Научная статья на тему 'Использование процесса алкоголиза для фракционирования лигноцеллюлозы и активации ее ферментативного гидролиза: обзор'

Использование процесса алкоголиза для фракционирования лигноцеллюлозы и активации ее ферментативного гидролиза: обзор Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

CC BY
447
86
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ОРГАНОСОЛЬВЕНТНЫЕ МЕТОДЫ / АЛКОГОЛИЗ / ЛИГНОЦЕЛЛЮЛОЗА / ДЕЛИГНИФИКАЦИЯ / ФЕРМЕНТАТИВНЫЙ ГИДРОЛИЗ / ЦЕЛЛЮЛОЗА / ЛИГНИН

Аннотация научной статьи по промышленным биотехнологиям, автор научной работы — Евстафьев С.Н., Фомина Е.С., Бямбагар Б.

По сведениям, опубликованным в отечественной и зарубежной литературе, и результатам собственных исследований выполнен анализ использования процесса алкоголиза для подготовки биомассы лигноцеллюлозы к ферментативному гидролизу. Дана характеристика процесса. Приведены особенности алкоголиза при проведении его в мягких, суби сверхкритических условиях. Рассмотрено влияние условий процесса, природы катализатора и спирта на степени делигнификации и гидролиза полисахаридов лигноцеллюлозы. Показано, что обработка лигноцеллюлозы в среде суби сверхкритических спиртов способствует процессам делигнификации с извлечением продуктов деструкции лигнина и повышает эффективность ферментолиза твердых целлюлозосодержащих продуктов процесса.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по промышленным биотехнологиям , автор научной работы — Евстафьев С.Н., Фомина Е.С., Бямбагар Б.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

APPLICATION OF ALCOHOLYSIS TO FRACTIONATE LIGNOCELLULOSE AND ACTIVATE ITS ENZYMATIC HYDROLYSIS: REVIEW

According to the information published in the national and foreign literature, and the results of own study we examined the use of alcoholysis for the straw biomass pretreatment to enzymatic hydrolysis. The review gives the characteristic of the process. The features of alcoholysis conducted under the mild, suband supercritical conditions have been described. Process conditions, the catalyst and alcohol nature effect on delignification and polysaccharides hydrolysis degree was examined. The article shows that lignocellulose treatment in suband supercritical alcohols medium promotes delignification attending by extraction of lignin degradation products and improves enzymatic hydrolysis of solid cellulose containing products.

Текст научной работы на тему «Использование процесса алкоголиза для фракционирования лигноцеллюлозы и активации ее ферментативного гидролиза: обзор»

УДК 662.73

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРОЦЕССА АЛКОГОЛИЗА ДЛЯ ФРАКЦИОНИРОВАНИЯ ЛИГНОЦЕЛЛЮЛОЗЫ И АКТИВАЦИИ ЕЕ ФЕРМЕНТАТИВНОГО ГИДРОЛИЗА: ОБЗОР

С.Н. Евстафьев1, Е.С. Фомина1, Б. Бямбагар2

Иркутский государственный технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83, esn@istu.edu 2Монгольский государственный университет науки и технологии, Монголия, г. Улан-Батор, 46/520

По сведениям, опубликованным в отечественной и зарубежной литературе, и результатам собственных исследований выполнен анализ использования процесса алкоголиза для подготовки биомассы лигноцеллюлозы к ферментативному гидролизу. Дана характеристика процесса. Приведены особенности алкоголиза при проведении его в мягких, суб- и сверхкритических условиях. Рассмотрено влияние условий процесса, природы катализатора и спирта на степени делигнификации и гидролиза полисахаридов лигноцеллюлозы. Показано, что обработка лигноцеллюлозы в среде суб- и сверхкритических спиртов способствует процессам делигнификации с извлечением продуктов деструкции лигнина и повышает эффективность ферментолиза твердых целлюлозосо-держащих продуктов процесса. Ил.1. Табл. 1. Библиогр. 56 назв.

Ключевые слова: органосольвентные методы, алкоголиз, лигноцеллюлоза, делигнификация, ферментативный гидролиз, целлюлоза, лигнин.

УДК 662.73

APPLICATION OF ALCOHOLYSIS TO FRACTIONATE LIGNOCELLULOSE AND ACTIVATE ITS ENZYMATIC HYDROLYSIS: REVIEW

S.N. Evstaf'ev1, E.S. Fomina1, B. Byambagar2

Irkutsk State Technical University 664074, Russia, Irkutsk, Lermontov st., 83, esn@istu.edu 2Mongolian University of Science and Technology 46/520, Ulan Bator, Mongolia

According to the information published in the national and foreign literature, and the results of own study we examined the use of alcoholysis for the straw biomass pretreatment to enzymatic hydrolysis. The review gives the characteristic of the process. The features of alcoholysis conducted under the mild, sub- and supercritical conditions have been described. Process conditions, the catalyst and alcohol nature effect on del-ignification and polysaccharides hydrolysis degree was examined. The article shows that lignocellulose treatment in sub- and supercritical alcohols medium promotes delignification attending by extraction of lignin degradation products and improves enzymatic hydrolysis of solid cellulose containing products. 1 figer. 1 table. 56 sources.

Keywords: organic solvent methods, alcoholysis, lignocellulose, delignification, enzymatic hydrolysis, cellulose, lignin.

Мировой спрос на энергоресурсы продолжает расти из-за быстро увеличивающегося народонаселения и промышленного производства в развивающихся странах. Основными источниками энергии в настоящее время остаются нефть и природный газ. Истощение их запасов возобновило интерес общества к поиску альтернативных источников топлива, в качестве которого уже на протяжении длительного времени рассматривают биоэтанол [34].

Для производства биоэтанола могут быть

использованы три группы сырья, характеризующихся высоким содержанием углеводов: сахарный тростник (сахароза), картофель и зерно (крахмал) и лигноцеллюлоза, включающая целлюлозу (35-50 %), гемицеллюлозу (20-35 %), и лигнин (10-25 %) [55]. Наиболее жизнеспособный вариант - производство биоэтанола из дешевого лигноцеллюлозного сырья, в том числе, из отходов лесопереработки и сельского хозяйства [35]. Общие мировые запасы возобновляемого растительного сырья

оцениваются в 800 млрд тонн, при этом ежегодно его образуется около 50 млрд тонн и накапливается 4-5 млрд тонн целлюлозосо-держащих отходов деревообработки и сельского хозяйства [8], которые могут быть использованы для получения биотоплив. Наряду с получением биоэтанола разрабатываются новые и модернизируются существующие технологии получения других спиртов, в частности, бутанола и изобутанола.

Получению биоспиртов из лигноцеллюлозы предшествует гидролиз присутствующих в ее биомассе полисахаридов до сбраживаемых сахаров. Реакционная способность лигноцеллюлозы при ферментативном гидролизе, как правило, незначительная [6], что объясняется протеканием гидролиза в гетерогенной среде, на поверхности субстрата, имеющего упорядоченную структуру. Кроме того, доступ ферментов к гликозидным связям целлюлозы затруднен лигнином и гемицеллюлозой, покрывающими микрофибриллы целлюлозы. Как следствие, биотоплива, полученные из лигноцеллюлозы, имеют низкий выход и высокую стоимость. Поэтому на современном этапе они не способны конкурировать с нефтяным топливом. Все это в комплексе обусловило необходимость разработки методов предподготовки лигноцеллюлозы, обеспечивающих повышение ее реакционной способности к ферментолизу.

