PL238707B1 - Sposób obróbki wstępnej liści opadłych z drzew liściastych, przeznaczonych na surowiec do procesów biotechnologicznych - Google Patents
Sposób obróbki wstępnej liści opadłych z drzew liściastych, przeznaczonych na surowiec do procesów biotechnologicznych Download PDFInfo
- Publication number
- PL238707B1 PL238707B1 PL425331A PL42533118A PL238707B1 PL 238707 B1 PL238707 B1 PL 238707B1 PL 425331 A PL425331 A PL 425331A PL 42533118 A PL42533118 A PL 42533118A PL 238707 B1 PL238707 B1 PL 238707B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- leaves
- raw material
- fallen leaves
- biotechnological processes
- intended
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 238000011138 biotechnological process Methods 0.000 title claims abstract description 8
- 239000002994 raw material Substances 0.000 title claims abstract description 7
- 238000005904 alkaline hydrolysis reaction Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 claims abstract description 6
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims description 11
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 11
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 abstract description 12
- 238000003756 stirring Methods 0.000 abstract 1
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 6
- 235000000346 sugar Nutrition 0.000 description 6
- 150000008163 sugars Chemical class 0.000 description 6
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 5
- 239000010902 straw Substances 0.000 description 5
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- LKDRXBCSQODPBY-VRPWFDPXSA-N D-fructopyranose Chemical compound OCC1(O)OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O LKDRXBCSQODPBY-VRPWFDPXSA-N 0.000 description 4
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 241000209094 Oryza Species 0.000 description 3
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 3
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 3
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 3
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 3
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 2
- 229920002488 Hemicellulose Polymers 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 240000008042 Zea mays Species 0.000 description 2
- 235000005824 Zea mays ssp. parviglumis Nutrition 0.000 description 2
- 235000002017 Zea mays subsp mays Nutrition 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001722 carbon compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 2
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 2
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 239000002361 compost Substances 0.000 description 2
- 235000005822 corn Nutrition 0.000 description 2
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 2
- 230000029087 digestion Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 2
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 description 2
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 description 2
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 2
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 description 2
- 239000012978 lignocellulosic material Substances 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000124033 Salix Species 0.000 description 1
- 238000005903 acid hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010306 acid treatment Methods 0.000 description 1
- 238000003915 air pollution Methods 0.000 description 1
- 239000003181 biological factor Substances 0.000 description 1
- 230000007073 chemical hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000010344 co-firing Methods 0.000 description 1
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 235000018927 edible plant Nutrition 0.000 description 1
- 230000007071 enzymatic hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006047 enzymatic hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000004720 fertilization Effects 0.000 description 1
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002608 ionic liquid Substances 0.000 description 1
- 239000003077 lignite Substances 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 238000012667 polymer degradation Methods 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 235000013311 vegetables Nutrition 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Agricultural Chemicals And Associated Chemicals (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Przedmiotem zgłoszenia jest sposób obróbki wstępnej opadłych liści przeznaczonych na surowiec do procesów biotechnologicznych, który polega na tym, że zmielone liście opadłe najpierw nawilża się w trakcie mieszania zasadą sodową o stężeniu 2 - 5% w temperaturze pokojowej w czasie 5 - 15 minut, po czym prowadzi się hydrolizę zasadową nawilżonych liści utrzymując je w temperaturze 40 - 80°C w czasie 2 - 6 godzin.
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób obróbki wstępnej liści opadłych z drzew liściastych, przeznaczonych na surowiec do procesów biotechnologicznych, w celu zwiększenia dostępności związków węgla organicznego w niej zawartych dla mikroorganizmów biorących udział w procesach biotechnologicznych.
W ostatnich dekadach obserwuje się rezygnację z wykorzystywania surowców nieodnawialnych, takich jak węgiel kamienny czy brunatny, ropa naftowa czy gaz ziemny. Związane jest to z globalnym ociepleniem i wzrastającym zanieczyszczeniem powietrza, jak również wyczerpywaniem surowców nieodnawialnych. Obecnie dąży się do jak najszerszego wykorzystywania surowców odnawialnych, jak energia słońca, wody, wiatru czy biomasy, w tym roślinnej. Surowce te są szeroko rozpowszechnione w środowisku i mogą służyć do produkcji energii. Biomasę roślinną bardzo często wykorzystuje się w procesach współspalania z węglem kamiennym, co generuje pozytywne skutki jeśli chodzi o; uzysk energii, ale wymaga odmiennych technologii spalania.
