Organic by-products derived from cellulose and lignin during organosolv pretreatments of yellow poplar wood (Liriodendron tulipifera) in the presence of $H_2SO_4$ and NaOH as catalysts, respectively, were subjected to various analyses to elucidate their effects on further performance of biological ethanol fermentation and provide preliminary data for the structure and utilization of organosolv lignin. Monomeric sugars amounted to ca. 2.2-7.7% in the organosoluble fraction of the organosolv pretreatment with $H_2SO_4$, while significantly low amount of sugars (0.2-0.3%) were determined in that of the organosolv pretreatment with NaOH. In case of addition of $H_2SO_4$ during organosolv pretreatment of biomass, a fermentation of the organosoluble fraction could be considered as an essential process to increase an efficiency of biomass utilization as well as yield of bioethanol. Precipitates, insoluble by-products in the solvent mixture, were also cficiency oed by diverse analytical methods and revealed that these were typically composed of a lignin moiety regardless of catalyst. According to the results of nuclear magnetic resonance (NMR), Fourier Tcinsform Infrared Spectroscopy (FT-IR) and Gel permeation chromatograp r (GPC), the main components of precipitates seem to be lignin polymers. However, their structures could be slightly modified during pretreatment and mixed with some carbohydrates by chemical bonds and/or physical associations.
Journal of Korean Society of Environmental Engineers
/
v.39
no.10
/
pp.568-574
/
2017
The purpose of this study was to optimize experimental conditions (time ($X_1$) (ranging of 26.36 - 93.64 min), concentration of sulfuric acid ($X_2$) (ranging of 0-2.5%) and temperature ($X_3$) (ranging of $136.4-203.6^{\circ}C$) for an organosolv pretreatment process to extract lignin from waste wood. The resulting quadratic model equation using RSM (response surface methodology) represented y (lignin yield) = $-79.89+0.91X_1+9.8X_2-2.54{\times}10^{-3}X_1{^2}-2.11X_2{^2}$. The $R^2$ (coefficient of determination) value of 0.8531 for a model indicates this model has statistically significant predictors at the 10% levels. The predictive results optimized by quadratic model produced a lignin yield of 12.46 g/100 g of dry wood under conditions of $178.2^{\circ}C$ and 2.32% $H_2SO_4$. The lignin yield was more affected by the acid catalyst concentrations than the reaction temperature, but the reaction time was not an influential factor for improving lignin extraction from waste wood in this organosolv pretreatment. According to ANOVA (analysis of variance), the significance probability (p-value) of model was smaller than 0.001 and simulation of obtained model equations showed a good reproducibility based on actual organosolv tests under optimal conditions.
The pretreatment of cellulosic biomass is essentially needed because it has more lignin compared with a starch biomass. Ethanol as an organosolv for pretreatment can easily separate some components which can inhibit enzymatic hydrolysis and be re-usuable by distillation. The flow-through process have some strength, separating components continuously, development for scale up. In this research, two-kinds (wheat straw, miscanthus) of biomass was pretreated for development of enzymatic hydrolysis by adoption of pretreatment process of corn stover.
Organosolv pretreatment is the process to frationation of lignocellulosic feedstocks to enhancement of enzymatic hydrolysis. This process has advantages that organic solvents are always easy to recover by distillation and recycled for pretreatment. The chemical recovery in organosolv pretreatment can isolate lignin as a solid material and carbohydrates as fermentable sugars. For the economic considerations, using of low-molecular-weight alcohols such as ethanol and methanol have been favored. When acid catalysts are added in organic solvent, the rate of delignification could be increased. Mineral acids (hydrochloric acid, sulfuric acid, and phosphoric acid) are good catalysts to accelerate delignification and xylan degradation. In this study, the biomass was pretreated using 40~50 wt% ethanol at $170{\sim}180^{\circ}C$ during 20~60 min. As a results, the enzymatic digestibility of 2-stage pretreatment of rigida using 50 wt% ethanol at $180^{\circ}C$ was 40.6% but that of 1-stage pretreatment was 55.4% on same conditions, therefore it is shown that the pretreatment using mixture of the organosolv and catalyst was effective than using them separately.