По характеру воздействия все известные методы предподготовки подразделяют на механические, физические, химические и биологические. Обзор литературы показывает, что реакционная способность лигноцеллюлозы действительно может быть изменена при разнообразном воздействии. Многие из известных методов приводят только к умеренным изменениям, а некоторые из них способны к глубоким структурным преобразованиям растительной биомассы. В идеальной ситуации предварительная обработка должна сопровождаться высоким выходом сбраживаемых сахаров, ограниченным формированием продуктов разложения, ингибирующих ферменто-лиз и ферментацию, и при этом оставаться экономически выгодной.

При механическом воздействии на лигно-целлюлозу с использованием различных видов мельниц происходит нарушение кристаллической структуры целлюлозы и увеличение площади поверхности контакта с ферментами и, как следствие, повышение эффективности ферментолиза [51].

Физические методы включают обработку лигноцеллюлозы ультразвуком, нагревание или охлаждение в различных средах при повышенном или пониженном давлении и т.д. [8].

В результате воздействия происходит деполимеризация основных компонентов лигноцел-люлозы, уменьшение индекса кристалличности и степени полимеризации целлюлозы. В целом, по эффективности последующего фер-ментолиза физические методы в 2-3 раза уступают механическим.

В биологических методах используются микроорганизмы, избирательно утилизирующие лигнин [42]. Несмотря на то, что они мало изучены можно отметить основной их недостаток - длительность обработки, достигающая нескольких недель. По эффективности предподготовки биомассы, они близки механическим воздействиям.

Известные химические методы можно разделить на методы удаляющие из растительной биомассы лигнин и методы удаляющие сахара. Как правило, при их использовании протекают и то, и другое, но с различной интенсивностью. Поскольку лигнин имеет фенольную природу и не способен сбраживаться с образованием спиртов, а продукты его разложения отрицательно влияют на процессы брожения в разрабатываемые технологии переработки лигно-целлюлозы с получением биотоплив целесообразно включать стадию экстракции лигнина. Процессы делигнификации наиболее выражены при использовании органосольвентных методов [13,37,46] и щелочной обработки, в том числе и аммиаком [29], а удаление сахаров -при обработке разбавленными растворами кислот, паровом взрыве, автогидролизе и др.[18,54,36].

В процессе химической обработки происходит либо модификация структуры лигнина, либо его деполимеризация с переходом полученных продуктов в раствор, повышается кристалличность целлюлозы, что предотвращает ее гидролиз в условиях процесса. Гемицеллю-лозы гидролизуются до сахаров, ацетильные группы гемицеллюлоз выделяются в виде уксусной кислоты. Характер и глубина этих изменений зависит как от условий предварительной обработки (природы растворителя, продолжительности, температуры, давления, наличия катализатора), так и от природы биомассы.

Представленный обзор посвящен анализу использования органосольвентных методов, прежде всего, алкоголиза, при подготовке лиг-ноцеллюлозной биомассы для процесса фер-ментолиза по сведениям, опубликованным в отечественной и зарубежной литературе, и результатам собственных исследований.

Органосольвентные методы - одно из наиболее перспективных направлений для предобработки лигноцеллюлозы, позволяю-

щее наряду с получением продуктов с высокой реакционной способностью в условиях фер-ментолиза решать экологические проблемы ее переработки. К достоинствам методов относят также выделение лигнина без существенного изменения его структуры и функциональных групп [11], который может быть использован для получения химических реактивов, и возможность удаления растворителей дистилляцией.

АЛКОГОЛИЗ

В качестве растворителей в органосоль-вентных методах используются органические соединения или их смеси с водой, в том числе, алифатические спирты С1-С9, бензиловый спирт, фенол, этиленгликоль, ацетон, муравьиная и уксусная кислота и др. [28]. Температурные условия определяются типом обрабатываемой биомассы и наличием катализатора.

При использовании в качестве растворителей спиртов или их смесей с водой процесс называют алкоголизом. Экстракция спиртами широко применяется для выделенияэкстрак-тивных веществ из растительного сырья, в том числе лигнина с последующим использованием полученных алкогольлигнинов в качестве объектов для исследования состава и строения лигнина [3]. Чаще используется этанол в чистом виде либо в смеси с другими растворителями. Метанол применяют реже из-за его высокой токсичности. Рассматривается алко-голиз и как перспективный метод предобработки лигноцеллюлозы, прежде всего, вследстви-еего относительно высокой эффективности удаления лигнина и экологической безопасности.

Под алкоголизом можно понимать физическую экстракцию лигнина из растительного сырья спиртом с химическим взаимодействием. Предполагается, что при алкоголизе происходит гидролиз сложноэфирных и гликозидных связей между лигнином и углеводами с последующей заменой последних на спирт с образованием растворимых в условиях процесса ал-когольлигнинов [1]. Интенсивность их протекания существенно зависит от температуры обработки. Наиболее детально изучен низкотемпературный (мягкий) алкоголиз древесины. Вопросы влияния высоких температур, давления, природы биоматериала, суб- и сверхкритического состояния спиртов на эффективность процесса делигнификации рассмотрены недостаточно полно.

МЯГКИЙ АЛКОГОЛИЗ

Классический вариант мягкого алкоголиза представляет собой длительное кипячение

растительного сырья с обратным холодильником в спирте в присутствии 0,1-3,0% минеральной кислоты в качестве катализатора. Выходы экстрактов при этом зависят от вида и степени измельчения сырья, используемого растворителя и продолжительности обработки [7]. В составе экстрактов, как правило, в преобладающих количествах присутствуют карбо-новые кислоты и их эфиры, углеводороды и карбонильные соединения. Ароматические и гетероциклические соединения, которые можно рассматривать как продукты превращений лигнина и полисахаридов в условиях обработки соответственно, присутствуют в незначительных количествах. При проведении процесса алкоголиза в суб- и сверхкритических условиях используемого растворителя их доля в составе продуктов существенно повышается [5].

В условиях мягкого этанолиза извлекается лишь небольшая часть лигнина: из хвойной древесины до 3%, из лиственной до 7% [4], из соломы пшеницы до 1% [5]. Нерастворимая в этих условиях часть лигнина может быть либо высокомолекулярной, либо ее нерастворимость вызвана наличием химических связей с полисахаридами или прочной физической ассоциацией с участием водородных связей. Предполагают, что лигнин в древесине связан с полисахаридами, главным образом с геми-целлюлозами, сложноэфирными, гликозидны-ми и бензилэфирными связями.

СУБ- И СВЕРХКРИТИЧЕСКИЙ

АЛКОГОЛИЗ

У суб- и сверхкритического этанолиза есть несколько преимуществ перед альтернативными методами термохимического преобразования биомассы растительного сырья и выделения экстрактивных веществ: незначительная продолжительность обработки, регенерация растворителей, возможность варьирования условий обработки (температура, давление) для получения растворимых продуктов заданного состава и др.

Возможность применения суб- и сверхкритических условий для обработки лигноцеллюлозы с последующим ферментолизом стали рассматривать сравнительно недавно. Тем не менее, выполнен большой объем исследований с использованием в качестве растворителей воды, спиртов, эфиров, кетонов, гликолей, органических кислот и фенолов. Алкоголиз был применен ко всем основным типам лигноцеллюлозы: лиственной [43] и хвойной [44] древесине, соломе зерновых культур [24].

