Abstract

Pretreatment is a necessary step in the process of conversion of lignocellulosic biomass to ethanol; by changing the structure of lignocellulose, enhances enzymatic hydrolysis, but, often, it consumes large amounts of energy and/or needs an application of expensive and toxic chemicals, which makes the process economically and ecologically unfavourable. Application of lignocellulolytic fungi (from the class Ascomycetes, Basidiomycetes and Deuteromycetes) is an attractive method for pre-treatment, environmentally friendly and does not require the investment of energy. Fungi produce a wide range of enzymes and chemicals, which, combined in a variety of ways, together successfully degrade lignocellulose, as well as aromatic polymers that share features with lignin. On the basis of material utilization and features of a rotten wood, they are divided in three types of wood-decay fungi: white rot, brown rot and soft rot fungi. White rot fungi are the most efficient lignin degraders in nature and, therefore, have a very important role in carbon recycling from lignified wood. This paper describes fungal mechanisms of lignocellulose degradation. They involve oxidative and hydrolytic mechanisms. Lignin peroxidase, manganese peroxidase, laccase, cellobiose dehydrogenase and enzymes able to catalyze formation of hydroxyl radicals (?OH) such as glyoxal oxidase, pyranose-2-oxidase and aryl-alcohol oxidase are responsible for oxidative processes, while cellulases and hemicellulases are involved in hydrolytic processes. Throughout the production stages, from pre-treatment to fermentation, the possibility of their application in the technology of bioethanol production is presented. Based on previous research, the advantages and disadvantages of biological pre-treatment are pointed out.

Highlights

  • Classification and characteristics of biomass feedstocks according to origin of raw materials and transformation process

  • Za razliku od submerznom fermentacijom (SmF), kultivacija na čvrstom supstratu podrazumeva rast organizama i formiranje produkata u uslovima relativno male vlažnosti (60–70%, koliko je potrebno organizmima za rast i metaboličke procese) [13]

  • Enzimska hidroliza može teći paralelno sa fermentacijom [66] – procesi fermentacije i hidrolize teku u suboptimalnim uslovima, smanjena je inhibicija krajnjim proizvodima hidrolize; ili može biti odvojen proces od fermentacije – moguće je podesiti optimalne uslove za procese fermentacije i hidrolize, ali inhibicija supstratom je izraženija i veći su troškovi proizvodnje nego kod SimSF

Read more

Summary

PREGLEDNI RAD

Napredak u nauci i medicini, razvoj industrije i unapređenje poljoprivredne proizvodnje omogućili su kvalitetniji i duži život ljudi, ali su, eksplozija ljudske populacije i nesavesno ponašanje većine, stvorili brojne probleme: uvećane su potrebe za hranom, energijom i prostorom; izmenjeni ili uništeni brojni ekosistemi; uvećane količine akumuliranog otpada, a sa njima i zdravstveni i bezbednosni rizici. Zbog intenzivne upotrebe fosilnih sirovina (za proizvodnju energije, brojnih neophodnih hemikalija, proizvoda poput plastike), danas se susrećemo sa dva značajna problema [1]: 1. Danas se sve više teži: održivom razvoju (koji podrazumeva reciklažu otpadnog materijala i korišćenje obnovljivih resursa – vode, vazduha i biomase), alternativnim izvorima energije i čistijoj, ekološki prihvatljivoj proizvodnji. Hemijske karakteristike strukturnih komponenata čine je veoma vrednim biotehnološkim supstratom, ali njena primena zahteva uklanjanje lignina i oslobađanje fermentabilnih šećera iz polisaharida, zbog čega su savremena istraživanja usmerena ka pronalaženju efektivne metode kojom se može dobiti visok prinos šećera. Biološki predtretman podrazumeva konverziju biomase lignocelulolitičkim organizmima; bezbedan je, ekološki prihvatljiv i ne zahteva puno energije za uklanjanje lignina, bez obzira na njegovu obimnu razgradnju. Podela i karakteristike sirovina biomase prema poreklu sirovog materijala i procesu transformacije Table 1. Classification and characteristics of biomass feedstocks according to origin of raw materials and transformation process

Poreklo sirovine
ZNAČAJ BIOETANOLA
HEMIJSKE I FIZIČKE KARAKTERISTIKE LIGNOCELULOZNE BIOMASE
PREDTRETMAN LIGNOCELULOZNE BIOMASE
Biološki predtretman
Organizmi razgrađivači lignoceluloze
Oksidativni mehanizmi
Hidrolitički mehanizmi
Procesni uslovi biološkog predtretmana
Proizvod Oligosaharidi
METODE HIDROLIZE
INHIBITORI FERMENTACIJE I DETOKSIKACIJA
Fermentacija hidrolizata
Findings
SUMMARY
Full Text
Published version (Free)

Talk to us

Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have

Schedule a call