also pointed out that MW generates

also pointed out that MW generates higher power densities, enabling higher production rates and lower production costs compared with conventional heating.

Ma et al. used a BoxeBehnken design (BBD) and response surface methodology opti-mizing MW pretreatment on rice straw [55]. MW intensity, irradiation time, and substrate concentration were identified as three main factors affecting enzymatic saccharification. It was also found that the silicified waxy surface and the ligninehemicellulose complex were broken down and silicon and lignin were partly removed under MW pretreatment.

MW was also employed to pretreat milled barley, spring wheat, winter wheat, and oat straw for biogas [56]. However, the performance of anaerobic digestion for these four pre-treated materials did not improve, which suggests that MW pretreatment might be not suit-able for milled straw types in biogas plants.

9.2.2 Microwave/Alkali

Lignin has been considered a barrier to enzymatic hydrolysis, and the removal of lignin has been confirmed to enhance biomass susceptibility for enzymes [57,58]. It was postulated that alkali treatment releases hemicelluloses as oligomers [59], causing less sugar degrada-tion at a low alkali concentration [60,61]. Higher alkali used in pretreatment tends to form hemicellulose with a higher molecular weight, which is considered to expand its economic value [62]. However, a relatively long residence time is required to obtain high yields for alkaline pretreatment at a lower temperature [61]. It has been reported that 80% of hemicel-luloses and 60% of lignin could be released from wheat straw by sodium hydroxide pretreat-ment at room temperature with a long time of 144 h [63].

As a rapid and effective heating source, MW irradiation has been widely employed in al-kali pretreatment to obtain the higher temperature required in the delignification process. Some studies with MW-assisted alkali pretreatment on wheat straw and rice straw confirmed its effectiveness in enhancing the enzymatic hydrolysis and ethanol production [64e67]. Compared with pretreatment with alkali alone, biomass pretreated by MW and alkali had a higher hydrolysis rate and glucose content in hydrolysate.

A higher yield of 90% maximum potential sugars was achieved with switchgrass pre-treated by alkali (NaOH) at 0.1 g/g biomass with MW as the heat source [52]. It was also found from scanning electron microscope (SEM) images that MW was more effective in dis-rupting the recalcitrant structures compared with conventional heating.

Another investigation with MW-assisted alkali pretreatment on wheat straw for saccha-ride- and lignin-releasing potential was carried out; it was confirmed effective by extracting more than 80% of hemicellulose and 90% of lignin at a very short pretreatment time and low degree of cellulose solubilization [68].

Rodrigues et al. [69] focused on the potential of MW-assisted alkali pretreatment to improve the rupture of the recalcitrant structures of the cashew apple bagasse (CAB). With an alkali concentration of 0.2 and 1.0 mol/L, solid percentage of 16% (w/v), and enzyme load of 30 FPU/g CAB, pretreatment time and MW power had no significant effect on glucose concentration. Zhao et al. [70] used an NaOH solution to pretreat rice hulls with MW irradiation; they mentioned that increased accessibility of the substrates by MW pre-treatment was mainly achieved by rupturing the rigid structure of rice hulls, and the reducing sugar content was increased by 13% compared with that of rice hulls without




A. LIGNOCELLULOSIC BIOMASS


9.2 MW APPLICATION 161

pretreatment. Hu and Wen [52] described the pretreatment of switchgrass using MW. With MW-assisted alkali pretreatment, they reported that the total sugar yield was 53%, which was higher than that obtained by conventional heating.

MW-assisted alkali pretreatment was also used to pretreat vinasse for L-lactic acid produc-tion. The maximum lactic acid concentration of 17.5 g/L was obtained with the alkali concen-tration of 8% and MW power of 700 W, higher than those of the independent method used. In addition, the fermentation time could be 1 day earlier than other methods [71]. Another follow-up study was done on L-lactic acid from vinasse, and an optimized condition for the MW-alkali coupling pretreatment process was obtained as follows: 0.06 g/g NaOH, 523 W for 8 min, and solid-to-liquid ratio at 1:2, which resulted in 86.0 mg/g L-lactic acid [72]. Compared with independent NaOH and MW pretreatment methods, MWeNaOH coupled pretreatment reduced hemicellulose and lignin in vinasse more markedly by 28.24% and 10.53%, respectively. The crystallinity of vinasse was also reduced significantly from 69.34% to 33.68%. Pretreated vinasse by MWeNaOH coupling exhibited more surface holes, resulting in a wider specific surface area. Orthogonal design and BBD have been used to optimize MW-assisted alkaline pretreatment [73,74]. The ethanol yield was 148.93 g/kg wheat straw at

