Лигноцеллюлоза

В настоящее время проходит проверку целый ряд технологических, в том числе и биотехнологических, подходов, с помощью которых, возможно, удастся перерабатывать большие количества отходов (например, лигноцеллюлозы) и токсичные вещества. Предпринимаются попытки поощрять те предприятия, которые перерабатывают отходы производства и повторно используют содержащиеся в них полезные вещества. [c.275]

Компоненты лигноцеллюлозы Лигнин - глобулярный нерегулярный нерастворимый полимер (мол. масса >10 ООО), состоящий из остатков фенилпропана (рис. 13.13). Молекулы этого ароматического вещества при образовании лигнина соединяются друг с другом случайным образом с помощью разных химических связей, не поддающихся ферментативному гидролизу или химическому расщеплению. У расте- [c.294]

Целлюлоза, наиболее простой компонент лигноцеллюлозы, является самым распространенным природным полимером. Его длинные [c.295]

Годовое производство лигноцеллюлозы огромно, поэтому ведется непрерывный поиск более эффективных способов ферментативного расщепления целлюлозы (и, в меньщей степени, гемицеллюлозы). Кроме того, разрабатываются [c.296]

При газификации (энергохимической переработке) древесины при температуре около 1000 °С получается газ, состав которого зависит от условий процесса и влажности исходного сырья. Газификацию можно осуществлять либо сухой перегонкой, либо в присутствии воздуха, кислорода и с введением пара. Большое количество кислорода и водорода в древесине и другом лигноцеллюлоз-ном сырье затрудняет прохождение реакций газификации и приводит к более сложному составу газа по сравнению с газификацией каменного угля и твердых бытовых отходов. Несмотря на то, что общие принципы газификации хорошо известны, технология процесса и конструкции газогенераторов для древесины и других видов биомассы все еще находятся в стадии разработок полупромышленных установок, которые, однако, вполне пригодны для промышленного внедрения [1681. [c.404]

Сравнительный анализ эффективности методов предобработки лигноцеллюлозы можно осуществить, используя данные табл. 2.5 (на примере багассы), целлюлозы — табл. 2.6 (на примере хлопкового линта). [c.42]

БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ФЕРМЕНТАТИВНОЙ КОНВЕРСИИ ЛИГНОЦЕЛЛЮЛОЗЫ [c.185]

К сожалению, сегодня многие системы дают относительно небольшой энергетический доход , а иногда энергия в них даже теряется. Следовательно, с биотехнологических позиций более всего нуждаются в усовершенствовании процессы, связанные именно с производством энергии. Прежде всего нужно увеличить урожай энергии с гектара посевов и уменьшить одновременно затраты на сельское хозяйство. Далее, необходимы энергетически более эффективные способы переработки, особенно- лигноцеллюлозы. Наконец, мы должны научиться получать продукцию в более концентрированной форме для уменьшения энергетических затрат при переработке. [c.36]

Трудности в использовании древесины или лигноцеллюлозы в качестве сырья для производства жидких энергоносителей заключаются в том, что переработка их сложна ведь для получения такого топлива, как этиловый спирт, или же такого химиката, как бутанол, необходимы относительно чистые растворы соответствующих сахаров. [c.54]

Чтобы решить эту проблему, работа ведется в нескольких направлениях. При создании одних методов ставится цель получить глюкозный сироп, и основное внимание уделяется гидролизу целлюлозы В других случаях предпринимаются попытки разрушить ферментами возможно большую часть лигноцеллюлозы— либо после разделения клеточных компонентов химическими методами, либо с помощью бактерий, способных непосредственно атаковать как целлюлозу, так и гемицеллюлозу. Размол — наиболее эффективный физический способ предварительной подготовки сырья, но он дорог и энергоемок. Высказывались предположения, что размол в замороженном состоянии обойдется дешевле. [c.63]

Таблица 2.9. Микроорганизмы, изученные в плане их использования для расщепления лигноцеллюлозы

