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美开发快速溶解植物纤维新工艺
更新时间:2020/1/17 来源:科技日报
  

  美国一研究团队开发出一种基于氨:铵盐溶剂的预处理工艺,可以更快速地溶解植物纤维,从而大大降低利用植物生产生物燃料的成本。相关研究论文发表在最新一期的《绿色化学》杂志上。


  秸秆、柳枝、树叶等植物废料中,具有紧密堆积的结晶纤维素,这种纤维素很难被酶或微生物分解,让植物性物质转化为生物燃料或生化物质变得更困难。在过去的100多年里,科学家研究出了几种可以分解纤维素结晶的溶剂,但这些溶剂要么十分昂贵,要么需要在极端压力或温度下才有效。

  此次,由罗格斯大学、密歇根州立大学、橡树岭国家实验室等机构研究人员组成的研究小组开发出基于氨:铵盐溶剂的新工艺,可以将纤维素结晶快速溶解,并最终在接近正常环境条件下生产出无定形的纤维素。这种再生无定形纤维素经水解可转化为可溶性糖,所需的纤维素分解酶用量要比天然纤维素结晶变体I少约50倍。这意味着可以大大降低生物燃料的生产成本,因为在利用生物质生产乙醇等生物燃料的总成本中,分解酶占了15%—20%的份额。

  此外,概念验证结果表明,新型氨:铵盐溶剂在预处理和分馏像玉米秸秆这样的木质纤维素生物质的同时,可选择性地提取约80%—85%的木质素。木质素是一种广泛存在于植物体中的芳香性高聚物,可用于生产高价值的酚类化合物。

  新型预处理工艺可在接近正常环境条件下运行,大大降低了对木质纤维素进行有效预处理所需的压力/温度要求。研究人员指出,与传统工艺相比,新工艺更具优势,对工作环境要求不高,能在超低酶负荷下快速生产可溶性糖,有效降低乙醇等生物燃料的生产成本。

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