Растворители в сверхкритических условиях представляют интерес для обработки лиг-

Таблица

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Параметры критического состояния некоторых спиртов [56]

Растворитель Температура, оС Давление, МПа

Метанол 239 8,09

Этанол 243 6,14

Пропанол-1 264 5,06

Бутанол-1 287 4,90

Бутанол-2 263 4,19

Октанол-1 383 2,86

Деканол-1 414 2,22

ноцеллюлозы вследствие своих уникальных свойств: повышенная растворяющая способность, низкая вязкость, всокие скорости диффузии в поровое пространство древесины и др. При их использовании имеет значение величина критических параметров и, прежде всего, температуры, поскольку основные компоненты лигноцеллюлозы и продукты их гидролиза характеризуются низкой термостойкостью.

Согласно данным таблицы с увеличением молекулярной массы спиртов наблюдается повышение значений их критической температуры и снижение давления. Известно, что использование высоких температур при обработке лиг-ноцеллюлозы приводит к существенному образованию газообразных продуктов и соединений - ингибиторов процесса ферментации (фурфурол, 5-метоксифурфурол и др.) [16]. С учетом этого, умеренные условия процесса могут быть получены с низкомолекулярными спиртами и, прежде всего, метанолом и этанолом.

К достоинствам этих спиртов можно отнести также способность растворять относительно высокомолекулярные фрагменты полисахаридов и лигнина вследствие низких значений диэлектрической проницаемости.

МЕХАНИЗМ ДЕСТРУКЦИИ ЛИГНИНА

Механизм деструкции лигнина в условиях алкоголиза в общих чертах приведен на рисунке. В результате многочисленных исследований строения лигнинов разнообразными методами выявлено, что в их структуре присутствует более десяти типов связи, в том числе, ß-O-4, ß-5, 5-5, ß-1, ß-ß, a-ß и a-O-4-связи, среди которых наибольшая доля приходится на ß-O-4-связь (до 50%) [33]. Наряду с доступными для гидролиза эфирными связями высокой реакционной способностью обладают, присутствующие в лигнине фенольные гидроксильные группы, определяющие особенности его физических и химических свойств [4]. Другими менее значимыми реакционными центрами макромолекулы лигнина являются ненасыщенные группы, такие как концевые группы конифе-рилового спирта, алифатические гидроксиль-ные, сложноэфирные и метоксильные группы.

Согласно предложенному механизму преобладающей реакцией алкоголиза является расщепление ß-O-4-связей, которому предшествует образование бензилкарбкатиона (I). Продукт этого расщепления ы-гидроксигвая-цилкетон (II) через кето-енольные преобразования далее превращается в кетоны Гибберта (III-VI). Наряду с ними параллельно образуются разнообразные продукты конверсии и конденсации низкомолекулярных продуктов деградации лигнина, протекают реакции алкилирования фенольных колец, образования высших спиртов и уксусной кислоты [2]. Кетоны Гибберта обнаружены в составе продуктов алкоголиза лигноцеллюлозы различной природы, при этом, наряду с гваяцильными выявлены сирингиль-ные и п-оксифенильные соединения [3].

Предложенный механизм нашел подтверждение в работе [41] при изучении поведения соединений, моделирующих структуру лигнина, в условиях сверхкритической экстракции метанолом (350 оС, 43 МПа, 30 мин). В качестве модельных соединений использованы моноароматические (гваякол, вератрол, 2,6-диметокси-фенол и 1,2,3-триметоксибензол) и диаромати-ческие соединения, содержащие в своем составе ß-O-4-, a-O-4-, 5-5-, ß-1- связи. Установлено, что ароматические кольца и структуры типа 5-5-дифенила устойчивы в сверхкритическом метаноле, ß-1-связь также не расщепляется, но структурный фрагмент, содержащий ее, быстро преобразуется в стильбен. Простые эфирные связи (ß-O-4 и a-O-4) расщепились быстро с образованием мономерных соединений. Эти результаты подтверждают, что деполимеризации лигнина способствует, главным образом, разрыв простых эфирных связей, тогда как связи 5-5 и ß-1 не расщепляются в сверхкритическом метаноле.

Степень делигнификации и гидролиза полисахаридов в условиях суб- и сверхкритического алкоголиза зависит, прежде всего, от природы спирта, условий процесса и состава обрабатываемой лигноцеллюлозы.

III

ж

IV

V

и

VI

Рис. Предполагаемый механизм деструкции лигнина в условиях алкоголиза [20]

ВЛИЯНИЕ ПРИРОДЫ СПИРТА

Сравнительное исследование растворяющей способности спиртов в условиях суб- и сверхкритического алкоголиза выполнено с образцами измельченной древесины бука (Япония) в реакторе объемом 5 см3 при 270 и 350 оС [56]. В качестве растворителей использованы одноатомные предельные спирты: метанол, этанол, пропанол-1, бутанол-1, октанол-1 и деканол-1. Давление в реакторе создавалось парами растворителей и зависело от температуры и используемого спирта. При 270 оС при переходе от метанола к деканолу-1 оно снижалось с 27 до 4 МПа, а при 350 оС - с 43 до 6 МПа. В соответствии с этим, алкоголиз в сверхкритических условиях был проведен при использовании метанола, этанола, пропанола-1 и бутанола-1 (при 350 оС), для остальных спиртов - в субкритических условиях. Все это безусловно вносит погрешность в сравнительный анализ полученных результатов. Тем не менее, авторы показали, что при 270 оС биомасса бука растворялась во всех спиртах на 35-50% в течение 30 мин. При этом, наибольшие скорости превращения биомассы наблюдались в первые 10 минут в низкомолекулярных спиртах СГС4. При повышении продолжительности степень конверсии бука в этих спиртах практически не изменялась, а для октанола и деканола возрастала. При 350 оС и продолжительности 30 мин степень конверсии соста-

вила около 90% независимо от используемого спирта. Наибольшие скорости превращения биомассы в газообразные и жидкие продукты получены для октанола-1. При его использовании степень конверсии 90% получена в течение 3 минут, в то время как для пропанола - за 20 мин, а для метанола - за 30 мин. К сожалению, аппаратурное оформление процесса не позволило авторам определить выход газообразных продуктов. С учетом используемых температур и продолжительности процесса можно предположить, что при использовании октанола и деканола он был преобладающим.

Исходя из молекулярно-массового распределения спирторастворимых продуктов сделано предположение, что высокие степени конверсии древесины бука при использовании бутанола-1 и октанола-1 обусловлены их способностью растворять более высокомолекулярные продукты деструкции компонентов лиг-ноцеллюлозы. Лигнин и гемицеллюлозы в условиях эксперимента эффективно растворяются во всех спиртах. Основными низкомолекулярными продуктами превращения лигнина являются конифериловый и синапиловый спирты и их алкилированные Y-эфиры. Целлюлоза при 270 оС в незначительных количествах деполимеризуется только в октаноле и дека-ноле, а при 350 оС - во всех спиртах, но с большей скоростью в высокомолекулярных спиртах. На основе полученных результатов

я

заключили, что гидролиз полисахаридов сопровождается алкоголизом полученных продуктов с образованием алкилированных a- и ß-D-гликозидов, последующие превращения которых приводят к образованию левоглюкозана, фурфурола, и 5-гидроксиметилфурфурола, а деполимеризация лигнина с образованием спирторастворимых продуктов протекает по эфирным связям. Высокая растворяющая способность сверхкритического метанола подтверждена при обработке в его среде микрокристаллической целлюлозы [25]. При 350 °C и 43 МПа в течение 7 минут целлюлоза полностью растворилась в сверхкритическом метаноле. Основными продуктами разложения целлюлозы были метилированные целлотрио-за и целлобиоза, метил a- и ß-D-глюкозид, ле-воглюкозан и 5-гидроксиметилфуруфурол.

