Optimización de la conversión de la lignocelulosa: estudio comparativo del pretratamiento de las hojas de algodón y...

Área de la Ciencia:

• Tratamiento previo de la biomasa
• Ingeniería bioquímica
• Energía renovable

Sus antecedentes:

• Los residuos agrícolas como el tallo de algodón (CTS) y la estufa de maíz (CRS) son abundantes recursos de biomasa lignocelulósica.
• La conversión eficiente de estas materias primas en azúcares es crucial para la producción de biocombustibles y productos bioquímicos.
• Los métodos actuales de pretratamiento a menudo se enfrentan a desafíos en la eliminación de la lignina y la accesibilidad a la celulosa.

Objetivo del estudio:

• Investigar la eficacia de la molienda asistida con bolas de álcali sólido (NaOH o Ca ((OH) 2) para el pretratamiento de CTS y CRS.
• Analizar el impacto del pretratamiento en las propiedades fisicoquímicas y el rendimiento de la hidrólisis enzimática de la biomasa.
• Identificar los factores clave que influyen en el rendimiento del azúcar durante la hidrólisis enzimática de alto contenido sólido.

Principales métodos:

• Tratamiento previo de CTS y CRS asistido por molienda con bolas de alcalinos sólidos (NaOH/Ca(OH) 2.
• Caracterización de las propiedades fisicoquímicas, incluido el contenido de lignina y la cristalinidad de la celulosa.
• Hidrólisis enzimática de alta solidez (carga del 20%) con una carga enzimática de 20 FPU/g.
• Análisis de mínimos cuadrados parciales (PLS) para determinar los factores influyentes.

Principales resultados:

• BM mejoró sinérgicamente la fuerza mecánica del álcali, lo que condujo a una eliminación efectiva de la lignina.
• El NaOH demostró una deslignificación superior en comparación con el Ca ((OH) 2).
• La cristalinidad de la celulosa se vio afectada de manera diferente: la CTS retuvo la celulosa I, mientras que la CRS se convirtió en gran parte amorfa.
• El rendimiento máximo de glucosa alcanzó el 68,52% (NaOH-CTS), el 65,90% (Ca(OH) 2-CTS), el 80,43% (NaOH-CRS) y el 80,30% (Ca(OH) 2-CRS) a una carga de sólidos del 20%.
• La composición de la biomasa, especialmente los cambios de celulosa, fue el factor dominante para la eficiencia de la hidrólisis.

Conclusiones:

• La BM asistida por álcali es una estrategia de pretratamiento eficaz para mejorar la hidrólisis enzimática de CTS y CRS.
• La optimización de las condiciones de pretratamiento basadas en la composición específica de la biomasa es clave para una producción eficiente de azúcar.
• Esta investigación ofrece información valiosa para el desarrollo de estrategias de pretratamiento de biomasa a medida para aplicaciones industriales.