저자는 소나무 전처리에 대한 실험 데이터를 제공하기위한 기후 변화와 환경, 기후 KIC와 EPSRC (EP / K038648 / 1 EP / K014676 / 1) 자금 조달 및 피에르 부비에 대한 랜덤 연구소 인정합니다.

주 : 일부 또는 시판 될 수도 있지만, 공정에 사용되는 프로톤 이온 성 액체는, 우리 실험실에서 합성된다. 생성 된 이온 성 액체는 산성 및 부식성 및 (사용 아민에 따라 다름) 아마 피부 / 눈 자극하고, 따라서 치료 입고 적절한 PPE (실험실 코트, 안전 사양, 내 화학성 장갑)을 처리해야합니다. 1. 준비 <ol><li> 준비 및 리그 노 셀룰로오스 바이오 매스를 저장 <ol><li> 5kg에 예를 100g 업에 대한 충분한 양의 실험을하기 전에 리그 노 셀룰로오스 바이오 매스를 가져옵니다. 참고 : 각 실험은 바이오 매스의 최소 3g (1g 세중의 각)가 필요합니다. </li><li> 곧 수확 후 수분 함량을 줄이고 실험실에서 공기 - 건조 형태로 매스 저장한다. 테이블이나 벤치에 바이오 매스를 확산하고 2 주 또는 건조 나타날 때까지를 떠나하여 바이오 매스를 공기 - 건조. 이동 t 동안 바이오 매스를 돌려그 시간은 프로세스를 가속화한다. 수확의 년 이내에 분류 실험을 수행합니다. 참고 : 공기 건조 바이오 매스, 더 안정 5-12 중량 %의 수분을 포함하는 동안 직접 수확 한 후, 목질 바이오 매스, 최대 50 중량 %의 수분을 함유 할 수있다. </li><li> 분쇄 및 선별 입도 범위로 바이오 매스 체. 비닐 봉투 또는 사용할 때까지 다른 적절한 용기에 건조 된 바이오 매스를 저장합니다. 참고 :이 프로토콜에서 처리 작은 샘플의 경우, 감소 된 입자 크기는 예를 180-850 μm의를 위해 좋습니다. </li></ol></li><li> 20합니다 (NREL 프로토콜에 따라), 바이오 매스의 수분 함량을 결정 <ol><li> 바이오 매스의 수분 함량을 결정하기 위해 분석 밸런스에 알루미늄 호일 (크기 대략 5cm X 5cm)의 조각을 preweigh 호일 (m 박)의 중량을 기록한다. 알루미늄 호일에 공기 건조 바이오 매스 중 약 100 mg의 무게를 측정하고 정확한 공기 DRI를 기록에드 무게 (m의 ADW). </li><li> (적어도 4 시간 동안)을 밤새 105 ℃에서 팬 보조 오븐 패킷과 장소를 만들기 위해 알루미늄 박을 접어. </li><li> 밖으로 패킷을 타고 5 분 동안 데시 케이 터에 즉시 배치, 즉시 패킷의 무게와 오븐 건조 중량 플러스 포일 (m의 ODW + 호일)의 정확한 무게를 기록한다. 수학 식 1에 따른 바이오 엠씨의 BM (%)에서 수분 함량을 계산한다 : <img alt="식 (1)" src="/files/ftp_upload/54246/54246eq1.jpg" /> 식. 1 m의 ODW + 호 오븐 건조 패킷 (오븐 건조 바이오 매스 플러스 호)의 중량이고, m 포일은 포일의 중량이며 ADW m은 매스의 공기 건조 중량이다. 모든 중량은 g 또는 밀리그램에 하나 있어야합니다. </li></ol></li><li> 이온 성 액체의 합성 <ol><li> 흄 후드 또는 배출 인클로저에서 1 몰의 무게자기 교반 막대로 1 L 둥근 바닥 플라스크에 아민 (트리 에틸 아민)의. 자기 교반기 접시에 얼음 용기에 플라스크를 배치했다. 아민의 증발을 최소화하기 위해 즉시 250 ml를 첨가 깔때기를 추가합니다. 주 : 적절한 산을 보장 :베이스 비율은 전처리 실험의 재현성을 달성하기위한 높은 중요하다. </li><li> (예 5 몰 / L)에서 알려진 농도의 용액 및 부피 플라스크 (200 ㎖)을 사용하여, 황산 1 몰을 측정한다. 첨가 깔때기에 황산을 전송하고 탈 이온수로 첨가 깔때기로 메스 플라스크의 벽에 부착 된 임의의 산을 헹군다. </li><li> 격렬하게 교반하면서 아민 황산 적가. 이 아민과베이스에 산의 부정확 한 비율의 비등으로 이어질 것 같은 솔루션은 가열하지 않습니다 있는지 확인하십시오. 정량적 전사 산성을 보장하기 위해, 탈 이온수를 이용하여 첨가 깔때기 내부를 헹구어. 노트: 이온 성 액체 용액의 대형 회분 아민 및 황산의 양뿐만 아니라 따라서 플라스크 부피를 증가시킴으로써 이루어질 수있다. </li><li> 회전 증발기를 사용하여 대부분의 물을 증발시켰다. 수분 함량은 전처리에 필요한 수분 함량보다 낮아야한다. 주 : 완전 이온 성 액체를 건조 할 필요가 없다. 이는 트리 에틸 암모늄 수소 설페이트 등 일부 말린 이온 성 액체로서, 실온에서 고체이며, 이온 성 액체에 물을 남겨 유리할 수있다. 동결 건조기는 또한 수분 함량을 낮추기 위해 사용될 수있다. </li></ol></li><li> 확인 및 IL 용액의 수분 함량을 조절 주 : 수분 함량은 중요한 실험 변수이다. 전처리 혼합물 중의 물로부터 발생할 수 있다는 세 가지 소스가있다. 그들 모두 고려되어야한다 : (1) 합성 또는 산 이온 성 액체 용액 (2) 물에 함유 된 물이 t에 포함그 공기 건조 바이오 매스 및 원하는 최종 수분 함량을 달성하기 위해 피펫 첨가 (3) 임의의 물. <ol><li> 적정 제조자에 의해 발행 명령에 따라 체적 칼 피셔 적정에 의해 합성 된 이온 성 액체 또는 구매 용액의 수분 함량을 결정한다. 미리 칭량 주사기를 이용한 적정에 IL 몇 방울을 추가한다. 적정 장치에 추가 액체의 무게를 입력하고 적정는 판독이 표시 될 때까지 기다립니다. 수분을 기록한다. </li><li> 바이오 매스 전처리 물 함량을 결정. 이 실험에서, 20 중량 %를 사용합니다. 회전 증발기를 사용하여 5 중량 %의 바람직한 수분 함유량 아래의 물 함량을 감소 및 1.4.1에 설명 된 칼 피셔 적정에 의해 새로운 수분 함량을 확인. 주 : 좋음 결과는 20 중량 %의 물을 얻을 수있다; 그러나 이것은 항상 전처리에 대한 최적되지 않을 수 있습니다. 높은 수분 함량이 용매 비용을 감소시키기 위해 이하의 점도로 선택 될 수있다. </li></ol></li> &lt;리&gt; 실험에 대한 계산. <ol><li> 이온 성 액체 솔루션 m 졸, 최종 바이오 매스 - 투 - 용매 비율 BM / 졸 최종의 양을 결정합니다. 여기서, 20 중량 %의 물을 1:10 g / g의 매스 대 용매 비를 함유하는 이온 성 액체 용액 10 g을 사용한다. 주 : 비, 용매 매스 1:10 (중량 / 중량) 인 경우에는이 프로토콜에서 사용되는 튜브를 IL 용액 18g까지에 맞게 할 수있다. 높은 바이오 매스 - 투 - 용매 비율 (최대 1 : 2 또는 1 : 1) 경제적 관점에서 유리한하지만 작은 규모로 전처리 효능을 손상시킬 수 있습니다. </li><li> 다음 식 (2)에있어서 각 샘플에 대한 요구 (물이없는) 이온 성 액체의 양을 결정 : <img alt="식 (2)" src="/files/ftp_upload/54246/54246eq2.jpg" /> 식. 이 여기서 m의 IL은 최종의 g의 이온 성 액체 용액의 정량 및 WC 최종 g의 이온 성 액체, m 졸의 요구량이다 &lt;/ 서브&gt; 이온 성 액체 용액 (%)에 원하는 수분 함량이다. </li><li> 다음에, 다음 수학 식 3에 따라 각각의 압력 튜브에 첨가되도록 합성 또는 산 이온 성 액체 용액의 양을 계산한다 : <img alt="식 (3)" src="/files/ftp_upload/54246/54246eq3.jpg" /> 식. 삼 m 졸 용액의 양 (그램) 각각의 압력 튜브에 첨가 될 수이고, m의 IL은 이온 성 액체의 필요한 양 (g 단위)이고, WC 졸 (% 단위) 이온 성 액체 용액의 수분 함량이고 카를 피셔 적정에 의해 측정. </li><li> 수학 식 4를 이용하여 이온 성 액체 용액에 첨가되는 바이오 매스 (오븐 건조 중량 기준)의 양을 결정한다. 