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Evaluation of biomass pretreatment to optimize process factors for different organic acids via Box–Behnken RSM method
Journal of Material Cycles and Waste Management ( IF 2.7 ) Pub Date : 2021-07-22 , DOI: 10.1007/s10163-021-01276-7
Çağdaş Gönen 1 , Ece Ümmü Deveci 1 , Nagehan Akter Önal 1
Affiliation  

Biomass, as renewable energy source, is of importance to investigate to extend the conversion yield by microorganism. Because of lignocellulosic structure, biomass must be pretreated with a process, frequently inorganic acid has to be used with a problem of hazardous byproducts. Organic acid pretreatment is an efficient alternative to be investigated. Sugar beet pulp, as an agro-industrial residue of microorganism, can be utilized by pretreatment, which is usually a costly process. Pretreatment with organic acids creates a great opportunity to convert the process into more economic and effective. Moreover, pressure conditions significantly increase the yield of biodegradable sugar content. In this study, different organic acids of maleic, fumaric, oxalic, and acetic acid pretreatment was investigated to pretreatment of sugar beet pulp, which came vast amount from factories, under pressure and non-pressure conditions via Box–Behnken method to estimate optimum point of acid ratio (1, 3, 5%), time (10, 27.5, 45 min), and solid ratio factors (3, 6.5, 10%) for highest degradation. Results were also evaluated economically. As a result of the experiments, it was observed that acetic acid gave the best result with 409.16 g/L total sugar concentration than the other organic acids. The highest TS concentration of maleic, oxalic, and fumaric acid were 97.26, 97.85, and 91.37 g/L, respectively, under pressure. According to economical evaluation, owing to lower market price and highest TS formation yield, pretreatment cost of acetic acid pretreatment was found averagely 1.51 $/gTS under pressure conditions.



中文翻译:

通过 Box-Behnken RSM 方法评估生物质预处理以优化不同有机酸的工艺因素

生物质作为可再生能源,对于提高微生物转化率的研究具有重要意义。由于木质纤维素结构,生物质必须经过工艺预处理,通常必须使用无机酸,存在有害副产物的问题。有机酸预处理是一种有待研究的有效替代方法。甜菜浆作为微生物的农工业残留物,可以通过预处理来利用,这通常是一个昂贵的过程。用有机酸预处理创造了一个很好的机会,可以将工艺转化为更经济和更有效的工艺。此外,压力条件显着提高了可生物降解糖含量的产量。本研究采用马来酸、富马酸、草酸和乙酸的不同有机酸预处理对甜菜浆进行预处理,大量来自工厂,在压力和非压力条件下,通过 Box-Behnken 方法估计酸比(1、3、5%)、时间(10、27.5、45 分钟)和固体比因子的最佳点( 3, 6.5, 10%) 为最高降解。结果也进行了经济评估。实验结果表明,乙酸的总糖浓度为 409.16 g/L,优于其他有机酸。在压力下,马来酸、草酸和富马酸的最高 TS 浓度分别为 97.26、97.85 和 91.37 g/L。根据经济评价,由于市场价格较低,TS形成产率最高,醋酸预处理的预处理成本在压力条件下平均为1.51美元/gTS。在压力和非压力条件下,通过 Box-Behnken 方法估算酸比(1、3、5%)、时间(10、27.5、45 分钟)和固比因子(3、6.5、10%)的最佳点为最高降解。结果也进行了经济评估。实验结果表明,乙酸的总糖浓度为 409.16 g/L,优于其他有机酸。在压力下,马来酸、草酸和富马酸的最高 TS 浓度分别为 97.26、97.85 和 91.37 g/L。根据经济评价,由于市场价格较低,TS形成产率最高,醋酸预处理的预处理成本在压力条件下平均为1.51美元/gTS。在压力和非压力条件下,通过 Box-Behnken 方法估算酸比(1、3、5%)、时间(10、27.5、45 分钟)和固比因子(3、6.5、10%)的最佳点为最高降解。结果也进行了经济评估。实验结果表明,乙酸的总糖浓度为 409.16 g/L,优于其他有机酸。在压力下,马来酸、草酸和富马酸的最高 TS 浓度分别为 97.26、97.85 和 91.37 g/L。根据经济评价,由于市场价格较低,TS形成产率最高,醋酸预处理的预处理成本在压力条件下平均为1.51美元/gTS。10%) 用于最高降解。结果也进行了经济评估。实验结果表明,乙酸的总糖浓度为 409.16 g/L,优于其他有机酸。在压力下,马来酸、草酸和富马酸的最高 TS 浓度分别为 97.26、97.85 和 91.37 g/L。根据经济评价,由于市场价格较低,TS形成产率最高,醋酸预处理的预处理成本在压力条件下平均为1.51美元/gTS。10%) 用于最高降解。结果也进行了经济评估。实验结果表明,乙酸的总糖浓度为 409.16 g/L,优于其他有机酸。在压力下,马来酸、草酸和富马酸的最高 TS 浓度分别为 97.26、97.85 和 91.37 g/L。根据经济评价,由于市场价格较低,TS形成产率最高,醋酸预处理的预处理成本在压力条件下平均为1.51美元/gTS。在压力下分别为 97.85 和 91.37 g/L。根据经济评价,由于市场价格较低,TS形成产率最高,醋酸预处理的预处理成本在压力条件下平均为1.51美元/gTS。在压力下分别为 97.85 和 91.37 g/L。根据经济评价,由于市场价格较低,TS形成产率最高,醋酸预处理的预处理成本在压力条件下平均为1.51美元/gTS。

更新日期:2021-07-22
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