5.3d: Alto pH (Alcalino)

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5.3d Pretratamiento de pH alto (alcalino)

Hay dos posibles resultados para la química detrás del tratamiento de pH alto: 1) uno es esencialmente una reacción de degradación que libera fragmentos de lignina y conduce a la disolución de lignina, y 2) el otro son reacciones de condensación que aumentan el tamaño molecular de los fragmentos de lignina y dan como resultado lignina precipitación. Como puedes ver, la lignina es una molécula complicada, con una variedad de enlaces, por lo que las reacciones son complicadas debido a la complejidad de la lignina. La adición de agentes oxidantes mejora enormemente la deslignificación.

Existen múltiples procesos que se han desarrollado para este tipo de tratamiento. La Figura 5.21 muestra el diagrama de flujo del proceso de pretratamiento de cal. El pretratamiento se puede realizar bajo diversas condiciones, tales como condiciones oxidativas y no oxidativas, temperatura alta a corto plazo (100-200°C, 1-6 h) y baja temperatura a largo plazo (25-65°C, 1-8 semanas). La Figura 5.22 muestra el diagrama de flujo del proceso de remojo en amoníaco acuoso (SAA).

Diagrama de flujo del proceso de pretratamiento de cal como se describe en el texto — Figura 5.21: Diagrama de flujo del proceso de pretratamiento de cal*.

Haga clic aquí para ver una alternativa de texto a la Figura 5.21

Esquema del proceso de pretratamiento de cal. La biomasa ingresa a un pretratamiento de cal con cal y gas oxígeno. Las temperaturas y tiempos de este proceso varían. El es aproximadamente 1g de Ca (OH) 2 por 1g de biomasa el gas oxígeno está a 100psi. Después del pretratamiento, la biomasa se convierte en una suspensión que entra en acondicionamiento de lavado con agua. Los sólidos pasan a hidrólisis enzimática donde se separan los azúcares hexosa y el residuo sólido (lignina). Los líquidos del acondicionamiento de lavado con agua van a ácido después de la hidrólisis. La suspensión también puede ir a la separación sólido/líquido. Los productos sólidos de esta separación van al acondicionamiento de lavado con agua y los líquidos van a post-hidrólisis ácida. La post-hidrólisis ácida produce azúcares pentosa.

***Crédito: BEEMS***

Figura 5.22: Diagrama de flujo del proceso de remojo en amoníaco acuoso (SAA) *.

Haga clic aquí para ver una alternativa de texto a la Figura 5.22

Esquema del proceso de remojo en amoníaco acuoso (SAA). La biomasa se empapa en amoníaco acuoso a 120-180 C. Este pretratamiento puede tardar minutos a horas. La biomasa pasa luego al lavado posterior con agua y lixiviación a contracorriente. Los sólidos pasan a hidrólisis enzimática donde se separan los azúcares hexosa y el residuo sólido. Los líquidos van a ácido después de la hidrólisis que elimina los azúcares pentosa y la lignina. Esto también elimina el diluido. NH3 que se recicla.

***Crédito: BEEMS***

Uno de los procesos de pH alto más desarrollados es el proceso de expansión de fibra de amoníaco (AFEX). La biomasa lignocelulósica se empapa en amoníaco líquido (causando hinchazón) seguido de la rápida liberación de presión (causando expansión). Se utiliza amoníaco líquido anhidro y los parámetros clave incluyen la temperatura, el tiempo de residencia, la concentración de amoníaco y el contenido de humedad de la biomasa. Durante este proceso, prácticamente no hay ningún cambio de composición, pero la lignina se reubica, la celulosa se descristaliza y la hemicelulosa se despolimeriza. Este método aumenta el tamaño y el número de microporos en la pared celular para permitir una mayor accesibilidad de los productos químicos para las siguientes etapas de procesamiento. En la Figura 5.23 se muestra un esquema de proceso.

Figura 5.23: Diagrama de flujo del proceso AFEX*.

Haga clic aquí para ver una alternativa de texto a la Figura 5.23

Esquema del proceso AFEX. La biomasa se agrega con amoníaco al pretratamiento AFEX (60-160 C). El pretratamiento puede tomar de minutos a horas. El amoníaco se recicla y los sólidos pasan a hidrólisis enzimática donde se separan los azúcares y el residuo sólido. Antes de la hidrólisis enzimática, existe una opción de etapa post-lavado. Los sólidos entran en un acondicionamiento de lavado con agua y luego la separación sólido/líquido. Los sólidos entran en la hidrólisis enzimática y los líquidos pasan a la post-hidrólisis ácida que produce azúcares pentosa.

***Crédito: BEEMS***