دوره 4، شماره 1 - ( بهار و تابستان 1402 )
جلد 4 شماره 1 صفحات 13-1 |
برگشت به فهرست نسخه ها
Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
Akbarpour I. (2023). An introduction to various technologies for pre-extraction of hemicellulose from lignocellulosic biomass to produce synthetic gas and biofuels. jste. 4(1), : 1 doi:10.61186/jste.4.1.1
URL: http://yujs.yu.ac.ir/jste/article-1-113-fa.html
URL: http://yujs.yu.ac.ir/jste/article-1-113-fa.html
اکبرپور ایمان. معرفی فناوری‌های مختلف پیش‌استخراج همیسلولز زیست‌تود‌ه‌های لیگنوسلولزی برای تولید گاز سنتزی و سوختهای زیستی نشریه مباحث برگزیده در انرِژی 1402; 4 (1) :13-1 10.61186/jste.4.1.1
دانشکده مهندسی چوب و کاغذ، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی، گرگان، ایران ، iman.akbarpour@gmail.com
چکیده: (811 مشاهده)
در مقیاس جهانی، صنعت خمیر و کاغذ موجب تولید مقادیر قابل‌ملاحظه پساب، ضایعات جامد و ضایعات گازی شده و منشا این ضایعات عمدتاً از بخش‌های خمیرسازی، فرآیند مرکب‌زدایی و تصفیه پساب می‌باشند. زیست‌توده جامد در پسماندهای چوبی و همچنین زیست‌توده مایع (لیکور) سیاه خمیرسازی را میتوان از طریق فرآیندهای حرارتی به گاز سنتزی عمدتاً شامل Co و H2 همراه با مقادیر کمی از گازهای متان، Co2 و H2o تبدیل نمود و همین مسئله فرصت خوبی را میتواند برای احیای صنعت خمیر وکاغذ فراهم نماید. مواد اولیه اصلی زیست‌توده در فرآیند زیست‌پالایی شامل همیسلولز، سلولز، لیگنین و پوست هستند و با استفاده از روشهای مکانیکی- حرارتی شامل گازی کردن زیست‌توده، گازی کردن لیکور سیاه، پیرولیز یا مایع‌سازی و کربونیزه کردن زیست‌توده میتوان گاز سنتزی را به الکتریسیته و یا سوختهای مایع و مواد شیمیایی تبدیل نمود. نتایج به‌دست آمده از مقایسه فناوری‌های مختلف پیش‌استخراج همیسلولزهای مواد لیگنوسلولزی نشان می‌دهد که روش انفجار با بخار در مقایسه با سایر روشهای جایگزین از نظر زیستمحیطی بسیار سازگارتر بوده و نیازمند هزینه سرمایهگذاری کمتر است. در حال‌حاضر، استفاده از روش انفجار با بخار به دلیل مقرون به صرفه بودن، در سطح تجاری افزایش یافته و برای پسماندهای پهنبرگان و همچنین محصولات زراعی، بسیار مؤثر می‌باشد. همچنین فناوری تفکیکسازی به روش اُرگانوسالو برای تفکیکسازی چوبهای پهنبرگان به خوبی عملیاتی شده و منجر به تولید سلولز با درجه خلوص زیاد و انحلال انتخابی لیگنین و همیسلولز میشود. نانوفیلتراسیون یک روش جداسازی مطلوب برای بازیابی همیسلولز ترکیبات حاصل از هیدرولیز است و در این زمینه ترکیب سیستم روزن‌رانی مارپیچ دوقلو میتواند بهترین روش برای استخراج همیسلولزهای خردهچوبهای پهن‌برگ باشد. نانوفیلتراسیون برای جداسازی همیسلولزها از ترکیبات حاصل از هیدرولیز به روشهای قلیایی بسیار بهتر از اولترافیلتراسیون می‌باشد.
شماره‌ی مقاله: 1
واژه‌های کلیدی: صنعت خمیر و کاغذ، فناوری زیست‌پالایی، پیش‌استخراج همیسلولز، گاز سنتزی، سوختهای زیستی
فهرست منابع
1. [1] Akbarpour I, Resalati H. Solid Waste Management in Pulp and Paper Industries. Iranian Journal of Wood, Furniture and Paper Industries. 2011; 64(90): 56-64. (In Persian)
2. [2] Mosavi N, Asadpour G. Recovery of lignin from Kraft black liquor in the methods oxygen and carbon dioxide pretreatment from hardwood Kraft black liquor. Iranian Journal of Wood and Paper Industries. 2021; 12(2):235-46.