Весьма важно, что сырье с высоким содержанием целлюлозы (или лигноцеллюлозы) не так просто использовать для иных целей оно дешево или вообще не имеет коммерческой ценности. Обычно масштабы переработки невелики (в пределах одной фермы или деревни), хотя были разработаны и проекты более крупных установок для переработки стоков или же промышленных отходов. В масштабах государства наибольший вклад в энергетический бюджет страны вносит такая переработка в Китае, где построено около семи миллионов небольших (на одну семью) реакторов. [c.73]

В осуществлении первой стадии процесса принимают участие разнообразные анаэробные бактерии, превращающие в растворимые вещества множество соединений, включая целлюлозу, жиры и белки. Ключевую роль при этом играют процессы разложения целлюлозы, так как большинство видов сырья или сточных вод обогащены лигноцеллюлозой. По оптимальной температуре жизнедеятельности эти бактерии можно отнести к одной из трех групп термофильным организмам, живущим при 50— 60 "С, мезофильным (30—40°) и психрофильным, предпочитающим комнатную температуру (около 20 X). Большая часть исследований была выполнена для реакторов, работающих на основе мезофилов. При повышенной температуре скорость распада исходного сырья, особенно целлюлозы, увеличивается, а это — важное преимущество. Скорость образования метана лимитируется интенсивностью процессов разложения сырья. Именно поэтому время удержания при работе с некоторыми субстратами бывает так велико. [c.76]

Методы культивирования тканей растений применялись и для улучшения сортов сельскохозяйственных культур повышения их. устойчивости к болезням и неблагоприятным условиям среды увеличения содержания сахарозы и крахмала, повышения урожайности. Эти методы используют для выведения более продуктивных древесных пород — источников лигноцеллюлозы, а также растений — продуцентов эластомеров (гваюла, молочай) или масла (масличная пальма, соя). [c.174]

Гемицеллюлозы легко удаляются путем растворения в слабой кислоте в ходе первичной обработки биомассы. При производстве глюкозы из древесины довольно успешно применяется гидролиз слабым раствором кислоты при высоких давлении и температуре. Этот способ нашел применение в ряде стран. Гораздо эффективнее гидролиз концентрированной кислотой, но для осуществления этого процесса требуются большие капиталовложения. Особенно успешно применяется плавиковая кислота, причем безводную кислоту можно регенерировать. Лигноцеллюлозу можно также размалывать и затем подвергать радиационному облучению в больших дозах. Получаемый такими способами лигнин различается по своим свойствам. Очищенные лигнины используются при выработке клеев, смол, адгезивов, [c.175]

Некоторые из этих методов аналогичны методам обработки древесины в бумажном производстве. В общем обработка сводится к удалению минеральных солей и других растворимых веществ, содержащихся в клеточном соке, а также легко гидролизируемых частей лигноцеллюлозы. Для этого используются пар, кипящая вода, слабые растворы различных химических веществ, включая каустическую соду, бисульфит натрия, сульфит натрия, сульфид натрия и серную кислоту. [c.62]

Не все органические вещества, находящиеся в сточных водах, могут быть разрушены гаутем анаэробного брожения так, например, в анаэробных условиях целлюлоза почти не разрушается, а лигноцеллюлоза остается интактной [30]. Возможность разрушения жиров подвергается сомнению. [c.242]

При переработке растительного материала часто образуется большое количество лигноцеллюлозных отходов, которые раньше не находили применения. Сейсас лигноцеллюлоза служит сырьем для получения углеродсодержащих соединений, в первую очередь глюкозы, которые можно использовать в других процессах. Лигноцеллюлоза - это комплекс из лигнина, гемицеллюлозы и целлюлозы, не подверженный действию ферментов без предварительной обработки. Проводимые в последнее время исследования были направлены в основном на изучение механизма расщепления целлюлозы с образованием глюкозы. Клонированы и охарактеризованы гены эндоглюканаз, экзоглюканаз и р-глюкозидаз многих микроорганизмов, но пока не определен набор ферментов, осуществляющих масштабное эффективное расщепление целлюлозы in vitro. [c.303]

Лигноцеллюлоза (Ligno ellulose) Комплекс лигнина, гемицеллюлозы и целлюлозы, составляющий структурный каркас клеточной стенки растений. [c.552]

