INFLUENCE OF KEY PARAMETERS OF ALKALINE PRETREATMENT OF BIOMASS IN A ROTARY-PULSATION APPARATUS FOR LIGNIN PRODUCTION
In bioethanol production technology from plant raw materials, pretreatment with subsequent hydrolysis is the most energy-consuming stage. Pretreatment technology is improved by combining chemical methods with physical methods. Hydrodynamic cavitation-based technology appears as a promising biomass p...
Gespeichert in:
| Datum: | 2025 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | English |
| Veröffentlicht: |
Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine
2025
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/570 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Vidnovluvana energetika |
Institution
Vidnovluvana energetika| id |
veorgua-article-570 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Vidnovluvana energetika |
| baseUrl_str |
|
| datestamp_date |
2025-09-30T09:19:40Z |
| collection |
OJS |
| language |
English |
| topic |
bioethanol alkaline pretreatment lignin extraction cavitation rotary-pulsation apparatus. |
| spellingShingle |
bioethanol alkaline pretreatment lignin extraction cavitation rotary-pulsation apparatus. Obodovych , O. Didkivska, H. Sydorenko , V. INFLUENCE OF KEY PARAMETERS OF ALKALINE PRETREATMENT OF BIOMASS IN A ROTARY-PULSATION APPARATUS FOR LIGNIN PRODUCTION |
| topic_facet |
bioethanol alkaline pretreatment lignin extraction cavitation rotary-pulsation apparatus. біоетанол лужна попередня підготовка екстракція лігніну кавітація роторно-пульсаційний апарат. |
| format |
Article |
| author |
Obodovych , O. Didkivska, H. Sydorenko , V. |
| author_facet |
Obodovych , O. Didkivska, H. Sydorenko , V. |
| author_sort |
Obodovych , O. |
| title |
INFLUENCE OF KEY PARAMETERS OF ALKALINE PRETREATMENT OF BIOMASS IN A ROTARY-PULSATION APPARATUS FOR LIGNIN PRODUCTION |
| title_short |
INFLUENCE OF KEY PARAMETERS OF ALKALINE PRETREATMENT OF BIOMASS IN A ROTARY-PULSATION APPARATUS FOR LIGNIN PRODUCTION |
| title_full |
INFLUENCE OF KEY PARAMETERS OF ALKALINE PRETREATMENT OF BIOMASS IN A ROTARY-PULSATION APPARATUS FOR LIGNIN PRODUCTION |
| title_fullStr |
INFLUENCE OF KEY PARAMETERS OF ALKALINE PRETREATMENT OF BIOMASS IN A ROTARY-PULSATION APPARATUS FOR LIGNIN PRODUCTION |
| title_full_unstemmed |
INFLUENCE OF KEY PARAMETERS OF ALKALINE PRETREATMENT OF BIOMASS IN A ROTARY-PULSATION APPARATUS FOR LIGNIN PRODUCTION |
| title_sort |
influence of key parameters of alkaline pretreatment of biomass in a rotary-pulsation apparatus for lignin production |
| title_alt |
ВПЛИВ КЛЮЧОВИХ ПАРАМЕТРІВ ПОПЕРЕДНЬОЇ ЛУЖНОЇ ПІДГОТОВКИ БІОМАСИ В РОТОРНО-ПУЛЬСАЦІЙНОМУ АПАРАТІ НА ОТРИМАННЯ ЛІГНІНУ |
| description |
In bioethanol production technology from plant raw materials, pretreatment with subsequent hydrolysis is the most energy-consuming stage. Pretreatment technology is improved by combining chemical methods with physical methods. Hydrodynamic cavitation-based technology appears as a promising biomass pretreatment at industrial scales, which may be tailored to continuous or semi-continuous operation, saving time, energy, and operational costs.
This study aimed to assess how the treatment parameters of an alkaline suspension of wheat straw in an RPA affect lignin extraction efficiency during pretreatment for hydrolysis. The wheat straw's alkaline suspension was processed in the RPA in recirculation mode. The variables examined were process temperature and alkali concentration. The solid/liquid ratio and rotor rotation speed remained constant throughout the study series. Lignin content was measured colorimetrically using acetyl bromide.
It was determined that the medium heating during processing due to energy dissipation in the working zone of the RPA contributes to an increase in lignin extraction.
It was established that an increase in the initial temperature of the alkaline suspension of wheat straw from 40 to 90 ºC within one hour leads to an increase in the lignin yield to 69.7%. An increase in the alkali concentration from 1 wt.% to 4 wt.% leads to an increase in the lignin yield from 69.7 to 81.5% of its initial content in the raw material.
Comparing the obtained results of lignin extraction with similar results for other types of processing, it is possible to identify certain advantages, namely, the extraction process occurs at a temperature below 100 °C and atmospheric pressure. As a result of the research, it was found that the impact of a complex of physical processes occurring in the RPA working area allows for an increase in the yield of lignin in comparison with traditional processing with the same parameters of alkaline pretreatment of plant raw materials for fermentation.
