Effect of alkaline pretreatment on chemical composition of ignocellulosic biomass using radio frequency heating.

Iroba, K., Tabil, L.G., Dumonceaux, T.J., et Baik, O.-D. (2013). « Effect of alkaline pretreatment on chemical composition of ignocellulosic biomass using radio frequency heating. », Biosystems Engineering, 116(4), p. 385-398. doi : 10.1016/j.biosystemseng.2013.09.004  Accès au texte intégral (en anglais seulement)

Résumé

La biomasse lignocellulosique présente de par sa nature même une résistance à la biodégradation biologique et chimique lors d’une hydrolyse enzymatique et du processus de fermentation ultérieur. Ceci conduit à un très faible taux de conversion qui rend le processus non rentable. Pour la présente étude, nous avons appliqué un prétraitement alcalin (NaOH) à de la paille d’orge, avec un chauffage diélectrique basés sur des radiofréquences, pour améliorer l’accessibilité et la digestibilité pendant l’étape subséquente d’hydrolyse enzymatique. Pour ce prétraitement, nous avons utilisé trois températures (70, 80 et 90 °C), cinq rapports biomasse/solution de NaOH (1/4, 1/5, 1/6, 1/7 et 1/8), une durée d’équilibrage de 1 h, une taille de tamis de 1,6 mm, une concentration de NaOH de 1 % p/v et un temps de résidence de 20 minutes. L’effet du prétraitement alcalin a été évalué grâce à une analyse de la composition chimique d’échantillons de biomasse prétraités et non traités. L’utilisation de la solution de NaOH et le rapport biomasse/solution de NaOH ont joué un rôle vital pour la décomposition de la matrice lignifiée. Nous avons déterminé que le rapport 1/6 aux quatre températures étudiées représentait les conditions optimales de traitement. Le prétraitement alcalin avec radiofréquence a conduit à moins de lignine insoluble dans l’acide et à plus d’entités de lignine solubles dans l’acide. En se basant sur les données obtenues, nous prédisons que ce traitement aura pour effet une diminution de la quantité requise et du coût de l’enzyme pouvant aller jusqu’ à 64 %, comparativement au cas de la biomasse non traitée.

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