SBIR Phase II: Catalytic Conversion of Lignocellulosic Biomass into Furfural and Dissolving Pulp using Green Solvents

SBIR 第二阶段:使用绿色溶剂将木质纤维素生物质催化转化为糠醛和溶解浆

基本信息

  • 批准号:
    1632394
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 74.94万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2016
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2016-09-15 至 2019-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The broader impact/commercial potential of this Small Business Innovation Research Phase II project provides a technology platform to convert non-food biomass, such as wood and corn stalks, into biofuels, chemicals, and bioproducts. Biomass utilization is a solution to increase global sustainability and decrease petroleum-based greenhouse gas emissions. This project will use wood biomass to simultaneously co-produce three high-end products, dissolving pulp, furfural, and technical lignin, of which the dissolving pulp and furfural are the focus of this project. Current methods of producing these products only use one of the three primary biomass components. By co-producing two products, revenues increase and unit production costs decrease as production costs are spread over a larger product volume. The use of this solvent obtained from the biomass is a unique approach in the biomass conversion industry and offers an alternative to conventional enzyme or microbial processing. Benefits include restoring furfural production in the United States, decreasing dissolving pulp production costs, and increasing the commercial value of renewable biomass that currently has low or no value. This sustainable and environmentally friendly technology will increase global sustainability and revitalize rural economies by stimulating investment and creating jobs. The objectives of this Phase II research project are to demonstrate and advance to pilot scale our technology to simultaneously co-produce dissolving pulp and furfural from biomass using gamma valerolactone (GVL) as solvent. While other technologies focus on the production of a single product from biomass, GVL?' ability to fractionate lignocellulosic biomass into its three main components (cellulose, hemicellulose, and lignin) at high concentration and purity, produce significant cost and technical advantages. GVL fractionation produces solid cellulose at high yield (90%) and purity (90%), without the need for pre-treatment or further chemical refining. This cellulose can be converted into dissolving pulp for high-end applications such as textiles (rayon), cellophane, or microcrystalline cellulose. The hemicellulose fraction does not need to be separated from the GVL and is readily converted into furfural within GVL at high yields (75%) and high concentrations, minimizing separation costs. Preliminary mass and energy balances and techno-economic modeling based on lab data predict attractive financial returns. Tasks will focus on biomass fractionation to produce dissolving pulp, furfural purification, and GVL recovery at bench-scale. This experimental work will inform the engineering development for an integrated, continuous process, pilot demonstration unit.
该小企业创新研究第二阶段项目具有更广泛的影响/商业潜力,提供了一个将木材和玉米秆等非食品生物质转化为生物燃料、化学品和生物产品的技术平台。生物质利用是提高全球可持续性和减少石油温室气体排放的解决方案。该项目将利用木材生物质同时联产溶解浆、糠醛、工业木质素三种高端产品,其中溶解浆和糠醛是本项目的重点。目前生产这些产品的方法仅使用三种主要生物质成分中的一种。通过联合生产两种产品,收入会增加,单位生产成本会降低,因为生产成本会分摊到更大的产品量上。使用从生物质中获得的溶剂是生物质转化行业中的一种独特方法,并提供了传统酶或微生物加工的替代方案。好处包括恢复美国的糠醛生产、降低溶解浆生产成本以及提高目前价值较低或没有价值的可再生生物质的商业价值。这种可持续且环保的技术将通过刺激投资和创造就业机会来提高全球可持续性并振兴农村经济。该第二阶段研究项目的目标是展示我们的技术并将其推进到中试规模,以使用γ-戊内酯(GVL)作为溶剂,从生物质中同时联产溶解浆和糠醛。虽然其他技术专注于利用生物质生产单一产品,但 GVL?能够以高浓度和纯度将木质纤维素生物质分馏为其三种主要成分(纤维素、半纤维素和木质素),产生显着的成本和技术优势。 GVL 分馏以高产率 (90%) 和高纯度 (90%) 生产固体纤维素,无需预处理或进一步化学精炼。这种纤维素可以转化为用于高端应用的溶解浆,例如纺织品(人造丝)、玻璃纸或微晶纤维素。半纤维素部分不需要从 GVL 中分离,并且很容易在 GVL 中以高产率 (75%) 和高浓度转化为糠醛,从而最大限度地降低分离成本。基于实验室数据的初步质量和能量平衡以及技术经济模型预测了有吸引力的财务回报。任务将集中于小规模生物质分馏以生产溶解浆、糠醛纯化和 GVL 回收。这项实验工作将为集成、连续过程、试点示范装置的工程开发提供信息。

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Increasing the revenue from lignocellulosic biomass: Maximizing feedstock utilization
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    2017-05
  • 期刊:
  • 影响因子:
    13.6
  • 作者:
    Alonso DM;Hakim SH;Zhou S;Won W;Hosseinaei O;Tao J;Garcia-Negron V;Motagamwala AH;Mellmer MA;Huang K;Houtman CJ;Labbé N;Harper DP;Maravelias C;Runge T;Dumesic JA
  • 通讯作者:
    Dumesic JA
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