Uma biorrefinaria de circuito fechado poderia reduzir drasticamente o custo dos biocombustíveis e produtos relacionados. Nesta abordagem, a refinaria produz os solventes de que precisa, em vez de "importá-los". Cientistas do Joint BioEnergy Institute estão desenvolvendo um conceito de biorrefinaria de circuito fechado que usa lignina residual como um potencial solvente de processo. Como? Eles sintetizaram uma classe nova e renovável de solventes eutéticos profundos. Esses solventes funcionam bem. Quando misturado com outros líquidos e usado para pré-tratamento de biomassa, esses solventes liberavam açúcar de matérias-primas gramíneas para a produção de combustível e produtos químicos.

Os solventes eutéticos profundos oferecem uma ampla gama de vantagens sobre outras opções de pré-tratamento de biomassa disponíveis, como líquidos iônicos. Os solventes são fáceis de sintetizar devido à ampla disponibilidade de resíduos de lignina de baixo custo. Avançar, há um bom potencial para aumento significativo de escala do processo de produção de solventes. A lignina é o principal componente da biomassa vegetal. É também um importante fluxo de resíduos durante o processamento de biomassa. Transformar resíduos em ativos torna esses solventes renováveis ​​uma nova abordagem atraente para a conversão de biomassa em biocombustíveis e produtos mais baratos. Avançar, os solventes eutéticos profundos oferecem uma alternativa sustentável aos solventes convencionais e líquidos iônicos.

Os solventes eutéticos profundos (DESs) representam uma nova classe de solventes renováveis ​​derivados da conversão de compostos derivados da lignina. Naturalmente encontrado na biomassa lignocelulósica, a lignina é responsável por 20 a 30 por cento do peso seco da biomassa. Com o desenvolvimento da produção comercial de biocombustíveis e bioprodutos, prevê-se que uma quantidade significativa de lignina será gerada anualmente, que precisa ser convertida nos bioprodutos desejados. Assim, A valorização da lignina é um tópico muito importante para os pesquisadores abordarem para permitir o crescimento de uma bioeconomia dos EUA. Dez compostos fenólicos derivados de lignina foram testados como doadores de ligações de hidrogênio em misturas variadas com cloreto de colina para sintetizar DESs profundos - solventes que, quando misturados, têm uma temperatura de fusão mais baixa do que os solventes individuais.

Após a triagem inicial, a equipe selecionou e usou quatro DESs para pré-tratamento de biomassa de switchgrass. Os pesquisadores lavaram a biomassa pré-tratada para remover potenciais efeitos inibitórios na hidrólise enzimática e fermentação. Um novo lote da mistura de DES e cloreto de colina resultou em um rendimento de glicose de aproximadamente 87 por cento, enquanto o DES reciclado resultou em rendimentos reduzidos de 78 por cento e 70 por cento para a segunda e terceira rodadas, respectivamente. Os processos de biomassa que utilizam esses DESs renováveis ​​podem reduzir os custos operacionais, alcançando uma biorrefinaria de circuito fechado que gera os solventes necessários para o pré-tratamento da biomassa a partir do próprio processo de conversão da biomassa.