concentrations of sugars in the stage of enzymatic hydrolysis of the material thus pretreated).

FAME are două roluri în pretratamentul alcalin, pe de o parte, are rol de solvent pentru materialele extractibile și compușii rezultați în urma delignifierii materialului lignocelulozic, iar pe de altă parte poate reacționa parțial cu hidroxidul de sodiu și formează săpunuri (săruri de sodiu ale acizilor grași) care datorită proprietăților superficial active pot emulsiona cerurile și substanțele extractibile.FAME has two roles in alkaline pretreatment, on the one hand, it acts as a solvent for extractable materials and compounds resulting from delignification of lignocellulosic material, and on the other hand it can partially react with sodium hydroxide and form soaps (sodium salts of acids fats) which due to their superficially active properties can emulsify waxes and extractable substances.

Descrierea metodei de pretratament alcalin al biomasei lignocelulozice în prezența esterilor metilici ai acizilor grași (FAME)Description of the alkaline pretreatment method of lignocellulosic biomass in the presence of fatty acid methyl esters (FAME)

Problema tehnică pe care o rezolvă invenția este eficientizarea pretratamentului materialelor lignocelulozice printr-o metodă simplificată de pretratament alcalin al biomasei lignocelulozice în prezența esterilor metilici ai acizilor grași (FAME). Prin această metodă se realizează delignifierea materialului lignocelulozic simultan cu îndepărtarea cerurilor și a substanțelor extractibile care pot acționa ca inhibitori ai proceselor ulterioare de hidroliză a celulozei.The technical problem solved by the invention is the efficiency of the pretreatment of lignocellulosic materials by a simplified method of alkaline pretreatment of lignocellulosic biomass in the presence of fatty acid methyl esters (FAME). This method delineates the lignocellulosic material simultaneously with the removal of waxes and extractable substances that can act as inhibitors of subsequent processes of hydrolysis of cellulose.

Pretratamentul alcalin s-a realizat la temperatura camerei, în prezența unei cantități mici (0,1-0,5% față de volumul total de reacție) de esteri metilici ai acizilor grași (FAME cu specificațiile conform EN 14214 - European Committee for Standardization, Liquid Petroleum products - Fatty acid methyl esters (FAME) for use in diesel engines and heating applications - Requirements and test methods BS EN 14214:2012 +A2:2019), folosind soluții de hidroxid de sodiu de diferite concentrații (0,1-1 N). Rolul esterilor este de solvent pentru materialele extractibile și de a reacționa în timpul procesului cu hidroxidul de sodiu cu formarea săpunului care să emulsioneze și să antreneze extractibilele din rumegușul brut. După pretratamentul alcalin, amestecul este supus filtrării, iar faza lichidă este supusă analizei spectrofotometrice pentru determinarea conținutului de lignină (Sluiter A., Hames B., Ruiz R., Scarlata C., Sluiter J., Templeton D., Crocker D.,Determination of Structural Carbohydrates and Lignin in Biomass, Laboratory Analytical Procedure (LAP), NREL, (2005). Rumegușul separat prin filtrare este spălat cu o soluție slabă de surfactant (0,1 %) pentru îndepărtarea completă a esterilor netransformați în săpun, care pot acționa ca inhibitori în procesul de hidroliză enzimatică, urmată de spălare cu apă distilată până la pH-neutru. Rumegușul pretratat este supus hidrolizei enzimatice timp de 72 h în vederea obținerii zaharurilor. Hidroliză enzimatică s-a realizatîn soluție tampon de acid citric - fosfat disodic (pH = 5), utilizând ca biocatalizatori - celulazele, sortimentul comercial Celluclast 1,5 L.Alkaline pretreatment was performed at room temperature in the presence of a small amount (0.1-0.5% of the total reaction volume) of methyl esters of fatty acids (FAME with specifications according to EN 14214 - European Committee for Standardization, Liquid Petroleum products - Fatty acid methyl esters (FAME) for use in diesel engines and heating applications - Requirements and test methods BS EN 14214: 2012 + A2: 2019), using sodium hydroxide solutions of different concentrations (0.1-1 N) . The role of esters is solvent for extractable materials and to react during the process with sodium hydroxide with the formation of soap to emulsify and entrain the extractables from the raw sawdust. After the alkaline pretreatment, the mixture is filtered and the liquid phase is subjected to spectrophotometric analysis to determine the lignin content (Sluiter A., Hames B., Ruiz R., Scarlata C., Sluiter J., Templeton D., Crocker D., Determination of Structural Carbohydrates and Lignin in Biomass, Laboratory Analytical Procedure (LAP), NREL, (2005). can act as inhibitors in the process of enzymatic hydrolysis, followed by washing with distilled water to pH-neutral. The pretreated sawdust is subjected to enzymatic hydrolysis for 72 hours to obtain sugars. pH = 5), using as biocatalysts - cellulases, the commercial assortment Celluclast 1.5 L.