이 실험에서, 압력 튜브 당 오븐 건조 억새 바이오 매스의 1g을 사용합니다. <img alt="식 (4)" src="/files/ftp_upload/54246/54246eq4.jpg" /> 식. 4 ODW 부가되는 바이오 매스의 양이고(g)에서 각 압력 튜브, m 졸에 에드 최종 이온 성 액체 (g)에서 용액의 목적하는 양을 졸 BM / 최종 생물량 대 이온 성 액체 용액의 바람직한 비율이다. </li><li> 하기 식 (5)를 사용하여 튜브에 첨가 할 필요가 공기 - 건조 바이오 매스의 무게를 결정 <img alt="식 (5)" src="/files/ftp_upload/54246/54246eq5.jpg" /> 식. (5) ADW는 바이오 매스의 공기 건조 중량, ODW은 (그램 1.5.4 결정) 실험에 필요한 바이오 매스의 무게를 오븐 - 건조 (그램) 튜브에 첨가 할 수 있고 MC 여기서 BM이 값은 1.2.3 결정. </li><li> 다음 수학 식 6에 따라 원하는 최종 수분 함량을 달성하기 위해 피펫으로 첨가 할 필요가 물의 양 계산 : <img alt="식 (6)" src="/files/ftp_upload/54246/54246eq6.jpg" /> 식. 6 여기서 m 물 양이다물을 최종 WC는 전처리 액 (여기에서는 20 중량 %)의 원하는 수분 함량이며, 추가 될 M 개의 sol.final 용매 (여기 10g)의 양이고, MC BM 공기 건조 바이오 매스의 수분 함량은 , m BM 추가되는 공기 건조 바이오 매스의 양이고, WC 졸 합성 또는 구매 이온 성 액체 용액의 수분 함량이고, m 졸 이온 성 액체 용액의 양이다. </li></ol></li></ol> 2. 전처리 주 : 프로세스 (며칠) 또는 (장기간 동안) 냉장고에 실온에서 샘플을 떠나는 모든 지점에서 중단 될 수있다. <ol><li> 테프론 모자와 실리콘 O 링 세 15 ml의 압력 튜브를 미리 무게. 시각들이 균열이나 결함이 없는지 확인 압력 튜브를 검사한다. 주 : 필요한 경우보다 이온 성 액체 매스 피팅 큰 압력 튜브가 사용될 수 있지만 전처리 결과 못해다른 유리 병 크기에 치료 샘플 간의 직접 비교합니다. 우리는 더 나은 밀봉을 위해 전면 밀봉 캡의 사용을 권장합니다. </li><li> 10 ml의 피펫 스케일에 압력관로 서, 이온 성 액체 용액의 요구량을 추가한다. 튜브 서 위로를 유지하기 위해 코르크 링을 사용합니다. 이온 성 액체 용액의 중량을 기록하여 첨가. 1g / ㎖로 물의 밀도를 가정, 피펫을 사용하여 1.5.6에서 결정된 용액에 물을 필요한 양을 추가합니다. </li><li> , 균형에 알루미늄 호일 (크기 3cm × 8 CM)의 조각을 배치 균형을 테어 링 (taring)과 바이오 매스를 무게에 의해 공기 건조 리그 노 셀룰로즈의 필요한 양을 추가합니다. 균형을 용기와 튜브에 바이오 매스를 추가합니다. 다시 균형의 빈 호일을 놓고 차이를 기록한다. 참고 : 또는 대전 계량 보트가 사용될 수있다. </li><li> 실리콘 O 링과 테플론 캡 뚜껑을 닫습니다. 오버 체결하지 않고 좋은 도장을 확인합니다. 는 P의 중량을 녹음바이오 매스 및 이온 성 액체를 포함 ressure 튜브. 바이오 매스의 모든 이온 성 액체와 접촉 할 때까지 소용돌이 교반기를 사용하여 튜브의 내용물을 혼합한다. 주 : 모든 O 링 재료는 고온에서 이온 성 액체와 접촉하는 견딜. 우리는 실리콘이 잘 작동 것으로 나타났습니다. </li><li> 원하는 온도로 미리 가열 된 팬 보조 오븐에서 압력 튜브를 놓습니다. 예를 들어, 120 ℃ 또는 150 ℃에서 1 시간 동안 8 시간 동안 튜브를 떠난다. 참고 : 시간과 온도는 중요한 실험 변수입니다. 다른 시간 - 온도의 조합이 사용될 수있다. </li><li> 오븐 장갑을 사용하여 오븐에서 튜브를 제거하고 실내 온도에이 식도록 흄 후드에 배치합니다. 물이 요리하는 동안 탈출하지 보장하기 위해 냉각 후 유리 병의 무게를 확인합니다. </li></ol> 3. 펄프 워시 <ol><li> 앱솔루트 40 mL로하여 50 mL의 원심 분리 튜브로 각 튜브의 내용물을 전송전자 에탄올. 잘 혼합하고, 적어도 1 시간 동안 실온에서 튜브를 떠나 1 분 동안 소용돌이 교반기를 이용하여 관을 흔들어. 주 : 분리도하지만, 낮은 정확도 제안 샘플 크기에 대해 관찰 될 수 있고, 여과를 이용하여 수행 될 수있다. </li><li> 다음 2000 x g에서 50 분 동안 튜브를 원심 분리하여, 다시 30 초 동안 소용돌이 교반기를 이용하여 관을 흔들어. 별도의 액체 및주의 디캔팅에 의해 고체. 교반 막대와 둥근 바닥 플라스크 깨끗한 250 ml의 액체를 수집합니다. </li><li> 50 ML 튜브를 반복 단계에 40 ml의 3.2 세 번 신선한 에탄올을 추가합니다. <ol><li> 라운드를 배치하여 이온 액으로부터 에탄올을 제거는 가열 블록 플라스크 바닥. 콜드 트랩 진공 펌프에 각각 연결합니다. 드라이 아이스와 트랩을 작성하고 40 ° C까지 가열을 설정합니다. 교반 펌프에 전환합니다. 참고 :이 실험은 병렬 합성 설정에 따라 집에서 만든 병렬 증발기 설정을 사용합니다. 병렬 증발기는 purchas 수 있습니다기성 에드. 대안 적으로, 회전 증발기를 사용할 수있다. </li></ol></li></ol> 펄프 4. 속 슬렛 추출 <ol><li> 셀룰로오스 골무에 젖은 세척 펄프를 전송하고 연필을 사용하여 각 골무 레이블을 붙입니다. </li><li> 교반 막대와 플라스크 둥근 바닥 깨끗한 250 ml의에 150 ml의 무수 에탄올을 입력합니다. , 40 ml의 속 슬렛 추출기에 샘플 함유 골무를 삽입 콘덴서를 추가하고 재순환 냉각 장치에 연결된 병렬 추출기 워크 스테이션에 모든 것을 설치합니다. 주 : 에탄올 펄프를 전송하기 위해 사용 된 경우, 둥근 바닥 플라스크에 150 ml의 유일한 차이를 추가한다. </li><li> 모든 샘플이로드 될 때, 저어, (온도가 18 ° C를 설정) 135 ° C까지 온도를 설정하고 순환기의 전원을 켭니다. 총 20 시간 동안 펄프 샘플을 추출합니다. </li><li> 환류가 정지에 올 수 있도록 난방을 끄십시오. 그런 다음 두 교반 및 냉각 전환합니다. 속 슬레 추출기 밖으로 골무를 타고핀셋을 사용하고 흄 후드의 골무 하룻밤에 젖은 펄프 건조를 할 수 있습니다. </li><li> 바이오 매스 세척에서 액체로 속 슬렛 추출에서 액체를 추가하고 병렬 증발기 또는 40 ° C에서 회전 증발기와 바이오 매스 세척에서 에탄올을 증발 계속합니다. </li><li> , 분석 밸런스에 칭량 한 알루미늄 호일 조각 상 골무에서 공기 건조 펄프 전송 추출 된 펄프의 공기 건조 중량을 기록하고, 표지 된 플라스틱 백에 옮긴다. 벽 떨어져 골무 재료를 긁어하지 않으면 서 모든 것을 회복하려고합니다. </li><li> (단계 140에서 이전에 도시 된 바와 같이)을 오븐 건조 된 수율을 계산하기 위해 바로 펄프의 수분 함량을 결정한다. </li></ol> 5. 리그닌 분리 <ol><li> 모든 에탄올이 증발되면, 30 ml의 물을 사용하여 50 ㎖ 원심 분리 튜브로 둥근 바닥 플라스크에서 이온 성 액체를 전사함으로써 리그닌을 침전. 현탁액을 혼합하고 적어도 1 시간 동안 둡니다.2,000 XG에 20 분 동안 원심 분리기 및 경사에 의해 고체에서 솔루션을 분리합니다. 참고 :이 프로토콜에서, 물 3 당량 안티 솔벤트로 사용됩니다. 원한다면 이하 안티 솔벤트가 사용될 수있다. 세척이 제거 된 물과 반복 사용하기 위해 회수 된 이온 성 액체를 회수 할 수있다. </li><li> 원심 분리 관내 리그닌 펠렛에 증류수 30 ㎖를 추가한다. 1 시간 원심 분리를 위해 혼합, 배양를 반복합니다. 3 리그닌 세척 총에 대해이 단계를 반복합니다. </li><li> 진공 오븐에서 밤새 45 ° C에서 관통 덮개를 사용하여 원심 분리 관 내부의 리그닌을 건조. 무게 포장용, 리그닌 수율을 결정 균형을 알루미늄 호일 조각을 배치 오븐에서 리그닌 추가 즉시 중량을 기록한다. 저장을위한 유리 병에 리그닌을 전송합니다. </li></ol>