Несмотря на относительно высокую растворяющую способность спирты не способны извлечь все продукты превращения основных компонентов лигноцеллюлозы в условиях ал-коголиза. Более эффективны для этих целей смешанные растворители, в том числе, водно-спиртовые смеси. Так, в работе [9] установлено, что одноатомные спирты, такие как этанол и бутанол, экстрагируют большие количества лигнина из березовой и осиновой древесины при 170-180 оС, когда они смешаны с водой в соотношении 1:1. Повышение эффективности спиртов при использовании их в смеси с водой в процессе делигнификации древесины отмечено также в работе [19].

Об оптимальной концентрации этанола для удаления лигнина литературные сведения противоречивы. В работе [22] установлено, что степень делигнификации древесины при 195 оС повышается при снижении концентрации этанола в диапазоне 50-70% об. При обработке древесины березы различными органическими растворителями, в том числе, метанолом, этанолом и пропанолом-1, в сверхкритических условиях [32] в интервале температур 250-280 оС и давлении около 10 МПа спирты показали самую высокую делигнифицирующую способность. Полисахариды также подвергались деструкции. Самое высокое значение отношения степени делигнификации и степени гидролиза полисахаридов получено при использовании этанола с концентрацией 25-50 % об.

Высокая степень делигнификации мягкой древесины (более 90%) получена при использовании 40%-ного этанола, насыщенного кислородом [14]. Эксперимент был выполнен в субкритических условиях при 150 оС. Установлено, что без потери эффективности этанол может быть заменен метанолом, пропанолом-1 или пропанолом-2 [15]. В присутствии молеку-

лярного кислорода происходит окисление основных компонентов древесины. Выявлено, что в условиях процесса деградация окисленного лигнина происходит с большей скоростью, нежели полисахаридов.

При использовании водных растворов многоатомных спиртов эффективность процесса делигнификации может быть повышена. В работе [21] выполнен сравнительный анализ сверхкритического алкоголиза лигноцеллюло-зы с использованием 60%-ных растворов этанола и этиленгликоля. Эксперимент выполнен при 180 оС (90 мин) с образцами, содержащими 21% лигнина, 44% целлюлозы и 32% геми-целлюлозы. В среде этиленгликоля степень делигнификации составила 60%, что на 7% выше, чем в среде этанола. При этом получен и больший выход сахаров. Недостатком использования этиленгликоля является сложность выделения полученных продуктов.

ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ ПРОЦЕССА

Гидролиз ß-O-4-связи приводит к глубокой деструкции макромолекул лигнина и образованию низкомолекулярных продуктов, растворимых в спиртах. Их состав пополняется также продуктами деполимеризации полисахаридов. Суммарный выход продуктов конверсии определяется, прежде всего, температурой процесса. При обработке древесины сосны в метаноле [52] в субкритических условиях (235 °С) выход жидких продуктов составил 45%, при более высоких температурах в сверхкритических условиях степень конверсии биомассы сосны при 367 оС была 85%, а при 500 С - 98%. При этом, в сверхкритических условиях выход газообразных продуктов был значительно выше, чем при обработке в субкритических условиях. Основным компонентом полученных газов являлся диоксид углерода.

Высокая степень конверсии биомассы древесины в сверхкритическом метаноле была получена при проведении обработки ее в трубчатом реакторе [49]. На основании изучения обработки различной древесины и основных ее компонентов [40] установили, что в сверхкритическом метаноле при температуре 350 оС и давлении 43 МПа более 90% любой древесины можно перевести в жидкие продукты и газы. К недостаткам обработки отнесли продолжительность обработки (30 мин) и значительное газообразование.

Преобладающая часть работ по этанолизу выполнена с древесиной при умеренных температурах (до 200 оС) и давлениях не более 45 МПа [42]. Использование повышенных температур и давления способствует не только увеличению скорости гидролиза высокомоле-

кулярных компонентов, но и повышению их доступности, а также более эффективному нарушению межмолекулярного взаимодействия путем замещения гидроксильных групп на этоксигруппы и, как следствие, увеличению выхода спирторастворимых продуктов. Дополнительным фактором является высокая растворяющая способность сверхкритического этанола.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Степень конверсии соломы пшеницы в этаноле в субкритических условиях увеличивается с повышением температуры, достигая 25,3% при 200 оС (30 МПа, 30 мин) [17]. Переход экстракции в сверхкритическую для этанола область сопровождается существенным увеличением скорости и глубины протекания процесса. Выход экстрагируемых веществ при 250 оС практически в 2 раза выше выхода, полученного при 200 оС при прочих равных условиях. В интервале температур 200-250 °С преобладающими являются процессы делиг-нификации и конденсации продуктов гидролиза лигнина и полисахаридов с образованием значительных количеств этаноллигнина. Степень делигнификации соломы в этих условиях составила более 50%, а степень гидролиза целлюлозы - около 20%. Наиболее подвержены изменениям в процессе этанолиза пенто-заны. В обработанной при 170 оС соломе их содержание сократилось наполовину, а при 250 оС - не превышает 20% от содержания в исходной соломе. Следствием протекания процессов деградации полисахаридов является повышение в составе жидких продуктов содержания двухосновных кислот и появление левулиновой и Y-оксивалериановой кислот. В сверхкритической области этанолиза при постоянной температуре выход экстракта возрастает как при повышении давления, так и продолжительности процесса.

Исследованию влияния физических параметров процесса на конверсию биомассы сосны в сверхкритическом этаноле посвящена работа [12]. Эксперимент проведен в инертной среде, в интервале температур 280-400 °С, продолжительности обработки до 240 минут, при отношение биомассы к растворителю от 0,06 до 0,25 г/г. Установлено, что температура процесса и продолжительность оказывали большее влияние на степень конверсии, нежели давление и отношение биомассы к растворителю. При 400 оС, продолжительности 120 мин и отношении 0,06 г/г без использования катализаторов и внешнего источника водорода степень конверсии составила 98,1%, а выход жидких продуктов - около 65,8% на а.с.м. Более 30% биомассы в условиях эксперимента превратилось в газы. Полученные жидкие про-

дукты в сравнение с исходной древесиной содержали меньше кислорода и больше - углерода и водорода.

ВЛИЯНИЕ СОСТАВА

ЛИГНОЦЕЛЛЮЛОЗЫ

Выход жидких продуктов и газов в условиях алкоголиза зависит и от состава обрабатываемой лигноцеллюлозы. При исследовании особенностей превращения древесины бука и кедра как представителей твердой и мягкой древесины соответственно в сверхкритическом метаноле установлено, что при 270 оС (27 МПа) большую степень конверсии в жидкие и газообразные продукты имела древесина бука [40]. Наблюдаемое различие объяснили особенностями строения и свойств лигнина исследуемых образцов древесины. Однако, при 350 оС и давлении 43 МПа различий в степени конверсии не наблюдалось, более 90% биомассы исследуемых образцов в течение 30 минут обработки превратились в жидкие и газообразные продукты.

