CHEMICAL PROCESSING OF AGRICULTURE WASTES INTO VANILLIN, PULP AND GLUCOSE
UDC 661.123
Аннотация
Agrotechnical wastes from processing herbaceous plants consist of lignin and polysaccharides, which can be processed into monomers – phenols and carbohydrates. The prospects of chemical processing of several agrotechnical waste types with a high lignin content (flax shives, sunflower seed husks and buckwheat husks) into vanillin, pulp, and glucose by oxidation and acid hydrolysis were studied. It has been shown that despite the distant phylogenetic relationship of the studied plants, their lignins have a similar structure: they contain a similar amount of methoxyl groups (10–13 wt.% per lignin) and give close yields of aromatic aldehydes upon oxidation with nitrobenzene (17–19%) and oxygen (14–16%). In general, the suitability of agrotechnical wastes for oxidation to aromatic aldehydes determines by the lignin content. Among the studied wastes, flax shives are the most promising feedstock for chemical processing into vanillin and glucose. Cellulose-containing solid residues of oxidation process are more easily hydrolyzed compared to the initial lignocellulosic biomass. The inversion of glucose oligomers during the hydrolysis of cellulose with H2SO4 is limited by the hydrolysis of the tetra- and octamers.
Скачивания
Metrics
Литература
Ragauskas A.J., Williams C.K., Davison B.H., Britovsek G., Cairney J., Eckert C.A., Frederick W.J., Jr., Hallett J.P., Leak D.J., Liotta C.L., Mielenz J.R., Murphy R., Templer R., Tschaplinski T. Science, 2006, vol. 311, no. 5760, pp. 484–489. DOI: 10.1126/science.1114736.
Galkin K.I., Ananikov V.P. ChemSusChem, 2019, vol. 12, no. 13, pp. 2976-2982. DOI: 10.1002/cssc.201900592.
Evstigneyev E.I., Zakusilo D.N., Ryabukhin D.S., Vasilyev A.V. Uspekhi Khimii, 2023, vol. 92, no. 8, pp. 1–16. DOI: 10.59761/RCR5082. (in Russ.).
Tarabanko V.E. Catalysts, 2021, vol. 11, no. 10, pp. 1254. DOI: 10.3390/catal11101254.
Renders T., Van den Bosch S., Koelewijn S.-F., Schutyser W., Sels B. Energy & environmental science, 2017, vol. 10, no. 7, pp. 1551–1557.
Buranov A.U., Mazza G. Industrial Crops and Products, 2008, vol. 28, no. 3, pp. 237–259. DOI: 10.1016/j.indcrop.2008.03.008.
Haykiri-Acma H., Yaman S. Energy Educ. Sci. Technol. Part A., 2010, vol. 24, no. 2, pp. 113–124.
Sharkov V., Dobun A. Hydrolysis and forest chemical industry, 1955, no. 3, pp. 43–56.
Nakamura Y., Ono Y., Saito T., Isogai A. Cellulose, 2019, vol. 26, pp. 6529–6541. DOI: 10.1007/s10570-019-02560-4.
Dziedzic K., Górecka D., Kucharska M., Przybylska B. Food Research International, 2012, vol. 47, no. 2, pp. 279–283. DOI: 10.1016/j.foodres.2011.07.020.
Klintsavich V.N., Flyurik Е.А. Trudy BGTU Seriya 2 №1 - Khimicheskiye tekhnologii, biotekhnologii, geoekologiya, 2020, vol. 229, no. 1, pp. 68–81. (in Russ.).
Tarabanko V.E., Vigul D.O., Kaygorodov K.L., Kosivtsov Y., Tarabanko N., Chelbina Y.V. Biomass Conversion and Biorefinery, 2022, pp. 1–11. DOI: 10.1007/s13399-022-02366-8.
Vangeel T., Schutyser W., Renders T., Sels B.F. Lignin Chemistry, 2020, pp. 53–68.
Tarabanko V. E., Tarabanko N. International Journal of Molecular Sciences, 2017, vol. 18, no. 11, pp. 2421. DOI: 10.3390/ijms18112421.
Kozhevnikov A.Y., Shestakov S.L., Sypalova Y.A. Khimiya Rastitel'nogo Syr'ya, 2023, vol. 2, pp. 5–26. DOI: 10.14258/jcprm.20230211737. (in Russ.).
Tarabanko V.E., Vigul D.O., Kaygorodov K.L., Chelbina Y.V., Mazurova E.V. Catalysts, 2022, vol. 12, no. 9, pp. 1003. DOI: 10.3390/catal12091003.