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	<li>Lewis, N. S., Nocera, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Powering+the+planet:+chemical+challenges+in+solar+energy+utilization.">Powering the planet: chemical challenges in solar energy utilization.</a> Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A. 103 (43), 15729-15735 (2006).</li><li>Dincer, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Renewable+energy+and+sustainable+development:+a+crucial+review.">Renewable energy and sustainable development: a crucial review.</a> Renewable and Sustainable Energy Reviews. 4 (2), 157-175 (2000).</li><li>Zweibel, K., Mason, J., Fthenakis, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+solar+grand+plan.">A solar grand plan.</a> Sci. Am. 298 (1), 64-73 (2008).</li><li>Lee, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biological+conversion+of+lignocellulosic+biomass+to+ethanol.">Biological conversion of lignocellulosic biomass to ethanol.</a> J. Biotechnol. 56 (1), 1-24 (1997).</li><li>Carrott, P., Ribeiro Carrott, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lignin-from+natural+adsorbent+to+activated+carbon:+A+review.">Lignin-from natural adsorbent to activated carbon: A review.</a> Bioresour.Technol. 98 (12), 2301-2312 (2007).</li><li>Cardona Alzate, C., S&#225;nchez Toro, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Energy+consumption+analysis+of+integrated+flowsheets+for+production+of+fuel+ethanol+from+lignocellulosic+biomass.">Energy consumption analysis of integrated flowsheets for production of fuel ethanol from lignocellulosic biomass.</a> Energy. 31 (13), 2447-2459 (2006).</li><li>Field, C. B., Campbell, J. E., Lobell, D. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biomass+energy:+the+scale+of+the+potential+resource.">Biomass energy: the scale of the potential resource.</a> Trends Biochem Sci. 23 (2), 65-72 (2008).</li><li>Hoogwijk, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Exploration+of+the+ranges+of+the+global+potential+of+biomass+for+energy.">Exploration of the ranges of the global potential of biomass for energy.</a> Biomass Bioenergy. 25 (2), 119-133 (2003).</li><li>Goldemberg, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ethanol+for+a+sustainable+energy+future.">Ethanol for a sustainable energy future.</a> Science. 315 (5813), 808-810 (2007).</li><li>Himmel, M. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biomass+recalcitrance:+engineering+plants+and+enzymes+for+biofuels+production.">Biomass recalcitrance: engineering plants and enzymes for biofuels production.</a> Science. 315 (5813), 804-807 (2007).</li><li>Mosier, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Features+of+promising+technologies+for+pretreatment+of+lignocellulosic+biomass.">Features of promising technologies for pretreatment of lignocellulosic biomass.</a> Bioresour.Technol. 96 (6), 673-686 (2005).</li><li>Kumar, P., Barrett, D. M., Delwiche, M. J., Stroeve, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Methods+for+pretreatment+of+lignocellulosic+biomass+for+efficient+hydrolysis+and+biofuel+production.">Methods for pretreatment of lignocellulosic biomass for efficient hydrolysis and biofuel production.</a> Ind Eng Chem Res. 48 (8), 3713-3729 (2009).</li><li>Hu, F., Ragauskas, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Suppression+of+pseudo-lignin+formation+under+dilute+acid+pretreatment+conditions.">Suppression of pseudo-lignin formation under dilute acid pretreatment conditions.</a> RSC Advances. 4 (9), 4317-4323 (2014).</li><li>Chakar, F. S., Ragauskas, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Review+of+current+and+future+softwood+kraft+lignin+process+chemistry.">Review of current and future softwood kraft lignin process chemistry.</a> Ind Crop Prod. 20 (2), 131-141 (2004).</li><li>Mutj&#233;, P., Pelach, M., Vilaseca, F., Garc&#237;a, J., Jim&#233;nez, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+comparative+study+of+the+effect+of+refining+on+organosolv+pulp+from+olive+trimmings+and+kraft+pulp+from+eucalyptus+wood.">A comparative study of the effect of refining on organosolv pulp from olive trimmings and kraft pulp from eucalyptus wood.</a> Bioresour.Technol. 96 (10), 1125-1129 (2005).</li><li>Zhao, X., Cheng, K., Liu, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Organosolv+pretreatment+of+lignocellulosic+biomass+for+enzymatic+hydrolysis.">Organosolv pretreatment of lignocellulosic biomass for enzymatic hydrolysis.</a> Appl. Microbiol. Biotechnol. 82 (5), 815-827 (2009).</li><li>Brandt, A., Gr&#228;svik, J., Hallett, J. P., Welton, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Deconstruction+of+lignocellulosic+biomass+with+ionic+liquids.">Deconstruction of lignocellulosic biomass with ionic liquids.</a> Green Chem. 15, 550 (2012).</li><li>Chen, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inexpensive+ionic+liquids:[HSO+4]&#8722;-based+solvent+production+at+bulk+scale).">Inexpensive ionic liquids:[HSO 4]&#8722;-based solvent production at bulk scale).</a> Green Chem. 16 (6), 3098-3106 (2014).</li><li>Brandt, A., Chen, L., van Dongen, B. E., Welton, T., Hallett, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structural+changes+in+lignins+isolated+using+an+acidic+ionic+liquid+water+mixture.">Structural changes in lignins isolated using an acidic ionic liquid water mixture.</a> Green Chem. 17, 5019-5034 (2015).</li><li>Sluiter, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=NREL/TP-510-42621.">NREL/TP-510-42621.</a> Determination of Total Solids in Biomass and Total Dissolved Solids in Liquid Process Samples. , (2008).</li><li>Sluiter, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=NREL/+TP+-+510+-+42618Determination+of+Structural+Carbohydrates+and+Lignin+in+Biomass.">NREL/ TP - 510 - 42618Determination of Structural Carbohydrates and Lignin in Biomass.</a> Determination of Structural Carbohydrates and Lignin in Biomass. , (2011).</li><li>Resch, M. G., Baker, S. R., Decker, <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=NREL/TP-5100-63351.">NREL/TP-5100-63351.</a> Low Solids Enzymatic Saccharificatin of Lignocellulosic Biomass. , (2015).</li><li>Brandt, A., Ray, M. J., To, T. Q., Leak, D. J., Murphy, R. J., Welton, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ionic+liquid+pretreatment+of+lignocellulosic+biomass+with+ionic+liquid-water+mixtures.">Ionic liquid pretreatment of lignocellulosic biomass with ionic liquid-water mixtures.</a> Green Chem. 13 (9), 2489-2499 (2011).</li><li>Aver, K., Scortegagna, A., Fontana, R., Camassola, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Saccharification+of+ionic-liquid-pretreated+sugar+cane+bagasse+using+Penicillium+echinulatum+enzymes.">Saccharification of ionic-liquid-pretreated sugar cane bagasse using Penicillium echinulatum enzymes.</a> J Taiwan Inst Chem Eng. 45 (5), 2060-2067 (2014).</li><li>George, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+of+low-cost+ionic+liquids+for+lignocellulosic+biomass+pretreatment.">Design of low-cost ionic liquids for lignocellulosic biomass pretreatment.</a> Green Chem. 17 (3), 1728 (2015).</li><li>Verd&#237;a, P., Brandt, A., Hallett, J. P., Ray, M. J., Welton, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fractionation+of+lignocellulosic+biomass+with+the+ionic+liquid+1-butylimidazolium+hydrogen+sulfate.">Fractionation of lignocellulosic biomass with the ionic liquid 1-butylimidazolium hydrogen sulfate.</a> Green Chem. 16 (3), 1617-1627 (2014).</li><li>Brandt, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ionic+liquid+pretreatment+of+lignocellulosic+biomass+with+ionic+liquid-water+mixtures.">Ionic liquid pretreatment of lignocellulosic biomass with ionic liquid-water mixtures.</a> Green Chem. 13 (9), 2489-2499 (2011).</li></ol>