După hidroliză enzimatică, amestecul de reacție este încălzit la 100°C pentru dezactivarea enzimei, răcit și centrifugat pentru separarea reziduului solid. Faza lichidă a fost supusă analizei spectrofotometrice de determinare a zaharurilor reducătoare utilizând metoda spectrofotometrică prin tratare cu reactivul DNS (acidul 3,5-dinitrosaliciIic) și măsuraAfter enzymatic hydrolysis, the reaction mixture is heated to 100 ° C to deactivate the enzyme, cooled and centrifuged to separate the solid residue. The liquid phase was subjected to spectrophotometric analysis to determine the reducing sugars using the spectrophotometric method by treatment with DNS reagent (3,5-dinitrosalicylic acid) and the

RO 134127 Β1 rea absorbantei la lungimea de undă de 575 nm (Miller G. L., Use ofdinitrosalicylic acid 1 reagent for determination of reducing sugar”, Anal. Chem. (1959), 31(3), 426-428 și TAPPI (1979) Official Test Methods and Provisional Test Methods. Technical 3 Association of the Pulp and Paper Industries).RO 134127 rea1 absorbance at a wavelength of 575 nm (Miller GL, Use of dinitrosalicylic acid 1 reagent for determination of reducing sugar ”, Anal. Chem. (1959), 31 (3), 426-428 and TAPPI (1979) Official Test Methods and Provisional Test Methods (Technical 3 Association of the Pulp and Paper Industries).

în continuare sunt prezentate 3 exemple de pretratament alcalin în prezența esterilor 5 metilici ai acizilor grași care ilustrează invenția fără a o limita. Exemplele sunt date și în legătură cu schema fluxului de operații a invenției Metodă de pretratament a biomasei ligno- 7 celulozice cu ajutorul esterilor metilici ai acizilor grași (FAME) care este prezentată în fig. 1. în exemplele următoare se prezintă eficiența metodei de pretratament în funcție de modi- 9 ficarea parametrilor principali de reacție, precum și eficiența acestei metode în procesele de hidroliză enzimatică a materialelor lignocelulozice pretratate. 11The following are 3 examples of alkaline pretreatment in the presence of 5 methyl fatty acid esters which illustrate the invention without limitation. The examples are also given in connection with the flow chart of operations of the invention. 1. The following examples show the efficiency of the pretreatment method depending on the modification of the main reaction parameters, as well as the efficiency of this method in the enzymatic hydrolysis processes of the pretreated lignocellulosic materials. 11

Exemplul 1Example 1

Pentru studierea efectului adaosului de FAME asupra delignifierii rumegușului și 13 ulterior asupra hidrolizei enzimatice a rumegușului pretratat, primul exemplu se referă la o comparație între pretratamentul alcalin a diferitelor tipuri de rumeguș (rumeguș extras, 15 rumeguș brut și rumeguș brut cu FAME).To study the effect of the addition of FAME on the delignification of sawdust and later on the enzymatic hydrolysis of pretreated sawdust, the first example refers to a comparison between alkaline pretreatment of different types of sawdust (extracted sawdust, 15 raw sawdust and raw sawdust with FAME).

a) Etapa de pretratament alcalin 17a) Alkaline pretreatment stage 17

Materia primă este rumegușul - reziduul de la fabricarea mobilei care conține lemn de esență tare (foioase - fag) și de esență moale (brad), măcinat la dimensiuni cuprinse între 19 0,315 și 0,5 mm. Pentru pretratament s-au folosit două tipuri de rumeguș:The raw material is sawdust - the residue from the manufacture of furniture that contains hardwood (hardwood - beech) and softwood (fir), ground to a size between 19 0.315 and 0.5 mm. Two types of sawdust were used for pretreatment:

1. Rumeguș extras - rumegușul folosit a fost măcinat iar prin sitare s-a separat fracția 21 cu dimensiuni cuprinse între 0,315 și 0,5 mm. înainte de pretratamentul alcalin, materialul lignocelulozic a fost extras succesiv cu amestec toluen:etanol =1:2 (timp de 6 h) și apoi cu 23 apă (timp de 2 h) pentru îndepărtarea cerurilor și a materialelor extractibile care pot acționa ca inhibitori în procesul de hidroliză enzimatică. 251. Extract sawdust - the sawdust used was ground and the sieve was separated by fraction 21 with dimensions between 0.315 and 0.5 mm. Prior to alkaline pretreatment, the lignocellulosic material was extracted successively with a mixture of toluene: ethanol = 1: 2 (for 6 h) and then with 23 water (for 2 h) to remove waxes and extractable materials that may act as inhibitors in the process of enzymatic hydrolysis. 25

