Enhancing lignocellulosic biorefinery sustainability: mechanisms and optimization of microwave-responsive deep eutectic solvents for rapid delignification
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Notice bibliographique
Résumé
Attaining sustainability and carbon neutrality necessitates a transition towards cleaner biorefinery, while the exploitation of sustainable and eco-friendly pretreatment techniques, as a pivotal stage in lignocellulose biorefinery, represents a challenge. Here, an ultrafast biomass pretreatment strategy enabled by microwave (MW) responsive deep eutectic solvent (DES) is proposed. The solvent properties (Kamlet-Taft parameters) of DES under MW participation are closely correlated with wheat straw fractionation efficiency. The lignin removal exhibits a positive correlation with polarity/polarizability (π*) and hydrogen-bond-donating ability (α), establishing a strong relationship between the tunable DES properties and MW responsiveness. MW reinforces the delignification efficiency of DES with relatively high π* and α, as corroborated by comparative analysis with conventional heating (CH) pretreatment. The reinforcement by MW moderates the pretreatment process and enables ultrafast lignocellulose deconstruction (130 ℃, 150 s, and 96.1% lignin removal), subsequently with 92.4% enzymatic hydrolysis and 8.8 g microbial lipid/100 g wheat straw at a remarkably low severity factor (R0). Life cycle assessment manifests the environmental benefits of MW-assisted DES in mitigating impacts by 63.1%, including global warming potential, resource depletion-fossil fuels, and ecotoxicity, in comparison to CH pretreatment. MW-DES exhibits an economic superiority based on life cycle cost analysis, with pretreatment cost 44.1% lower than CH-DES. The mechanistic insights into MW intensification of DES with specific properties provide a viable protocol for tailoring green solvents with enhanced MW responsiveness for efficient and sustainable biorefineries.
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Prédiction distillée sur la base complète
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,002 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
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