Kapilarna chromatografia gazowa fazy nad-powierzchniowej – HS-CGC w badaniach składu lotnych produktów hydrolizy biomasy ligno-celulozowej – BMLC

• Autorzy: Kucharska K. , Rybarczyk P. , Pawłowicz R. , Kamiński M.

Warianty tytułu

EN

Headspace capillary gas chromatography – HS-CGC in the investigations of the composition of volatile hydrolysis products from lignocellulosic biomass – BMLC

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono sposoby obróbki biomasy ligno-celulozowej, których celem jest rozpulchnienie struktury surowca i zwiększenie dostępności struktur dla czynników hydrolizujących. Na podstawie przeglądu literatury wskazano na możliwe do zidentyfikowania związki obecne w hydrolizatach z biomasy ligno-celulozowej. Opracowano metodykę oraz zbadano możliwość oznaczania lotnych produktów hydrolizy chemicznej z wykorzystaniem techniki HSGC-FID. Ponadto, wykorzystano wyniki oznaczania techniką badania fazy nad-powierzchniowej nad lustrem hydrolizatu (HS-GC-MS) do weryfikacji i interpretacji przebiegu hydrolizy. Wyniki badań wskazują, że zastosowanie proponowanej metody pozwala na przybliżoną ocenę składu hydrolizatów bez wcześniejszego etapu przygotowania próbek jedynie w krótkim czasie po pobraniu próbki.

EN

The work presents the methods of lignocellulosic biomass pre-treatment aiming at loosening the structure of the raw material and increasing the availability of structures for hydrolyzing agents. Based on a literature review,, identifiable compounds in the hydrolyzates have been Iisted. The methodology was developed and the possibility of determination of volatile chemical hydrolysis products using the HS-GC-FID technique was investigated. In addition, the results of the headspace analysis of the hydrolyzate (HS-GC-MS) were used to verify and interpret the course of the hydrolysis. The test results indicate that the use of the proposed method allows an approximate assessment of the composition of hydrolysates without a prior sample preparation stage only a short time after sampling.

Słowa kluczowe

PL

biomasa lignocelulozowa (BMLC); obróbka wstępna; hydroliza chemiczna; skład hydrolizatów; lotne produkty hydrolizy; analityka techniczna procesowa; chromatografia gazowa; faza nadpowierzchniowa; inhibitory fermentacji

EN

ligno-cellulosic biomass (BMLC); pre-treatment; chemical hydrolysis; hydrolisate’s; volatile hydrolysis products; technical / process analytic; content; gas chromatography; hydrolysis products; fermentation inhibitors; head space gas chromatography _HS-GC

• Wydawca: Publishing House of Siedlce University of Natural Sciences and Humanities
• Czasopismo: Camera Separatoria
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 9, No. 2
• Strony: 82--91
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kucharska K.

• Politechnika Gdańska, Wydział Chemiczny, Katedra Inżynierii Chemicznej i Procesowej, ul. G. Narutowicza 11/12, 80-233 Gdańska

autor

Rybarczyk P.

• Politechnika Gdańska, Wydział Chemiczny, Katedra Inżynierii Chemicznej i Procesowej, ul. G. Narutowicza 11/12, 80-233 Gdańska

autor

Pawłowicz R.

• Politechnika Gdańska, Wydział Chemiczny, Katedra Inżynierii Chemicznej i Procesowej, ul. G. Narutowicza 11/12, 80-233 Gdańska

autor

Kamiński M.

• Politechnika Gdańska, Wydział Chemiczny, Katedra Inżynierii Chemicznej i Procesowej, ul. G. Narutowicza 11/12, 80-233 Gdańska