2. Rumeguș brut-rumegușul folosit a fost măcinat la dimensiuni cuprinse între 0,315 și 0,5 mm și utilizat în pretratamentul alcalin fără alte extracții. 272. Raw sawdust - the sawdust used was ground to a size between 0,315 and 0,5 mm and used in alkaline pretreatment without other extractions. 27

Hidroliză alcalină a 2 g rumeguș (brut sau extras conform procedurii descrise mai sus) s-a realizat prin tratarea acestuia cu 200 mL soluție NaOH 1N, timp de 20 min, la 29 temperatura de 25°C, cu agitare la 600 rpm. Reziduul se separă și spală cu apă distilată până la pH neutru. în cazul tratamentului alcalin în prezența FAME, se mai introduce o etapă 31 de spălare cu o soluție slabă de surfactant (0,1%) pentru îndepărtarea completă a esterilor netransformați în săpun, care pot acționa ca inhibitori în procesul de hidroliză enzimatică. La 33 finalul pretratamentului alcalin au fost prelevate probe din soluție pentru determinarea spectrofoto metrică la 320 nm a ligninei solubile. Condițiile de pretratament alcalin și 35 cantitatea de lignină separată sunt prezentate în tabelul 1. Materialul lignocelulozic rezultat în urma pretratamentului este supus hidrolizei enzimatice. 37Alkaline hydrolysis of 2 g of sawdust (crude or extracted according to the procedure described above) was carried out by treating it with 200 mL of 1N NaOH solution for 20 min at 29 ° C with stirring at 600 rpm. The residue is separated and washed with distilled water to neutral pH. In the case of alkaline treatment in the presence of FAME, another washing step 31 with a weak solution of surfactant (0.1%) is introduced to completely remove the unconverted esters in the soap, which may act as inhibitors in the enzymatic hydrolysis process. At the end of the 33 alkaline pretreatment, samples were taken from the solution to determine the 320 nm metric spectrophot of soluble lignin. The alkaline pretreatment conditions and the amount of separated lignin are shown in Table 1. The lignocellulosic material resulting from the pretreatment is subjected to enzymatic hydrolysis. 37

Condițiile de operare și rezultatele obținute în urma pretratamentului alcalin 39Conditions of operation and results of alkaline pretreatment 39

Tabelul 1Table 1

Nr. Material Condiții de pretratament alcalin:temperatura Lignină separată 41 exp. lignocelulozic de 25 °C, raport rumeguș: soluție alcalina (mg/gSUbstrat)*Nr. Material Alkaline pretreatment conditions: temperature Separate wood 41 exp. 25 ° C lignocellulosic, sawdust ratio: alkaline solution (mg / g SU bstrat) *

1:100, timp de pretratament 20 min1: 100, pretreatment time 20 min

Rumeguș extras Soluție NaOH 1 N 10,75 ±0,34 43Sawdust extracted NaOH solution 1 N 10.75 ± 0.34 43

Rumeguș brut Soluție NaOH 1 N 26,22 ±0,17Crude sawdust NaOH solution 1 N 26.22 ± 0.17

Rumeguș brut Soluție NaOH 1 N și adaos de 0,3% FAME 29,84 ± 0,63 45 *Toate experimetele s-au realizat în triplicat iar valorile rezultate sunt prezentate împreună cu deviația standard 47Raw sawdust 1 N NaOH solution and addition of 0.3% FAME 29.84 ± 0.63 45 * All experiments were performed in triplicate and the resulting values are presented together with the standard deviation 47

RO 134127 Β1RO 134127 Β1

Din rezultatele prezentate în tabelul 1 se poate observa că deligniferea materialului lignocelulozic este mai bună în cazul pretratamentului alcalin în prezența esterilor metilici ai acizilor grași.From the results presented in Table 1 it can be seen that the delignification of the lignocellulosic material is better in the case of alkaline pretreatment in the presence of methyl esters of fatty acids.