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여기에 제시된 리그 노 셀룰로오스 바이오 매스의 분류에 대한 기술은 셀룰로오스가 풍부한 펄프 및 리그닌을 생산하고 있습니다. 헤미셀룰로오스 대부분의 이온 성 액체에 용해시키고 가수 분해하지만 회복되지 않는다. 헤미셀룰로오스 당이 요구되는 경우, Ionosolv 탈 리그닌 화에 앞서 헤미셀룰로오스 예비 추출 단계가 필요할 수있다. 지금까지 이온 성 액체 액에서 발견 분해 생성물, 리그닌 ?...

회의 인류의 에너지 수요는 지속적으로 우리의 문명이 직면 한 가장 큰 도전 과제 중 하나입니다. 에너지 사용은 화석 연료 자원에 큰 부담을 가하고, 향후 50 년 동안 두 배로 예상된다. 1 CO 2의 연소에서 생성 된 넓은 확산 화석 연료의 사용을 통해 대기 중 온실 가스 (GHG)의 축적은, 특히 문제가 화석 연료는 인위적 온실 효과의 50 %에 대한 책임이있다.이 때문에, 재생 및 탄소 중립 기술 대규모 애플리케이션 세대의 증가 된 에너지 및 재료의 요구를 충족 필수적이다. 1,3 이 열, 전기뿐만 아니라, 탄소 계 화학 물질과 연료를 생산하는데 사용될 수있는 플랜트의 바이오 매스가 가장 다양한 재생 가능한 자원이다. 다른 바이오 매스 유형을 통해 리그 노 셀룰로오스 바이오 매스의 주요 장점은 높은 수율의 체육에 대한 풍부한 잠재력이다토양 탄소의 높은 유지를 포함 토지와 종종 훨씬 더 높은 CO 2 배출량 절감의 연구 영역. 4, 바이오 매스를 사용하여 5 추가 혜택은 지역의 가용성, 에너지 바이오 매스를 변환하는 낮은 자본 요구 사항 및 토양 침식 방지를 포함한다. (8) 리그 노 셀룰로오스 원료의 주요 생산자는 산림 산업과 농업 분야뿐만 아니라 폐기물 관리입니다. (6) 리그 노 셀룰로즈 생산 삼림 벌채를 제한하고 식량 작물과 잠재적 오염 물질의 방출의 교체를 방지에 마음으로 확대 될 가능성이있다. (7) 액체 수송 연료 및 화학 물질의 가능한 광범위한 소스가 될 신 재생 바이오 매스의 경우, 그 처리는 화석 연료 변환 기술과 경제적 경쟁력을해야합니다. (9), (10)이 달성의 핵심이 감소하면서 수율 및 바이오 매스 유래 중간체의 질을 향상하는 것입니다 비용. &lt;/ P&gt; 리그 노 셀룰로즈는 촉매 및 미생물의 전환을 통해 연료 및 화학 물질로 변환 할 수있는 설탕의 높은 비율을 포함한다. (11)이 당은 셀룰로오스와 헤미셀룰로오스 등의 고분자 형태의 리그 노 셀룰로즈 존재한다. 이들은 글루코스 및 다른 당 단량체를 가수 분해 한 후 에탄올 및 기타 생물 유래의 화학 물질과 용매의 제조에 사용될 수있다. (12) 셀룰로스 당에 액세스하기 위해, 바이오 전처리는 물리적, 화학적, 또는 혼합 과정을 통해 필요하다. (4) 전처리 틀림 목질 바이오 매스 가치화에서 가장 고가의 공정이다. 개선 된 전처리 공정에 따라서 연구가 필수적이다. 다양한 전처리 기술을 사용할 수 있습니다. 특히 관심 셀룰로오스 (fractionative 전처리)로부터 리그닌을 분리하는 것들이다. 리그닌, 세 번째 주요 구성 요소리그 노 셀룰로즈, 셀룰로오스와 헤미셀룰로오스에 에이전트를 가수 분해의 액세스를 제한하고 원료의 톤 당 설탕 수율을 감소시킨다. (11)이 적합한 품질에 고립되어있는 경우 분리 된 리그닌이 중간에 추가 바이오 리파이너리로 활용 될 수있다. (13) 하나 fractionative 프로세스가 크래프트 과정이다 종이 / 셀룰로오스 생산을위한 가장 일반적인 전처리이다. 크라프트 펄프에 목재 칩을 높은 압력 하에서 약 170 ℃의 상승 된 온도에서 수산화 나트륨 황화 나트륨 가열 혼합하여 배치되어있다. (14) 알칼리 반응 핵성 통해 짧은 단편 아래로 중합체를 끊어서 헤미셀룰로오스 및 리그닌을 제거하고 및 페놀 성 수산기 / 알콜 기의 탈 양성자 화를 통해 리그닌 단편 용해 염기 촉매. 또 다른 일반적인 탈 리그닌 프로세스는 조각 및 리그닌 및 헤미셀룰로오스를 용해 Organosolv 프로세스입니다. 오히려 알칼리 aqueo를 사용하는 것보다미국 용액, 에탄올 및 아세트산과 같은 유기 용매 5-30 줄에서 160-200 ℃로와 압력 사이의 범위 고온에서 사용된다. Organosolv 전처리가 덜 공기와 수질 오염을 생산하는 것을 펄프 화 크래프트를 통해 몇 가지 장점이있다.보다는 화학 물질과 연료의 생산에 사용하는 경우 15 두 프로세스가 어떤 경제 문제를 가지고 셀룰로오스. 16 Ionosolv 전처리는 염 이온 성 액체를 사용하는 그들의 강력한 쿨롱 상호 작용이 매우 낮은 증기압의 결과로서, 100 ℃ 이하의 융점을 가지며. (17)이 전처리 공정으로 공기 오염을 제거하고, 또는 대기압 근처의 처리를 가능하게한다. 대부분의 IL이 힘들고, 다단계 합성에서 생성되지만, 프로톤의 IL들을 저렴하게 범용 화학에서 단일 단계 공정에서 합성 될 수있다; 일부의 IL은 벌크 규모로 생산 될 수있는 것으로 추정된다아세톤, 톨루엔. 18 상대적으로 낮은 온도와 압력에서 작동하는 과정에서 이러한 사용자 정의 대한 IL 재활용 및 재사용 할 수있는 기능 등의 일반적인 유기 용매에 필적 kg 당 $ 1.24의 가격은 더 양성 대체하고 경제적으로 매력적인 후보이 있습니다 바이오 정제합니다. 상세한 영상 프로토콜 목질 바이오 매스 셀룰로오스 풍부한 펄프의 최종 효소 당화뿐만 아니라 고순도 무취 리그닌의 회수의 탈 리그닌 대한 Ionosolv 처리의 실험실 규모의 버전을 나타낸다. 19