Производственный процесс переработки целлюлозы в ацетилцеллюлозу ведется следующим образом сульфитную или натронную целлюлозу обрабатывают сначала разбавленным (меньше, чем 3%-ным) раствором щелочи, благодаря чему полностью удаляются лигноцеллюлоза, смолы и пентозаны Предварительно обработанную таким образом целлюлозу равномерно пропитывают безводной уксусгюй кислотой, затем ацетилируют сначала при 45° безводной уксусной кислотой, а потом, при 50 — 60 ангидридом уксусной кислоты в присутствии 0,5% концентрированной серной кислоты. Из полученного таким образом прозрачного вязкого раствора можно высадить твердую порошкообразную ацетилцеллюлозу, удалив продуванием чеплым воздухом уксусную кислоту и ангидрид, которые затем снова конденсируют [c.19]

Природную целлюлозу можно разделить на два типа лигно-целлюлоза (древесина, кустарники, листья и трава, морские и речные макро- и микроводоросли и т д ) и чистая целлюлоза (хлопок и его отходы, лен) Оба типа природной целлюлозы обладают кристаллической структурой и биодеградация такой целлюлозы затруднена Кроме того, находящийся в составе лигноцеллюлозы лигнин, затрудняет их доступность для молекул ферментов [1] Реакционная способность природного целлюлозосодержащего сырья (ЦСС) при ферментативном гидролизе, как правило, невелика [2-7], поэтому возникает необходимость предварительной обработки 11СС с целью увеличения реакционной способности Смысл предобработки заключается в разрушении кристаллической структуры целлюлозы и (или) удалении лигнина Происходит также увеличение поверхности целлюлозы, что оказывает дополнительное положительное влияние на скорость гидролиза [c.35]

Каждый из приведенных выше методов предобработки имеет достоинства и недостатки (табл. 2.4) Основным их плюсом является значительное увеличение реакционной способности целлюлозосодержащего сырья. Основным минусом — достаточно высокая стоимость в силу их материало- и энергоемкости, необходимость использовать специальные пассивированные конструкционные материалы, нейтрализовать и регенерировать реагенты и т.д. Многие процессы предобработки (различные виды измельчения, обработка растворителями, щелочами и кислотами, пульпирование) требуют расхода более 20% энергии, которую потенциально можно получить из исходного сырья, подвергаемого предобработке. С этой точки зрения наиболее перспективен процесс предобработки лигноцеллюлозы с помощью парового взрыва, требующий около 10% такой энергии [79]. [c.42]

Потенщ1ально доступная биомасса отходов сельского и лесного хозяйства, согласно оценкам, могла бы дать вдесятеро больше продуктов, чем упомянутые источники. Цены на нее менее подвержены колебаниям. К сожалению, она в основном состоит из лигноцеллюлозы (лигнин, целлюлоза и гемицеллюлоза). Лигнин — одервеневшая часть растительных тканей сопротивляется биокатали-тическому расщеплению и физически препятствует ферментации целлюлозных компонентов. Поэтому лигноцеллюлозную биомассу необходимо предварительно химически освободить от лигнина. Как применять лигнин, пока еще никто не придумал, и его или сжигают, или пускают в отходы. Осуществление биока-талитической переработки этих обильных источников биомассы требует дальнейших исследований — в первую очередь изучения способов химической модификации исходных материалов. [c.123]

Углеводороды и масла можно использовать после выделения химической переработки, например гидрокрекинга и/или эте-рификации. Отметим, однако, что во всем мире производится сегодня всего около 40 10 т растительных масел в год, а другие производства развиты еще недостаточно. По этой причине сбраживание сахара в этиловый спирт остается сегодня главным промышленным способом крупномасштабного производства жидкого горючего для нужд транспорта из биомассы растительного сырья. Однако, как уже отмечалось, главная проблема при йспоЛЬзов-аний сахара или крахмала — малый объем производства й употребление их в пищу. Единственным потенциально важным сырьём для бродильной промышленности остается поэтому лигноцеллюлозы. Создание способов переработки этого сырья в жидкие полуфабрикаты, пригодные для сбраживания,— главная задача биотехнологии. [c.61]