b) Etapa de hidroliză enzimatică în procesul de hidroliză enzimatică materialul pretratat delignifiat (din experimentele anterioare) este în continuare amestecat cu o soluție tampon formată din acid citric Na2HPO4 pentru a asigura un pH = 5 optim pentru enzime. Procesele de hidroliză enzimatică au fost efectuate în reactoare de 100 mL conținând un amestec de soluție de soluție tampon și rumeguș într-un raport de 1:25 (greutate/volum solid/lichid). Peste acest amestec se adaugă enzimă - Celluclast 1,5 L într-un raport de 0,7 mL/grumeguș. Pentru a preveni contaminarea bacteriană se adaugă și 0,5% antibiotic. Apoi, reactorul a fost plasat într-un agitator orbital (120 rpm). Timpul de hidroliză este de 72 h și temperatura de reacție de 50°C. Pe parcursul reacției au fost prelevate probe de hidroliză la 24, 48, și 72 h, care s-au trecut întrun vas cu apă fierbinte (pentru dezactivarea enzimei) și centrifugate la 3500 rpm timp de 10 min. Supernatanții au fost stocați la frigider pentru analiza zaharurilor obținute. Cantitatea de zaharuri reducătoare obținute în urma hidrolizei sunt prezentate în tabelul 2.b) Stage of enzymatic hydrolysis in the process of enzymatic hydrolysis The delignified pretreated material (from previous experiments) is further mixed with a buffer solution of citric acid Na 2 HPO 4 to ensure an optimal pH = 5 for enzymes. Enzymatic hydrolysis processes were performed in 100 mL reactors containing a mixture of buffer solution and sawdust in a ratio of 1:25 (weight / volume solid / liquid). Enzyme - Celluclast 1.5 L in a ratio of 0.7 mL / g sawdust is added to this mixture. 0.5% antibiotic is added to prevent bacterial contamination. The reactor was then placed in an orbital shaker (120 rpm). The hydrolysis time is 72 h and the reaction temperature is 50 ° C. During the reaction, hydrolysis samples were taken at 24, 48, and 72 h, which were passed into a vessel with hot water (to deactivate the enzyme) and centrifuged at 3500 rpm for 10 min. The supernatants were stored in the refrigerator for analysis of the sugars obtained. The amount of reducing sugars obtained from hydrolysis is shown in Table 2.

Din rezultatele prezentate în tabelul 2 se poate observa că prin hidroliză enzimatică a rumegușului supus pretratamentului alcalin în prezența esterilor metilici ai acizilor grași s-a obținut o cantitate mai mare de zaharuri reducătoare (ceea ce reprezintă aproximativ 30% dn zaharurile totale din rumegușul studiat). Această creștere a cantității de zaharuri demonstrează că utilizarea FAME în pretratamentul alcalin al materialelor lignocelulozice a îndepărtat eficient o parte din lignină împreună cu materialele extractible care pot fi inhibitori ai procesului de hidroliză enzimatică.From the results presented in Table 2 it can be seen that by enzymatic hydrolysis of the sawdust subjected to alkaline pretreatment in the presence of methyl esters of fatty acids a higher amount of reducing sugars was obtained (representing about 30% of the total sugars in the sawdust studied). This increase in the amount of sugars shows that the use of FAME in the alkaline pretreatment of lignocellulosic materials has effectively removed some of the lignin together with the extractable materials which may be inhibitors of the enzymatic hydrolysis process.

Condițiile de operare și rezultatele obținute în urma hidrolizei enzimaticeOperating conditions and results of enzymatic hydrolysis

Tabelul 2Table 2

Nr. exp. Nr. exp. Material lignocelulozic supus hidrolizei enzimatice Lignocellulosic material subjected to enzymatic hydrolysis Conținutul de zaharuri reducătoare (mgGE/gsubstrat)*Reducing sugar content (mgGE / g substrate ) * 1 1 Rumeguș extras pretratat alcalin Alkaline pretreated extract sawdust 119,17 ± 5,34 119.17 ± 5.34 2 2 Rumeguș brut pretratat alcalin fără FAME Alkaline pretreated raw sawdust without FAME 110,96 ±5,97 110.96 ± 5.97 3 3 Rumeguș brut pretratat alcalin cu FAME Alkaline pretreated raw sawdust with FAME 120,48 ±2,98 120.48 ± 2.98

*Toate experimetele s-au realizat în triplicat iar valorile rezultate sunt prezentate împreună cu deviația standard* All experiments were performed in triplicate and the resulting values are presented together with the standard deviation

Exemplul 2Example 2

Pentru a pune în evidență eficiența adaosului de FAME în pretratamentul alcalin s-a urmărit influența variației conținutului de FAME atât asupra cantității de lingină separată în timpul pretratamentului alcalin cât și asupra cantității de zaharuri hidrolizate din rumegușul pretratat.In order to highlight the efficiency of the addition of FAME in the alkaline pretreatment, the influence of the variation of the FAME content on the amount of separated lingin during the alkaline pretreatment and on the amount of hydrolyzed sugars in the pretreated sawdust was followed.

a) Etapa de pretratament alcalina) Alkaline pretreatment stage

Procedura de pretratament alcalin în prezența FAME este aceeași cu cea descrisă în exemplul anterior, modificându-se cantitatea de FAME. în tabelul 3 sunt prezentate condițiile de pretratament alcalin și conținutul de lignină separat în urma pretratamentului. Materialul lignocelulozic rezultat în urma pretratamentului alcalin în prezența diferitelor concentrații de FAME este supus hidrolizei enzimatice.The alkaline pretreatment procedure in the presence of FAME is the same as described in the previous example, changing the amount of FAME. Table 3 shows the alkaline pretreatment conditions and the lignin content separated from the pretreatment. The lignocellulosic material resulting from the alkaline pretreatment in the presence of different concentrations of FAME is subjected to enzymatic hydrolysis.