Bibliografia

• [1] G. Kumar, B. Sen, P. Sivagurunathan, C.Y. Lin, Comparative evaluation of hydrogen fermentation of deoiled Jatropha waste hydrolyzates, International Journal of Hydrogen Energy, 40 (2015) 10766–10774. doi:10.1016/j.ijhydene.2015.06.118.
• [2] J.C. Parajó, H. Domínguez, J.M. Domínguez, Charcoal adsorption of wood hydrolysates for improving their fermentability: Influence of the operational conditions, Bioresource Technology, 57 (1996) 179– 185. doi:10.1016/0960-8524(96)00066-1.
• [3] P. Bansal, M. Hall, M.J. Realff, J.H. Lee, A.S. Bommarius, Modeling cellulase kinetics on lignocellulosic substrates, Biotechnology Advances, 27 (2009) 833-848. doi:10.1016/j.biotechadv.2009.06.005.
• [4] C.M. Zhang, Z.G. Mao, X. Wang, J.H. Zhang, F.B. Sun, L. Tang, H.J. Zhang, Effective ethanol production by reutilizing waste distillage anaerobic digestion effluent in an integrated fermentation process coupled with both ethanol and methane fermentations, Bioprocess and Biosystems Engineering 33 (2010) 1067–1075. doi:10.1007/s00449-010-0432-8.
• [5] H. Argun, S. Dao, Bio-hydrogen production from waste peach pulp by dark fermentation: Effect of inoculum addition, International Journal of Hydrogen Energy, 42 (2017) 2569–2574. doi:10.1016/j.ijhydene.2016.06.225.
• [6] C.E. Wyman, B.E. Dale, R.T. Elander, M. Holtzapple, M.R. Ladisch, Y.Y. Lee, Coordinated development of leading biomass pretreatment technologies, Bioresource Technology 96 (2005) 1959–1966. doi:10.1016/j.biortech.2005.01.010.
• [7] A. Hendriks, G. Zeeman, Pretreatments to enhance the digestibility of lignocellulosic biomass, Bioresource Technology, 100 (2009) 10–18. doi:10.1016/j.biortech.2008.05.027.
• [8] M.J. Taherzadeh, K. Karimi, Pretreatment of lignocellulosic wastes to improve ethanol and biogas production: a review, International Journal of Molecular Science, 9 (2008) 1621–1651. doi:10.3390/ijms9091621.
• [9] P. Kumar, D.M. Barrett, M.J. Delwiche, P. Stroeve, Methods for pretreatment of lignocellulosic biomass for efficient hydrolysis and biofuel production, Industrial and Engineering Chemistry Research, 48 (2009) 3713–3729. doi:10.1021/ie801542g.
• [10] R. Garcia Sanchez, K. Karhumaa, C. Fonseca, V. Sànchez Nogué, J.R. Almeida, C.U. Larsson, O. Bengtsson, M. Bettiga, B. Hahn-Hägerdal, M.F. Gorwa-Grauslund, Improved xylose and arabinose utilization by an industrial recombinant Saccharomyces cerevisiae strain using evolutionary engineering, Biotechnology for Biofuels, (2010) 3-13. doi:10.1186/1754-6834-3-13.
• [11] Y. Sun, J. Cheng, Hydrolysis of lignocellulosic materials for ethanol production: a review, Bioresour Technology, 83 (2002) 1-11. doi:10.1016/S0960-8524(01)00212-7.
• [12] A.I. Talebnia F, Karakashev D, Production of bioethanol from wheat straw: An overview on pretreatment, hydrolysis and fermentation, Bioresource Technology, 101 (2010) 4744–53. doi:doi:10.1016/j.biortech.2009.11.080.
• [13] L.M. Kline, D.G. Hayes, A.R. Womac, N. Labbé, Simplified determination of lignin content in hard and soft woods via UV-spectrophotometric analysis of biomass dissolved in ionic liquids, BioResources, 5 (2010) 1366–1383. doi:10.15376/BIORES.5.3.1366-1383.
• [14] B.S. Fernandes, G. Peixoto, F.R. Albrecht, N.K. Saavedra del Aguila, M. Zaiat, Potential to produce biohydrogen from various wastewaters, Energy for Sustainable Development, 14 (2010) 143–148. doi:10.1016/j.esd.2010.03.004.
• [15] F. Cotana, M. Barbanera, D. Foschini, E. Lascaro, C. Buratti, Preliminary optimization of alkaline pretreatment for ethanol production from vineyard pruning, Energy Procedia, 82 (2015) 389–394. doi:10.1016/j.egypro.2015.11.814.
• [16] X. Zhang, X. Ye, B. Guo, K.T. Finneran, J.L. Zilles, E. Morgenroth, Lignocellulosic hydrolysates and extracellular electron shuttles for H2 production using co-culture fermentation with Clostridium beijerinckii and Geobacter metallireducens, Bioresource Technology, 147 (2013) 89–95. doi:10.1016/j.biortech.2013.07.106.
• [17] T. Wang, K. Li, Q. Liu, Q. Zhang, S. Qiu, J. Long, L. Chen, L. Ma, Q. Zhang, Aviation fuel synthesis by catalytic conversion of biomass hydrolysate in aqueous phase, Applied Energy, 136 (2014) 775–780. doi:10.1016/j.apenergy.2014.06.035.
• [18] H. Li, X.S. Chai, H. Zhan, S. Fu, Rapid determination of furfural in biomass hydrolysate by full evaporation headspace gas chromatography, Journal of Chromatography A, 1217 (2010) 7616–7619. doi:10.1016/j.chroma.2010.09.073.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).