Биомасса соломы пшеницы легко поддается конверсии в условиях алкоголиза [17]. При 250 оС (30 МПа, 10 мин) в среде этанола ее степень конверсии составила около 30% при незначительном газообразовании, а при 355 0С - более 80%.

КАТАЛИТИЧЕСКИЙ АЛКОГОЛИЗ

Эффективность удаления лигнина при суб-и сверхкритическом алкоголизе повышается при использовании катализаторов (минеральных и органических кислот, щелочей, минеральных солей). С высокой эффективностью гидролиз эфирных связей лигнина протекает в кислой среде. Поэтому значительная часть исследований делигнификации лигноцеллюло-зы в условиях мягкого алкоголиза проведена с использованием кислотных катализаторов, в качестве которых брали минеральные и органические кислоты. При этом, процессы кислотного гидролиза и алкоголиза либо совмещают, проводя обработку лигноцеллюлозы в одну стадию, либо их разделяют на отдельные последовательные стадии.

В работе [45] фракционирование соломы пшеницы на целлюлозосодержащий твердый остаток, водорастворимые продукты гидролиза гемицеллюлозы и спиртораство-римые олигомеры лигнина выполнено посредством двухстадийного процесса с использованием кислотного катализатора. На первой стадии солому обрабатывали разбавленным (0,5-2,5 н) раствором И2304 при температуре 100 °С в течение 10-60 минут. На второй стадии удаление лигнина прово-

дили с 2 н Н2304 в водном этаноле (62,587,5 % об.) при температуре 81 °С в течение 90 минут. В результате при использовании 87,5%-ного этанола обеспечили гидролиз гемицеллюлоз (до 50%) с образованием водорастворимых моно- и олигосахаридов на первой ступени и удаление до 70% исходного лигнина на второй ступени с незначительной потерей целлюлозы, составившей менее 2% на исходную целлюлозу соломы, что делает этот двухстадийный процесс подходящим для подготовки целлюлозы соломы к ферментолизу.

При исследовании влияния дозы катализатора и концентрации этанола на степень конверсии гибридного тополя [43] высокие выходы жидких продуктов получены при использовании 60%-ного этанола 1,25%-ного раствора серной кислоты в качестве катализатора. При 180 °С и продолжительности обработки 60 мин получен твердый продукт, обогащенный целлюлозой, этаноллигнин, в составе которого выделено около 74% лигнина исходной древесины, и фракция, содержащая продукты гидролиза гемицеллюлоз, низкомолекулярные продукты делигнификации и другие компоненты. В составе твердого продукта этанолиза выделено 88% исходной целлюлозы тополя. Степень гидролиза гемицеллюлозы в условиях процесса этанолиза составила 72%.

Повышение степени конверсии древесины тополя в среде 70%-ного раствора метанола при температурах 130-210 оС получено при использовании 0,05 М раствора серной кислоты в качестве катализатора [53]. Наряду с этим, показано, что повышению степени де-лигнификации способствует также проведение метанолиза в динамических условиях, поскольку препятствует осаждению растворенного лигнина на целлюлозе при охлаждении.

Существенным недостатком использования при этанолизе кислот является их катализирующее влияние на процесс дегидратации этанола. Установлено, что в интервале температур 320-400 оС при давлении 34,5 МПа этанол в течение 20 сек практически полностью превращался в этен [10]. Аналогичные результаты были получены с 1 -пропанолом.

Дегидратацию этанола удалось снизить при реализации двухстадийной схемы обработки древесины [48], предусматривающей на первой стадии обработку 0,1%-ным раствором серной кислоты при 25 оС в течение 4 часов с последующим этанолизом на второй стадии. В результате на первой стадии удалось гидроли-зовать 41% гемицеллюлоз без заметной деградации лигнина и целлюлозы. При последующей обработке твердого остатка первой ступени этанолом (50% об.) в течение двух часов

при 200 оС удалили более 90% лигнина и большую часть оставшихся гемицеллюлоз при незначительном гидролизе целлюлозы.

Jimenez и сотрудники [27] применили вод-но-метанольную смесь для делигнификации соломы пшеницы и пришли к выводу что при высоких температурах процесс достаточно эффективно протекает и без использования кислотных катализаторов. Метанол не препятствует образованию органических кислот (уксусной, муравьиной, гликолевой и молочной) из биомассы соломы, которые, вероятно, и выполняют роль катализатора.

Делигнифицирующую способность этанола существенно повышает использование щелочного катализатора [30]. При этом, что очень важно, выявлено снижение термической деградации полисахаридов и продуктов их гидролиза в сравнение с обработкой в кислой среде. Добавление гидроксида натрия к этанолу повышает его селективность и делигнифи-цирующую способность. Этанол снижает поверхностное натяжение смеси и способствует проникновению щелочи в поры древесины и выведению продуктов деструкции лигнина на поверхность частиц, тем самым существенно сокращает время обработки. Рекомендуемая температура обработки лежит в интервале 150-170 оС.

Влияние щелочного катализатора на деполимеризацию алкогольлигнинов и модельных соединений, содержащих в своем составе структурные фрагменты лигнина, в среде сверхкритического этанола при 290 оС исследовано в работе [39]. В качестве катализаторов использованы KOH, NaOH, Cs(OH)2, LiOH и Na2CO3. Лучшие результаты по степени деполимеризации образцов получены при использовании гидроксидов натрия и калия. Причем, при использовании в качестве катализатора КОН наблюдали наибольшие скорости деполимеризации, достигающей максимального значения за 10-15 минут. Исследование состава полученных продуктов свидетельствует о том, что доминирующим направлением деполимеризации является сольволиз простых

эфирных связей. Отмечено также алкили-рование фенольных колец.

При обработке образцов стеблей подсолнечника при 290 оС в автоклаве метанолом и этанолом без и с катализатором NaOH в количестве 10% масс. выходы жидких продуктов без использования катализатора составили 40,0 и 45,6%, а с щелочным катализатором оказались выше - 58,5 и 54,2% соответственно [25].

Эффективность щелочного этанолиза соломы пшеницы [46] и выжимок сахарного тростника [38] удалось значительно повысить

за счет предварительного их кислотного гидролиза. Так, выжимки сахарного тростника после обработки 0,2 М раствором серной кислоты (гидромодуль 1:5) при 120 оС в течение 40 минут и последующей промывки до нейтрального рН были обработаны этанолом при различной температуре, продолжительности и концентрации этанола. Этанолиз выполнен с использованием катализатора NaOH в количестве 3% на а.с.м. тростника. При обработке раствором серной кислоты удалось гидролизо-вать более 50% гемицеллюлозы, удалить практически полностью белки, экстрактивные вещества и минеральные компоненты. Целлюлоза и лигнин оказались устойчивы в этих условиях. Деградации полученных сахаров практически не происходило, так как фурфурол и 5-гидроксиметилфурфурол обнаружены в гидролизате в следовых количествах. В результате кислотного гидролиза получен твердый продукт обогащенный целлюлозой и лигнином с выходом 72,5% на а.с.м. тростника. После субкритического этанолиза в присутствии щелочи выход твердого остатка снизился на 15% за счет частичной деградации лигнина и гидролиза полисахаридов. Было установлено [38], что комбинация предварительной кислотной обработки с щелочным этанолизом при 195 0С и продолжительности 60 минут с использованием 30%-ного раствора этанола показала высокую эффективность для пред-подготовки биомассы выжимок сахарного тростника для ферментолиза. В результате обработки из 100 г выжимок сахарного тростника было получено 29,1 г сахаров.