В тех случаях, когда главной задачей является переработка отбросов, приходится прежде всего механическим способом отделять крупноразмерную фракцию,, например солому и прочее. При применении такого способа, а также при переработке сточных вод предприятий пищевой промышленности отношение содержания растворенных углеводов к нерастворимым, содержа- щим лигноцеллюлозу веществам существенно. увеличивается, и обычно доля твердых частиц бывает цебольшой. Вследствие [c.74]

Обнаружено, что A etoba ter хуИпит может синтезировать, целлюлозу из сахаров и крахмала. Это создает предпосылки для получения чистого полимера, необходимого для производства вискозы, целлофана и других целлюлозных полимеров, вырабатываемых сегодня на основе лигноцеллюлозы, из которой удален лигнин. [c.177]

В начальной стадии катаболизма твердых отходов, сопровождаемого физическими и химическими процессами, преобладают аэробные процессы, в ходе которых наиболее лабильные молекулы быстро разрушаются рядом беспозвоночных (клещи, двупароногие, равноногие, нематоды) и микроорганизмов (грибы, бактерии и актиномицеты) — см. главу 8. Утилизация миксо-трофных субстратов затем сменяется последующим катаболизмом макромолекул, таких как лигноцеллюлозы, лигнин, танины и меланины, которые способны только к медленной биодеградации, что приводит к тому, что кислород перестает быть лимитирующим субстратом. Продолжительность этого периода сильно варьирует и частично зависит от предобработки, которая может менять степень доступности кислорода. Наиболее удачный метод оценки степени биодеградации основан на различиях в скорости разложения целлюлозы и лигнина [240]. Отношение содержания целлюлозы к лигнину составляет 4,0 0,9—1,2 и 0,2 соответственно для непереработанных твердых отходов, активно перерабатываемых или частично стабилизированных отходов на свалке и полностью стабилизированных отходов, так как лигнин постепенно все хуже поддается переработке. Ксенобиотики [c.147]

Природный лигнин, содержащийся в лигноцеллюлозе, может взаимодействовать с формальдегидом так же, как фенол. Поэтому лри склеивании древесины часть фенола может быть заменена лигнином [6]. Реакционная способность природного лигнина, древесной муки и измельченной коры заметно повышается в присутствии пиридина. Лигнинофенолоформальдегидные смолы по своим свойствам лишь незначительно уступают фенолоформальдегидным. [c.162]

Джутовое волокно один из наиболее важных продуктов в экономике Индии и Пакистана. Оно является лигноцеллюлозным или лубяным волокном, в котором нецеллюлозная часть молекулы содержит ароматическую кoльчaтyю систему. По своим химическим реакциям и поведению по отношению к красителям джут заметно отличается от хлопка и напоминает хлопок, обработанный (протравленный) таннином. Джут обладает сродством к основным красителям, причем показано, что это его свойство проявляется не за счет лигнина, а за счет карбоксильных групп целлюлозы, не содержащей лигнина. Алоэ (Agave sisalana) широко применяется для производства канатов, рогожи и шляп. Оно представляет собой волокно листа, содержащее лигноцеллюлозу. Оно легко окрашивается как прямыми красителями для хлопка, так и кислотными красителями, обычно применяемыми для окрашивания шерсти, и благодаря присутствию небольшого количества таннина его можно окрашивать также и основными красителями. [c.298]

Фенолальдегидные смолы, физико-химические и механические свойства которых изменены введением в них веществ различной химической природы, называются модифицированными фенолальдегидными смолами. Модифицирование преследует цель получения дополнительных свойств или изменения в определенном направлении существующих у фенолальдегидных смол свойств. Фенолы и альдегиды, а также различные продукты их конденсации и в том числе смолы при определенных условиях реагируют с веществами самой разноофазной химической природы. К таким веществам относятся ацетилен, виниловые производные, предельные и непредельные жирные и смоляные кислоты, кетоны, спирты, сложные эфиры, амиды, амины, каучуки, терпены, лигноцеллюлоза, полиамидные, поливиниловые, мочевиноформальдегидные, алкидные смолы, окси-и галоидопроизводные кислот и многие другие вещества. Реакция фенолов, альдегидов и их продуктов конденсации с указанными веществами является основой получения модифицированных фенолальдегидных смол. [c.13]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология