Nouvelle Technologie: Prétraitement Non Dissous De La Cellulose Avec Des Hydrates De Sel Fondu

Cui Qiu, chercheur à l'Institut de recherche sur la bioénergie et les processus de Qingdao de l'Académie chinoise des sciences, a dirigé l'équipe de recherche sur la méthiomique, en collaboration avec Tang Yanjun, professeur à l'Université de technologie du Zhejiang, afin d'établir de façon novatrice une technologie de prétraitement de la cellulose non dissoute à faible consommation d'énergie, verte et efficace pour les hydrates de sel fondu.La technologie peut efficacement décomposer la cellulose à température ambiante et jeter les bases d'une saccharification plus poussée et d'une utilisation fonctionnelle de la cellulose.

La Cellulose produite par la photosynthèse des plantes vertes peut être convertie en biocarburant, en Biomatériaux ou en produits chimiques biologiques.En tant que ressource naturelle renouvelable négative en carbone, la cellulose a de vastes perspectives d'application.La Cellulose naturelle a une structure supramoléculaire à haute cristallisation et une structure cristalline de type I de cellulose ordonnée et dense à haute proportion, ce qui réduit l'efficacité de l'hydrolyse et de la modification fonctionnelle, ce qui limite l'utilisation efficace de la cellulose.

Il est donc nécessaire de mettre au point une technologie de prétraitement propre et à faible consommation d'énergie pour briser la structure dense de la cellulose et accroître son efficacité de conversion et d'utilisation.Par rapport au prétraitement physique à forte consommation d'énergie et au prétraitement biologique à faible vieillissement, le prétraitement chimique est plus efficace, en particulier l'utilisation de solvants verts recyclables.

L'hydrate de sel fondu (MSH) est un solvant cellulosique vert et efficace qui a été utilisé dans la dissolution, la saccharification catalytique et la conversion de la cellulose.Parmi eux, le bromure de lithium trihydraté (lbth) a souvent besoin d'une température plus élevée (> 100 oc) pour dissoudre la cellulose, et plus la température est élevée, plus la cellulose est susceptible de se dégrader, ce qui augmentera les coûts de récupération et de purification du lbth et augmentera la complexité du processus.La séparation solide - liquide et la récupération et la réutilisation des solvants sont plus avantageuses si la cellulose peut être décomposée et dissoute efficacement.Cependant, il n'y a pas eu de rapport sur la question de savoir si la lbth peut séparer la structure cristalline de la cellulose dans des conditions douces et dans quelle mesure.

Les résultats ont montré que la structure cristalline de type I de la cellulose compacte d'origine pouvait être transformée en structure amorphe avec une structure lâche et désordonnée et que la cristallinité de la cellulose microcristalline pouvait être réduite à 1 / 4 après 5 minutes de traitement à température ambiante par lbth.Après 30 minutes de traitement à température ambiante, la structure cristalline de la cellulose microcristalline peut être complètement dissoute et la surface spécifique bet de la cellulose microcristalline est augmentée de 60 fois.

L'accessibilité de la cellulose après prétraitement au lbth a été évaluée en détail à l'aide de la cinétique de l'hydrolyse enzymatique.Les résultats ont montré que le taux de conversion de l'hydrolyse enzymatique de la cellulose après 30 minutes de traitement par lbth était d'environ 100%, alors que le taux de conversion de l'hydrolyse enzymatique de la cellulose sans prétraitement n'était que de 16,7%.

De plus, la caractérisation du système a montré que la structure de la cellulose microcristalline pouvait être dissoute rapidement et efficacement par lbth à température ambiante et que la cellulose ne pouvait pas être dissoute, ce qui était propice à la séparation solide - liquide après prétraitement et à la récupération et à la réutilisation des solvants.L'étude a également confirmé que le lbth peut être récupéré presque complètement, et comme il n'y a pas de dégradation de la cellulose, la réutilisation du solvant n'a pas besoin d'une purification complexe, l'effet de réutilisation n'est pas affecté par les temps de réutilisation, l'ensemble du processus est propre et efficace.

Les résultats ont été publiés dans Carbohydrate Polymers.Les travaux de recherche ont reçu l'appui de la Fondation nationale des sciences naturelles, de l'Académie chinoise des sciences, du Fonds pour les jeunes chercheurs exceptionnels en sciences naturelles de la province du Shandong et du Fonds de déploiement indépendant de l'Institut de l'énergie de Qingdao.