ТЕХНОЛОГІЯ ОТРИМАННЯ МОЛОЧНОЇ КИСЛОТИ ШЛЯХОМ КАТАЛІТИЧНОГО ПЕРЕТВОРЕННЯ ЛІГНОЦЕЛЮЛОЗНИХ ВІДХОДІВ З УРАХУВАННЯМ ПРИНЦИПІВ ЦИРКУЛЯРНОЇ ЕКОНОМІКИ
DOI:
https://doi.org/10.31319/2519-2884.47.2025.16Ключові слова:
біомаса, органічні відходи, целюлоза, циркулярна економіка, молочна кислота, сталий розвиток, навколишнє середовищеАнотація
Проведено оптимізацію хіміко-каталітичного перетворення лігноцелюлозних відходів у молочну кислоту, виконано порівняння хімічного та ферментативного каталізу з урахуванням принципів циркулярної економіки, які є важливими при проєктуванні будь-яких виробництв у країнах ЄС. Запропоновано проводити подрібнення лігноцелюлозних відходів на кульовому млині задля покращення процесу каталізу та скорочення часу перетворення. В якості каталізаторів досліджено оксиди металів — Al2O3, Fe3O4, ZrO2. Температура хіміко-каталітичного процесу становила 463 К.
Встановлено, що використання каталізатору, який містить 10 % ZrO2, дозволяє отримати вихід молочної кислоти 21,5 % при тривалості процесу 7 годин, у випадку 10 % Al2O3 при тій же тривалості перетворення вихід кислоти становить 16,5 %, при застосуванні Fe3O4 аналогічний показник мав значення 13,1 %.
Посилання
Institute for Sustainable Process Technology. Advanced Carbohydrates Biorefinery: From Waste to Value. URL: https://ispt.eu/projects/advanced-carbohydrates-biorefinery-from-waste-to-value/ (дата звернення: 06.05.2025).
Khaksar Y. Modeling the Circular Economy in Cellulose Synthesis from Recycled Materials: A Novel Construction Management Approach. Environmental Industry Letters. 2024. Vol. 2, No 1. P. 30–43.
Zhong M., Li X. Solar driven catalytic conversion of cellulose biomass into lactic acid over copper reconstructed natural mineral. Applied Catalysis B: Environmental. 2022. Vol. 317. P. 1217–1218.
Azka M., Adam A., Ridzuan S.M. A review on the enhancement of circular economy aspects focusing on nanocellulose composites. International Journal of Biological Macromolecules. 2024. Vol. 269, No 1. P. 1320–1352.
Candela H., Illera A., Barea P. The Study and Optimization of the AlCl3/SnCl2 Catalyst System in the Subcritical Water Production of Lactic Acid from Corn Stover. Catalysts. 2025. Vol. 15, No 6. P. 539.
Wang G., Tan X., Ly H. Highly Selective Conversion of Cellobiose and Cellulose to Hexitols by Ru-Based Homogeneous Catalyst under Acidic Condition. Industrial & Engineering Chemistry Research. 2016. Vol. 55, No 18. P. 5263–5270.
Lei X., Wang F.-F., Liu C.-L., Yang R.-Z. One-pot catalytic conversion of carbohydrate biomass to lactic acid using an ErCl3 catalyst. Appl. Catal. A. 2014. Vol. 482. P.78–83.
Yang X., Yang L., Fan W., Lin H. Effect of redox properties of LaCoO3 perovskite catalyst on production of lactic acid from cellulosic biomass. Catal. Today. 2016.Vol. 269. P.56–64.
Coman S.M., Verziu M., Tirsoaga A. NbF5–AlF3 Catalysts: Design, Synthesis, and Application in Lactic Acid Synthesis from Cellulose. ACS Catal. 2015. Vol.5. P. 3013–3026.
Chambon F., Rataboul F., Pinel C., Cabiac A. Cellulose hydrothermal conversion promoted by heterogeneous Brønsted and Lewis acids: Remarkable efficiency of solid Lewis acids to pro-duce lactic acid. Appl. Catal. B. 2011, Vol. 105. P. 171–181.
