Đánh giá chất lượng sinh khối Miscanthus sinensis như là nguồn nguyên liệu cho chuyển đổi thành các sản phẩm năng lượng sinh học khác nhau

GCB Bioenergy - Tập 9 Số 1 - Trang 176-190 - 2017
Tim van der Weijde1,2, Andreas Kiesel3, Yasir Iqbal3, Hilde Muylle4, O. Dolstra2, Richard G. F. Visser2, Iris Lewandowski3, Luisa M. Trindade2
1Graduate School Experimental Plant Sciences, Wageningen University, Droevendaalsesteeg 1, 6708 PB Wageningen, The Netherlands
2Wageningen UR Plant Breeding, Wageningen University and Research Center, PO Box 386 6700 AJ, Wageningen, The Netherlands
3Biobased Products and Energy Crops, University of Hohenheim, 70599 Stuttgart, Germany
4Institute for Agricultural and Fisheries Research (ILVO), 9090 Melle, Belgium

Tóm tắt

Tóm tắt

Miscanthus là một loại cây sợi đầy hứa hẹn với tiềm năng cao cho sản xuất sinh khối bền vững trong nền kinh tế sinh học. Ảnh hưởng của thành phần sinh khối đến hiệu suất xử lý sinh khối miscanthus cho các chuỗi giá trị trong các nhà máy biên chế khác nhau đã được đánh giá, bao gồm quá trình đốt, tiêu hóa kỵ khí và thủy phân enzym để sản xuất bioethanol. Chất lượng và thành phần sinh khối đã được phân tích chi tiết bằng cách sử dụng phần thân và lá của sinh khối thu hoạch vào mùa hè (tháng 7) và mùa đông (tháng 3) của tám kiểu gen Miscanthus sinensis có thành phần đa dạng. Hiệu suất của các kiểu gen trong các thử nghiệm thủy phân enzym, tiêu hóa kỵ khí và đốt khác nhau rất nhiều. Sự khác biệt giữa kiểu gen có hiệu suất tốt nhất và tồi tệ nhất là 18% về sản lượng biogaz (ml g−1 dm) và 42% về hiệu suất thủy phân (giải phóng glucose theo %dm). Hàm lượng tro của kiểu gen có hiệu suất tốt nhất thấp hơn 62% so với kiểu gen có hàm lượng tro cao nhất và cho thấy nhiệt độ nóng chảy của tro khá cao trong quá trình đốt. Sự biến đổi giữa các kiểu gen trong chất lượng sinh khối cho các quá trình chuyển đổi nhiệt hóa lý khác nhau cho thấy có sự tương quan mạnh mẽ với sự khác biệt trong thành phần sinh khối. Các đặc tính quan trọng nhất có tác động tích cực đến sản lượng biogaz và hiệu suất thủy phân là hàm lượng cao của axit trans-ferulic, tỷ lệ cao giữa axit para-coumaric và lignin, và hàm lượng lignin thấp. Thêm vào đó, hàm lượng cao của polysacarit hemicellulosic ảnh hưởng tích cực đến hiệu suất thủy phân. Hàm lượng tro và các nguyên tố vô cơ thấp tác động tích cực đến chất lượng sinh khối cho quá trình đốt, và hàm lượng kali và clorua thấp góp phần làm tăng nhiệt độ nóng chảy của tro. Những kết quả này cho thấy tiềm năng tối ưu hóa và khai thác M. sinensis như một nguồn nguyên liệu lignocellulosic đa năng, đặc biệt cho các ứng dụng năng lượng sinh học.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

10.1002/bbb.76

10.1016/j.biombioe.2011.10.008

10.2166/wst.2009.040

10.1046/j.1439-0523.2003.00826.x

10.1007/s00122-003-1218-z

10.1002/bbb.1353

10.1385/ABAB:130:1:415

10.1104/pp.110.1.3

10.1038/nbt1316

Clifton‐Brown JC, 2008, Genetic Improvement of Bioenergy Crops, 273

10.1093/aob/mcu054

10.1016/j.biortech.2014.10.019

10.1093/jxb/erv183

10.1111/j.1744-7348.2006.00099.x

Goering HK, 1970, Forage Fiber Analyses (Apparatus, Reagents, Procedures, and Some Applications)

10.2135/cropsci2004.0191

10.1016/j.crvi.2004.02.009

10.1002/(SICI)1097-0010(19990301)79:3<403::AID-JSFA263>3.0.CO;2-0

10.1016/j.biombioe.2003.10.005

10.1111/j.1365-2486.2008.01662.x

10.1016/B978-0-12-381518-7.00003-0

10.1126/science.1137016

10.1016/j.biombioe.2010.01.008

10.1016/j.fuproc.2014.01.003

10.1002/bbb.4

10.1111/gcbb.12330

Lam MSJWQ, 2013, Maize cell wall degradability, from whole plant to tissue level: different scales of complexity, Maydica, 58, 103

10.1016/S1161-0301(02)00018-7

10.1016/S1161-0301(96)02044-8

10.1016/S0961-9534(00)00032-5

10.2134/agronj2003.1274

10.1016/S0961-9534(03)00030-8

10.1186/1754-6834-3-27

10.1016/j.biortech.2012.12.107

Long SP, 2001, Miscanthus for Energy and Fibre, 10

Qin J, 2012, Comparison of lignocellulose composition in four major species of Miscanthus, African Journal of Biotechnology, 11, 12529

10.1007/s11101-009-9141-9

10.1016/0008-6215(95)00237-N

Selig M, 2008, Laboratory Analytical Procedure, 1

10.1073/pnas.1009252108

10.1016/j.biombioe.2011.11.014

10.1007/s12155-013-9337-0

10.1007/s12155-014-9507-8

10.1186/s13068‐016‐0479‐0

Weijde T, 2013, The potential of C4 grasses for cellulosic biofuel production, Frontiers in Plant Science, 4, 1

10.1007/s12155-015-9669-z

10.2527/jas1967.261119x

10.1016/j.tibtech.2007.02.009

10.1186/1754-6834-5-58

10.4141/A04-010

10.1002/bbb.1331

10.1111/gcbb.12115

Thông tin
Thông tin xuất bản

GCB Bioenergy

Tập 9 Số 1

176-190

Thông tin tác giả