RO 134127 Β1RO 134127 Β1

Condițiile de operare și rezultatele obținute în urma pretratamentului alcalinOperating conditions and results of alkaline pretreatment

Tabelul 3Table 3

Nr. exp. Nr. exp. Material lignocelulozic Lignocellulosic material Condiții de pretratament alcalin Alkaline pretreatment conditions Concentrație FAME (%) FAME concentration (%) Lignină separată (mg/gsubstrat)*Separate lignin (mg / g s substrate) * 1 1 Rumeguș brut Raw sawdust Soluție NaOH 1 N, temperatura de 25 °C, raport rumeguș:soluție alcalină 1:100, timp de pretratament 20 min 1 N NaOH solution, temperature 25 ° C, sawdust ratio: 1: 100 alkaline solution, pretreatment time 20 min 0 0 26,22 ±0,17 26.22 ± 0.17 2 2 Rumeguș brut Raw sawdust 16 16 28,01 ±0,34 28.01 ± 0.34 3 3 Rumeguș brut Raw sawdust 3 3 29,84 ± 10,63 29.84 ± 10.63 4 4 Rumeguș brut Raw sawdust 5 5 32,66 ± 10,37 32.66 ± 10.37

*Toate experimetele s-au realizat în triplicat iar valorile rezultate sunt prezentate împreună cu deviația standard* All experiments were performed in triplicate and the resulting values are presented together with the standard deviation

Din rezultatele prezentate în tabelul 3 se poate observa că deligniferea materialului lignocelulozic crește odată cu mărirea cantității de FAME adăugată la pretratamentul alcalin, cantitatea de lignină separată fiind cu până la 24,5% mai mare în prezența esterilor metilici ai acizilor grași comparativ cu procedeul în absența esterilor.From the results presented in Table 3 it can be seen that the delignification of lignocellulosic material increases with increasing amount of FAME added to alkaline pretreatment, the amount of separated lignin being up to 24.5% higher in the presence of methyl esters of fatty acids compared to the process in absence of esters.

b) Etapa de hidroliză enzimaticăb) The stage of enzymatic hydrolysis

Hidroliză enzimatică a rumegușului pretratat alcalin folosind diferite concentrații de FAME s-a realizat în aceleași condiții ca în exemplul anterior. Condițiile de hidroliză și conținutul de zaharuri reducătoare obținut după 72 h de hidroliză enzimatică sunt prezentate în tabelul 4.Enzymatic hydrolysis of alkaline pretreated sawdust using different concentrations of FAME was performed under the same conditions as in the previous example. The hydrolysis conditions and the reducing sugar content obtained after 72 hours of enzymatic hydrolysis are shown in Table 4.

Condițiile de operare și rezultatele obținute în urma hidrolizei enzimaticeOperating conditions and results of enzymatic hydrolysis

Tabelul 4Table 4

Nr. exp. Nr. exp. Rumeguș brut pretratat Pretreated raw sawdust Condiții de hidroliză enzimatică Enzymatic hydrolysis conditions Conținutul de zaharuri reducătoare (mgGE/gsubstrat)*Reducing sugar content (mgGE / g substrate ) * 1 1 Alcalin + 0% FAME Alkaline + 0% FAME Enzimă comercială - Celluclast 1,5L, în cantitate de 0,7 mL/grumeguș, soluție tampon formată din acid citric și fosfat disodic pentru menținerea pH -ului la valoarea 5, temperatura de reacție 50°C, raport rumeguș:soluție tampon = 1:25, viteza de agitare 120 rpm, timp de hidroliză enzimatică 72 hCommercial enzyme - Celluclast 1.5L, 0.7 mL / g sawdust , citric acid and disodium phosphate buffer to maintain pH 5, reaction temperature 50 ° C, sawdust ratio: buffer solution = 1:25, stirring speed 120 rpm, enzymatic hydrolysis time 72 h 110,96 ±5,97 110.96 ± 5.97 2 2 Alcalin + 0,16 % FAME Alkaline + 0.16% FAME 119,61 ±1,66 119.61 ± 1.66 3 3 Alcalin + 0,3 % FAME Alkaline + 0.3% FAME 120,48 ±2,98 120.48 ± 2.98 4 4 Alcalin + 0,5 % FAME Alkaline + 0.5% FAME 135,14 ±3,44 135.14 ± 3.44