Исследование влияния различных катализаторов на степень делигнификации и степень гидролиза полисахаридов тополя выполнено при 160 оС и продолжительности 30 минут [23]. Использовали этанол и бутанол с концентрацией 25, 50 и 75%, гидромодуль 1:10. В этих условиях различия в превращениях биомассы тополя при использовании этанола и бутанола были незначительны. В обоих случаях степень делигнификации была около 20%, степени гидролиза гемицеллюлоз в пределах 10-20%, целлюлозы менее 10%. Использование в качестве катализаторов серной кислоты и гидрок-сида натрия в концентрациях от 0,001 до 1,0 Н существенно повысили эффективность процесса. При концентрации кислоты 1,0 Н удалось удалить более 90% гемицеллюлоз и лигнина. Однако потери целлюлозы оказались более 40%. С щелочным катализатором результаты обработки оказались более предпочтительными. Получена степень гидролиза целлюлозы менее 10%, гемицеллюлозы - около 70% и степень делигнификации - 65%.

Установлено, что удаление лигнина всегда сопровождается снижением содержания геми-целлюлозы, что подтверждает предположение о наличии химических связей между структурными фрагментами их макромолекул. Изменение условий обработки и применение катализаторов не обеспечило разделения лигнина и гемицеллюлоз, в то время как проведение обработки с использованием в качестве катализатора карбоната натрия или аммиака позволило получить высокую степень делигнифика-ции без заметной деструкции целлюлозы.

Каталитическое влияние на процесс алко-голиза лигноцеллюлозы оказывают также некоторые неорганические соединения [26]. Лучшие результаты были получены при использовании сульфида аммония и сульфита натрия в аммиаке. Предположили, что эти соединения способствовали деполимеризации лигнина и препятствовали превращениям полисахаридов. Позитивную роль при делигнификации древесины оказывают также хлориды железа (III), цинка, аммония, алюминия и др. [47].

ФЕРМЕНТАТИВНЫЙ ГИДРОЛИЗ

Твердые остатки лигноцеллюлозы, полученные в процессе алкоголиза, характеризуются повышенной реакционной способностью к ферментативному гидролизу [23]. Скорость и глубина их ферментолиза зависит от многих факторов и, прежде всего, от температуры процесса и природы исходной лигноцеллюло-зы. Так, целлюлоза гибридного тополя после его обработки в кислой среде 60%-ного этанола при 180 °C в течение 24 часов ферментоли-за на 93% гидролизована до глюкозы [43]. Комбинация предварительной кислотной обработки с щелочным этанолизом при 195 °С и продолжительности 60 минут с использованием 30%-ного раствора этанола показала высокую эффективность для предподготовки биомассы выжимок сахарного тростника для фер-ментолиза [38]. В результате обработки из 100 г выжимок сахарного тростника было получено 29,1 г сахаров. Степень гидролиза целлюлозы соломы пшеницы при ферментолизе с использованием комплекса «Целлолюкс-А» в течение 4 часов составила около 6%, а после обработки ее этанолом при 215 оС (30 МПа, 10 мин) возросла до 88%.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основании проведенного анализа можно констатировать, что алкоголиз является уникальным и многообещающим процессом для фракционирования биомассы разнообразной лигноцеллюлозы с выделением растворимых продуктов деполимеризации лигнина и геми-

целлюлоз, а также для получения реакционно-способных в условиях ферментативного гидролиза целлюлозосодержащих твердых остатков.

Эффективность процесса определяется температурой и продолжительностью обработки, природой катализатора и используемого растворителя. Высокие выходы жидких продуктов могут быть получены в условиях сверхкритического алкоголиза. При этом, использование температур выше 300 С сопровождается заметным образованием газов и выделением продуктов превращения сахаров, являющихся ингибиторами процесса ферментолиза.

Делигнифицирующую способность спиртов существенно повышает использование катали-

1. Браунс Ф.Э., Браунс Д.А. Химия лигнина-перевод с английского под ред. Чудакова М.И. М.: Лесная пром-сть, 1964. 864 с.

2. Боголицин К.Г. //Сверхкритические флюиды: Теория и Практика. 2007. Т.2. №1. С.16-27

3. Грушников О.П., Елкин В.В. Достижения и проблемы химия лигнина. М., 1973. 296 с

4. Древесина (химия, ультраструктура, реакция): Пер.с англ./Фенгел Д., Венер Г.// Под ред. А.А. Леоновича. М.:Лесная пром -сть.1968. 512 с.

5. Евстафьев С. Н., Фомина Е. С., Привалова Е. А. //Фундаментальные исследования. 2011. №12. С.609-614.

6. Клесов А.А., Синицин А.П. // Биоорганическая химия. 1981. Т.7, № 12. С.1801-1812.

7. Оболенская А.В., Ельницкая З.П., Леоно-вич А.А. Лабораторные работы по химии древесины и целлюлозы. М., 1991. 320 с.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

8. Синицин А.П., Гусаков А.В., Черноглазов В.М. Биоконверсия лигноцеллюлозных материалов. М.,1995. 224 с.

9. Яновский В.В., Малевская С.С., Евтропь-ева Е.И., Аврунина Б.М. //Журнал прикладной химии. 1954. Т. 27. С. 334.

10. Antal M.J., Mok WSL, Richards G.N. //Carbohydr Res. 1990. 199. P.111-115.

11. Bai Y.Y., Xiao L.P., Shi Z.J., Sun R.C. //Pretreatment Int J Mol Sci. Nov 2013. V.14(11). Р.21394-21413.

12. Branda S., Susantia R. F., Kima S.K., Leea H., Kimd J., Sangf B. //Energy. V.59. P. 173-182.

13. Brosse N., Sannigrahi P., Ragauskas A. //Ind. Eng. Chem. Res. 2009. V.48. Р.8328-8334.

14. Deineko I.P., Makarova O.V. Products of wood destruction by oxygen-alcoholic pulping. 6th International Symposium on Wood and Pulping Chemistry Proc., Melbourne, Australia. 1991. V. 2. Р.125-127.

заторов. Применение щелочных катализаторов более предпочтительно, так как при этом выявлено снижение термической деградации полисахаридов и продуктов их гидролиза в сравнение с обработкой в кислой среде. При высоких температурах процесс делигнификации достаточно эффективно протекает в среде водно-спиртовых смесей без использования катализаторов. В этих условиях роль кислотного катализатора играет вода.

Обработанная в условиях суб- и сверхкритического алкоголиза лигноцеллюлоза проявляет высокую реакционную способность к ферментативному гидролизу. Выходы сахаров достигают 80-90% на целлюлозу исходной лиг-ноцеллюлозы.

;ский список

15. Deineko I. The chemical conversion of lignin during oxygen-organosolv delignification. The 8th International Symposium on Wood and Pulping Chemistry Proc., Helsinki, Finland. 1995. V.2:P. 225-229.

16. Ehara K, Saka S. //J. Wood Sci. 2005. V.51. Р. 148-153.

17. Evstafiev S.N., Fomina Е. S., Privalova Е. А. // Russian Journal of Bioorganic Chemistry. 2012. V. 38. 7. Р. 713-716.

