Mejora de la sostenibilidad de las biorrefinerías lignocelulósicas: mecanismos y optimización de disolventes eutécticos profundos sensibles a las microondas para una delignificación rápida
Autores: Wang, Huan; Chen, Jiasheng; Pei, Zhengfei; Huang, Jinshu; Wang, Junqi; Yang, Song; Li, Hu
Idioma: Inglés
Editor: Vijai Kumar Gupta
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo OA
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Licencia
CC BY – Atribución
Consultas: 14
Citaciones: Biofuel Research Journal Vol. 12 Núm. 1
Alcanzar la sostenibilidad y la neutralidad de carbono exige una transición hacia biorrefinerías más limpias, mientras que la implementación de técnicas de pretratamiento sostenibles y ecológicas, como etapa crucial en la biorrefinería de lignocelulosa, representa un desafío. Aquí se propone una estrategia de pretratamiento de biomasa ultrarrápida, habilitada por un disolvente eutéctico profundo (DES) sensible a microondas (MW). Las propiedades del disolvente (parámetros de Kamlet-Taft) del DES bajo la participación de MW se correlacionan estrechamente con la eficiencia de fraccionamiento del rastrojo de trigo. La eliminación de lignina muestra una correlación positiva con la polaridad/polarizabilidad (π*) y la capacidad donadora de enlaces de hidrógeno (α), estableciendo una relación sólida entre las propiedades ajustables del DES y su respuesta a MW. Las MW refuerzan la eficiencia de deslignificación del DES con valores relativamente altos de π* y α, tal como se corroboró mediante análisis comparativo con el pretratamiento por calentamiento convencional (CH). El refuerzo por MW modera el proceso de pretratamiento y permite una desconstrucción ultrarrápida de la lignocelulosa (130 °C, 150 s y 96.1% de eliminación de lignina), seguida de una hidrólisis enzimática del 92.4% y la obtención de 8.8 g de lípidos microbianos/100 g de rastrojo de trigo, con un factor de severidad (R₀) notablemente bajo. La evaluación del ciclo de vida evidencia los beneficios ambientales del DES asistido por MW, mitigando impactos en un 63.1%, incluidos el potencial de calentamiento global, el agotamiento de recursos fósiles y la ecotoxicidad, en comparación con el pretratamiento CH. El sistema MW-DES exhibe una superioridad económica según el análisis del costo del ciclo de vida, con un costo de pretratamiento 44.1% menor que CH-DES. Las perspectivas mecanísticas sobre la intensificación de DES mediante MW con propiedades específicas proporcionan un protocolo viable para diseñar disolventes verdes con mayor sensibilidad a MW, orientados a biorrefinerías eficientes y sostenibles.
Descripción
Alcanzar la sostenibilidad y la neutralidad de carbono exige una transición hacia biorrefinerías más limpias, mientras que la implementación de técnicas de pretratamiento sostenibles y ecológicas, como etapa crucial en la biorrefinería de lignocelulosa, representa un desafío. Aquí se propone una estrategia de pretratamiento de biomasa ultrarrápida, habilitada por un disolvente eutéctico profundo (DES) sensible a microondas (MW). Las propiedades del disolvente (parámetros de Kamlet-Taft) del DES bajo la participación de MW se correlacionan estrechamente con la eficiencia de fraccionamiento del rastrojo de trigo. La eliminación de lignina muestra una correlación positiva con la polaridad/polarizabilidad (π*) y la capacidad donadora de enlaces de hidrógeno (α), estableciendo una relación sólida entre las propiedades ajustables del DES y su respuesta a MW. Las MW refuerzan la eficiencia de deslignificación del DES con valores relativamente altos de π* y α, tal como se corroboró mediante análisis comparativo con el pretratamiento por calentamiento convencional (CH). El refuerzo por MW modera el proceso de pretratamiento y permite una desconstrucción ultrarrápida de la lignocelulosa (130 °C, 150 s y 96.1% de eliminación de lignina), seguida de una hidrólisis enzimática del 92.4% y la obtención de 8.8 g de lípidos microbianos/100 g de rastrojo de trigo, con un factor de severidad (R₀) notablemente bajo. La evaluación del ciclo de vida evidencia los beneficios ambientales del DES asistido por MW, mitigando impactos en un 63.1%, incluidos el potencial de calentamiento global, el agotamiento de recursos fósiles y la ecotoxicidad, en comparación con el pretratamiento CH. El sistema MW-DES exhibe una superioridad económica según el análisis del costo del ciclo de vida, con un costo de pretratamiento 44.1% menor que CH-DES. Las perspectivas mecanísticas sobre la intensificación de DES mediante MW con propiedades específicas proporcionan un protocolo viable para diseñar disolventes verdes con mayor sensibilidad a MW, orientados a biorrefinerías eficientes y sostenibles.