Conversion of lignocellulosics pretreated with liquid hot water to ethanol

Walsum, G. Peter van; Allen, Stephen G.; Spencer, Mark J.; Laser, Mark; Antal, Michael Jerry; Lynd, Lee R.

doi:10.1007/bf02941696

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“…Thermochemical processes become increasingly sensitive to particle size as reaction rates increase and residence times decrease. Biochemical conversion processes are generally more tolerant of larger particles, with size and shape requirements set primarily by the engineered systems [23,24]. Fermentation…”

Section: Pyrolysismentioning

confidence: 99%

Sources of Biomass Feedstock Variability and the Potential Impact on Biofuels Production

et al. 2015

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Terrestrial lignocellulosic biomass has the potential to be a carbon neutral and domestic source of fuels and chemicals. However, the innate variability of biomass resources, such as herbaceous and woody materials, and the inconsistency within a single resource due to disparate growth and harvesting conditions, presents challenges for downstream processes which often require materials that are physically and chemically consistent. Intrinsic biomass characteristics, including moisture content, carbohydrate and ash compositions, bulk density, and particle size/shape distributions are highly variable and can impact the economics of transforming biomass into value-added products. For instance, ash content increases by an order of magnitude between woody and herbaceous feedstocks (from ∼0.5 to 5 %, respectively) while lignin content drops by a factor of two (from ∼30 to 15 %, respectively). This increase in ash and reduction in lignin leads to biofuel conversion consequences, such as reduced pyrolysis oil yields for herbaceous products as compared to woody material. In this review, the sources of variability for key biomass characteristics are presented for multiple types of biomass. Additionally, this review investigates the major impacts of the variability in biomass composition on four conversion processes: fermentation, hydrothermal liquefaction, pyrolysis, and direct combustion. Finally, future research processes aimed at reducing the detrimental impacts of biomass variability on conversion to fuels and chemicals are proposed.

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Section: Pyrolysismentioning

confidence: 99%

Sources of Biomass Feedstock Variability and the Potential Impact on Biofuels Production

et al. 2015

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“…Biomass size reduction has become an integral part of biomass pretreatment. Studies have shown that the particle size influences the diffusion kinetics (Kim & Lee, 2002), the effectiveness of pretreatment (Chundawat et al, 2007), the enzymatic hydrolysis rate, the rheological properties (Chundawat et al, 2007;Desari & Bersin, 2007), lignin removal (Hu et al, 2008), the sugar yield (Chang et al, 2001;Hu et al, 2008;Yang et al, 2008), acetic acid formation (Guo et al, 2008), and the power requirement for size reduction (Cadoche & Lopez, 1989;Mani et al, 2004;van Walsum et al, 1996). It is a well known that alkali acts as delignification agent at low concentration without degrading the carbohydrates.…”

mentioning

confidence: 99%

Application of Response Surface Methodology to Optimize Alkali Concentration, Corn Stover Particle Size, and Extruder Parameters for Maximum Sugar Recovery

Karunanithy¹,

Muthukumarappan²

2011

Biofuel Production-Recent Developments and Prospects

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“…Cette technique conduirait à une solubilisation complète des hémicelluloses et une solubilisation significative de la lignine [47]. Cette technique a été initialement développée par l'équipe de Bobleter en Autriche [54], puis expérimentée par Bouchard et al [48,49] et Walch et al [50].…”

Section: Thermohydrolyseunclassified

“…Dans des travaux récents [47], l'équipe de Van Walsum a mis au point une technique de prétraitement par thermohydrolyse applicable à divers substrats. Le taux de récupération des pentoses était supérieur à 80 %.…”

Section: Thermohydrolyseunclassified

Production d'éthanol a partir de biomasse lignocellulosique

Ogier¹,

Leygue²,

Ballerini

et al. 1999

Oil & Gas Science and Technology - Rev. IFP

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Résumé -Cette étude fait le point des connaissances scientifiques et techniques dans le domaine de la production alcoolique à partir de susbstrats lignocellulosiques. Ce travail, réalisé dans le cadre d'Agrice (Agriculture pour la chimie et l'énergie), est une synthèse bibliographique qui a cherché à identifier les avancées capables de débloquer certains verrous technologiques et économiques liés à ce type de procédé. La biomasse lignocellulosique est un substrat complexe, constitué des trois principales fractions que sont la cellulose, les hémicelluloses et la lignine. Le procédé de production d'éthanol consiste à récupérer par hydrolyse le maximum de sucres issus à la fois des fractions cellulosiques et hémicellulosiques, puis de fermenter ces sucres en éthanol. Les premiers procédés d'hydrolyse utilisés étaient surtout chimiques, mais ils sont peu compétitifs à l'heure actuelle, en raison notamment du coût des réactifs et de la formation de nombreux sousproduits et de composés inhibiteurs rendant les hydrolysats peu fermentescibles. Ils sont désormais concurrencés par les procédés enzymatiques, plus spécifiques et qui permettent de meilleurs rendements d'hydrolyse dans des conditions moins sévères. Cependant, la biomasse lignocellulosique n'est pas directement accessible aux enzymes, et elle doit subir au préalable une phase de prétraitement dont l'objectif est d'améliorer la susceptibilité à l'hydrolyse enzymatique de la cellulose et éventuellement d'hydrolyser la fraction hémicellulosique en sucres monomères. Parmi les nombreuses méthodes de prétraitement qui ont été étudiées, nous en avons identifié trois répondant au mieux aux objectifs précédemment cités : le prétraitement à l'acide dilué, l'explosion à la vapeur avec utilisation d'un catalyseur, et la thermohydrolyse. Ces trois méthodes permettraient d'atteindre des rendements d'hydrolyse enzymatique de la cellulose proches de 100 %, tout en permettant un taux d'hydrolyse des hémicelluloses supérieur à 80 %, et en minimisant la formation de composés de dégradation. L'hydrolyse enzymatique doit encore être améliorée afin de réduire le coût lié à la consommation d'enzymes. Les principales voies de recherche devraient porter sur l'amélioration de l'activité des cellulases, afin de se rapprocher le plus possible de celles d'enzymes telles que les amylases. Le développement du procédé SFS (saccharification et fermentation simultanées) permet d'améliorer l'efficacité des enzymes en minimisant les réac-tions d'inhibition des enzymes par les produits formés. Son inconvénient est lié aux différences entre les tempé-ratures optimales de l'hydrolyse enzymatique et de la fermentation. La recherche de micro-organismes conservant de bonnes performances fermentaires à température élevée doit donc se poursuivre. Un autre verrou technologique du procédé concerne la fermentation alcoolique des pentoses, qui peuvent représenter jusqu'à 25 à 40 % des sucres totaux contenus dans la biomasse lignocellulosique. C'est pourquoi il est indispensable de les valoriser en éthanol. ...

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Conversion of lignocellulosics pretreated with liquid hot water to ethanol

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Sources of Biomass Feedstock Variability and the Potential Impact on Biofuels Production

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Production d'éthanol a partir de biomasse lignocellulosique

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