18. Gámez S., González-Cabriales J.J., Ramírez J.A., Garrote G., Vázquez M. //J. Food Eng. 2006. V.74. Р. 78-88.

19. Ghakpuray M.M., Lee Y.H., Fan L.T. //Biotechnology Bioengineering. 1983. V. 25. P. 157-172.

20. Ghose T.K., Pannir Selvam P.V., Ghosh P. //Biotechnology and Bioengineering. 1983. V.25(11). Р. 2577-2590.

21. González M., Tejado Á., Peña C., Llano-ponte R., Labidi J. Organosolv Pulping Processes Simulations. Donostia-San Sebastián, Gipuzkoa, Spain (www.nt.ntnu.no/users/.../98%20Gonzal-ez.pdf)

22. Goyal G.C., Lora J.H., Pye E.K. //Tappi J. 1992. V.75(2). Р. 110-116.

23. Holtzapple M.T., Humphrey A.E. //Biotech Bioeng. 1984. V.26(7). P. 670-676.

24. Huijgen W. J. J., Smit A. T., Reith J. H., Uil H. //J. Chem. Technol. Biotechnol. 2011. V.86 (11). Р. 1428-1438.

25. Ishikawa Y., Saka S. // Cellulose. 2001. V.8 (3). Р. 189-195.

26. Ivanow T., Robert A. Delignification via solvolysis: role of solvent and of different additives. 4th International Symposium on Wood and Pulping Chemistry Proc., Paris, France. 1987. V.2. P.189-192.

27. Jimenez L., Maestre F., Torre M.J., Perez I. // Tappi J. 1997. V. 80 (12). P. 148-154.

28. Kassim E.A., El-Shahed A.S. // Agr. Wastes. 1986. V.7. P. 229 Jiménez L., Pérez I., García J.C., Rodríguez A., Ferrer J.L. //Process Bio-chem. 2002. V.37.P. 665-672.

29.Kassim E.A., El-Shahed A.S. Agr. Wastes. 1986. V.7. pp. 229-233.

30. Kleinert T.N. //Das Oesterreichische Papier. 1974. V.11. P.14-19.

31. Kleinert T.N. //Holzforschung. 1975. V.29 (3).P.107-109.

32. Koll P., Bronstrup B., Metzger J. // Holzforschung. 1979.V.33(4). P.112-116.

33. Lai Y.Z. Chemical Degradation. In: Wood and Cellulosic Chemistry (2nd ed). Eds. Hon, D., Shiraishi, N. Marcel Dekker, Inc, New York. 2001. P. 443--512.

34. Licht F.O. World Ethanol Market: The Outlook to 2015, Tunbridge Wells, Agra Europe Special Report, UK. 2006.

35. Lin Y., Tanaka S. //Applied Microbiology and Biotechnology. 2006. V.69. P. 627-642.

36. Martín C., Klinke H.B., Thomsen A.B. //Enzyme Microb. Technol. 2007. V.40. P. 426-432.

37. Mesa L., González E., Cara C., Ruiz E., Castro E., Mussatto S.I. //J. Chem. Technol. Bio-technol. 2010. V.85. P. 1092-1098.

38. Mesa L., Gonzöleza E., Carab C., Gon-zöleza M., Castrob E., Mussattoc S.I. //Chemical Engineering Journal. 2011. V.168. P. 1157-1162.

39. Miller, J.E., Evans, L., Littlewolf, A., Trudell, D.E. //Fuel. 1999. V.78. P.1363-1366.

40. Minami E., Saka S. //J Wood Sci. 2003. V.49. P.73-78.

41. Minami E., Kawamoto H., Saka S. //J. Wood Sci. 2003. V.49. P.158-165.

42. Nagle, N.J., Elander R.T., Newman M.M., Rohrback B.T, Ruiz R.O., Torget RW. //Biotechnol. Prog. 2002. V.18. P.734-738

43. Pan X., Gilkes N., Kadla J. F., Pye K., Saka S., Gregg D. //Biotechnol. Bioeng. 2006. V.94. P.851-861.

44. Pan X., Arato C., Gilkes N., Gregg D., Warren M., Pye K. //Biotechnol. Bioeng. 2005. V.90. P. 473-481.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

45. Papatheofanous M.G., Billa E., Koullas D.P. //Bioresource Technol. 1995. V.4. P. 305-310.

46. Papatheophanus M.G., Koullas D.P., Koukios E.G. //Cell Chem. Technol. 1995. V.29. P.29-40.

47. Paszner L., Behera N.C. //Holzforschung. 1989. V.43(3). P. 159-168.

48. Patel D.P., Varshney A.K. //Indian J. Tech. 1989. V.27(6). P. 285-288.

49. Poirier MG., Ahmed A., Grandmaison JL., Kaliaguine CF. //Ind Eng Chem Res. 1987. V.26. P.1738-1743.

50. Pourali O., Asghari F. S., Yoshida H. //Food Chemistry. 2009. V.115. P. 1-7.

51. Shields S.,Boopathy R. // International Bi-odeterioration & Biodegradation.2011. V. 65. P. 142-146.

52. Soria J.A., McDonald A.G., Shook S.R., He B. Supercritical methanol for conversion of ponderosa pine into chemicals and fuels. In the proceedings of the 13th Intl Symp. on Wood, Fibre and Pulping Chemistry, Auckland, NewZealand, May 16-19. 2005. V. 3. P. 369-374.

53. Tirtowidjojo S., Sarkanen K.V., Pla F., McCarthy J.L. //Holzforschung. 1988. V.42(3). P.177-183.

54. Viola E., Cardinale M., Santarcangelo R., Villone A., Zimbardi F. //Biomass Bioenergy. 2008. V.32. P. 613-618.

55. Wyman C.E. // Appl. Biochem. Biotechnol. 1994. V.45/46. P. 897-915.

56. Yamazaki J., Minami F., Saka S. //J. Wood Sci. 2006. V.52. P. 527-532.

REFERENES

1. Brauns F.Je., Brauns D.A. Himija lignina -perevod s anglijskogo pod red. Chudakova M.I. M.: Lesnaja prom-st', 1964. 864 s.

2. Bogolicin K.G. Perspektivy primenenija sverhkriticheskih fljuidnyh tehnologij v himii ras-titel'nogo syr'ja //Sverhkriticheskie fljuidy: Teorija i Praktika. 2007. T.2. №1. S.16-27.

3. Grushnikov O.P., Elkin V.V. Dostizhenija i problemy himija lignina. M., 1973. 296 s

4. Drevesina (himija, ul'trastruktura, reakcija): Per.s angl./Fengel D., Vener G.// Pod red. A.A. Leonovicha. M.:Lesnaja prom-st'.1968. 512 s.

5. Evstafev S. N., Fomina E. S., Privalova E. A. Issledovanie sostava nizkomolekuljarnyh produktov jetanoliza solomy pshenicy //Fundamental'nye issledovanija. 2011. №12. S. 609-614.

6. Klesov A.A., Sinicin A.P. Fermentativnyj gidroliz celljulozy. Vlijanie fiziko-himicheskih faktorov substrata na jeffektivnost' fermenta-tivnogo gidroliza // Bioorganicheskaja himija. 1981. T.7, № 12. S.1801 -1812.

7. Obolenskaja A.V., El'nickaja Z.P., Leonovich A.A. Laboratornye raboty po himii drevesiny i celljulozy. M., 1991. 320 s.

