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美開發快速溶解植物纖維新工藝
來源:科技日報 發布時間:2020/1/17 10:03:48

  美國一研究團隊開發出一種基于氨:銨鹽溶劑的預處理工藝,可以更快速地溶解植物纖維,從而大大降低利用植物生產生物燃料的成本。相關研究論文發表在最新一期的《綠色化學》雜志上。


  秸稈、柳枝、樹葉等植物廢料中,具有緊密堆積的結晶纖維素,這種纖維素很難被酶或微生物分解,讓植物性物質轉化為生物燃料或生化物質變得更困難。在過去的100多年里,科學家研究出了幾種可以分解纖維素結晶的溶劑,但這些溶劑要么十分昂貴,要么需要在極端壓力或溫度下才有效。


  此次,由羅格斯大學、密歇根州立大學、橡樹嶺國家實驗室等機構研究人員組成的研究小組開發出基于氨:銨鹽溶劑的新工藝,可以將纖維素結晶快速溶解,并最終在接近正常環境條件下生產出無定形的纖維素。這種再生無定形纖維素經水解可轉化為可溶性糖,所需的纖維素分解酶用量要比天然纖維素結晶變體I少約50倍。這意味著可以大大降低生物燃料的生產成本,因為在利用生物質生產乙醇等生物燃料的總成本中,分解酶占了15%—20%的份額。


  此外,概念驗證結果表明,新型氨:銨鹽溶劑在預處理和分餾像玉米秸稈這樣的木質纖維素生物質的同時,可選擇性地提取約80%—85%的木質素。木質素是一種廣泛存在于植物體中的芳香性高聚物,可用于生產高價值的酚類化合物。


  新型預處理工藝可在接近正常環境條件下運行,大大降低了對木質纖維素進行有效預處理所需的壓力/溫度要求。研究人員指出,與傳統工藝相比,新工藝更具優勢,對工作環境要求不高,能在超低酶負荷下快速生產可溶性糖,有效降低乙醇等生物燃料的生產成本。


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