Lignoceluloză
Cu termenul de lignoceluloză ne referim la deșeurile uscate provenite din plante ( biomasă ). Este cea mai prezentă materie primă de pe Pământ și, prin urmare, este utilizată pentru producerea de biocombustibili , în special a bioetanolului. Este compus din polimeri glucidici (practic celuloză și hemiceluloză ) și polimeri aromatici ( lignină ). Acești polimeri glucidici conțin diverși monomeri zaharidici (cinci sau șase atomi de carbon) și sunt foarte strâns legați de lignină.
Biomasa lignocelulozică poate fi clasificată în general în biomasă virgină, biomasă uzată și culturi energetice. Biomasa virgină include toate plantele terestre naturale, cum ar fi copacii, tufișurile și iarba. Biomasa reziduală este produsă ca un deșeu cu valoare redusă din diverse sectoare industriale, cum ar fi agricultura (bagas de trestie de zahăr, paie, porumb ..), silivicultură (deșeuri din gaterele și fabricile de hârtie). Culturile energetice, pe de altă parte, sunt câmpuri cu un randament ridicat de producție de biomasă lignocelulozică utilizată ca materie primă special pentru producerea de biocombustibili de a doua generație.
Culturi energetice dedicate
Multe culturi sunt de interes, deoarece sunt capabile să garanteze producții ridicate de biomasă și pot fi recoltate de mai multe ori în fiecare an. Printre acestea se numără plopul și Miscanthus giganteus . Cu toate acestea, cea mai interesantă cultură este cu siguranță trestia de zahăr , deoarece este o sursă de zaharoză imediat fermentabilă și, de asemenea, de lignoceluloză ca produs rezidual din bagas .
Aplicații
Industria hârtiei
Biomasa lignocelulozică este materia primă a industriei hârtiei. Se bazează pe separarea ligninei de fracțiunile de celuloză din biomasă.
Biocombustibili
Biomasa lignocelulozică, sub formă de combustibil pentru lemn, are o lungă istorie ca sursă de energie. De la mijlocul secolului al XX-lea , interesul pentru biomasă ca precursor al combustibililor lichizi a crescut; în mod specific, fermentarea biomasei lignocelulozice în etanol [1] este o modalitate foarte fascinantă de a suplini lipsa combustibililor fosili. Biomasa este o sursă de energie fără carbon: deoarece provine din plante, arderea bioetanolului nu produce emisii nete de dioxid de carbon în atmosfera terestră . Împreună cu etanolul, mulți alți combustibili derivați din lignoceluloză sunt de interes comercial, inclusiv butanolul , dimetilfuranul și gama-valeriolactona. [2]
Un obstacol în producția de etanol din biomasă este faptul că zaharurile necesare sunt blocate în structura cristalină a lignocelulozei. În natură, acest lucru permite peretelui celular al plantei să fie foarte robust și rezistent la acțiunea hidrolitică a mediului extern; această robustețe este atribuibilă legăturilor încrucișate prezente între polizaharide și lignină prin legături esterice și eterice. [3] Legăturile esterice apar între zaharurile oxidate, acizii uronici și grupările fenol și fenilpropanol ale ligninei. Pentru a extrage zaharurile fermentabile este mai întâi necesar să separați legăturile dintre celuloză și lignină și abia apoi să utilizați metode acide sau enzimatice pentru a hidroliza și a sparge celuloza eliberată în simple monozaharide. O altă provocare pentru fermentarea biomasei este procentul ridicat de pentoze din hemiceluloză, de exemplu xiloză sau zahăr din lemn. Spre deosebire de hexoze precum glucoza, pentozele sunt greu de fermentat, astfel încât problemele cauzate de prezența ligninei și hemicelulozei sunt în prezent studiate de cercetările contemporane.
Un domeniu foarte larg al cercetărilor actuale vizează utilizarea biomasei lignocelulozice ca materie primă pentru producerea bioetanolului, în special accentul fiind pus pe ciuperca Trichoderma reesei , cunoscută tocmai pentru capacitatea sa celulolitică. Au fost folosite multe abordări, inclusiv formarea unui amestec optimizat de celulaze și hemicelulaze izolate din ciuperca respectivă sau chiar ingineria ciupercii pentru îmbunătățirea eficienței activității sale hidrolitice cu producția de monomeri de glucoză . [4] Îmbunătățirea genei a dus la apariția tulpinilor capabile să producă un număr mult mai mare de celulaze decât tulpina inițială; unele tulpini industriale sunt capabile să producă până la 100g de celulază pe litru de ciupercă [5] , astfel încât să maximizeze extracția zaharurilor și, prin urmare, să crească producția de bioetanol.
Notă
- ^ (EN) Andrew Carroll și Chris Somerville, Biocombustibili celulozici , în Revista anuală a biologiei plantelor, vol. 60, n. 1, 2 iunie 2009, pp. 165–182, DOI : 10.1146 / annurev.arplant.043008.092125 . Adus la 6 iunie 2019 .
- ^ Barbara A. Tokay "Biomass Chemicals" în Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry 2002, Wiley-VCH, Weinheim. DOI : 10.1002 / 14356007.a04_099
- ^ Copie arhivată ( PDF ), la genomicsgtl.energy.gov . Adus la 21 iunie 2017 (arhivat din original la 7 februarie 2017) .
- ^ Copie arhivată , la ifpenergiesnouvelles.com . Adus la 21 iunie 2017 (arhivat din original la 6 decembrie 2017) .
- ^ (EN) Bernhard Seiboth, Christa Ivanova și Verena Seidl-Seiboth, Trichoderma reesei: Un producător de enzime fungice pentru biocombustibili celulozici în producția de biocombustibili-Evoluții și perspective recente, InTech, 15 septembrie 2011, pp. 309-340, DOI : 10.5772 / 16848 , ISBN 978-953-307-478-8 . Adus la 6 iunie 2019 .
linkuri externe
- ( EN ) Lignocellulose , în Encyclopedia Britannica , Encyclopædia Britannica, Inc.
