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背景:歴史的に、トウモロコシのストーバーからのバイオエタノールの生産のための酸性前処理技術は、バイオマスの繰り返しを克服するために深刻な条件を必要としていました。しかし、重度の前処理条件での酸と蒸気の高い使用量は、バイオマスからのエタノール生産の経済的実現可能性を妨げます。さらに、過酷な前処理中に生成されるアセテートと毛皮の量は、細胞の成長を強く阻害し、エタノール発酵を妨げる範囲にあります。現在の研究は、脱アセチル化と機械的精製に組み込まれた低酸濃度と温度での前処理を通じてこれらの問題に対処しています。 結果:結果は、酸前処理の前に0.1 m NaOHによる脱アセチル化により、前処理中のモノマーキシロース収率が最大20%改善され、毛皮の収量が2%未満に抑えられたことが示されました。脱アセチル化はまた、低固形分の酵素加水分解中にグルコース収率を10%、キシロースの収率を20%改善しました。PFIミルを使用した機械的精製は、低硬化症および高ソリッドの両方の酵素加水分解の間にさらに改善されました。機械的精製により、高収量を維持しながら酵素負荷を減らすことができました。脱アセチル化と機械的精製は、高硬化症(20%)の酵素加水分解で90%のセルロース収率を達成するのに役立つことが示されています。Ethanolの収率、グルコース、キシロースの利用に対する脱アセチル化と機械的精製の効果を評価するために、pH制御下で発酵を実行した場合、90%を超えるグルコースおよびキシロースの利用が90%を超えて達成されました。全体的なエタノール収量は、基本ケースと修正症例の実験結果に基づいて計算されました。統合された脱アセチル化、機械的精製、および洗浄が、バイオマス1トンあたり88ガロンのエタノールを生成すると推定される1つの修正された症例。 結論:現在の研究は、脱アセチル化と機械的精製に組み込まれた低酸濃度と温度で前処理を特徴とする新しいバイオエタノールプロセスを開発しました。新しいプロセスは、従来の希釈酸前処理と比較して、全体的なエタノール収量が改善されたことを示しています。この研究の実験結果は、コンパニオンペーパーで詳述されている最小エタノール販売価格(MESP)のテクノ経済分析と計算をサポートしています。
背景:歴史的に、トウモロコシのストーバーからのバイオエタノールの生産のための酸性前処理技術は、バイオマスの繰り返しを克服するために深刻な条件を必要としていました。しかし、重度の前処理条件での酸と蒸気の高い使用量は、バイオマスからのエタノール生産の経済的実現可能性を妨げます。さらに、過酷な前処理中に生成されるアセテートと毛皮の量は、細胞の成長を強く阻害し、エタノール発酵を妨げる範囲にあります。現在の研究は、脱アセチル化と機械的精製に組み込まれた低酸濃度と温度での前処理を通じてこれらの問題に対処しています。 結果:結果は、酸前処理の前に0.1 m NaOHによる脱アセチル化により、前処理中のモノマーキシロース収率が最大20%改善され、毛皮の収量が2%未満に抑えられたことが示されました。脱アセチル化はまた、低固形分の酵素加水分解中にグルコース収率を10%、キシロースの収率を20%改善しました。PFIミルを使用した機械的精製は、低硬化症および高ソリッドの両方の酵素加水分解の間にさらに改善されました。機械的精製により、高収量を維持しながら酵素負荷を減らすことができました。脱アセチル化と機械的精製は、高硬化症(20%)の酵素加水分解で90%のセルロース収率を達成するのに役立つことが示されています。Ethanolの収率、グルコース、キシロースの利用に対する脱アセチル化と機械的精製の効果を評価するために、pH制御下で発酵を実行した場合、90%を超えるグルコースおよびキシロースの利用が90%を超えて達成されました。全体的なエタノール収量は、基本ケースと修正症例の実験結果に基づいて計算されました。統合された脱アセチル化、機械的精製、および洗浄が、バイオマス1トンあたり88ガロンのエタノールを生成すると推定される1つの修正された症例。 結論:現在の研究は、脱アセチル化と機械的精製に組み込まれた低酸濃度と温度で前処理を特徴とする新しいバイオエタノールプロセスを開発しました。新しいプロセスは、従来の希釈酸前処理と比較して、全体的なエタノール収量が改善されたことを示しています。この研究の実験結果は、コンパニオンペーパーで詳述されている最小エタノール販売価格(MESP)のテクノ経済分析と計算をサポートしています。
BACKGROUND: Historically, acid pretreatment technology for the production of bio-ethanol from corn stover has required severe conditions to overcome biomass recalcitrance. However, the high usage of acid and steam at severe pretreatment conditions hinders the economic feasibility of the ethanol production from biomass. In addition, the amount of acetate and furfural produced during harsh pretreatment is in the range that strongly inhibits cell growth and impedes ethanol fermentation. The current work addresses these issues through pretreatment with lower acid concentrations and temperatures incorporated with deacetylation and mechanical refining. RESULTS: The results showed that deacetylation with 0.1 M NaOH before acid pretreatment improved the monomeric xylose yield in pretreatment by up to 20% while keeping the furfural yield under 2%. Deacetylation also improved the glucose yield by 10% and the xylose yield by 20% during low solids enzymatic hydrolysis. Mechanical refining using a PFI mill further improved sugar yields during both low- and high-solids enzymatic hydrolysis. Mechanical refining also allowed enzyme loadings to be reduced while maintaining high yields. Deacetylation and mechanical refining are shown to assist in achieving 90% cellulose yield in high-solids (20%) enzymatic hydrolysis. When fermentations were performed under pH control to evaluate the effect of deacetylation and mechanical refining on the ethanol yields, glucose and xylose utilizations over 90% and ethanol yields over 90% were achieved. Overall ethanol yields were calculated based on experimental results for the base case and modified cases. One modified case that integrated deacetylation, mechanical refining, and washing was estimated to produce 88 gallons of ethanol per ton of biomass. CONCLUSION: The current work developed a novel bio-ethanol process that features pretreatment with lower acid concentrations and temperatures incorporated with deacetylation and mechanical refining. The new process shows improved overall ethanol yields compared to traditional dilute acid pretreatment. The experimental results from this work support the techno-economic analysis and calculation of Minimum Ethanol Selling Price (MESP) detailed in our companion paper.
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