Wattanapaphawong P., Reubroycharoen P., Yamaguchi A. Conversion of cellulose into lactic acid using zirconium oxide catalysts. RSC Adv. 2017. Vol. 7. P. 18561–18568.
Teramoto Y., Tanaka N., Lee S.-H., Endo T. Pretreatment of eucalyptus wood chips for enzy-matic saccharification using combined sulfuric acid-free ethanol cooking and ball milling. Bio-technol. Bioeng. 2008. Vol. 99. P. 75–85.
Wang S., Cheng A., Liu F., Zeng X. Catalytic conversion network for lignocellulosic biomass valorization: a panoramic view, Industrial Chemistry & Materials. 2023. Vol. 1, No 2. P. 188–206.
Guo M., Chengfeng Zh. Sustainable Production of Lactic Acid from Cellulose Using Au/W-ZnO Catalysts. Polymers. 2023. Vol. 15, No 21. P. 4235.
Institute for Sustainable Process Technology. Advanced Carbohydrates Biorefinery: From Waste to Value. URL: https://ispt.eu/projects/advanced-carbohydrates-biorefinery-from-waste-to-value/.
Khaksar Y. (2024). Modeling the Circular Economy in Cellulose Synthesis from Recycled Mate-rials: A Novel Construction Management Approach. Environmental Industry Letters. 2(1). P. 30–43.
Zhong M., Li X. (2022). Solar driven catalytic conversion of cellulose biomass into lactic acid over copper reconstructed natural mineral. Applied Catalysis B: Environmental. 317. P. 1217-1218.
Azka M., Adam A., Ridzuan S.M. (2024). A review on the enhancement of circular economy aspects focusing on nanocellulose composites. International Journal of Biological Macromole-cules. 269(1). P. 1320-1352.
Candela H., Illera A., Barea P. (2025). The Study and Optimization of the AlCl3/SnCl2 Catalyst System in the Subcritical Water Production of Lactic Acid from Corn Stover. Catalysts. 15(6). P. 539.
Wang G., Tan X., Ly H. (2016). Highly Selective Conversion of Cellobiose and Cellulose to Hexitols by Ru-Based Homogeneous Catalyst under Acidic Condition. Industrial & Engineering Chemistry Research. 55(18). P. 5263-5270.
Lei X., Wang F.-F., Liu C.-L., Yang R.-Z. (2014). One-pot catalytic conversion of carbohydrate biomass to lactic acid using an ErCl3 catalyst. Appl. Catal. A. 482. P. 78–83.
Yang X., Yang L., Fan W., Lin H. (2016). Effect of redox properties of LaCoO3 perovskite cata-lyst on production of lactic acid from cellulosic biomass. Catal. Today. 269. P.56–64.
Coman S.M., Verziu M., Tirsoaga A. (2015). NbF5–AlF3 Catalysts: Design, Synthesis, and Ap-plication in Lactic Acid Synthesis from Cellulose. ACS Catal. 5. P. 3013–3026.
Chambon F., Rataboul F., Pinel C., Cabiac A. (2011). Cellulose hydrothermal conversion pro-moted by heterogeneous Brønsted and Lewis acids: Remarkable efficiency of solid Lewis acids to produce lactic acid. Appl. Catal. B. 105. P. 171–181.
Wattanapaphawong P., Reubroycharoen P., Yamaguchi A. (2017). Conversion of cellulose into lactic acid using zirconium oxide catalysts. RSC Adv. 7. P. 18561–18568.
Teramoto Y., Tanaka N., Lee S.-H., Endo T. (2008). Pretreatment of eucalyptus wood chips for enzymatic saccharification using combined sulfuric acid-free ethanol cooking and ball milling. Biotechnol. Bioeng. 99. P. 75–85.
Wang S., Cheng A., Liu F., Zeng X. (2023). Catalytic conversion network for lignocellulosic biomass valorization: a panoramic view, Industrial Chemistry & Materials. 1(2). P. 188–206.
Guo M., Chengfeng Zh. (2023). Sustainable Production of Lactic Acid from Cellulose Using Au/W-ZnO Catalysts. Polymers. 15(21). P. 4235.