|
| publisher |
Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine |
| publishDate |
2025 |
| url |
https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/570 |
| work_keys_str_mv |
AT obodovycho influenceofkeyparametersofalkalinepretreatmentofbiomassinarotarypulsationapparatusforligninproduction AT didkivskah influenceofkeyparametersofalkalinepretreatmentofbiomassinarotarypulsationapparatusforligninproduction AT sydorenkov influenceofkeyparametersofalkalinepretreatmentofbiomassinarotarypulsationapparatusforligninproduction AT obodovycho vplivklûčovihparametrívpoperednʹoílužnoípídgotovkibíomasivrotornopulʹsacíjnomuaparatínaotrimannâlígnínu AT didkivskah vplivklûčovihparametrívpoperednʹoílužnoípídgotovkibíomasivrotornopulʹsacíjnomuaparatínaotrimannâlígnínu AT sydorenkov vplivklûčovihparametrívpoperednʹoílužnoípídgotovkibíomasivrotornopulʹsacíjnomuaparatínaotrimannâlígnínu |
| first_indexed |
2025-10-01T01:30:55Z |
| last_indexed |
2025-10-01T01:30:55Z |
| _version_ |
1844741150504648704 |
| spelling |
veorgua-article-5702025-09-30T09:19:40Z INFLUENCE OF KEY PARAMETERS OF ALKALINE PRETREATMENT OF BIOMASS IN A ROTARY-PULSATION APPARATUS FOR LIGNIN PRODUCTION ВПЛИВ КЛЮЧОВИХ ПАРАМЕТРІВ ПОПЕРЕДНЬОЇ ЛУЖНОЇ ПІДГОТОВКИ БІОМАСИ В РОТОРНО-ПУЛЬСАЦІЙНОМУ АПАРАТІ НА ОТРИМАННЯ ЛІГНІНУ Obodovych , O. Didkivska, H. Sydorenko , V. bioethanol, alkaline pretreatment, lignin extraction, cavitation, rotary-pulsation apparatus. біоетанол, лужна попередня підготовка, екстракція лігніну, кавітація, роторно-пульсаційний апарат. In bioethanol production technology from plant raw materials, pretreatment with subsequent hydrolysis is the most energy-consuming stage. Pretreatment technology is improved by combining chemical methods with physical methods. Hydrodynamic cavitation-based technology appears as a promising biomass pretreatment at industrial scales, which may be tailored to continuous or semi-continuous operation, saving time, energy, and operational costs. This study aimed to assess how the treatment parameters of an alkaline suspension of wheat straw in an RPA affect lignin extraction efficiency during pretreatment for hydrolysis. The wheat straw's alkaline suspension was processed in the RPA in recirculation mode. The variables examined were process temperature and alkali concentration. The solid/liquid ratio and rotor rotation speed remained constant throughout the study series. Lignin content was measured colorimetrically using acetyl bromide. It was determined that the medium heating during processing due to energy dissipation in the working zone of the RPA contributes to an increase in lignin extraction. It was established that an increase in the initial temperature of the alkaline suspension of wheat straw from 40 to 90 ºC within one hour leads to an increase in the lignin yield to 69.7%. An increase in the alkali concentration from 1 wt.% to 4 wt.% leads to an increase in the lignin yield from 69.7 to 81.5% of its initial content in the raw material. Comparing the obtained results of lignin extraction with similar results for other types of processing, it is possible to identify certain advantages, namely, the extraction process occurs at a temperature below 100 °C and atmospheric pressure. As a result of the research, it was found that the impact of a complex of physical processes occurring in the RPA working area allows for an increase in the yield of lignin in comparison with traditional processing with the same parameters of alkaline pretreatment of plant raw materials for fermentation. У технології отримання біоетанолу з рослинної сировини попередня обробка з подальшим гідролізом є найбільш енерговитратним етапом. З метою удосконалення технології попередньої обробки застосовують не тільки хімічні методи, а і їх комбінацію з методами фізичного впливу. Технологія на основі гідродинамічної кавітації видається перспективною попередньою обробкою біомаси в промислових масштабах, яка може бути адаптована для безперервної або напівбезперервної роботи, що дасть змогу заощадити час, енергію та експлуатаційні витрати. Метою цього дослідження було визначити вплив параметрів обробки лужної суспензії соломи пшеничної в роторно-пульсаційному апараті на ефективність екстракції лігніну протягом попередньої підготовки до гідролізу. Лужну суспензію пшеничної соломи обробляли в кавітаційному реакторі роторного типу в режимі рециркуляції. Параметрами варіювання були температура процесу та концентрація лугу. Співвідношення тверда речовина / рідина та швидкість обертання ротора залишались незмінними протягом всієї серії досліджень. Вміст лігніну визначали колориметрично з використанням ацетилброміду. Було виявлено, що нагрівання середовища протягом обробки внаслідок дисипації енергії в робочій зоні роторно-пульсаційного апарата сприяє збільшенню екстракції лігніну. Встановлено, що підвищення початкової температури лужної суспензії соломи пшеничної від 40 до 90 °C протягом однієї години приводить до збільшення виходу лігніну до 69,7 %. Підвищення концентрації лугу від 1 до 4 мас.% призводить до збільшення виходу лігніну з 69,7 до 81,5 % його початкового вмісту в сировині. Порівнюючи отримані результати екстракції лігніну з аналогічними результатами для інших видів обробки, наведених вище, можна відмітити певні переваги, а саме, процес екстракції відбувається за температури нижче 100 oC і атмосферного тиску. Внаслідок досліджень встановлено, що під впливом комплексу фізичних процесів, які відбуваються в робочій зоні роторно-пульсаційного апарата, вихід лігніну підвищується в порівнянні з традиційною обробкою з такими самими параметрами лужної попередньої обробки рослинної сировини для ферментації. Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine 2025-09-28 Article Article application/pdf https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/570 Возобновляемая энергетика; № 3(82) (2025): Scientific and applied Journal renewable energy ; 263-272 Відновлювана енергетика; № 3(82) (2025): Науково-прикладний журнал Відновлювана енергетика; 263-272 Vidnovluvana energetika ; No. 3(82) (2025): Scientific and applied Journal renewable energy ; 263-272 2664-8172 1819-8058 10.36296/1819-8058.2025.3(82) en https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/570/481 Copyright (c) 2025 Vidnovluvana energetika |