W procesie współspalania wykorzystuje się roślinny energetyczne, jak na przykład wierzba, która specjalnie sadzona do tego celu zajmuje areał, który mógłby być wykorzystany do uprawy roślin jadalnych.
Dlatego poszukuje się innych źródeł biomasy. Jako źródło biomasy mogą być wykorzystane liście opadłe z drzew liściastych znajdujących się na terenie miast. Obecnie liście te są gromadzone i przetwarzane na kompost wykorzystywany do nawożenia czy rekultywacji gleb. Niestety duże ilości kompostu pozostają niewykorzystane. Zasadne wydaje się zatem znalezienie innej drogi wykorzystania liści opadłych z drzew liściastych.
Z chemicznego punktu widzenia zawierają, oprócz lignin i hemicelulozy, celulozę, która może być wykorzystana w procesach biotechnologicznych, na przykład jako źródło energii odnawialnej w procesie fermentacji beztlenowej w celu generowania biogazu zawierającego metan lub wodór. W celu podniesienia efektywności wykorzystania liści opadłych konieczne jest zastosowanie obróbki wstępnej tego surowca, gdyż nie wszystkie grupy mikroorganizmów, mogą wykorzystywać celulozę, która otoczona jest hemiceluloza i ligniną.
Znane są sposoby obróbki wstępnej materiałów lignocelulozowych przy użyciu czynników chemicznych, fizycznych i biologicznych. Spośród czynników chemicznych najczęściej stosowane są hydroliza kwasowa, zasadowa, obróbka cieczami jonowymi, rozpuszczalnikami organicznymi. Do obróbki wstępnej materiałów lignocelulozowych może być użyta zasada sodowa. Zazwyczaj proces prowadzi się w wysokiej temperaturze i krótkim czasie lub w niskiej temperaturze i w długim czasie sięgającym nawet kilku dni.
W czasopiśmie Renewable Energy vol. 92, 2016, s. 178-184 podjęto temat obróbki wstępnej niełuskanej słomy ryżowej przed procesem jej hydrolizy przy użyciu promieniowania mikrofalowego. Obróbkę wstępną prowadzi się przy użyciu zasady sodowej o stężeniu 2-10% w czasie 24 godziny w temperaturze 28°C.
W czasopiśmie Biosystem Engineering 132 (2015) opisano użycie zasady sodowej o stężeniu 0,5-4% w temperaturze 15-75°C w czasie 12-60 godzin w celu degradacji słomy ryżowej, używanej następnie do dwuetapowego procesu fermentacji beztlenowej.
Z czasopisma Polymer Degradation and Stability 74, 2001 znane jest użycie zasady sodowej do obróbki wstępnej biomasy odpadowej z łodyg kukurydzy, słomy żytniej i ryżowej, przed ich hydrolizą chemiczną i enzymatyczną. Obróbkę wstępną prowadzono przy użyciu 1 molowej zasady sodowej w temperaturze 30°C w czasie 18 godzin.
W czasopiśmie Bioresource Technology, v. 182, February 2015, s. 296-301 ujawniono zastosowanie hydroliz kwasowej i zasadowej w celu uzyskania cukrów ze słomy kukurydzianej. W pierwszym etapie obróbki używano kwasu siarkowego, a następnie próbę zalewano 2% zasadą sodową na okres 1 godziny w temperaturze 80°C.
Sposób obróbki wstępnej liści opadłych z drzew liściastych, przeznaczonych na surowiec do procesów biotechnologicznych, z wykorzystaniem hydrolizy zasadowej przy użyciu zasady sodowej, według wynalazku charakteryzuje, się tym, że zmielone liście opadłe najpierw nawilża się w trakcie mieszania zasadą sodową o stężeniu 2-5% użytą w ilości 10-20 cm3/g zmielonych liści, w temperaturze pokojowej w czasie 5-15 minut, po czym prowadzi się hydrolizę zasadową nawilżonych liści utrzymując je w temperaturze 40-80°C w czasie 2-6 godzin, przy czym proces mieszania liści prowadzi się na wytrząsarce przy szybkości 160 obrotów /minutę.