Kết quả (Việt) 1:

cũng chỉ ra rằng MW tạo ra mật độ năng lượng cao, tạo điều kiện cho tỷ lệ sản xuất cao hơn và chi phí sản xuất thấp hơn so với thông thường, Hệ thống sưởi.Ma et al. sử dụng một BoxeBehnken thiết kế (BBD) và phản ứng bề mặt phương pháp opti-mizing MW pretreatment gạo rơm [55]. MW cường độ, thời gian chiếu xạ, và nồng độ chất nền đã được xác định như ba chính các yếu tố ảnh hưởng đến tác enzym. Nó cũng được tìm thấy trên bề mặt sáp silicified và ligninehemicellulose phức tạp được chia nhỏ và silic và lignin một phần đã được gỡ bỏ theo MW pretreatment.MW cũng được sử dụng để pretreat cắt lúa mạch, lúa mì mùa xuân, lúa mì mùa đông, và yến mạch rơm cho biogas [56]. Tuy nhiên, hiệu suất tiêu hóa kỵ khí cho các vật liệu được điều trị trước bốn đã không cải thiện, mà cho thấy rằng MW pretreatment có thể được không thể phù hợp đối với loại cắt rơm trong nhà máy khí sinh học.9.2.2 lò vi sóng/kiềmLignin đã được coi là một rào cản với các enzym thủy phân, và loại bỏ các lignin đã được xác nhận để tăng cường tính nhạy cảm của nhiên liệu sinh học cho các enzym [57,58]. Nó đã được giả thuyết rằng điều trị kiềm chí hemicelluloses như oligomers [59], gây ra ít đường degrada-tion ở nồng độ thấp kiềm [60,61]. Kiềm cao được sử dụng trong pretreatment có xu hướng để tạo thành hemicellulose với trọng lượng phân tử cao, vốn được coi là để mở rộng giá trị kinh tế [62]. Tuy nhiên, một thời gian tương đối dài residence là cần thiết để có được sản lượng cao nhất kiềm pretreatment ở nhiệt độ thấp [61]. Nó đã được báo cáo rằng 80% của hemicel-luloses và 60% của lignin có thể được phát hành từ lúa mì rơm bằng hiđrôxít natri pretreat-ment ở nhiệt độ phòng với một thời gian dài 144 h [63].Như là một nguồn nhanh chóng và hiệu quả, Hệ thống sưởi, chiếu xạ MW đã được rộng rãi dùng trong al-kali pretreatment để có được nhiệt độ cao cần thiết trong quá trình delignification. Một số nghiên cứu với sự trợ giúp của MW kiềm pretreatment trên rơm lúa mì và gạo rơm khẳng định hiệu quả của nó trong việc tăng cường enzym thủy phân và ethanol sản xuất [64e67]. So với pretreatment với kiềm một mình, nhiên liệu sinh học pretreated MW và kiềm có một tỷ lệ cao hơn thủy phân và glucose nội dung trong hydrolysate.Một năng suất cao hơn 90% tối đa tiềm năng đường đã đạt được với switchgrass trước khi điều trị bằng kiềm (NaOH) tại 0.1 g/g sinh khối với MW như là nguồn nhiệt [52]. Nó đã được cũng tìm thấy kính hiển vi điện tử quét (SEM) ảnh MW là hiệu quả hơn trong dis-rupting ương ngạnh cấu trúc so với truyền thống sưởi.Một cuộc điều tra với hỗ trợ MW kiềm pretreatment trên rơm lúa mì để đi xe saccha - và lignin-phát hành tiềm năng được thực hiện; nó đã được xác nhận có hiệu quả bằng cách chiết nhiều hơn 80% hemicellulose và 90% lignin tại một thời gian rất ngắn tiền xử lý và các mức độ thấp của cellulose solubilization [68].Rodrigues et al. [69] tập trung vào những tiềm năng của kiềm MW hỗ trợ pretreatment để cải thiện vỡ các cấu trúc ương ngạnh của bã hạt điều apple (CAB). Với nồng độ kiềm 0,2 và 1.0 mol/L, rắn tỷ lệ 16% (w/v), và enzyme tải 30 FPU/g CAB, tiền xử lý thời gian và MW điện không có đáng kể tác dụng vào nồng độ glucose. Triệu Tử Dương et al. [70] sử dụng giải pháp NaOH để pretreat vỏ gạo với chiếu xạ MW; họ đề cập đến rằng tăng khả năng tiếp cận của chất nền bởi MW trước khi điều trị chủ yếu đạt được là nhờ rupturing cấu trúc cứng nhắc của vỏ gạo, và 13% so với gạo vỏ mà không cần tăng thêm lượng đường khử A. NHIÊN LIỆU SINH HỌC LIGNOCELLULO 9.2 ỨNG DỤNG MW 161pretreatment. Hu và Wen [52] miêu tả pretreatment switchgrass sử dụng MW. Với pretreatment hỗ trợ MW kiềm, họ báo cáo rằng sản lượng đường tổng số là 53%, cao hơn thu được bằng cách thông thường, Hệ thống sưởi.Với sự hỗ trợ MW kiềm pretreatment cũng được sử dụng để pretreat vinasse cho sản phẩm axit L lactic-tion. Nồng độ tối đa axit lactic của 17,5 g/L thu được với kiềm concen-tration 8% và MW điện 700 W, cao hơn so với các phương pháp độc lập, được sử dụng. Ngoài ra, thời gian lên men có thể là 1 ngày sớm hơn so với các phương pháp khác [71]. Một nghiên cứu khác tiếp theo được thực hiện trên axit L lactic từ vinasse, và là điều kiện tối ưu hóa cho MW-kiềm khớp nối quá trình tiền xử lý đã được thu được như sau: 0.06 g/g NaOH, 523 W cho 8 phút, và chất rắn và chất lỏng tỉ lệ 1:2, kết quả là 86,0 mg/g L-lactic acid [72]. So với độc lập NaOH và MW phương pháp tiền xử lý, MWeNaOH cùng pretreatment giảm hemicellulose và lignin trong vinasse hơn rõ rệt 28.24% và 10,53%, tương ứng. Crystallinity vinasse được cũng giảm đáng kể từ 69.34% 33.68%. Pretreated vinasse bằng khớp nối MWeNaOH trưng bày thêm lỗ trên bề mặt, kết quả trong một khu vực cụ thể trên bề mặt rộng hơn. Thiết kế vuông góc và BBD đã được sử dụng để tối ưu hóa sự trợ giúp của MW kiềm pretreatment [73,74]. Năng suất etanol là 148.93 g/kg lúa mì rơm tại