*Toate experimeteles-au realizat în triplicat iar valorile rezultate sunt prezentate împreună cu deviația standard* All experiments were performed in triplicate and the resulting values are presented together with the standard deviation

Din rezultatele prezentate în tabelul 4 se poate observa că prin hidroliză enzimatică a rumegușului supus pretratamentului alcalin în prezența esterilor metilici ai acizilor grași s-a obținut o cantitate mai mare de zaharuri reducătoare odată cu creșterea cantității de FAME utilizate în pretratamentul alcalin, obținându-se o creștere a concentrației zaharurilor reducătoare cu până la 21,8% față de cele obținute la hidroliză enzimatică a rumegușului pretratat în absența esterilor metilici ai acizilor grași.From the results presented in Table 4 it can be seen that by enzymatic hydrolysis of the sawdust subjected to alkaline pretreatment in the presence of methyl esters of fatty acids a higher amount of reducing sugars was obtained with increasing amount of FAME used in alkaline pretreatment, obtaining an increase of the concentration of sugars reducing by up to 21.8% compared to those obtained by enzymatic hydrolysis of the pretreated sawdust in the absence of methyl esters of fatty acids.

Exemplul 3 în acest exemplu se evidențiază eficiența adaosului de FAME în pretratamentul alcalin atunci când se utilizează diferite conentrații de hidroxid de sodiu. S-a urmărit influența variației concentrație de NaOH atât asupra cantității de lingină separată în timpul pretratamentului alcalin cât și asupra cantității de zaharuri hidrolizate din rumegușul pretratat.Example 3 This example highlights the effectiveness of the addition of FAME in alkaline pretreatment when using different concentrations of sodium hydroxide. The influence of the variation of NaOH concentration on both the amount of separated lingin during the alkaline pretreatment and the amount of hydrolyzed sugars in the pretreated sawdust was followed.

RO 134127 Β1RO 134127 Β1

a) Etapa de pretratament alcalina) Alkaline pretreatment stage

Procedura de pretratament alcalin în prezența FAME este aceeași cu cea descrisă în exemplul anterior, modificându-se concentrația soluției alcaline de NaOH (0,1,0,5 și 1 N). în tabelul 5 sunt prezentate condițiile de pretratament alcalin și conținutul de lignină separat în urma pretratamentului. Materialul lignocelulozic rezultat în urma pretratamentului alcalin este este supus hidrolizei enzimatice.The alkaline pretreatment procedure in the presence of FAME is the same as described in the previous example, changing the concentration of the alkaline NaOH solution (0,1,0,5 and 1 N). Table 5 shows the alkaline pretreatment conditions and the lignin content separated from the pretreatment. The lignocellulosic material resulting from the alkaline pretreatment is subjected to enzymatic hydrolysis.

Condițiile de operare și rezultatele obținute în urma pretratamentului alcalinOperating conditions and results of alkaline pretreatment

Tabelul 5Table 5

Nr. exp. Nr. exp. Material lignocelulozic Lignocellulosic material Condiții de pretratament alcalin Alkaline pretreatment conditions Concentrație NaOH (N) NaOH (N) concentration Lignină separată (mg/gsubstrat)*Separate lignin (mg / g s substrate) * 1 1 Rumeguș brut Raw sawdust FAME 0,3%, temperatura de 25 C, raport rumeguș:soluție alcalină 1:100, timp de pretratament 20 min FAME 0.3%, temperature 25 C, sawdust ratio: 1: 100 alkaline solution, pretreatment time 20 min 1 1 22,8 ±0,19 22.8 ± 0.19 2 2 Rumeguș brut Raw sawdust 5 5 24,16 ±0,28 24.16 ± 0.28 3 3 Rumeguș brut Raw sawdust 1 1 29,84 ± 10,63 29.84 ± 10.63

* Toate experimetele s-au realizat în triplicat iar valorile rezultate sunt prezentate împreună cu deviația standard* All experiments were performed in triplicate and the resulting values are presented together with the standard deviation

Din rezultatele prezentate în tabelul 5 se poate observa că deligniferea materialului lignocelulozic este mai bună odată cu creșterea concentrației de hidroxid de sodiu folosită pentru pretratamentul alcalin.From the results presented in Table 5 it can be seen that the delignification of the lignocellulosic material is better with the increase of the concentration of sodium hydroxide used for the alkaline pretreatment.

b) Etapa de hidroliză enzimaticăb) The stage of enzymatic hydrolysis

Hidroliză enzimatică a rumegușului pretratat alcalin folosind diferite concentrații de hidroxid de sodiu s-a realizat în aceleași condiții ca în exemplele anteriore. Condițiile de hidroliză și conținutul de zaharuri reducătoare obținut după 72 h de hidroliză enzimatică sunt prezentate în tabelul 6.Enzymatic hydrolysis of alkaline pretreated sawdust using different concentrations of sodium hydroxide was performed under the same conditions as in the previous examples. The hydrolysis conditions and the reducing sugar content obtained after 72 hours of enzymatic hydrolysis are shown in Table 6.