3. [3] JRC DG. Integrated Pollution Prevention and Control (IPPC) Reference Document on Best Available Techniques in the Pulp and Paper Industry. Luxembourg: Publications Office of the European :union: 906p. 2000.
4. [4] Monte MC, Fuente E, Blanco A, Negro C. Waste management from pulp and paper production in the European :union:. Waste management. 2009; 29(1):293-308. [DOI:10.1016/j.wasman.2008.02.002] [PMID]
5. [5] Miller M, Justiniano M, McQueen S. Energy and environmental profile of the US pulp and paper industry. Energetics, Inc., Columbia, MD (United States); 2005. [DOI:10.2172/1218634]
6. [6] Bajpai P. Biotechnology for pulp and paper processing. New York: Springer; 2012. [DOI:10.1007/978-1-4614-1409-4]
7. [7] Wising U, Stuart P. Identifying the Canadian forest biorefinery. Pulp & Paper Canada. 2006; 107(6).
8. [8] Ebringerová A, Hromadkova Z, Kačuráková M, Antal M. Quaternized xylans: synthesis and structural characterization. Carbohydrate Polymers. 1994; 24(4):301-8. [DOI:10.1016/0144-8617(94)90075-2]
9. [9] Mehri F, Moradian MH. Importance and types of emicellulose pre-extraction methods. In Second National Conference of Knowledge and Innovation in the Wood and Paper Industry 2017.
10. [10] Liu Z, Fatehi P, Sadeghi S, Ni Y. Application of hemicelluloses precipitated via ethanol treatment of pre-hydrolysis liquor in high-yield pulp. Bioresource technology. 2011; 102(20):9613-8. [DOI:10.1016/j.biortech.2011.07.049] [PMID]
11. [11] Longui EL, Brémaud I, da Silva Júnior FG, Lombardi DR, Alves ES. Relationship among extractives, lignin and holocellulose contents with performance index of seven wood species used for bows of string instruments. Iawa Journal. 2012; 33(2):141-9. [DOI:10.1163/22941932-90000085]
12. [12] Niu W, Molefe MN, Frost JW. Microbial synthesis of the energetic material precursor 1, 2, 4-butanetriol. Journal of the American Chemical Society. 2003; 125(43):12998-9. [DOI:10.1021/ja036391+] [PMID]
13. [13] Perez, D.D., Huber, P., Petit-Conil, M. Extraction of hemicelluloses from wood chips and some examples of usage in the paper making process. Colloque Inter fibres. September6-8, Bordeaux, France. 2011.
14. [14] Christopher L. Adding value prior to pulping: bioproducts from hemicellulose. Global perspectives on sustainable forest management. 2012; 25:225-46. [DOI:10.5772/36849]
15. [15] Marinova M, Mateos-Espejel E, Paris J. From kraft mills to forest biorefinery: An energy and water perspective. II. Case study. Cellulose Chemistry & Technology. 2010;44(1):21.
16. [16] Farmer MC. The adaptable integrated biorefinery for existing pulp mills. In Presentation at TAPPI engineering, pulping, and environmental conference 2005 (pp. 28-31).
17. [17] Cara C, Ruiz E, Ballesteros I, Negro MJ, Castro E. Enhanced enzymatic hydrolysis of olive tree wood by steam explosion and alkaline peroxide delignification. Process Biochemistry. 2006 ;41(2):423-9. [DOI:10.1016/j.procbio.2005.07.007]
18. [18] Wyatt VT, Bush D, Lu J, Hallett JP, Liotta CL, Eckert CA. Determination of solvatochromic solvent parameters for the characterization of gas-expanded liquids. The Journal of supercritical fluids. 2005 ;36(1):16-22. [DOI:10.1016/j.supflu.2005.03.009]
19. [19] Menon V, Prakash G, Rao M. Value added products from hemicellulose: biotechnological perspective. Global Journal of Biochemistry. 2010; 1(1):36-67.