Kết quả (Việt) 2:

cũng chỉ ra rằng MW tạo ra mật độ năng lượng cao hơn, tạo điều kiện cho năng suất cao hơn và chi phí sản xuất thấp hơn so với sưởi ấm thông thường.

Ma et al. sử dụng một thiết kế BoxeBehnken (BBD) và phương pháp bề mặt đáp ứng Opti-mizing MW tiền xử lý trên rơm rạ [55]. Cường độ MW, thời gian chiếu xạ, và nồng độ cơ chất đã được xác định là ba yếu tố chính ảnh hưởng đến đường hóa enzym. Nó cũng đã được tìm thấy rằng bề mặt sáp silic và phức tạp ligninehemicellulose đã bị phá vỡ và silicon và lignin được một phần bị loại bỏ dưới MW tiền xử lý.

MW cũng đã được sử dụng để Pretreat lúa mạch xay, lúa xuân, lúa mì mùa đông, và rơm yến mạch cho khí sinh học [56] . Tuy nhiên, hiệu suất của quá trình tiêu hóa kỵ khí cho bốn nguyên liệu trước điều trị không cải thiện, điều này cho thấy rằng MW tiền xử lý có thể không phù hợp-thể với nhiều loại rơm cỏ trong các nhà máy khí sinh học.

9.2.2 Lò vi sóng / kiềm

Lignin đã được coi là một rào cản đối với thủy phân enzyme, và việc loại bỏ lignin đã được xác nhận để nâng cao tính nhạy cảm sinh khối cho các enzyme [57,58]. Nó đã được mặc nhiên công nhận rằng kiềm phiên xử hemicelluloses như oligomer [59], khiến ít đường degrada-tion ở nồng độ kiềm thấp [60,61]. Kiềm cao được sử dụng trong xử lý sơ bộ có xu hướng để tạo thành hemicellulose với trọng lượng phân tử cao hơn, được coi là mở rộng giá trị kinh tế của nó [62]. Tuy nhiên, một thời gian cư trú tương đối dài là cần thiết để có được năng suất cao cho tiền xử lý kiềm ở nhiệt độ thấp hơn [61]. Nó đã được báo cáo rằng 80% của hemicel-luloses và 60% của lignin có thể được phát hành từ rơm lúa mỳ bằng natri hydroxit Pretreat-ment ở nhiệt độ phòng với một thời gian dài 144 giờ [63].