PL 238 707 B1
Sposób obróbki liści według wynalazku umożliwia zwiększenia dostępności związków węgla organicznego zawartych w liściach opadłych dla mikroorganizmów biorących udział w procesach biotechnologicznych. Umożliwia bowiem zwiększenie uzysku z opadłych liści cukrów redukujących 6,4-58,5 razy, lotnych kwasów tłuszczowych 10,7-107,3 razy, zwiększenie chemicznego zapotrzebowania na tlen 3,9-36,2 razy, w porównaniu z opadłymi liśćmi nie poddanymi procesom obróbki wstępnej.
Przedmiot wynalazku ilustrują poniższe przykłady.
P r z y k ł a d I
Do pojemnika o pojemności 250 cm3, zawierającego 10 g rozdrobnionych opadłych liści wprowadzono 100 cm3 2% zasady sodowej i prowadzono proces nawilżania liści w temperaturze pokojowej przez okres 10 minut w trakcie mieszania na wytrząsarce (160 obrotów/minutę). Następnie mieszaninę podgrzewano w temperaturze 80°C przez okres 6 godzin.
Opadłe liście po obróbce zawierały 11,7 g glukozy (C6H12O6)/dm3 cukrów redukujących, stężenie lotnych kwasów tłuszczowych (LKT) w liściach było równe 10,73 g CH3COOH/m3, chemiczne zapotrzebowanie tlenu liści (ChZT) było równe 28,94 g O2/m3, co stanowiło wzrost odpowiednio 58,5, 107,3 i 36,2-krotny w stosunku do surowych liści zalanych samą wodą.
P r z y k ł a d II
Do pojemnika o pojemności 250 cm3, zawierającego 10 g rozdrobnionych opadłych liści wprowadzono 100 cm3 5% zasady sodowej i prowadzono proces nawilżania liści w temperaturze pokojowej przez okres 15 minut w trakcie mieszania na wytrząsarce (160 obrotów/minutę). Następnie mieszaninę podgrzewano, w temperaturze 80°C przez okres 6 godzin.
Opadłe liście po obróbce zawierały 9,4 C6H12O6/dm3 cukrów redukujących, stężenie LKT w liściach było równe 8,21 g CH3COOH/m3, ChZT było równe 22,61 g O2/m3, co stanowiło wzrost odpowiednio 47,0, 82,1 i 28,3-krotny w stosunku do surowych liści zalanych samą wodą.
P r z y k ł a d III
Do pojemnika o objętości 250 cm3, zawierającego 10 g rozdrobnionych opadłych liści wprowadzono 100 cm3 2% zasady sodowej i prowadzono proces nawilżania liści w temperaturze pokojowej przez okres 5 minut w trakcie mieszania na wytrząsarce (160 obrotów/minutę). Następnie mieszaninę podgrzewano w temperaturze 40°C przez okres 2 godzin.
Opadłe liście po obróbce kwasowej zawierały 1,27 g C6H12O6/dm3 cukrów redukujących, LKT w liściach było równe 1,07 g CH3COOH/m3, ChZT było równe 3,09 g 02/m3, co stanowiło wzrost odpowiednio 6,4, 10,7 i 3,9-krotny w stosunku do surowych liści zalanych samą wodą.
P r z y k ł a d IV
Do pojemnika o objętości 250 cm3, zawierającego 5 g rozdrobnionych opadłych liści wprowadzono 100 cm3 2% zasady sodowej i prowadzono proces nawilżania liści w temperaturze pokojowej przez okres 10 minut w trakcie mieszania na wytrząsarce (160 obrotów/minutę). Następnie mieszaninę podgrzewano w temperaturze 60°C przez okres 4 godzin.
Opadłe liście po obróbce zawierały 3,81 g C6H12O6/dm3 cukrów redukujących, LKT w liściach było równe 3,24 g CH3COOH/m3, ChZT było równe 9,27 O2/m3, co stanowiło wzrost odpowiednio 19,1,32,4 i 11,6-krotny w stosunku do surowych liści zalanych samą wodą.