20. [20] Pu Y, Zhang D, Singh PM, Ragauskas AJ. The new forestry biofuels sector. Biofuels, Bioproducts and Biorefining: Innovation for a sustainable economy. 2008; 2(1):58-73. [DOI:10.1002/bbb.48]
21. [21] Baruah J, Nath BK, Sharma R, Kumar S, Deka RC, Baruah DC, Kalita E. Recent trends in the pretreatment of lignocellulosic biomass for value-added products. Frontiers in Energy Research. 2018; 6:141. [DOI:10.3389/fenrg.2018.00141]
22. [22] Saska M, Ozer E. Aqueous extraction of sugarcane bagasse hemicellulose and production of xylose syrup. Biotechnology and bioengineering. 1995; 45(6):517-23. [DOI:10.1002/bit.260450609] [PMID]
23. [23] Josefsson T, Lennholm H, Gellerstedt G. Steam explosion of aspen wood. Characterisation of reaction products. 2002; 56: 289-297 [DOI:10.1515/HF.2002.047]
24. [24] Pérez-Limiñana MA, Pérez-Aguilar H, Ruzafa-Silvestre C, Orgilés-Calpena E, Arán-Ais F. Effect of Processing Time of Steam-Explosion for the Extraction of Cellulose Fibers from Phoenix canariensis Palm Leaves as Potential Renewable Feedstock for Materials. Polymers. 2022; 14(23):5206. [DOI:10.3390/polym14235206] [PMID] []
25. [25] Sarker TR, Pattnaik F, Nanda S, Dalai AK, Meda V, Naik S. Hydrothermal pretreatment technologies for lignocellulosic biomass: A review of steam explosion and subcritical water hydrolysis. Chemosphere. 2021; 284:131372. [DOI:10.1016/j.chemosphere.2021.131372] [PMID]
26. [26] Gabrielii I, Gatenholm P, Glasser WG, Jain RK, Kenne L. Separation, characterization and hydrogel-formation of hemicellulose from aspen wood. Carbohydrate polymers. 2000; 43(4):367-74. [DOI:10.1016/S0144-8617(00)00181-8]
27. [27] Sun RC, Fang JM, Tomkinson J, Geng ZC, Liu JC. Fractional isolation, physico-chemical characterization and homogeneous esterification of hemicelluloses from fast-growing poplar wood. Carbohydrate Polymers. 2001; 44(1):29-39. [DOI:10.1016/S0144-8617(00)00196-X]
28. [28] Ragauskas AJ, Nagy M, Kim DH, Eckert CA, Hallett JP, Liotta CL. From wood to fuels: integrating biofuels and pulp production. Industrial biotechnology. 2006; 2(1):55-65. [DOI:10.1089/ind.2006.2.55]
29. [29] Schlesinger R, Götzinger G, Sixta H, Friedl A, Harasek M. Evaluation of alkali resistant nanofiltration membranes for the separation of hemicellulose from concentrated alkaline process liquors. Desalination. 2006; 192:303-14. [DOI:10.1016/j.desal.2005.05.031]
30. [30] Bozell JJ, Black SK, Myers M. Clean fractionation of lignocellulosics-a new process for preparation of alternative feedstocks for the chemical industry. In 8th International Symposium on Wood and Pulping Chemistry 1995 (pp. 697-704).
31. [31] Marinova M, Mateos-Espejel E, Paris J. Successful conversion of a Kraft mill into a forest biorefinery: Energy analysis issues. In 23rd International Conference on Efficiency, Cost, Optimization, Simulation and Environmental Impact of Energy Systems 2010.
32. [32] Molin U, Teder A. Importance of cellulose/hemicellulose-ratio for pulp strength. Nordic Pulp & Paper Research Journal. 2002; 17(1):14-19a. [DOI:10.3183/npprj-2002-17-01-p014-019]
33. [33] Wang Y, Akbarzadeh A, Chong L, Du J, Tahir N, Awasthi MK. Catalytic pyrolysis of lignocellulosic biomass for bio-oil production: A review. Chemosphere. 2022; 297:134181. [DOI:10.1016/j.chemosphere.2022.134181] [PMID]
ارسال پیام به نویسنده مسئول
| بازنشر اطلاعات | |
 |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است. |
