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- The effect of the chemical character of ionic liquids on biomass pre-treatment and posterior enzymatic hydrolysisPublication . Bernardo, Joana; Gírio, Francisco; Lukasik, Rafal M.ABSTRACT: Ionic liquids have been recognised as interesting solvents applicable in efficient lignocellulosic biomass valorisation, especially in biomass fractionation into individual polymeric components or direct hydrolysis of some biomass fractions. Considering the chemical character of ionic liquids, two different approaches paved the way for the fractionation of biomass. The first strategy integrated a pre-treatment, hydrolysis and conversion of biomass through the employment of hydrogen-bond acidic 1-ethyl-3-methyimidazolim hydrogen sulphate ionic liquid. The second strategy relied on the use of a three-step fractionation process with hydrogen-bond basic 1-ethyl-3-methylimidazolium acetate to produce high purity cellulose, hemicellulose and lignin fractions. The proposed approaches were scrutinised for wheat straw and eucalyptus residues. These different biomasses enabled an understanding that enzymatic hydrolysis yields are dependent on the crystallinity of the pre-treated biomass. The use of acetate based ionic liquid allowed crystalline cellulose I to change to cellulose II and consequently enhanced the glucan to glucose yield to 93.1 +/- 4.1 mol% and 82.9 +/- 1.2 mol% for wheat straw and eucalyptus, respectively. However, for hydrogen sulphate ionic liquid, the same enzymatic hydrolysis yields were 61.6 +/- 0.2 mol% for wheat straw and only 7.9 +/- 0.3 mol% for eucalyptus residues. These results demonstrate the importance of both ionic liquid character and biomass type for efficient biomass processing.
- Infraestrutura de investigação para a biomassa e a bioenergia: BBRI - Biomass and Bioenergy Research InfrastructurePublication . Reis, Alberto; Abreu, Mariana; Pacheco, Marta; Bernardo, Joana; Silva, R.; Domingues, Lucília; Teixeira, J.A.; Gírio, FranciscoRESUMO: A BBRI é a única Infraestrutura Nacional de Investigação em Biomassa e Bioenergia, que integra o Roteiro Nacional de Infraestruturas de Investigação de Interesse Estratégico em Portugal desde 2014, sendo distribuída por dois nós. O nó de Lisboa tem por base as infraestruturas laboratoriais e piloto existentes na Unidade de Bioenergia e Biorrefinarias (UBB) do Laboratório Nacional de Energia e Geologia (LNEG) e o nó de Braga, as infraestruturas laboratoriais e tecnológicas do Centro de Engenharia Biológica (CEB) da Universidade do Minho (UM). As atividades científicas da BBRI estão focadas nas tecnologias de conversão de biomassa para obtenção de biocombustíveis avançados, produtos não-energéticos de base biológica e outros biomateriais, inseridas em seis sub-plataformas de investigação (sub-RIs). O trabalho da BBRI nestas 6 sub-RIs encontra-se complementarmente organizado em atividades de formação, serviços e atividades de disseminação, visando a capacitação de novos profissionais em bioenergia sustentável e contribuindo para a excelência da investigação em Portugal no domínio da Bioenergia e Bioeconomia.
- Imidazole processing of wheat straw and eucalyptus residues: comparison of pre-treatment conditions and their influence on enzymatic hydrolysisPublication . Pereira, Pedro M. A.; Bernardo, Joana; Roseiro, Luisa B.; Gírio, Francisco; Lukasik, Rafal M.ABSTRACT: Biomass pre-treatment is a key step in achieving the economic competitiveness of biomass conversion. In the present work, an imidazole pre-treatment process was performed and evaluated using wheat straw and eucalyptus residues as model feedstocks for agriculture and forest-origin biomasses, respectively. Results showed that imidazole is an efficient pre-treatment agent; however, better results were obtained for wheat straw due to the recalcitrant behavior of eucalyptus residues. The temperature had a stronger effect than time on wheat straw pre-treatment but at 160 degrees C and 4 h, similar results were obtained for cellulose and hemicellulose content from both biomasses (ca. 54% and 24%, respectively). Lignin content in the pre-treated solid was higher for eucalyptus residues (16% vs. 4%), as expected. Enzymatic hydrolysis, applied to both biomasses after different pre-treatments, revealed that results improved with increasing temperature/time for wheat straw. However, these conditions had no influence on the results for eucalyptus residues, with very low glucan to glucose enzymatic hydrolysis yield (93% for wheat straw vs. 40% for eucalyptus residues). Imidazole can therefore be considered as a suitable solvent for herbaceous biomass pre-treatment.
- BIOREF : Laboratório colaborativo para as biorrefinariasPublication . Bernardo, Joana; Gírio, Francisco; Rocha, I.; Coelho, N.; Noreira, N.; Barradas, G.; Pascoal-Neto, C.; Brito, P.RESUMO: A investigação multidisciplinar, o desenvolvimento e a inovação são pilares fundamentais para alterar o verdadeiro paradigma da economia baseada em recursos fósseis, de modo a conceber e implementar novas economias e mercados orientados para a utilização sustentável da biomassa. De modo a contribuir para uma economia de (muito) baixo carbono e gerar novas cadeias de valor através da utilização sustentável de diferentes tipos de biomassa e biorresíduos, criação de empregos e impulsionar a bioeconomia baseada em recursos sustentáveis como alternativa aos recursos fósseis, foi criado o Laboratório Colaborativo (CoLAB) BIOREF. O BIOREF é uma entidade orientada para o mercado, concentrando as suas atividades no desenvolvimento, exploração, transferência e/ou venda de direitos de Propriedade Intelectual de novas tecnologias, produtos e serviços. O impacto a curto e longo prazo na economia nacional e na criação de empregos será alcançado pela excelência científica que opera num ambiente inspirador e inovador de I&D&I. Isto é feito, através da criação de novas ligações com as partes interessadas nacionais e europeias para identificar os desafios e necessidades para a implantação de biorrefinarias sustentáveis (económicas, ambientais e sociais) rumo a uma economia com baixo teor de carbono.
- Desenvolvimento de processos de pré-tratamento da biomassa para a separação eficiente das correntes de lenhina e de açúcaresPublication . Carvalheiro, Florbela; Lukasik, Rafal M.; Duarte, Luís C.; Roseiro, Luisa B.; Ribeiro, Belina; Marques, Susana; Bernardo, Joana; Van-Dúnem, Vanmira; Pires, Filipa; Costa, Diogo; Sanfins, Luís; Gírio, FranciscoRESUMO: O fracionamento da biomassa é um dos principais pontos críticos no desenvolvimento das biorrefinarias. Neste trabalho, são apresentadas três estratégias inovadoras com vista à separação seletiva das frações de celulose, hemicelulose e lenhina, utilizando compostos orgânicos, geralmente em solução aquosa: i) utilização de líquidos iónicos (ILs) em particular [emim][OAc] e [emim][HSO4]); ii) processos organosolv baseados na utilização de misturas etanol:água (50:50); e iii) um processo não aquoso baseado em imidazole. Os processos com ILs permitiram um fracionamento diferencial e, em geral, uma redução da cristalinidade da celulose. Os processos organosolv permitiram modular a distribuição de produtos derivados da hemicelulose e da lenhina entre as fases sólida e líquida. A utilização de imidazole, permitiu a separação das duas frações de polissacáridos e contribuiu para despolimerização da lenhina.