一連の複合的な重症度因子にわたるリグノセルロースバイオマスの加水分解における酸触媒の効率

ジカルボン酸有機酸は、リグノセルロースの加水分解中に硫酸の特性とは異なる特性を持っています。さまざまな酸性酸触媒が熱化学的前処理の範囲にわたるバイオマス化合物の加水分解と分解に対する効果を調査するために、それぞれ加水分解中の同じ組み合わせ重症因子（CSF）値でマレイン酸、シュウ酸、硫酸が使用されました。加水分解物のキシロースとグルコース濃度は、マレイン酸で最も高かった。シュウ酸は次に最高を与え、その後に硫酸が続きました。このランキングは、CSF値が低い場合に特に当てはまりました。CSFが増加するにつれて、グルコースとキシロースの濃度はシュウ酸および硫酸前処理とともに増加しましたが、マレ酸で観察されるレベルを達成することはありませんでした。硫酸、シュウ酸、およびマレ酸処理の中で、キシロール糖として放出されるキシロースの量は、硫酸とともに最高でした。キシルオリゴ糖の割合はマレイン酸で最も低く、シュウ酸を含むオリゴ糖画分は間に落ちました。毛皮酸とヒドロキシメチルの毛皮のレベルも最も高かった。前処理されたバイオマスでのその後の発酵では、エタノール濃度は、前処理触媒としてマレイン酸を使用した場合、CSF 1.9で19.2g/Lで最大でした。これは、hあたり0.27 gエタノール/Lのエタノール容量生産速度に対応していました。これは、さまざまな酸触媒による前処理後のキシロース産生が最も高いことを示す同じ状態でした。これらの発見は、マレイン酸およびシュウ酸ジカルボン酸が硫酸よりも微小葉をより効率的に分解することを示唆しています。

Dicarboxylic organic acids have properties that differ from those of sulfuric acid during hydrolysis of lignocellulose. To investigate the effects of different acid catalysts on the hydrolysis and degradation of biomass compounds over a range of thermochemical pretreatments, maleic, oxalic and sulfuric acids were each used at the same combined severity factor (CSF) values during hydrolysis. Xylose and glucose concentrations in hydrolysates were highest with maleic acid. Oxalic acid gave the next highest followed by sulfuric acid. This ranking was particularly true at low CSF values. The concentrations of glucose and xylose increased with oxalic and sulfuric acid pretreatments as the CSF increased, but they never attained the levels observed with maleic acid. Among sulfuric, oxalic and maleic acid treatments, the amount of xylose released as xylooligosaccharide was highest with sulfuric acid. The fraction of xylooligosaccharide was lowest with the maleic acid and the oligosaccharide fraction with oxalic acid fell in between. Furfural and hydroxymethyl furfural levels were also highest with maleic acid. In subsequent fermentations with pretreated biomass, the ethanol concentration was maximal at 19.2g/l at CSF 1.9 when maleic acid was used as the pretreatment catalyst. This corresponded to an ethanol volumetric production rate of 0.27 g ethanol/l per h. This was the same condition showing the highest xylose production in following pretreatment with various acid catalysts. These findings suggest that maleic and oxalic dicarboxylic acids degrade hemicelluloses more efficiently than does sulfuric acid.