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Disolventes destilables a base de aminas para el pretratamiento eficaz de múltiples materias primas de biomasa

Autores: Chen, Xueli; Krishnamoorthy, Anagha; Palasz, Joseph; R. Pidatala, Venkataramana; Lewis, Tyrell; Tian, Yang; Barcelos, Carolina; Zhou, Xinyi; Kang, Xihui; Han, Yinglei; Dou, Chang; Choudhary, Hemant; Sun, Ning; Sundstrom, Eric; Eudes, Aymerick; Simmons, Blake

Idioma: Inglés

Editor: Vijai Kumar Gupta

Año: 2025

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Acceso abierto

Artículo OA
2025

Disolventes destilables a base de aminas para el pretratamiento eficaz de múltiples materias primas de biomasa


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Bioingeniería

Palabras clave

Pretratamiento
Aminas destilables
Relación S/G de la lignina
Diversidad de materia prima
Composición de biomasa
Biocompatibilidad del hidrolizado

Licencia

CC BY – Atribución

Consultas: 16

Citaciones: Biofuel Research Journal Vol. 12 Núm. 3


Descripción

Explorar el potencial de disolventes destilables avanzados como agentes eficientes de pretratamiento de biomasa es fundamental para las biorrefinerías, ya que permite aumentar los rendimientos de azúcares fermentables al tiempo que facilita la recuperación y el reciclaje del disolvente sin pérdidas significativas. En este estudio se emplean disolventes basados en aminas destilables para el pretratamiento de una amplia gama de materias primas lignocelulósicas, con el objetivo de facilitar la liberación industrial de azúcares fermentables de diversos sustratos mediante hidrólisis enzimática. Se evaluaron veintidós materias primas diversas, procedentes de diferentes regiones geográficas y representativas de varias categorías de biomasa, analizando sus perfiles químicos (principalmente carbohidratos y lignina) y la composición de lignina (unidades S, G y H). Se probaron varios disolventes, incluyendo etanolamina, acetato de etanolamonio, butilamina, acetato de butilamonio y trietilamina, para el pretratamiento de ocho biomasa seleccionadas. Entre estos disolventes, la butilamina se destacó como la más eficaz debido a su favorable liberación de azúcares, excelente tasa de eliminación del disolvente y bajo punto de ebullición, lo que facilita su recuperación y reciclaje. La extensión del pretratamiento con butilamina a las 22 materias primas mostró rendimientos de azúcares deseables y una eliminación altamente eficiente del disolvente en la mayoría de los sustratos probados. Los residuos agrícolas y sus mezclas mostraron una liberación de azúcares particularmente favorable. A pesar de los cambios mínimos en la cristalinidad de la celulosa, la caracterización por difracción de rayos X (XRD) de sorgo, álamo y pino antes y después del pretratamiento con butilamina mostró una disminución de la intensidad y un ligero desplazamiento de ciertos picos, indicando alteraciones en la estructura de la celulosa. Los análisis por espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier y termogravimetría sugirieron la ruptura de enlaces en hemicelulosa y lignina, mejorando la digestibilidad enzimática. Experimentos de escalado con las mezclas de residuos agrícolas en un reactor Parr de 1 L lograron más del 90% de liberación de glucosa y más del 99% de eliminación de butilamina, destacando la escalabilidad del método. Los hidrolizados resultantes soportaron el crecimiento de diversas cepas bacterianas y fúngicas, indicando compatibilidad con procesos comerciales de fermentación aguas abajo. Este estudio presenta la butilamina como un disolvente de pretratamiento eficaz y recuperable para una amplia gama de materias primas lignocelulósicas, ofreciendo una solución prometedora a desafíos clave de las biorrefinerías. La escalabilidad demostrada y la compatibilidad con diversos tipos y mezclas de biomasa subrayan su potencial para aplicaciones industriales, avanzando en la producción sostenible de biocombustibles y bioquímicos.

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