Condițiile de operare și rezultatele obținute în urma hidrolizei enzimaticeOperating conditions and results of enzymatic hydrolysis

Tabelul 6Table 6

Nr. exp. Nr. exp. Rumeguș brut pretratat Pretreated raw sawdust Condiții de hidroliză enzimatică Enzymatic hydrolysis conditions Conținutul de zaharuri reducătoare (mgGE/gsubstrat)*Reducing sugar content (mgGE / g substrate ) * 1 1 Alcalin + FAME (Sol. NaOH 0,1 N) Alkaline + FAME (0.1 N NaOH Sol.) Enzima comercială - Celluclast 1,5 L, în cantitate de 0,7 mL/grumeguș, soluție tampon formată din acid citric și fosfat disodic pentru menținerea pH-ului la valoarea 5, temperatura de reacție 50°C, raport rumeguș:soluție tampon = 1:25, viteza de agitare 120 rpm, timp de hidroliză enzimatică 72 hCommercial enzyme - Celluclast 1.5 L, 0.7 mL / g sawdust , citric acid and disodium phosphate buffer to maintain pH at 5, reaction temperature 50 ° C, sawdust ratio: solution buffer = 1:25, stirring speed 120 rpm, enzymatic hydrolysis time 72 h 50,89 ±15,97 50.89 ± 15.97 2 2 Alcalin + FAME (Sol. NaOH 0,5 N) Alkaline + FAME (Sol. NaOH 0.5 N) 95,60 ±1,66 95.60 ± 1.66 3 3 Alcalin + FAME (Sol. NaOH 1N) Alkaline + FAME (Sol. NaOH 1N) 120,48 ± 12,98 120.48 ± 12.98

* Toate experimetele s-au realizatîn triplicat iar valorile rezultate sunt prezentate împreună cu deviația standard* All experiments were performed in triplicate and the resulting values are presented together with the standard deviation

Din rezultatele prezentate în tabelul 6 se poate observa că prin hidroliză enzimatică a rumegușului supus pretratamentului alcalin în prezența FAME s-a obținut o cantitate mai mare de zaharuri reducătoare pentru rumegușul pretratat cu soluții alcaline mai concentrate.From the results presented in Table 6 it can be seen that by enzymatic hydrolysis of the sawdust subjected to alkaline pretreatment in the presence of FAME, a higher amount of reducing sugars was obtained for the sawdust pretreated with more concentrated alkaline solutions.

Claims (1)

RO 134127 Β1RO 134127 Β1 Revendicare 1Claim 1 Metodă de pretratament alcalin a biomasei lignocelulozice în prezența esterilor 3 metilici ai acizilor grași, în vederea îndepărtării simultane a substanțelor extractibile și a ligninei, caracterizată prin aceea că, realizează tratarea a 2 g rumeguș, cu o dimensiune 5 de 0,315...0,5 mm, timp de 20 min, cu 200 mL soluție NaOH cu o concentrație de 0,1...1 N, în care se introduc 0,1...0,5% față de volumul total de reacție, esteri metilici ai acizilor grași, 7 la o temperatură de 25°C, cu agitare la 600 rpm, urmată de separarea reziduului și spălarea cu apă distilată până la pH neutru și cu o soluție apoasă de 0,1 % surfactant în sine cunoscut, 9 filtrarea reziduului pretratat și hidroliză enzimatică a acestuia în amestec cu o soluție tampon de acid citric - fosfat disodic la un raport rumeguș pretratat:soluție tampon de 1:25 11 greutate/volum solid/lichid, utilizând ca biocatalizator- enzimă de tip celulaze într-un raport de 0,7 mL/grumeguș, timp de 72 h la temperatura de 50°C și viteza de agitare 120 rpm, 13 obținându-se o delignifiere a rumegușului cu până la 24,5% și o creștere a concentrației zaharurilor reducătoare cu până la 21,8% față de cele obținute la hidroliză enzimatică a 15 rumegușului pretratat în absența esterilor metilici ai acizilor grași.Alkaline pretreatment method for lignocellulosic biomass in the presence of 3 methyl esters of fatty acids, for the simultaneous removal of extractable substances and lignin, characterized in that it performs the treatment of 2 g of sawdust, with a size 5 of 0.315 ... 0, 5 mm, for 20 min, with 200 mL NaOH solution with a concentration of 0,1 ... 1 N, in which 0,1 ... 0,5% of the total reaction volume is introduced, methyl esters of fatty acids, 7 at a temperature of 25 ° C, with stirring at 600 rpm, followed by separation of the residue and washing with distilled water to neutral pH and with an aqueous solution of 0.1% surfactant known per se, 9 filtration of the pretreated residue and enzymatic hydrolysis thereof mixed with a citric acid-disodium phosphate buffer at a pretreated sawdust ratio: buffer solution of 1:25 11 weight / volume solid / liquid, using as biocatalyst - cellulase-type enzyme in a ratio of 0.7 mL / g sawdust for 72 hours at 50 ° C and speed 120 rpm, 13 yielding a sawdust delignification by up to 24.5% and an increase in the concentration of reducing sugars by up to 21.8% compared to those obtained by enzymatic hydrolysis of 15 pretreated sawdust in the absence of methyl esters of fatty acids.
RO201900714A 2019-11-07 2019-11-07 Method for alkaline pre-treatment of lignocellulosic biomass in the presence of fatty acid methyl esters (fame) RO134127B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RO201900714A RO134127B1 (en) 2019-11-07 2019-11-07 Method for alkaline pre-treatment of lignocellulosic biomass in the presence of fatty acid methyl esters (fame)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RO201900714A RO134127B1 (en) 2019-11-07 2019-11-07 Method for alkaline pre-treatment of lignocellulosic biomass in the presence of fatty acid methyl esters (fame)

