Lignocellulosic biomass has potential to chip in the chemical and biofuels supplies in future societies,even though lignocellulose is a recalcitrant structure that has to be treated in several steps. After theirproper life cycle, wood-derived materials such as particleboards have few outcomes today apart fromenergy recovery for heat production. Then, they may be used as lignocellulosic biomass sources in theproduction of molecules of interest. Fermentation from wood-derived monosaccharides imposespreliminary sugar retrieval, for instance through pre-treatment and enzymatic hydrolysis. This studyfocuses on the potential of particleboards waste for chemical and biofuel production by comparingsaccharification through simulated steam explosion pre-treatment and enzymatic hydrolysis betweennative and particleboard-derived wood, with an insight in subsequent fermentation by Saccharomycescerevisiae. Urea-Formaldehyde bound particleboard was investigated, as well as some aspects ofMelamine-Urea-Formaldehyde bound particleboard. Pre-treatment resulted in apparition of lignocellulosic degraded compounds in a much larger extent innative wood than in particleboard, which seemed to be only superficially impacted. Formation ofdegraded compounds from sugars – furfural and 5-hydroxymethylfurfural – was enhanced when pretreatmentwas prolonged. Removal of a substantial fraction of the adhesive contained in theparticleboards was observed, leading to comparable concentrations in free urea, its degradedproducts, and formaldehyde between native wood and particleboards during enzymatic hydrolysis.Enzymatic hydrolysis with cellulases and hemicellulases highlighted a critical role of pre-treatment toenhance final yields, both in native wood and in Urea-Formaldehyde particleboard. Adding 20 minutessteam-explosion type pre-treatment at 160 °C resulted in glucose yields increase from 18.5 % to 32.8% for native wood and from 15.6 % to 37.4 % for particleboard. Prolonging pre-treatment residencetime to 35 minutes resulted in much better glucose extraction for native wood but only slight progressfor the particleboard, as glucose yields reached 64.5 % and 41.1 % respectively. Maximalconcentrations achieved were 277 and 184 mg/gbiomass respectively. Fermentation brought to light high inhibition from both native wood and particleboard sources ofmedia, which were attributed to components or degraded products of lignocellulose that were notanalysed in this project. Ethanol was formed during fermentation, with reduced productivity butincreased yields as compared with the control sample. Inhibition was so strong that no difference couldbe given between native and particleboard wood. In this situation, no inhibition potential of resin orits degradation products could be proved. / Lignocellulosic biomassa har potential att bidra till kemikalier och biobränsletillförsel i framtidasamhällen, trots att lignocellulosa är en rekalcitrant struktur som måste behandlas i flera steg. Idagträmaterial som spånskivor bara används för energiåtervinning och värmeproduktion efter deraslivscykel. De kan därför användas som råvara för framställning av värdefulla molekyler.Fermenteringsprocesser behöver frisättningen av trä monosackarider genom förbehandlingsprocesseroch enzymatisk hydrolys. Studien fokuserar på potentialen för avfall från spånskivor för kemisk ochbiobränsleproduktion. Vi har jämfört sackarifiering mellan nativt trä och spånskivor genom simuleradångaxplosion och enzymatisk hydrolys, med en inblick i efterföljande fermentering av Saccharomycescerevisiae. Spånskivor bunden av urea-formaldehyd undersöktes, liksom vissa aspekter av spånskivorbundna med melamin-urea-formaldehyd. Förbehandlingen producerade högre koncentration av lignocellulosa nedbrytningsprodukter frånnativt trä jämfört med spånskivor. Bildningen av nedbrytningsprodukter från sockerarter - furfural och5-hydroxymethylfurfural - ökade med längre förbehandlingar. En väsentlig fraktion av limmet borttogsfrån spånskivorna, vilket ledde till jämförbara koncentrationer i fri urea, dess nedbrytningsprodukteroch formaldehyd mellan naturligt trä och spånskivor under enzymatisk hydrolys. Enzymatisk hydrolys med cellulaser och hemicellulaser avslöjade den kritiska rollen av förbehandlingför att förbättra utbytet, både i naturligt trä och i urea-formaldehyd spånskiva. Längre (20 minuter)ångexplosion vid 160° C resulterade i högre glukosutbytet (från 18,5% till 32,8% för naturligt trä ochfrån 15,6% till 37,4% för spånskivor). Förlängning av uppehållstiden före behandlingen till 35 minuterresulterade i mycket bättre glukosekstraktion för nativt trä (64,5%) men endast liten framsteg förspånskivan (41,1%). Detta resulterade i maximalt utbyte av 277 mg Glc/g biomassa och 184 mg Glc/ gbiomassa för nativt trä och spånskivor, respektive. Fermentering visade hög hämning från lignocellulosa nedbrytningsprodukter som inte analyserades iprojektet för både nativt trä och spånskällor för media. Etanol bildades under fermentering medreducerad produktivitet men ökade utbyten jämfört med kontrollprovet. Hämningen var så stark attingen skillnad kunde ges mellan naturligt trä och spånskivor. I denna situation kunde ingenhämningspotential för lim eller dess nedbrytningsprodukter bevisas.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-278738 |
| Date | January 2020 |
| Creators | Brunet, Nicolas |
| Publisher | KTH, Skolan för kemi, bioteknologi och hälsa (CBH) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-CBH-GRU ; 2020:034 |
Page generated in 0.0017 seconds