<table><tbody><tr><td colspan="4">&lt;strong&gt;IL synthesis&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>Round bottom flask, with standard ground joint 24/29 NS, 1,000 ml</td><td>Lenz</td><td>3 0024 70</td><td>VWR product code 271-1309</td></tr><tr><td>250 ml Addition Funnel, Graduated, 29/26 Joint Size, 0-4&amp;nbsp;mm PTFE Valve</td><td>GPE</td><td>CG-1714-16</td><td></td></tr><tr><td>Dish-shaped dewar flask, SCH 31 CAL&amp;nbsp;</td><td>KGW-Isotherm</td><td>1197</td><td></td></tr><tr><td>Volumetric flask, 200 ml</td><td>VWR</td><td>612-3745&amp;nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Cork rings, pasteur pipettes and teet, wash bottle with deionised water, large magentic stir bar</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td colspan="4">&lt;strong&gt;Biomass size reduction&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>Heavy Duty Cutting Mill SM2000&amp;nbsp;</td><td>Retsch&amp;nbsp;</td><td>Discontinued</td><td>Replaced with Cutting Mill SM 200 (20.728.0001)&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>Bottom sieves (10 mesh square holes, for particle size &amp;lt;2 mm)</td><td>Retsch&amp;nbsp;</td><td>03.647.0318</td><td>Part of cutting mill</td></tr><tr><td>Analytical Sieve Shaker AS 200</td><td>Retsch&amp;nbsp;</td><td>30.018.0001</td><td>Part of sieving machine</td></tr><tr><td>Test Sieve 200 mm &amp;Oslash; x 50 mm height ISO 3310/1 (180 &amp;micro;m)</td><td>Retsch&amp;nbsp;</td><td>60.131.000180</td><td>Part of sieving machine</td></tr><tr><td>Test Sieve 200 mm &amp;Oslash; x 50 mm height ISO 3310/1 (850 &amp;micro;m)</td><td>Retsch&amp;nbsp;</td><td>60.131.000850</td><td>Part of sieving machine</td></tr><tr><td>Collecting pan, stainless steel, 200&amp;nbsp;mm &amp;Oslash;, height 50 mm</td><td>Retsch&amp;nbsp;</td><td>69.720.0050</td><td>Part of sieving machine</td></tr><tr><td colspan="4">&lt;strong&gt;Rotary evaporator&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>Rotary evaporator (Rotavapor R-210)</td><td>Buchi&amp;nbsp;</td><td>Discontinued</td><td>Replaced with Rotavapor R-300</td></tr><tr><td>Water bath (Heating bath B-491)</td><td>Buchi&amp;nbsp;</td><td>48201</td><td>Part of rotary evaporator</td></tr><tr><td>Recirculator&amp;nbsp;</td><td>Julabo</td><td>F25</td><td>Part of rotary evaporator</td></tr><tr><td>Vacuum pump (MPC 101 Z)</td><td>Ilmvac GmbH</td><td>412522</td><td>Part of rotary evaporator</td></tr><tr><td>Vacuum controller (Vacuum Control Box VCB 521)</td><td>Ilmvac GmbH</td><td>600053</td><td>Part of rotary evaporator</td></tr><tr><td colspan="4">&lt;strong&gt;Parallel evaporator&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>StarFish Base Plate 135&amp;nbsp;mm (for Radleys &amp;amp; IKA)</td><td>Radleys</td><td>RR95010</td><td>Part of parallel evaporator</td></tr><tr><td>Monoblock for 5 x 250&amp;nbsp;ml Flasks</td><td>Radleys</td><td>RR95130&amp;nbsp;</td><td>Part of parallel evaporator</td></tr><tr><td>Telescopic 5-way Clamp with Velcro</td><td>Radleys</td><td>RR95400</td><td>Part of parallel evaporator</td></tr><tr><td>Gas/Vacuum Manifold with connectors</td><td>Radleys</td><td>RR95510&amp;nbsp;</td><td>Part of parallel evaporator</td></tr><tr><td>650&amp;nbsp;mm Rod</td><td>Radleys</td><td>RR95665&amp;nbsp;</td><td>Part of parallel evaporator</td></tr><tr><td>Quick Release Male, R/A Barbed 6.4&amp;nbsp;mm + Shut-off (3.2&amp;nbsp;mm ID)</td><td>Radleys</td><td>RR95520</td><td>Part of parallel evaporator</td></tr><tr><td>Stirrer/hot plate</td><td>Radleys</td><td>RR98072</td><td>Part of soxhlet extractor</td></tr><tr><td>Temperature controller</td><td>Radleys</td><td>RR98073</td><td>Part of soxhlet extractor</td></tr><tr><td>Elliptical Stirring Bar 15&amp;nbsp;mm Rare Earth</td><td>Radleys</td><td>RR98097&amp;nbsp;</td><td>Part of parallel evaporator</td></tr><tr><td>Vacuum cold trap, plastic coated, PTFE stopcock</td><td>Chemglass</td><td>CG-4519-01</td><td>Part of parallel evaporator</td></tr><tr><td>Vacuum pump (MPC 101 Z)</td><td>Ilmvac GmbH</td><td>412522</td><td>Part of parallel evaporator</td></tr><tr><td>Tygon tubing E-3603, 6.40&amp;nbsp;mm (internal) 12.80&amp;nbsp;mm (external)</td><td>Saint-Gobain/VWR</td><td>228-1292&amp;nbsp;</td><td>Part of parallel evaporator</td></tr><tr><td colspan="4">&lt;strong&gt;Parallel Soxhlet extractor&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>StarFish Base Plate 135&amp;nbsp;mm (for Radleys &amp;amp; IKA)</td><td>Radleys</td><td>RR95010&amp;nbsp;</td><td>Part of soxhlet extractor</td></tr><tr><td>Monoblock for 5 x 250&amp;nbsp;ml Flasks</td><td>Radleys</td><td>RR95130&amp;nbsp;</td><td>Part of soxhlet extractor</td></tr><tr><td>Telescopic 5-way Clamp with Velcro</td><td>Radleys</td><td>RR95400&amp;nbsp;</td><td>Part of soxhlet extractor</td></tr><tr><td>Telescopic 5-way Clamp with Silicone Strap and Long Handle</td><td>Radleys</td><td>RR95410&amp;nbsp;</td><td>Part of soxhlet extractor</td></tr><tr><td>Water Manifold with connectors</td><td>Radleys</td><td>RR95500&amp;nbsp;</td><td>Part of soxhlet extractor</td></tr><tr><td>650&amp;nbsp;mm Rod</td><td>Radleys</td><td>RR95665&amp;nbsp;</td><td>Part of soxhlet extractor</td></tr><tr><td>Quick Release Male, R/A Barbed 6.4&amp;nbsp;mm + Shut-off (3.2&amp;nbsp;mm ID)</td><td>Radleys</td><td>RR95520&amp;nbsp;</td><td>Part of soxhlet extractor</td></tr><tr><td>Coil condensers with standard ground joints 29/32 NS</td><td>Lenz</td><td>5.2503.04&amp;nbsp;</td><td>Part of soxhlet extractor</td></tr><tr><td>Extractor Soxhlet 40&amp;nbsp;ml borosilicate glass 29/32 socket 24/29 cone</td><td>Quickfit</td><td>EX5/43&amp;nbsp;</td><td>Part of soxhlet extractor</td></tr><tr><td>Stirrer/hot plate</td><td>Radleys</td><td>RR98072</td><td>Part of soxhlet extractor</td></tr><tr><td>Temperature controller</td><td>Radleys</td><td>RR98073</td><td>Part of soxhlet extractor</td></tr><tr><td>Recirculator</td><td>Grant</td><td>LTC1</td><td>Part of soxhlet extractor</td></tr><tr><td>Cellulose extraction thimble</td><td>Whatman</td><td>2280-228</td><td></td></tr><tr><td>Tweezers</td><td>Excelta</td><td>20A-S-SE</td><td></td></tr><tr><td colspan="4">&lt;strong&gt;Vacuum drying oven&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>Vacuum drying oven</td><td>Binder</td><td>VD 23</td><td>Part of vacuum oven</td></tr><tr><td>Dewar vessel 2&amp;nbsp;L 100&amp;nbsp;x&amp;nbsp;290&amp;nbsp;mm with handle</td><td>KGW-Isotherm</td><td>10613</td><td>Part of vacuum oven</td></tr><tr><td>Vacuum Trap</td><td>GPE</td><td>CG-4532-01&amp;nbsp;</td><td>Part of vacuum oven</td></tr><tr><td colspan="4">&lt;strong&gt;Other equipment&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>Analytical balance</td><td>A&amp;amp;D</td><td>GH-252</td><td>accuracy to &amp;plusmn; 0.1 mg</td></tr><tr><td>Volumetric Karl Fischer titrator</td><td>Mettler Toledo</td><td>V20</td><td></td></tr><tr><td>10 ml disposable pipette</td><td>Corning Inc</td><td>Costar 4101 10 mL Stripette</td><td></td></tr><tr><td>Eppendorf Research plus pipette, variable volume, volume 100-1,000&amp;nbsp;&amp;mu;l</td><td>Eppendorf</td><td>3120000062</td><td></td></tr><tr><td>Desiccator</td><td>Jencons</td><td>JENC250-028BOM</td><td></td></tr><tr><td>Ace pressure tube bushing type, Front seal, volume 15&amp;nbsp;ml</td><td>Ace Glass</td><td>8648-04&amp;nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Ace O-rings, silicone, 2.6&amp;nbsp;mm, I.D. 9.2&amp;nbsp;mm&amp;nbsp;</td><td>Ace Glass</td><td>7855216</td><td>O-ring for pressure tube</td></tr><tr><td>Vortex shaker</td><td>VWR International</td><td>444-1378 (UK)</td><td></td></tr><tr><td>Fan-assisted convection oven</td><td>ThermoScientific</td><td>HeraTherm OMH60</td><td></td></tr><tr><td>Oven glove (Crusader Flex)</td><td>Ansel Edmont</td><td>42-325</td><td></td></tr><tr><td>250 ml Round bottom flask single neck ground joint 24/29 (Pyrex)</td><td>Quickfit&amp;nbsp;</td><td>FR250/3S</td><td></td></tr><tr><td>Rotaflo stopcock adapter with cone 24/29</td><td>Rotaflo England</td><td>MF11/2/SC</td><td></td></tr><tr><td>50 ml Falcon tube</td><td>Heraeus/Kendro</td><td>HERA 76002844</td><td></td></tr><tr><td>Centrifuge (Mega Star 3.0)</td><td>VWR&amp;nbsp;</td><td>521-1751</td><td></td></tr><tr><td colspan="4">&lt;strong&gt;Reagents&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>Ethanol absolute</td><td>VWR</td><td>20820.464</td><td></td></tr><tr><td>Triethylamine</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>T0886</td><td></td></tr><tr><td>Sulfuric acid 5 mol/L (10&amp;nbsp;N) AVS TITRINORM volumetric solution Safe-break bottle 2.5&amp;nbsp;L</td><td>VWR</td><td>191665V</td><td></td></tr><tr><td>Purified water (15 M&amp;Omega; ressitance)</td><td>Elga</td><td>CENTRA R200</td><td></td></tr><tr><td colspan="4">&lt;strong&gt;Lignocellulosic biomass&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>Miscanthus X gigantheus</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Pinus sylvestris</td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

pretreatment of lignocellulosic biomass with low-cost ionic liquids

A number of ionic liquids (ILs) with economically attractive production costs have recently received growing interest as media for the delignification of a variety of lignocellulosic feedstocks. Here we demonstrate the use of these low-cost protic ILs in the deconstruction of lignocellulosic biomass (Ionosolv pretreatment), yielding cellulose and a purified lignin. In the most generic process, the protic ionic liquid is synthesized by accurate combination of aqueous acid and amine base. The water content is adjusted subsequently. For the delignification, the biomass is placed into a vessel with IL solution at elevated temperatures to dissolve the lignin and hemicellulose, leaving a cellulose-rich pulp ready for saccharification (hydrolysis to fermentable sugars). The lignin is later precipitated from the IL by the addition of water and recovered as a solid. The removal of the added water regenerates the ionic liquid, which can be reused multiple times. This protocol is useful to investigate the significant potential of protic ILs for use in commercial biomass pretreatment/lignin fractionation for producing biofuels or renewable chemicals and materials.

리그닌 제거 및 리그닌 침전의 정확한 양은 펄프 및 글루코오스 수율 사용한 미생물의 종류에 따라 달라 회복 처리가 실행되는 온도 및 처리 시간. 높은 온도에서 셀룰로오스를 가수 분해 및 분해에 이르는, 이온 성 액체의 불안정 동안 짧은 전처리 시간과 낮은 온도가 불완전 전처리로 이어집니다. 선택된 이온 성 액체는 또한 분류 과정의 결과에 중요한 역할을한다. <...

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Pretreatment of Lignocellulosic Biomass with Low-cost Ionic Liquids

The pretreatment of lignocellulosic biomass with protic low-cost ionic liquids is shown, resulting in a delignified cellulose-rich pulp and a purified lignin. The pulp gives rise to high glucose yields after enzymatic saccharification.

저가 이온 성 액체와 리그 노 셀룰로오스 바이오 매스의 전처리

A number of ionic liquids (ILs) with economically attractive production costs have recently received growing interest as media for the delignification of ...

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Universidad San Sebastian

Research

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Environment

17.9K 조회수.  Imperial College London. The pretreatment of lignocellulosic biomass with protic low-cost ionic liquids is shown, resulting in a delignified cellulose-rich pulp and a purified lignin. The pulp gives rise to high glucose yields after enzymatic saccharification.

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Methods for Facilitating Microbial Growth on Pulp Mill Waste Streams and Characterization of the Biodegradation Potential of Cultured Microbes

The kraft process is applied to wood chips for separation of lignin from the polysaccharides within lignocellulose for pulp that will produce a high quality paper. Black liquor is a pulping waste generated by the kraft process that has potential for downstream bioconversion. However, the recalcitrant nature of the lignocellulose resources, its chemical derivatives that constitute the majority of available organic carbon within black liquor, and its basic pH present challenges to microbial biodegradation of this waste material. Methods for the collection and modification of black liquor for microbial growth are aimed at utilization of this pulp waste to convert the lignin, organic acids, and polysaccharide degradation byproducts into valuable chemicals. The lignocellulose extraction techniques presented provide a reproducible method for preparation of lignocellulose growth substrates for understanding metabolic capacities of cultured microorganisms. Use of gas chromatography-mass spectrometry enables the identification and quantification of the fermentation products resulting from the growth of microorganisms on pulping waste. These methods when used together can facilitate the determination of the metabolic activity of microorganisms with potential to produce fermentation products that would provide greater value to the pulping system and reduce effluent waste, thereby increasing potential paper milling profits and offering additional uses for black liquor.

Industrial wastes can be collected and modified to analyze microbial growth. Lignocellulose extraction techniques provide components to analyze specific biodegradation ability. Gas chromatography-mass spectrometry identifies fermentation products of microorganisms grown on pulping waste. These methods determine the metabolic capacity of microorganisms to degrade pulping waste.

The kraft process is applied to wood chips for separation of lignin from the polysaccharides within lignocellulose for pulp that will produce a high ...

연구

환경과학

Towards Biomimicking Wood: Fabricated Free-standing Films of Nanocellulose, Lignin, and a Synthetic Polycation

Woody materials are comprised of plant cell walls that contain a layered secondary cell wall composed of structural polymers of polysaccharides and lignin. Layer-by-layer (LbL) assembly process which relies on the assembly of oppositely charged molecules from aqueous solutions was used to build a freestanding composite film of isolated wood polymers of lignin and oxidized nanofibril cellulose (NFC). To facilitate the assembly of these negatively charged polymers, a positively charged polyelectrolyte, poly(diallyldimethylammomium chloride) (PDDA), was used as a linking layer to create this simplified model cell wall. The layered adsorption process was studied quantitatively using quartz crystal microbalance with dissipation monitoring (QCM-D) and ellipsometry. The results showed that layer mass/thickness per adsorbed layer increased as a function of total number of layers. The surface coverage of the adsorbed layers was studied with atomic force microscopy (AFM). Complete coverage of the surface with lignin in all the deposition cycles was found for the system, however, surface coverage by NFC increased with the number of layers. The adsorption process was carried out for 250 cycles (500 bilayers) on a cellulose acetate (CA) substrate. Transparent free-standing LBL assembled nanocomposite films were obtained when the CA substrate was later dissolved in acetone. Scanning electron microscopy (SEM) of the fractured cross-sections showed a lamellar structure, and the thickness per adsorption cycle (PDDA-Lignin-PDDA-NC) was estimated to be 17 nm for two different lignin types used in the study. The data indicates a film with highly controlled architecture where nanocellulose and lignin are spatially deposited on the nanoscale (a polymer-polymer nanocomposites), similar to what is observed in the native cell wall.