Seaman J.F. Tappi, 1954, vol. 37, pp. 336–343.
TAPPI Chemical Properties Committee of the Process and Product Quality Division. Acid-insoluble lignin in wood and pulp. TAPPI Standard Test Method T 222 om-02, 2002.
TAPPI Chemical Properties Committee of the Process and Product Quality Division. Solvent extractives of wood and pulp. TAPPI Standard Test Method T 204 cm-97, 1997.
Bolotin D., Chernykh A. Khimiya drevesiny, 1982, no. 5, pp. 109–110. (in Russ.).
Zakis G. Funktsional'nyy analiz lignina. [Functional analysis of lignins and their derivatives]. Riga, 1987, 230 p. (in Russ.).
Vázquez G., Antorrena G., González J., Freire S. Journal of wood chemistry and technology, 1997, vol. 17, no. 1-2, pp. 147–162.
El Mansouri N.-E., Salvadó J. Industrial crops and products, 2007, vol. 26, no. 2, pp. 116–124. DOI: 10.1016/j.indcrop.2007.02.006.
Tarabanko V.E., Kaygorodov K.L., Skiba E.A., Tarabanko N., Chelbina Y.V., Baybakova O.V., Kuznetsov B.N., Djakovitch L. Journal of Wood Chemistry and Technology, 2016, vol. 37, no. 1, pp. 43–51. DOI: 10.1080/02773813.2016.1235583.
Popova Y.A., Shestakov S.L., Belesov A.V., Pikovskoi I.I., Kozhevnikov A.Y. Int J Biol Macromol., 2020, vol. 164, pp. 3814–3822. DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2020.08.240.
Popova Y.A., Shestakov S., Kozhevnikov A.Y., Kosyakov D., Sypalov S. Russian Journal of Bioorganic Chemistry, 2020, vol. 46, pp. 1337–1342. DOI: 10.1134/S1068162020070122.
Janga K.K., Hägg M.-B., Moe S.T. BioResources, 2012, vol. 7, no. 1, pp. 391–411.
Englyst H., Wiggins H., Cummings J. Analyst., 1982, vol. 107, no. 1272, pp. 307–318.
Sychev V.V., Malyar Y.N., Skripnikov A.M., Trotsky Y.A., Zaitseva Y.N., Eremina A.O., Borovkova V.S., Taran O.P. Molecules, 2022, vol. 27, no. 24, pp. 8756. DOI: 10.3390/molecules27248756.
Dekker R.F.H., Wallis A.F.A. Biotechnology Letters, 1983, vol. 5, no. 5, pp. 311–316. DOI: 10.1007/bf01141131.
Zhu Y., Liao Y., Lu L., Lv W., Liu J., Song X., Wu J., Li L., Wang C., Ma L., Sels B.F. ACS Catalysis, 2023, vol. 13, no. 12, pp. 7929–7941. DOI: 10.1021/acscatal.3c01309.
Tarabanko V.E., Kaygorodov K.L., Vigul D.O., Tarabanko N., Chelbina Y.V., Smirnova M.A. Journal of Wood Chemistry and Technology, 2020, vol. 40, no. 6, pp. 421–433. DOI: 10.1080/02773813.2020.1835984.
Vigul D.O., Tarabanko V.E., Chelbina Y.V., Levdansky V.A. Catalytic oxidation of Cedar Bark (Pinus Sibirica) with Oxygen to Vanillin and Pulp // Journal of Siberian Federal University. Chemistry, 2021, vol. 14, no. 4, pp. 457–463. DOI: 10.17516/1998-2836-0254.
Kong-Win Chang J., Duret X., Berberi V., Zahedi-Niaki H., Lavoie J.M. Front Chem., 2018, vol. 6, pp. 117. DOI: 10.3389/fchem.2018.00117.
Copyright (c) 2023 Химия растительного сырья
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Авторы, которые публикуются в данном журнале, соглашаются со следующими условиями:
1. Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и передают журналу право первой публикации вместе с работой, одновременно лицензируя ее на условиях Creative Commons Attribution License, которая позволяет другим распространять данную работу с обязательным указанием авторства данной работы и ссылкой на оригинальную публикацию в этом журнале.
2. Авторы сохраняют право заключать отдельные, дополнительные контрактные соглашения на неэксклюзивное распространение версии работы, опубликованной этим журналом (например, разместить ее в университетском хранилище или опубликовать ее в книге), со ссылкой на оригинальную публикацию в этом журнале.
3. Авторам разрешается размещать их работу в сети Интернет (например, в университетском хранилище или на их персональном веб-сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению, а также к большему количеству ссылок на данную опубликованную работу.