SBIR Phase I: Green Solvent-Enabled Synthesis of Biobased Furans

SBIR 第一阶段:绿色溶剂合成生物基呋喃

基本信息

  • 批准号:
    1315356
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 15万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2013
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2013-07-01 至 2014-06-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This Small Business Innovation Research Phase I project focuses on providing the proof of concept that a gamma-valerolactone (GVL) based reaction system can deliver yield and cost advantages to convert real biomass feedstocks to useful biorenewable chemicals. Glucan Biorenewables envisions developing a scalable furan-based chemical platform using GVL, a biomass-derived solvent, for both the sugar separation and reaction system. Bench-scale evidence shows GVL delivers significant improvement in dehydration selectivity and conversion of C5 and C6 sugars to biorenewable chemicals like furfural and 5-hydroxymethylfurfural (HMF). The GVL-based reaction system provides important advantages over current biomass dehydration processes. These include increased reactivity of homogeneous acids for hydrolysis and dehydration, improvements in the use of solid catalysts, increased yields through minimizing degradation, and the solubilization and recovery of lignin/humins. These advantages translate to the potential to improve biomass conversion with higher yields and lower energy and capital cost than commercially available processes. The technology has been demonstrated to be effective using pure xylose and glucose however this project will prove the commercial viability by demonstrating efficient conversion and solvent recycling using real feedstocks such as corn cob, corn stover, bagasse, oat hulls.The broader impact/commercial potential of this project is the development of a cost competitive process to deliver biorenewable chemicals produced from waste biomass. These intermediate furan derivatives, furfural and 5-hydroxymethylfurfural (HMF), have multiple uses with enormous opportunities to replace petroleum-based chemicals in applications ranging from packaging to insulation. The processing and logistical costs that have long hindered large-scale biorenewable chemical production of furfural and HMF are addressed with GlucanBio?s novel solvent system. Given the Midwest alone boasts more than five-hundred thousand tons of collected biomass waste such as oat hulls, corn cobs and corn stover, GlucanBio is in a unique position to build partnerships and create value for utilizing these waste streams. Large innovative corporations are publicly touting their commitment of 100% plant-based bottles by 2016. Polyethylene furanoate (PEF), a downstream derivative of HMF, has been proven to have superior bottling properties to PET and multiple companies are looking at the development of PEF as a substitute for PET bottles. This is just one of many examples of uses for furan derivatives. The proposed project provides the critical proof of concept regarding successful, cost effective biomass conversion to furans which can address both existing market needs and grow new markets.
该小型企业创新研究第一阶段项目的重点是提供概念证明,即基于 γ-戊内酯 (GVL) 的反应系统可以提供产量和成本优势,将真正的生物质原料转化为有用的生物可再生化学品。 Glucan Biorenewables 设想使用 GVL(一种生物质衍生溶剂)开发一个可扩展的基于呋喃的化学平台,用于糖分离和反应系统。 实验室规模的证据表明,GVL 可显着提高脱水选择性以及将 C5 和 C6 糖转化为糠醛和 5-羟甲基糠醛 (HMF) 等生物可再生化学品。 基于 GVL 的反应系统比当前的生物质脱水工艺具有重要优势。这些包括提高均相酸的水解和脱水反应性、改进固体催化剂的使用、通过最大限度地减少降解来提高产量以及木质素/腐殖质的溶解和回收。这些优势转化为提高生物质转化的潜力,与商业上可用的工艺相比,产量更高,能源和资本成本更低。该技术已被证明使用纯木糖和葡萄糖是有效的,但该项目将通过使用玉米芯、玉米秸秆、甘蔗渣、燕麦壳等真实原料展示高效转化和溶剂回收来证明其商业可行性。更广泛的影响/商业潜力该项目的重点是开发一种具有成本竞争力的工艺,以提供由废弃生物质生产的生物可再生化学品。这些中间呋喃衍生物、糠醛和 5-羟甲基糠醛 (HMF) 具有多种用途,在从包装到绝缘等各种应用中具有替代石油基化学品的巨大机会。 GlucanBio 的新型溶剂系统解决了长期以来阻碍糠醛和 HMF 大规模生物可再生化学品生产的加工和物流成本问题。 仅中西部地区就拥有超过 50 万吨收集的生物质废物,例如燕麦壳、玉米芯和玉米秸秆,GlucanBio 处于建立合作伙伴关系并为利用这些废物流创造价值的独特地位。大型创新公司公开宣称他们承诺到 2016 年使用 100% 植物基瓶子。聚乙烯呋喃酸酯 (PEF) 是 HMF 的下游衍生物,已被证明具有优于 PET 的装瓶性能,多家公司正在考虑开发 PEF作为 PET 瓶的替代品。这只是呋喃衍生物用途的众多例子之一。 拟议的项目提供了关于成功、具有成本效益的生物质转化为呋喃的关键概念证明,可以满足现有市场需求并开发新市场。

项目成果

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