The objective of this research was to form synthetic plant cell wall tissue using layer-by-layer assembly of nanocellulose fibrils and isolated lignin assembled from dilute aqueous suspensions.&#160; Surface measurement techniques of quartz crystal microbalance and atomic force microscopy were used to monitor the formation of the polymer-polymer nanocomposite material.

Nanocellulose, 리그닌의 날조 된 자립형 필름, 및 합성 폴리 양이온 : Biomimicking 나무를 향하여

Woody materials are comprised of plant cell walls that contain a layered secondary cell wall composed of structural polymers of polysaccharides and ...

화학

High-throughput Screening of Recalcitrance Variations in Lignocellulosic Biomass: Total Lignin, Lignin Monomers, and Enzymatic Sugar Release

The conversion of lignocellulosic biomass to fuels, chemicals, and other commodities has been explored as one possible pathway toward reductions in the use of non-renewable energy sources. In order to identify which plants, out of a diverse pool, have the desired chemical traits for downstream applications, attributes, such as cellulose and lignin content, or monomeric sugar release following an enzymatic saccharification, must be compared. The experimental and data analysis protocols of the standard methods of analysis can be time-consuming, thereby limiting the number of samples that can be measured. High-throughput (HTP) methods alleviate the shortcomings of the standard methods, and permit the rapid screening of available samples to isolate those possessing the desired traits. This study illustrates the HTP sugar release and pyrolysis-molecular beam mass spectrometry pipelines employed at the National Renewable Energy Lab. These pipelines have enabled the efficient assessment of thousands of plants while decreasing experimental time and costs through reductions in labor and consumables.

Plant cell wall structure and chemistry traits are evaluated to identify ideal feedstocks for biofuels and bio-materials. Standard methods have limitations when applied to large data sets. These high-throughput pretreatment, enzyme saccharification, and pyrolysis-molecular beam mass spectrometry methods compare large numbers of biomass samples with decreased experimental time and cost.

총 리그닌, 리그닌 단량체, 및 효소 설탕 자료 : 리그 노 셀룰로오스 바이오 매스의 반항의 변화의 높은 처리량 검열

The conversion of lignocellulosic biomass to fuels, chemicals, and other commodities has been explored as one possible pathway toward reductions in the ...

A Novel Method for the Pentosan Analysis Present in Jute Biomass and Its Conversion into Sugar Monomers Using Acidic Ionic Liquid

Recently, ionic liquids (ILs) are used for biomass valorization into valuable chemicals because of their remarkable properties such as thermal stability, lower vapor pressure, non-flammability, higher heat capacity, and tunable solubility and acidity. Here, we demonstrate a method for the synthesis of C5 sugars (xylose and arabinose) from the pentosan present in jute biomass in a one-pot process by utilizing a catalytic amount of Br&#248;nsted acidic 1-methyl-3-(3-sulfopropyl)-imidazolium hydrogen sulfate IL. The acidic IL is synthesized in the lab and characterized using NMR spectroscopic techniques for understanding its purity. The various properties of BAIL are measured such as acid strength, thermal and hydrothermal stability, which showed that the catalyst is stable at a higher temperature (250 &#176;C) and possesses very high acid strength (Ho 1.57). The acidic IL converts over 90% of pentosan into sugars and furfural. Hence, the presenting method in this study can also be employed for the evaluation of pentosan concentration in other kinds of lignocellulosic biomass.

We present a protocol for the synthesis of C5 sugars (xylose and arabinose) from a renewable non-edible lignocellulosic biomass (i.e., jute) with the presence of Br&#248;nsted acidic ionic liquids (BAILs) as the catalyst in water. The BAILs catalyst exhibited better catalytic performance than conventional mineral acid catalysts (H2SO4 and HCl).

당 분석에 대 한 새로운 방법을 황 바이오 매스 및 산 성 이온 성 액체를 사용 하 여 설탕 단위체로 그것 변환에

Recently, ionic liquids (ILs) are used for biomass valorization into valuable chemicals because of their remarkable properties such as thermal stability, ...

Lignin Down-regulation of Zea mays via dsRNAi and Klason Lignin Analysis

To facilitate the use of lignocellulosic biomass as an alternative bioenergy resource, during biological conversion processes, a pretreatment step is needed to open up the structure of the plant cell wall, increasing the accessibility of the cell wall carbohydrates. Lignin, a polyphenolic material present in many cell wall types, is known to be a significant hindrance to enzyme access. Reduction in lignin content to a level that does not interfere with the structural integrity and defense system of the plant might be a valuable step to reduce the costs of bioethanol production. In this study, we have genetically down-regulated one of the lignin biosynthesis-related genes, cinnamoyl-CoA reductase (ZmCCR1) via a double stranded RNA interference technique. The ZmCCR1_RNAi construct was integrated into the maize genome using the particle bombardment method. Transgenic maize plants grew normally as compared to the wild-type control plants without interfering with biomass growth or defense mechanisms, with the exception of displaying of brown-coloration in transgenic plants leaf mid-ribs, husks, and stems. The microscopic analyses, in conjunction with the histological assay, revealed that the leaf sclerenchyma fibers were thinned but the structure and size of other major vascular system components was not altered. The lignin content in the transgenic maize was reduced by 7-8.7%, the crystalline cellulose content was increased in response to lignin reduction, and hemicelluloses remained unchanged. The analyses may indicate that carbon flow might have been shifted from lignin biosynthesis to cellulose biosynthesis. This article delineates the procedures used to down-regulate the lignin content in maize via RNAi technology, and the cell wall compositional analyses used to verify the effect of the modifications on the cell wall structure.

Lignin Down-regulation of Zea mays via dsRNAi and Klason Lignin Analysis

A double stranded RNA interference (dsRNAi) technique is employed to down-regulate the maize cinnamoyl coenzyme A reductase (ZmCCR1) gene to lower plant lignin content. Lignin down-regulation from the cell wall is visualized by microscopic analyses and quantified by the Klason method. Compositional changes in hemicellulose and crystalline cellulose are analyzed.

의 리그닌 아래로 규제<em&gt; ZEA 메이스</em&gt; dsRNAi 및 Klason 리그닌 분석을 통해

To facilitate the use of lignocellulosic biomass as an alternative bioenergy resource, during biological conversion processes, a pretreatment step is ...

생체공학

Extraction of Lignin with High &#946;-O-4 Content by Mild Ethanol Extraction and Its Effect on the Depolymerization Yield

Lignin valorization strategies are a key factor for achieving more economically competitive biorefineries based on lignocellulosic biomass. Most of the emerging elegant procedures to obtain specific aromatic products rely on the lignin substrate having a high content of the readily cleavable &#946;-O-4 linkage as present in the native lignin structure. This provides a miss-match with typical technical lignins that are highly degraded and therefore are low in &#946;-O-4 linkages. Therefore, the extraction yields, and the quality of the obtained lignin are of utmost importance to access new lignin valorization pathways. In this manuscript, a simple protocol is presented to obtain lignins with high &#946;-O-4 content by relatively mild ethanol extraction that can be applied to different lignocellulose sources. Furthermore, analysis procedures to determine the quality of the lignins are presented together with a depolymerization protocol that yields specific phenolic 2-arylmethyl-1,3-dioxolanes, which can be used to evaluate the obtained lignins. The presented results demonstrate the link between lignin quality and potential for the lignins to be depolymerized into specific monomeric aromatic chemicals. Overall, the extraction and depolymerization demonstrates a trade-off between the lignin extraction yield and the retention of the native aryl-ether structure and thus the potential of the lignin to be used as the substrate for the production of chemicals for higher-value applications.

Here, we present a protocol to perform ethanol extraction of lignin from several biomass sources. The effect of the extraction conditions on the lignin yield and &#946;-O-4 content are presented. Selective depolymerization is performed on the obtained lignins to obtain high aromatic monomer products.