Claims (1)
1. Sposób obróbki wstępnej liści opadłych z drzew liściastych, przeznaczonych na surowiec do procesów biotechnologicznych, z wykorzystaniem hydrolizy zasadowej przy użyciu zasady sodowej, znamienny tym, że zmielone liście opadłe najpierw nawilża się w trakcie mieszania zasadą sodową o stężeniu 2-5% użytą w ilości 10-20 cm3/g zmielonych liści, w temperaturze pokojowej w czasie 5-15 minut, po czym prowadzi się hydrolizę zasadową nawilżonych liści utrzymując je w temperaturze 40-80°C w czasie 2-6 godzin, przy czym proces mieszania liści prowadzi się na wytrząsarce przy szybkości 160 obrotów/ minutę.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL425331A PL238707B1 (pl) | 2018-04-24 | 2018-04-24 | Sposób obróbki wstępnej liści opadłych z drzew liściastych, przeznaczonych na surowiec do procesów biotechnologicznych |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL425331A PL238707B1 (pl) | 2018-04-24 | 2018-04-24 | Sposób obróbki wstępnej liści opadłych z drzew liściastych, przeznaczonych na surowiec do procesów biotechnologicznych |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL425331A1 PL425331A1 (pl) | 2019-11-04 |
| PL238707B1 true PL238707B1 (pl) | 2021-09-27 |
Family
ID=68501177
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL425331A PL238707B1 (pl) | 2018-04-24 | 2018-04-24 | Sposób obróbki wstępnej liści opadłych z drzew liściastych, przeznaczonych na surowiec do procesów biotechnologicznych |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL238707B1 (pl) |
-
2018
- 2018-04-24 PL PL425331A patent/PL238707B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL425331A1 (pl) | 2019-11-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Unpaprom et al. | Sustainability assessment of water hyacinth with swine dung for biogas production, methane enhancement, and biofertilizer | |
| Yu et al. | Anaerobic co-digestion of corn stover and chicken manure using continuous stirred tank reactor: The effect of biochar addition and urea pretreatment | |
| Ofoefule et al. | Biogas production from paper waste and its blend with cow dung | |
| Nong et al. | Assessment of the effects of anaerobic co-digestion of water primrose and cow dung with swine manure on biogas yield and biodegradability | |
| Saidu et al. | Biological pre-treated oil palm mesocarp fibre with cattle manure for biogas production by anaerobic digestion during acclimatization phase | |
| Budiyono et al. | Effect of Pretreatment and C/N Ratio in Anaerobic Digestion on Biogas Production from Coffee Grounds and Rice Husk Mixtures. | |
| Li et al. | Effects of different fermentation synergistic chemical treatments on the performance of wheat straw as a nursery substrate | |
| Czekała | Biogas production from raw digestate and its fraction | |
| Belay et al. | Study on the biogas energy potential of cactus (Opuntia ficus-indica (L.) Mill.) | |
| Hussien et al. | Impact of adding cow dung with different ratios on anaerobic co-digestion of waste food for biogas production | |
| Unpaprom | Evaluation of mango, longan and lychee trees pruning leaves for the production of biogas via anaerobic fermentation | |
| Álvarez-Montero et al. | Effect of temperature and the Carbon-Nitrogen (C/N) ratio on methane production through anaerobic co-digestion of cattle manure and Jatropha seed cake | |
| Dawi Cahyono et al. | Anaerobic co-digestion of chicken manure with energy crop residues for biogas production | |
| Darimani et al. | Biogas production from co-digestion of grass with food waste | |
| Ubwa et al. | Preparation of biogas from plants and animal waste | |
| Ganiyu et al. | Effects of organic nitrogen and carbon supplementation on biomethanation of Rice Bran | |
| CARMEN et al. | Improving the biogas performance of selected waste materials by substrate ratio optimization and microalgae addition | |
| Samaila et al. | Comparative Biogas production by Anaerobic Digestion Using Sugarcane Bagasse, Cow Dung and Chicken Droppings Obtained from Katsina Metropolis as Substrates | |
| Simeon et al. | Biogas Production from the Co-digestion of Cow dung and poultry Droppings Using a Plastic Cylindrical Digester. | |
| Poveda-Giraldo et al. | Biogas production in a biorefinery context: Analysis of the scale based on different raw materials | |
| Ubierna et al. | Use of Agricultural Residues of Rice Straw and Sheep Manure as Substrates for Biogas Production by Anaerobic Co-Digestion | |
| PL236525B1 (pl) | Sposób obróbki wstępnej słomy żytniej przeznaczonej na surowiec do procesów biotechnologicznych | |
| Perazzoli et al. | Biogas production from microalgae biomass | |
| Paul et al. | Feasibility of seaweed and agricultural crop waste resiudes as co-digestion feedstock | |
| Prabhu et al. | Production of biogas from various biomass waste |