Выделение лигнина и его конденсация в зависимости от температуры, времени пребывания и системы растворителя в проточных реакторах

Сольволитическое выделение лигнина из биомассы является критическим этапом в подходе «ligin-first» к биорафинированию, включая процесс восстановления каталитической фракционирования (reductive catalytic fractionation, RCF). Для оптимальной работы RCF важно быстро извлечь лигнин из биомассы при высоких степенях делигнификации и перенести молекулы лигнина на поверхность катализатора в течение времени, минимизирующего реакции конденсации лигнина. В настоящей работе мы используем проточный реактор для изучения влияния температуры (175–250 °C), времени пребывания (9–36 мин) и состава растворителя (метанол и смесь метанол–вода) на выделение и конденсацию лигнина. Для каждой комбинации условий оцениваем три показателя: суммарную делигнификацию, скорость делигнификации и степень конденсации, последнюю измеряем как снижение выхода мономеров в пакетных реакциях гидрогенолиза солвольситной жидкости по сравнению с пакетными RCF-реакциями. Установлено, что делигнификация в основном определяется температурой, тогда как время пребывания определяет степень конденсации лигнина. Кроме того, степень как извлечения, так и конденсации увеличивалась в системе растворителя метанол–вода по сравнению с чистым метанолом. Лигнин, извлечённый в метаноле, остаётся стабильным при временах пребывания до 18 мин при температурах ≤225 °C, тогда как большая часть лигнина, извлечённого в метанол–вода, уже конденсируется при времени пребывания 9 мин и температуре 200 °C. Эти результаты могут служить ориентиром при проектировании реакторов и выборе растворителя для процессов lignin-first биорафинирования, направленных на физическое разделение биомассы и катализатора.