8. Sinicin A.P., Gusakov A.V., Chernoglazov V.M. Biokonversija lignocelljuloznyh materialov. M.,1995. 224 s.

9. Janovskij V.V., Malevskaja S.S., Evtrop'eva E.I., Avrunina B.M. Zhurnal prikladnoj himii. 1954. T. 27. S. 334.

10. Antal M.J., Mok WSL, Richards G.N. Car-bohydr Res. 1990. 199. pp.111-115.

11. Bai Y.Y., Xiao L.P., Shi Z.J., Sun R.C. Pretreatment Int J Mol Sci. Nov 2013. V.14(11). pp.21394-21413.

12. Branda S., Susantia R. F., Kima S.K., Leea

H., Kimd J., Sangf B. Energy. V.59. pp. 173-182.

13. Brosse N., Sannigrahi P., Ragauskas A. Ind. Eng. Chem. Res. 2009. V.48. pp.8328-8334.

14. Deineko I.P., Makarova O.V. Products of wood destruction by oxygen-alcoholic pulping. 6th International Symposium on Wood and Pulping Chemistry Proc., Melbourne, Australia. 1991. V. 2. pp.125-127.

15. Deineko I. The chemical conversion of lignin during oxygen-organosolv delignification. The 8th International Symposium on Wood and Pulping Chemistry Proc., Helsinki, Finland. 1995. V. 2. pp. 225-229.

16. Ehara K, Saka S. J. Wood Sci. 2005. V.51. pp. 148-153.

17. Evstafiev S.N., Fomina E. S., Privalova E. A. Russian Journal of Bioorganic Chemistry. 2012. V. 38. 7. pp. 713-716

18. Gámez S., González-Cabriales J.J., Ramírez J.A., Garrote G., Vázquez M. J. Food Eng. 2006. V.74. pp. 78-88.

19. Ghakpuray M.M., Lee Y.H., Fan L.T. Biotechnology Bioengineering. 1983. V. 25. pp. 157-172.

20. Ghose T.K., Pannir Selvam P.V., Ghosh P. Biotechnology and Bioengineering. 1983. V.25(11). pp. 2577-2590.

21. González M., Tejado Á., Peña C., Llano-ponte R., Labidi J. Organosolv Pulping Processes Simulations. Donostia-San Sebastián, Gipuzkoa, Spain(www.nt.ntnu.no/users/.../98%20Gonzalez pdf)

22. Goyal G.C., Lora J.H., Pye E.K. Tappi J. 1992. V.75(2). pp. 110-116.

23. Holtzapple M.T., Humphrey A.E. Biotech Bioeng. 1984. V.26(7). pp. 670-676.

24. Huijgen W. J. J., Smit A. T., Reith J. H., Uil H. J. Chem. Technol. Biotechnol. 2011. V.86 (11). pp. 1428-1438.

25. Ishikawa Y., Saka S. Cellulose . 2001. V. 8 (3). pp. 189-195.

26. Ivanow T., Robert A. Delignification via solvolysis: role of solvent and of different additives. 4th International Symposium on Wood and Pulping Chemistry Proc., Paris, France. 1987. V.2. pp.189-192.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

27. Jimenez L., Maestre F., Torre M.J., Perez

I. Tappi J. 1997. V.80(12). pp. 148-154.

28. Jiménez L., Pérez I., García J.C., Rodríguez A., Ferrer J.L. Process Biochem. 2002. V.37.pp. 665-672.

29. Kassim E.A., El-Shahed A.S. Agr. Wastes. 1986. V.7. pp. 229-233.

30. Kleinert T.N. Das Oesterreichische Papier. 1974. V.11 .pp.14-19.

31. Kleinert T.N. Holzforschung. 1975. V.29(3).pp.107-109.

32. Koll P., Bronstrup B., Metzger J. Holzforschung. 1979.V.33(4). pp.112-116.

33. Lai Y.Z. Chemical Degradation. In: Wood and Cellulosic Chemistry (2nd ed). Eds. Hon, D., Shiraishi, N. Marcel Dekker, Inc, New York. 2001. pp. 443-512.

34. Licht F.O. World Ethanol Market: The Outlook to 2015, Tunbridge Wells, Agra Europe Special Report, UK. 2006.

35. Lin Y., Tanaka S. Applied Microbiology and Biotechnology. 2006. V.69. pp. 627-642.

36. Martín C., Klinke H.B., Thomsen A.B. Enzyme Microb. Technol. 2007. V.40. pp. 426-432.

37. Mesa L., González E., Cara C., Ruiz E., Castro E., Mussatto S.I., J. Chem. Technol. Biotechnol. 2010. V.85. pp. 1092-1098.

38. Mesa L., Gonzöleza E., Carab C., Gon-zöleza M., Castrob E., Mussattoc S.I. Chemical Engineering Journal. 2011. V.168. pp. 1157-1162

39. Miller, J.E., Evans, L., Littlewolf, A., Trudell, D.E. Fuel. 1999. V.78. pp.1363-1366

40. Minami E., Saka S. J Wood Sci. 2003. V.49. pp.73-78.

41. Minami E., Kawamoto H., Saka S. J. Wood Sci. 2003. V.49. pp.158-165.

42. Nagle, N.J., Elander R.T., Newman M.M., Rohrback B.T, Ruiz R.O., Torget RW. Biotechnol. Prog. 2002. V.18. pp.734-738.

43. Pan X., Gilkes N., Kadla J. F., Pye K., Saka S., Gregg D. Biotechnol. Bioeng. 2006. V.94. pp.851-861.

44. Pan X., Arato C., Gilkes N., Gregg D., Warren M., Pye K. Biotechnol. Bioeng. 2005. V.90. pp. 473-481.

45. Papatheofanous M.G., Billa E., Koullas D.P. Bioresource Technol. 1995. V.4. pp. 305-310.

46. Papatheophanus M.G., Koullas D.P., Koukios E.G. Cell Chem. Technol. 1995. V.29. pp. 29-40.

47. Paszner L., Behera N.C. Holzforschung. 1989. V. 43 (3). pp. 159-168.

48. Patel D.P., Varshney A.K. Indian J. Tech. 1989. V. 27 (6). pp. 285-288.

49. Poirier MG., Ahmed A., Grandmaison JL., Kaliaguine CF. Ind Eng Chem Res. 1987. V.26. pp.1738-1743.

50. Pourali O., Asghari F. S., Yoshida H. Food Chemistry. 2009. V.115. pp. 1-7.

51. Shields S.,Boopathy R. International Bio-deterioration & Biodegradation.2011. V. 65. pp. 142-146.

52. Soria J.A., McDonald A.G., Shook S.R., He B. Supercritical methanol for conversion of ponderosa pine into chemicals and fuels. In the proceedings of the 13th Intl Symp. on Wood, Fibre

and Pulping Chemistry, Auckland, NewZealand, May 16-19. 2005. V. 3. pp. 369-374.

53. Tirtowidjojo S., Sarkanen K.V., Pla F., McCarthy J.L. Holzforschung. 1988. V. 42 (3). pp. 177-183.

54. Viola E., Cardinale M., Santarcangelo R., Villone A., Zimbardi F. Biomass Bioenergy. 2008. V.32. pp. 613-618.

55. Wyman C.E. Appl. Biochem. Biotechnol. 1994. V.45/46. pp. 897-915.

56. Yamazaki J., Minami F., Saka S. J. Wood Sci. 2006. V.52. pp.527-532.

Статья поступила в редакцию 3 сентября 2014 г.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.