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.
Cho, Hyun Uk;Lee, Minjeong;Shin, Jingyeong;Kim, Eun-Sik;Kim, Young Mo
Membrane and Water Treatment
/
v.11
no.1
/
pp.25-29
/
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.
Park, Na-Hyun;Kim, Hye-Yun;Gwak, Ki-Seob;Koo, Bon-Wook;Yeo, Hwan-Myeong;Choi, In-Gyu
한국신재생에너지학회:학술대회논문집
/
2009.11a
/
pp.505-505
/
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.
Herbaceous biomass is easier at chemical conversion than woody biomass. However, pretreatment must be needed because it has substantially lignin. Organsolv is good at fractionation of enzymatic hydrolysis inhibitors such as lignin and it is reusable by distillation when it has low molecular weight. Flow-through process can prevent recondensation of fractionated components and easily separate liquid from the biomass. In this study, the pretreatment was performed for decreasing additional process by using ethanol without catalyst because this process has a lot of operation expense at bio-alcohol production process. Flow-through pretreatment was performed at $150{\sim}190^{\circ}C$ with 30~99.5 wt% ethanol during 20~60 minutes. Also the phsyco-chemical pretreatment was performed for decreasing reaction time and temperature.
Kim, Ho-Yong;Gwak, Ki-Seob;Kim, Hye-Yun;Ryu, Keun-Ok;Kim, Pan-Gi;Cho, Do-Hyun;Choi, Jin-Yong;Choi, In-Gyu
Journal of the Korean Wood Science and Technology
/
v.39
no.6
/
pp.459-468
/
2011
The main purpose of this study was to examine the influence of treatment amounts of Slurry Composting and Biofiltration liquid fertilizer (SCBLF) on biomass growth of Yellow poplar (Liriodendron tulipifera) and to compare bioethanol production from the harvested wood. Relative growth rate, biomass production and leaf characteristics were significantly enhanced by SCBLF treatment and medium treatment plot showed highest value. Nitrogen compounds and water content in SCBLF affected to increase chlorophyll contents which led improving biomass production (64.67%) and glucose contents (6.07%) than control. Organosolv and dilute acid pretreatments were preliminarily carried for bioethanol production, and the pretreatment processes were conducted at all the same solid to liquid ratio (1 : 10), reaction temperature ($150^{\circ}C$), preheating time (40 min) and residence time (10 min). The water insoluble solid recovery of Organosolv pretreatment with 1% sulfuric acid as a catalyst was the lowest and that of medium treatment plot was 44.81%. Exchangeable cations in SCBLF might be affected to increase pretreatment effect. The simultaneous saccharification and fermentation process was followed to determine the ethanol production of the pretreated biomass. The highest ethanol production yield based on initial weight was obtained from high treatment plotby Organosolv pretreatment with 1% sulfuric acid (16.11%). But regarding biomass production, medium treatment plot produced most, and bioethanol production was increased by 72.93% than control.
Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association
/
v.16
no.1
/
pp.79-88
/
2008
The production of bioethanol, which is one of the alternative fuel, cause the various problem such as agflation in human society. As a substitute for the feedstock, lignocellulosic biomass have a big potential. However, bioethanol production with cellulosic material is not commercialized due to high cost. Thermochemical pretreatment to improve the rate of enzyme hydrolysis and increase the recovery of fermentable sugar, is required in order to achieve the cost down in bioethanol production. In this study, various problems and technologies for pretreatment is introduced. Acid hydrolysis, alkali hydrolysis, steam explosion, organosolv process, ammonia explosion, and wet oxidation pretreatment remove lignin and hemicellulose, and reduce cellulose crystallinity. Optimization of pretreatment process on various sources of lignocellulosic biomass such as softwood, hardwood, and straw should be performed.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.