온화한 에탄올 추출 및 Depolymerization 수율에 미치는 영향에 의해 높은 β-O-4 콘텐츠 리그 닌의 추출

Lignin valorization strategies are a key factor for achieving more economically competitive biorefineries based on lignocellulosic biomass. Most of the ...

Fractionation of Lignocellulosic Biomass using the OrganoCat Process

The shift from a petroleum-based to a more sustainable and bio-based economy requires the development of new refinery concepts to maintain the supply of raw materials and energy. For these novel and sustainable biorefinery concepts, it is important to use catalysts and solvents that are aligned with the principles of Green Chemistry. Therefore, the implementation of biogenic alternatives can be a promising solution. The lignocellulose pretreatment and fractionation process presented herein-OrganoCat-is an integrated fractionation of lignocellulose into its main components using biogenic acids such as 2,5-furandicarboxylic acid as catalyst. Hemicelluloses and other non-cellulosic polysaccharides are selectively depolymerized by the diluted acid and dissolved, while the crystalline cellulose remains in the solid pulp. In the presence of a second organic phase consisting of biogenic 2-methyltetrahydrofuran, disentangled lignin is extracted in situ. The process allows for the efficient fractionation of the three main components-lignin, cellulose, and non-cellulosic sugars. This helps to focus on the quality of the lignin, the improvement of enzymatic hydrolysis of the cellulose-enriched pulp, and the mild non-cellulosic sugar extraction with low degradation.

OrganoCat is a method for the pretreatment and fractionation of lignocellulose under mild conditions into lignin, fermentable sugars, and cellulose pulp. In a biogenic, biphasic solvent system of water and 2-methyltetrahydrofuran with 2,5-furancarboxylic acid as catalyst, the OrganoCat products are separated in situ for straightforward product recovery.

오가노캣 공정을 이용한 리뇨셀룰로오스 바이오매스의 분획

The shift from a petroleum-based to a more sustainable and bio-based economy requires the development of new refinery concepts to maintain the supply of ...

Ultrafast Lignin Extraction from Unusual Mediterranean Lignocellulosic Residues

Pretreatment is still the most expensive step in lignocellulosic biorefinery processes. It must be made cost-effective by minimizing chemical requirements as well as power and heat consumption and by using environment-friendly solvents. Deep eutectic solvents (DESs) are key, green, and low-cost solvents in sustainable biorefineries. They are transparent mixtures characterized by low freezing points resulting from at least one hydrogen bond donor and one hydrogen bond acceptor. Although DESs are promising solvents, it is necessary to combine them with an economic heating technology, such as microwave irradiation, for competitive profitability. Microwave irradiation is a promising strategy to shorten the heating time and boost fractionation because it can rapidly attain the appropriate temperature. The aim of this study was to develop a one-step, rapid method for biomass fractionation and lignin extraction using a low-cost and biodegradable solvent. 
In this study, a microwave-assisted DES pretreatment was conducted for 60 s at 800 W, using three kinds of DESs. The DES mixtures were facilely prepared from choline chloride (ChCl) and three hydrogen-bond donors (HBDs): a monocarboxylic acid (lactic acid), a dicarboxylic acid (oxalic acid), and urea. This pretreatment was used for biomass fractionation and lignin recovery from marine residues (Posidonia leaves and aegagropile), agri-food byproducts (almond shells and olive pomace), forest residues (pinecones), and perennial lignocellulosic grasses (Stipa tenacissima). Further analyses were conducted to determine the yield, purity, and molecular weight distribution of the recovered lignin. In addition, the effect of DESs on the chemical functional groups in the extracted lignin was determined by Fourier-transform infrared (FTIR) spectroscopy. The results indicate that the ChCl-oxalic acid mixture affords the highest lignin purity and the lowest yield. The present study demonstrates that the DES-microwave process is an ultrafast, efficient, and cost-competitive technology for lignocellulosic biomass fractionation.

Deep eutectic solvent-based, microwave-assisted pretreatment is a green, fast, and efficient process for lignocellulosic fractionation and high-purity lignin recovery.

특이한 지중해 리그놀룰로오스 잔류물에서 초고속 리닌 추출

Pretreatment is still the most expensive step in lignocellulosic biorefinery processes. It must be made cost-effective by minimizing chemical requirements ...

High-throughput Saccharification Assay for Lignocellulosic Materials

Polysaccharides that make up plant lignocellulosic biomass can be broken down to produce a range of sugars that subsequently can be 
used in establishing a biorefinery. These raw materials would constitute a new industrial platform, which is both sustainable and carbon neutral, to replace 
the current dependency on fossil fuel. The recalcitrance to deconstruction observed in lignocellulosic materials is produced by several intrinsic properties 
of plant cell walls. Crystalline cellulose is embedded in matrix polysaccharides such as xylans and arabinoxylans, and the whole structure is encased by the 
phenolic polymer lignin, that is also difficult to digest 1. In order to improve the digestibility of plant materials we need to discover the main bottlenecks 
for the saccharification of cell walls and also screen mutant and breeding populations to evaluate the variability in saccharification 2. These tasks require 
a high throughput approach and here we present an analytical platform that can perform saccharification analysis in a 96-well plate format. This platform has 
been developed to allow the screening of lignocellulose digestibility of large populations from varied plant species. We have scaled down the reaction volumes 
for gentle pretreatment, partial enzymatic hydrolysis and sugar determination, to allow large numbers to be assessed rapidly in an automated system.
This automated platform works with milligram amounts of biomass, performing ball milling under controlled conditions to reduce the plant 
materials to a standardised particle size in a reproducible manner. Once the samples are ground, the automated formatting robot dispenses specified and recorded 
amounts of material into the corresponding wells of 96 deep well plate (Figure 1). Normally, we dispense the same material into 4 wells to have 4 replicates for 
analysis. Once the plates are filled with the plant material in the desired layout, they are manually moved to a liquid handling station (Figure 2). In this 
station the samples are subjected to a mild pretreatment with either dilute acid or alkaline and incubated at temperatures of up to 90&deg;C. The pretreatment solution 
is subsequently removed and the samples are rinsed with buffer to return them to a suitable pH for hydrolysis. The samples are then incubated with an enzyme
mixture for a variable length of time at 50&deg;C. An aliquot is taken from the hydrolyzate and the reducing sugars are automatically determined by the MBTH 
colorimetric method.

A simple, rapid method for determining the saccharification potential of large numbers of plant biomass samples is described. The automated platform for this analysis involves the preparation of the plant biomass for analysis in 96 well plates and the subsequent performance of pretreatment, hydrolysis and quantification of the sugars released.

리그노셀룰로오스성 자료에 대한 높은 처리량 당화 분석

Polysaccharides that make up plant lignocellulosic biomass can be broken down to produce a range of sugars that subsequently can be 
used in establishing ...

생물학

Biofuels: Producing Ethanol from Cellulosic Material

Source: Laboratories of Margaret Workman and Kimberly Frye - Depaul University
In this experiment, cellulosic material (such as corn stalks, leaves, grasses, etc.) will be used as a feedstock for the production of ethanol.&#160;The cellulosic material is first pretreated (ground and heated), digested with enzymes, and then fermented with yeast.&#160;Ethanol production is monitored using an ethanol probe.&#160;The experiment can be extended to optimize ethanol production by varying the feedstock used, pretreatment conditions, enzyme variation, yeast variation, etc.&#160;An alternative method of monitoring the reaction is to measure the carbon dioxide produced (using a gas sensor) instead of the ethanol.&#160;As a low-tech alternative, glucose meters (found in any drug store) can be used to monitor the glucose during the process, if an ethanol probe or carbon dioxide gas sensor is not available.
With an increased emphasis on &#8216;inquiry-based learning&#8221;, scientific probes are becoming more popular.&#160;Handheld devices like the Vernier Lab Quest used in conjunction with a variety of probes (such as those for conductivity, dissolved oxygen, voltage, and more) allow for less focus on collecting data and/or making graphs and more on analyzing the data and making predictions.&#160;Another advantage is that these are small and lightweight and can be taken into the field for measurements.

바이오 연료: 셀룰로오스 물질에서 에탄올 생산

Source: Laboratories of Margaret Workman and Kimberly Frye - Depaul University
In this experiment, cellulosic material (such as corn stalks, leaves, ...