Integration of second and third generation biorefineries: valorization of fast-growing Paulownia wood and invasive macroalga Sargassum

Abstract

Overall objective: Development of strategies for the exploitation of lignocellulosic materials and macroalgaes, following the biorefinery concept.

Specific objective: • Collecting, preparation and characterization of the raw materials: a second-generation biomass (Paulownia wood) and a third-generation biomass (Sargassum muticum). • Study of sustainable fractionation using conventional-heating autohydrolysis and microwave-assisted autohydrolysis, and their combination with a second fractionation stage (another hydrothermal treatment or organosolv delignification) with the aim of high polysaccharide recovery from the raw materials. • Evaluation of the pretreatment effect on the enzymatic saccharification of both raw materials. • Evaluation of different configurations for saccharification and fermentation to produce second and third generation bioethanol. • Combined utilization of second and third generation biomasses for the concomitant production of marketable products and biofuels to boost the efficacy and development of biorefineries. • Valorization of the spent solid from fermentation with energy purposes. • Evaluation of the energy consumption/recovery within the overall processing.

Objetivo general: Desarrollo de estrategias para el aprovechamiento de materiales lignocelulósicos y macroalgas, siguiendo el concepto de biorrefinería.

Objetivos específicos: • Recolección, acondicionamiento y caracterización de las materias primas: una biomasa de segunda generación (madera de Paulownia) y una biomasa de tercera generación (Sargassum muticum). • Estudio de un fraccionamiento sostenible usando autohidrólisis asistida por calentamiento convencional y autohidrólisis asistida por microondas, y su combinación con una segunda etapa de fraccionamiento (otro tratamiento hidrotérmico o una deslignificación organosolv) con la finalidad de recuperar una gran cantidad de polisacáridos de ambas materia primas. • Evaluación del efecto del pretratamiento en la sacarificación enzimática de ambas materias primas. • Evaluación de las diferentes configuración de sacarificación y fermentación para producir bioetanol de segunda y tercera generación. • Uso combinado de las biomasas de segunda y tercera generación para la producción concomitante de productos comercializables y biocarburantes para incrementar la eficacia y el desarrollo de las biorrefinerías. • Valorización del sólido agotado de la fermentación con propósitos energéticos. • Evaluación del consumo y recuperación de la energía dentro del proceso general.

Obxectivo xeral: Desenvolvemento de estratexias para o aproveitamento de materiais lignocelulósicos e macroalgas, seguindo o concepto de biorrefinería.

Obxectivos específicos: • Recolección, acondicionamento e caracterización das materias primas: unha biomasa de segunda xeración (madeira de Paulownia) e unha biomasa de terceira xeración (Sargassum muticum). • Estudio dun fraccionamento sostible usando autohidrólise asistida por quentamento convencional e autohidrólise asistida por microondas, e a súa combinación cunha segunda etapa de fraccionamento (outro tratamento hidrotérmico ou unha deslignificación organosolv) coa finalidade de recuperar unha gran cantidade de polisacáridos de ambas materia primas. • Avaliación do efecto do pretratamento na sacarificación enzimática de ambas materias primas. • Avaliación das diferentes configuracións de sacarificación e fermentación para producir bioetanol de segunda e terceira xeración. • Uso combinado das biomasas de segunda e terceira xeración para a produción concomitante de produtos comercializables e biocarburantes para incrementar a eficacia e o desenvolvemento das biorrefinerías. • Valorización do sólido agotado da fermentación con propósitos enerxéticos. • Avaliación do consumo e recuperación da enerxía dentro do proceso xeral.