• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제41권1호
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• pp.19-32
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• 2013

본 연구에서는 백색부후균의 리그닌 분해 효소 시스템을 이용하여, 다양한 균주 중에서 목질계 바이오매스 유기용매 전처리 과정에서 발생한 리그닌(유기용매 리그닌)의 생분해에 적합한 우수 균주를 선별하고자 하였다. 우선 분양받은 15개의 백색부후균을 대상으로 shallow stationary cultur (SSC)배지와 malt extract broth (MEB)배지에 유기용매 리그닌의 첨가에 따른 Remazol Brilliant Blue R (RBBR)의 흡광도 변화를 측정하였다. RBBR 탈색능 결과, SSC 배지에서 Ceriporiopsis subvermispora, Ceriporia lacerate, Fomitopsis insularis, Phanerochaete chrysosporium, Polyporus brumalis, Stereum hirsutum 등 6종의 백색부후균에서 급격한 흡광도 변화를 나타냈다. 배양 초기에 급격한 흡광도 변화를 나타낸 6개의 백색부후균을 대상으로 균체 외 단백질 농도 및 리그닌 분해 효소 활성을 측정하였다. 선발된 6개의 균 중에서 S. hirsutum과 P. chrysosporium은 유기용매 리그닌을 첨가한 실험구에서 높은 단백질 농도가 측정되었다. 반면, 리그닌 분해 효소 활성은 F. insularis에서 배양 6일째에 manganese peroxidase (MnP) 활성이 1,545 U/mg, laccase 활성은 1,259 U/mg으로 최고 활성을 나타냈다. 결론적으로, 균체 외 단백질 농도 및 리그닌 분해 효소 활성이 전반적으로 높았던 $STH^*$와 MnP 및 laccase의 활성이 가장 높은 FOI가 유기용매 리그닌 생분해에 유리하게 작용할 것으로 판단된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제59권1호
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• pp.54-59
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• 2021

섬유소계 바이오매스는 전분질계 바이오매스에 비해 리그닌이 많아 전처리가 필수적으로 요구된다. 섬유소계 바이오매스를 전처리하기 위한 용매인 에탄올은 효소당화(enzymatic hydrolysis)에 저해가 되는 물질을 분별하기 쉬우며, 증류를 과정을 통해 쉽게 재사용이 가능하다. 침출식 전처리 공정은 반응기 내에서 연속적으로 성분을 분별하여 고-액 분리가 용이하며 향후 스케일업에서도 유리하다. 본 연구에서는 이러한 장점들을 활용하여 대표 섬유소계 바이오매스인 옥수수대(corn stover)로 전처리를 진행하였으며 해당 공정을 밀대(wheat straw)와 거대억새(miscanthus)에 적용하여 추가적인 바이오매스의 적용 가능성을 확인하였다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제50권6호
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• pp.475-489
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• 2022

The objective of this study was to understand the conversion characteristics of glucose and xylose using the major monosaccharide standards for lignocellulosic biomass. The acid-catalyzed organosolv pretreatment conducted using ethanol was significantly different from the acid-catalyzed process conducted in an aqueous medium. 5-hydroxymethylfurfural (5-HMF), levulinic acid and furfural were produced from glucose conversion. The maximum yield of 5-HMF was 5.5%, at 200℃, when 0.5% sulfuric acid was used. The maximum yield of levulinic acid was 21.5%, at 220℃, when 1.0% sulfuric acid was used. Furfural was produced from xylose conversion and under 0.5% sulfuric acid, furfural reached the maximum yield 48.5% at 210℃. Ethyl levulinate and methyl levulinate were also formed from the glucose standard following the esterification reaction conducted under conditions of the combined conversion method, which proceeded under both ethanol-rich and water-rich conditions.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제54권6호
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• pp.806-811
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• 2016

오르가노솔브를 이용한 전처리는 목질계 바이오매스의 주요성분을 분별하고 전처리 바이오매스의 효소당화를 효과적으로 유도할 수 있는 공정이다. 이에 사용되는 오르가노솔브는 증류와 재순환공정으로 쉽게 재사용이 가능하고 고형성분에서 리그닌을 화학적으로 분별시킬 수 있다는 장점이 있다. 경제적인 이유로서 낮은 분자량의 알코올(에탄올, 메탄올 등)이 사용되어 왔으며, 무기산(염산, 황산, 인산 등)이 촉매로 첨가되었을 경우 탈리그닌 효과 및 자일로스 성분의 수율을 증대시킬 수 있다. 본 연구에서는 오르가노솔브로는 에탄올을 사용하였고 소량의 황산 촉매를 첨가해 전처리를 수행하였다. 바이오매스는 침출식반응기에서 40~50 wt%의 에탄올을 이용해 20~60분 동안 $170{\sim}180^{\circ}C$에서 전처리가 되었다. 전처리를 마친 바이오매스에 대해서는 전처리 효과를 알아보기 위하여 72시간 동안 효소당화를 수행하였다. 그 결과 $180^{\circ}C$에서 50 wt% 에탄올을 이용한 리기다의 2단 전처리에서 당화율은 40.6%로 나타났지만 같은 조건에서의 1단 전처리에서는 55.4%로 가장 높게 나타나는 것을 보았을 때, 용매와 촉매를 균일하게 섞는 것이 전처리에 효과적이라는 것을 알 수 있었다.

