Inhibitory compounds formation after liquid hot water (LHW) pretreatment of corn stover as an alternative to wood lignocellulosic feedstock for bioethanol production

Inhibitory compounds formation after liquid hot water (LHW) pretreatment of corn stover as an alternative to wood lignocellulosic feedstock for bioethanol production. Thus far, corn stover has been perceived as a promising lignocellulosic alternative to wood intended for bioethanol procurement, however it should be recognised also as a potential future component in a mixed biomass system. The aim of this research was to investigate the effect of applying different hydrothermal treatment conditions on the potential inhibitory compounds formation from corn stover. An analysis of selected inhibitory compounds formed after pretreatment performed at different temperatures (160°C, 175°C, 190°C and 205°C) was carried out. Furfural, simple sugars and lignin were some of the inhibitors examined with HPLC and UV-VIS spectrophotometric methods. Furthermore, the chemical composition of organic extracts obtained from native and LHW pretreated biomass was analyzed qualitatively with GC-MS method and inhibitory compounds like vanillin, sitosterol or syringol were detected. As a result of those investigations compared to enzymatic hydrolysis yield the temperature of 175°C was chosen as the most promising condition of corn stover LHW pretreatment in terms of the efficiency of the subsequent phases of bioethanol production.

Analiza inhibitorów powstałych po obróbce gorącą wodą (LHW) słomy kukurydzianej będącej alternatywnym dla drewna lignocelulozowym surowcem do produkcji bioetanolu. Głównym celem badań był wybór najlepszych warunków obróbki wstępnej metodą liquid hot water (LHW) słomy kukurydzianej mającej na celu zwiększenie wydajność hydrolizy enzymatycznej. W pracy przedstawiono analizę wybranych inhibitorów powstałych po procesie obróbki wstępnej gorącą wodą przeprowadzanym w różnych temperaturach (160°C, 175°C, 190°C i 205°C), które występują również w wyniku obróbki LHW drewna. W celu zbadania wybranych inhibitorów hydrolizy takich jak furfural, cukry proste i lignina zastosowano chromatografię HPLC i spektrofotometrię UV-VIS. Na chromatografie gazowym GC-MS wykonano analizę jakościową składu ekstraktów organicznych pozyskanych z materiału przed i po obróbce wstępnej, która pozwoliła zidentyfikować kilka kolejnych możliwych inhibitorów hydrolizy, takich jak: sitosterol, wanilina, czy syringol. W efekcie przeprowadzonych badań i ich analizy określono, że 175°C jest optymalną temperaturą obróbki wstępnej LHW słomy kukurydzianej.