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RO134127A0 RO134127A0 (en) 2020-05-29
RO134127B1 true RO134127B1 (en) 2021-12-30

Family

ID=70804062

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RO201900714A RO134127B1 (en) 2019-11-07 2019-11-07 Method for alkaline pre-treatment of lignocellulosic biomass in the presence of fatty acid methyl esters (fame)

Country Status (1)

Country Link
RO (1) RO134127B1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
RO134127A0 (en) 2020-05-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ibrahim et al. Comparison of alkaline pulping with steam explosion for glucose production from rice straw
Hamzah et al. Preliminary study on enzymatic hydrolysis of treated oil palm (Elaeis) empty fruit bunches fibre (EFB) by using combination of cellulase and β 1-4 glucosidase
Abdel-Fattah et al. Pretreatment and enzymic saccharification of water hyacinth cellulose
Li et al. Comparison of dilute acid and alkali pretreatments in production of fermentable sugars from bamboo: Effect of Tween 80
Chundawat et al. Effect of particle size based separation of milled corn stover on AFEX pretreatment and enzymatic digestibility
US9574212B2 (en) Process comprising sulfur dioxide and/or sulfurous acid pretreatment and enzymatic hydrolysis
Kim et al. Fractionation of corn stover by hot-water and aqueous ammonia treatment
EP2582820B1 (en) Enzymatic hydrolysis of cellulose
Jiang et al. Comprehensive evaluation of combining hydrothermal pretreatment (autohydrolysis) with enzymatic hydrolysis for efficient release of monosaccharides and ferulic acid from corn bran
FI121885B (en) A process for making a sugar product
Cuevas et al. Oligosaccharides and sugars production from olive stones by autohydrolysis and enzymatic hydrolysis
Jedvert et al. BIOREFINERY: Mild steam explosion: A way to activate wood for enzymatic treatment, chemical pulping and biorefinery processes
Xu et al. Peracetic acid pretreatment of alfalfa stem and aspen biomass.
Fatriasari et al. Enzymatic hydrolysis performance of biomass by the addition of a lignin based biosurfactant
KR20130140694A (en) Pre-treated biomass having enhanced enzyme accessibility
KR20170038831A (en) Methods for hydrolysing lignocellulosic material
Michelin et al. Application of lignocelulosic residues in the production of cellulase and hemicellulases from fungi
Vergara et al. Liquor re-use strategy in lignocellulosic biomass fractionation with ethanol-water mixtures
Mithra et al. Phenolic inhibitors of saccharification and fermentation in lignocellulo-starch prehydrolysates and comparative efficacy of detoxification treatments
JP2012055302A (en) Method for producing ethanol
EP2573259A1 (en) Pretreatment method for producing water-soluble sugars from lignocellulosic material
Mensah et al. Two-step physico-biological production of xylooligosaccharides from sugarcane leaves
RO134127B1 (en) Method for alkaline pre-treatment of lignocellulosic biomass in the presence of fatty acid methyl esters (fame)
AU2018344497A1 (en) Enzyme assisted crude palm oil extraction
Mariano et al. Three-step pretreatment design for coconut (Cocos nucifera) pulp residue as potential feedstock for biofuel