• 펄프종이기술
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• 제45권1호
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• pp.67-74
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• 2013

Organosolv ethanolamine pulping for oil palm empty fruit bunches(EFB) were evaluated in this study. The screen yield by the ethanolamine pulping were higher than that by the soda pulping at the same operation conditions. The higher concentration of ethanolamine solvent resulted in the higher yield and the lower contents of residual lignin. The EFB pulp fibers were the narrower in fiber width but the higher in coarseness than those of the hardwood pulp fiber, while the fiber length of the EFB pulp fiber were similar to that of the hardwood fiber. The intrinsic zero span tensile testing showed the EFB pulp fiber by the 80% ethanolamine pulping were the stronger than the fiber by the soda pulping. The results of this study supported that the ethanolamine pulping could be used as an alternative pulping method for the EFB.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제43권5호
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• pp.600-612
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• 2015

We investigated the optimization of the organosolv pretreatment of yellow poplar for bioethanol production. Response surface methodology was used to determine the optimal conditions of three independent variables (reaction temperature, reaction time, and sulfuric acid (SA) concentration). Reaction temperature is the most significant variable in the degradation of xylan and lignin in the presence of an acid catalyst, and ethanol production increased with a decrease in the lignin content. The highest ethanol concentration ($42.80g/{\ell}$) and theoretical ethanol yield (98.76%) were obtained at $152^{\circ}C$ (2.5 bar) with 1.6% SA for 16 min. However, because of excessive degradation of the raw material, the overall ethanol yield was less than under other pretreatment conditions which has approximately 50% of WIS recovery rate after pretreatment. The optimal conditions for the maximum overall ethanol yield ($146^{\circ}C$ with 1.22% SA for 15.9 min) were determined with a predicted yield of 17.11%, and the experimental values were very close (17.15%). Therefore, the quadratic model is reliable.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.505-505
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• 2009

The object is to optimize the best condition of organosolv pretreatment process with sulfuric acid as a catalyst. As a material, Pitch pine (Pinus rigida) was ground and sieved through 40-mesh screen, and Celluclast and $\beta$-glucosidase were used as enzymes for enzymatic hydrolysis. Pretreatment processes were carried out in the minibomb, and 20 g of materials with 200 ml of 50% ethanol solution (v/v) with 1% sulfuric acid as a catalyst. Pretreatment temperature was varied from $150^{\circ}C$ to $190^{\circ}C$, and time was varied from 0 to 20 min. Then, residual materials were used for enzymatic hydrolysis. The best conditions were selected by estimating followed enzymatic hydrolysis rate and degradable rates after pretreatment process. The highest value of enzymatic hydrolysis rate was obtained as 55 - 60% at 160 and at $180^{\circ}C$, but the value decreased under more severe conditions. As the residual rates decreased under severe conditions, it infered that the decrease of sugar contents limits enzymatic hydrolysis rates. Combined with enzymatic hydrolysis rate, degradable rates and H-factors, the temperatures at $160^{\circ}C$ for 20 min and at $180^{\circ}C$ for 0 min were concluded as the optimized conditions where have the lowest H-factor value for considering energy input.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제39권6호
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• pp.459-468
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• 2011

SCB액비 처리가 백합나무의 생장에 미치는 영향을 조사하고 수확된 백합나무를 원료로 한 바이오에탄올 생산량 비교를 위하여, 처리량별로 처리구를 설정하고 상대 생장량, 바이오매스 생장량, 엽특성 및 구성당과 에탄올 생산량을 각각 분석하였다. SCB액비 처리를 통해 백합나무의 바이오매스 생장량(64.67 %) 및 Glucose 함량(6.07 %)이 증가하였고 이는 SCB액비에 함유된 양료 성분과 수분 함량이 엽록소 생산에 영향을 끼쳤기 때문으로 사료된다. 바이오에탄올 생산에 앞서 SCB액비 처리되어 생장한 백합나무를 유기용매 전처리 및 약산 전처리를 하였으며 반응 온도($150^{\circ}C$), 승온 시간(40분), 반응 시간(10분)은 모두 동일하게 진행하였다. 전처리 효율은 중 처리구를 유기용매 전처리(w/1% 황산) 하였을 때 잔여율이 44.81%로 가장 높았으며, 치환성 양이온이 전처리 효과를 증진시킨 것으로 보인다. 전처리 된 시료를 동시당화발효하여 바이오에탄올을 생산하였으며 초기 투입량 대비 가장 높은 에탄올 생산 수율은 대 처리구에서 얻을 수 있었으나(16.11%), 바이오매스 생산량을 고려하면 중 처리구의 에탄올 생산량이 가장 많았으며, 대조구 대비 72.93% 증가하였다.

• Membrane and Water Treatment
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• 제11권1호
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• pp.25-29
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• 2020

The purpose of this study was to investigate the characteristics of lignin fractionated from waste wood (WW) using a two-step process of ethanol organosolv pretreatment followed by ultrafiltration with membranes of different molecular weight cut-offs (1, 5 and 20 kDa). The different permeates obtained were characterized by fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), nuclear magnetic resonance (NMR), thermogravimetric analysis (TGA) and gel permeation chromatography (GPC). The analysis by FT-IR and NMR of these lignins showed that the lignin core was successfully separated from WW. TGA curves confirmed that the thermal properties of lignin fractionated by ultrafiltration were almost identical to each other. The results from GPC confirmed that fractionating of lignin was achieved by ultrafiltration. For the membrane fractionation process, values of molecular weight decreased as the cut-offs used to obtain the fractions became smaller. As a result, fractionating lignin by a two-step process allowed separating different fractions of lignin of different molecular weights yielded high purity without interference from existing pollutants in WW. The two-step process offers the possibility of using fractionated WW as an untapped source of lignin.

• 한국임산에너지학회:학술대회논문집
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• 한국산림바이오에너지학회 2011년도 정기총회 및 학술연구발표회
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• pp.41-44
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• 2011