Zeitschrift für Erdöl- und Umweltbiotechnologie

Abstrakt

Aktuelle Entwicklungen in der Vorbehandlungstechnologie für die Produktion von lignozellulosehaltigen Biokraftstoffen

Bo Zhang und Abolghasem Shahbazi

Steigende Ölpreise und Unsicherheit über die Sicherheit der vorhandenen fossilen Brennstoffreserven, verbunden mit Sorgen über den globalen Klimawandel, haben den Bedarf an neuen Kraftstoffen und Bioprodukten als Ersatz für fossile kohlenstoffbasierte Materialien geschaffen. Ethanol gilt als der Kraftstoff der nächsten Generation mit dem größten Potenzial, und derzeit werden erhebliche Mengen Ethanol durch einen Fermentationsprozess aus Mais und Zuckerrohr hergestellt. Die Verwendung von lignozellulosehaltiger Biomasse als Rohstoff gilt als nächster Schritt zur deutlichen Ausweitung der Ethanolproduktion. Die biologische Umwandlung von zellulosehaltiger Biomasse in Bioethanol basiert auf der Zerlegung der Biomasse in wässrige Zucker mit chemischen und biologischen Mitteln, einschließlich der Verwendung hydrolytischer Enzyme. Von diesem Punkt an können die fermentierbaren Zucker weiter zu Ethanol oder anderen fortschrittlichen Biokraftstoffen verarbeitet werden. Daher ist eine Vorbehandlung erforderlich, um die Oberflächenzugänglichkeit von Kohlenhydratpolymeren für hydrolytische Enzyme zu erhöhen. In diesem Artikel werden die jüngsten Entwicklungen mehrerer weit verbreiteter Vorbehandlungstechnologien untersucht, darunter Vorbehandlungen mit Alkali, Heißwasser, Säure und anorganischen Salzen (ionische Flüssigkeiten und Lewis-Säuren). Zu den jüngsten Fortschritten auf dem Gebiet der Vorbehandlung zählen: 1) die Anwendung neuartiger Chemikalien oder Prozesse bei der Fraktionierung von Biomasse; 2) die Verwendung neuer Enzymgemische, beispielsweise Kombinationen gereinigter, Xylan-verwandter Enzyme, die Erkennung löslicher Cellulaseinhibitoren und insbesondere die Bewertung vorbehandelter Biomasse bei unterschiedlicher Cellulasebeladung; 3) die Anwendung einer großen Vielfalt hochentwickelter Techniken zur Analyse nativer und vorbehandelter Biomassefeststoffe, insbesondere mikroskopische Techniken und Methoden zur Messung der Oberfläche; und 4) größere Anstrengungen zur Skalierung und Kommerzialisierung von Biomasseprozessen für Biokraftstoffe und Chemikalien.