Ett bioraffinaderi med sluten krets skulle dramatiskt kunna sänka kostnaderna för biobränslen och relaterade produkter. I detta tillvägagångssätt, raffinaderiet producerar de lösningsmedel det behöver, snarare än att "importera" dem. Forskare vid Joint BioEnergy Institute utvecklar ett bioraffinaderikoncept med sluten krets som använder avfallslignin som ett potentiellt processlösningsmedel. Hur? De syntetiserade en ny och förnybar klass av djupa eutektiska lösningsmedel. Dessa lösningsmedel fungerar bra. När den blandas med andra vätskor och används för förbehandling av biomassa, dessa lösningsmedel frigjorde socker från gräsbevuxna råvaror för bränsle- och kemikalieproduktion.

De djupa eutektiska lösningsmedlen erbjuder ett brett utbud av fördelar jämfört med andra tillgängliga förbehandlingsalternativ för biomassa, såsom joniska vätskor. Lösningsmedlen är lätta att syntetisera på grund av den breda tillgången på billigt avfallslignin. Ytterligare, det finns en god potential för betydande uppskalning av lösningsmedelsproduktionsprocessen. Lignin är en viktig komponent i växtbiomassa. Det är också en stor avfallsström under biomassabearbetning. Att förvandla avfall till en tillgång gör dessa förnybara lösningsmedel till ett attraktivt nytt tillvägagångssätt för omvandling av biomassa till biobränslen och billigare produkter. Ytterligare, de djupa eutektiska lösningsmedlen erbjuder ett hållbart alternativ till konventionella lösningsmedel och joniska vätskor.

Djupa eutektiska lösningsmedel (DES) representerar en ny klass av förnybara lösningsmedel som härrör från omvandlingen av lignin-härledda föreningar. Finns naturligt i lignocellulosabiomassa, lignin står för 20 till 30 procent av biomassans torrvikt. Med utvecklingen av kommersiell produktion av biobränslen och bioprodukter, det förväntas att en betydande mängd lignin kommer att genereras årligen som behöver omvandlas till önskade bioprodukter. Således, ligninvalorisering är ett mycket viktigt ämne för forskare att ta upp för att möjliggöra tillväxten av en amerikansk bioekonomi. Tio lignin-härledda fenolföreningar testades som vätebindningsdonatorer i olika blandningar med kolinklorid för att syntetisera djupa DES-lösningar som när de blandas har en lägre smälttemperatur än de enskilda lösningsmedlen.

Efter den första screeningen, teamet valde ut och använde fyra DES för biomassaförbehandling av switchgrass. Forskarna tvättade den förbehandlade biomassan för att ta bort potentiella hämmande effekter på enzymatisk hydrolys och fermentering. En ny sats av DES och kolinkloridblandningen resulterade i cirka 87 procent glukosutbyte, medan återvunnen DES resulterade i minskade avkastningar på 78 procent och 70 procent för andra och tredje omgången, respektive. Biomassaprocesser som använder dessa förnybara DES kan minska driftskostnaderna genom att uppnå ett bioraffinaderi med sluten krets som genererar de lösningsmedel som behövs för förbehandling av biomassa från själva processen för omvandling av biomassa.