Là một nguồn sưởi ấm nhanh chóng và hiệu quả, MW chiếu xạ đã được sử dụng rộng rãi trong al-kali tiền xử lý để có được nhiệt độ cao hơn yêu cầu trong quá trình delignification. Một số nghiên cứu với MW hỗ trợ tiền xử lý kiềm trên rơm lúa mì và rơm lúa xác nhận hiệu quả của nó trong việc tăng cường các enzyme thủy phân và sản xuất ethanol [64e67]. So với trước khi điều trị bằng chất kiềm mình, sinh khối xử lý sơ bộ bằng MW và kiềm có tỷ lệ thủy phân cao hơn và hàm lượng đường trong thủy phân.

Một năng suất cao hơn 90% đường tối đa tiềm năng đã đạt được với switchgrass pre-xử lý bằng kiềm (NaOH) là 0.1 g / g sinh khối với MW như là nguồn nhiệt [52]. Nó cũng được tìm thấy từ kính hiển vi điện tử quét hình ảnh (SEM) mà MW hiệu quả hơn trong dis-rupting các cấu trúc ngoan so với sưởi ấm thông thường.

Một điều tra với MW hỗ trợ tiền xử lý kiềm trên rơm lúa mì cho tiềm năng saccha-ride- và lignin-releasing đã được thực hiện; nó đã được xác nhận hiệu quả bằng cách chiết xuất hơn 80% của hemicellulose và 90% của lignin tại một thời điểm trước khi điều trị rất ngắn và mức độ thấp của cellulose hòa tan [68].

Rodrigues et al. [69] tập trung vào tiềm năng của MW hỗ trợ tiền xử lý kiềm để cải thiện vỡ các cấu trúc ngoan cố của bã táo điều (CAB). Với nồng độ kiềm của 0.2 và 1.0 mol / L, tỷ lệ rắn 16% (w / v), và enzyme tải của 30 FPU / g CAB, thời gian tiền xử lý và điện MW không có ảnh hưởng đáng kể về nồng độ glucose. Zhao et al. [70] sử dụng một dung dịch NaOH để Pretreat vỏ trấu với MW chiếu xạ; họ nói rằng tăng khả năng tiếp cận của các chất nền bằng MW trước điều trị chủ yếu được thực hiện bằng cách làm vỡ các cấu trúc cứng nhắc của vỏ trấu, và hàm lượng đường khử đã tăng 13% so với các vỏ trấu mà không A. Lignocellulose sinh khối 9,2 MW DỤNG 161 tiền xử lý. Hồ Cẩm Đào và Ôn Gia Bảo [52] mô tả tiền xử lý cỏ sử dụng MW. Với MW hỗ trợ tiền xử lý kiềm, họ thông báo rằng tổng sản lượng đường là 53%, cao hơn so với thu được bằng cách nung nóng thông thường. MW hỗ trợ tiền xử lý kiềm cũng được sử dụng để Pretreat vinasse cho axit Produc tion-L-lactic. Nồng độ axit lactic tối đa 17,5 g / L đã thu được với kiềm concen-nồng 8% và MW điện 700 W, cao hơn so với phương pháp độc lập được sử dụng. Ngoài ra, thời gian lên men có thể là 1 ngày sớm hơn so với các phương pháp khác [71]. Một nghiên cứu theo dõi được thực hiện trên axit L-lactic từ vinasse, và một điều kiện tối ưu cho quá trình ghép tiền xử lý MW-kiềm thu được như sau: 0.06 g / g NaOH, 523 W trong 8 phút, và rắn-to-lỏng tỷ lệ 1: 2, kết quả là 86,0 mg / g L-lactic acid [72]. So với các phương pháp tiền xử lý NaOH và MW độc lập, MWeNaOH cùng trước khi điều trị giảm hemicellulose và lignin trong vinasse rõ rệt hơn bằng 28,24% và 10,53%, tương ứng. Các tinh của vinasse cũng đã giảm đáng kể từ 69,34% đến 33,68%. Vinasse xử lý sơ bộ bằng MWeNaOH khớp nối trưng bày nhiều lỗ trên bề mặt, kết quả trong một diện tích bề mặt riêng lớn hơn. Thiết kế trực giao và BBD đã được sử dụng để tối ưu hóa MW hỗ trợ kiềm tiền xử lý [73,74]. Sản lượng ethanol là 148,93 g / kg rơm lúa mì tại