Onderzoek naar het effect van metaalionen en mediators op de selectiviteit van de delignificatie tijdens de voorbehandeling van populierenhout door Phanerochaete chrysosporium.

Microbiële voorbehandeling van lignocellulose biomassa wordt uitgevoerd om het substraat te delignificeren voor verder gebruik van de aanwezige koolhydraten. Typische toepassingen van het voorbehandelde substraat zijn de omzetting ervan in chemicaliën door navolgende hydrolyse en fermentatie, of biopulping voor gebruik in de papierindustrie. Ten opzichte van de meer traditionele technieken bij hoge temperaturen en met het gebruik van grote hoeveelheden organische solventen, is de microbiële voorbehandeling een milieuvriendelijke technologie. De schimmel Phanerochaete chrysosporium is een goede kandidaat voor afbraak van lignine vanwege de snelle groei en hoge optimale groeitemperatuur. Voor delignificatiedoeleinden scheidt de schimmel extracellulaire peroxidasen uit, d.w.z. mangaanperoxidase en lignine peroxidase, die de oxidatie en depolymerisatie van het lignine katalyseren. Het belangrijkste nadeel is echter de niet-selectieve degradatie van het lignine ten opzichte van de aanwezige koolhydraten. Supplementen, zoals metaalionen en aromatische verbindingen, kunnen een activerende of remmende werking hebben op het delignificatie- en hydrolyseproces. Bovendien heeft recent onderzoek aangetoond dat sommige metaalionen en aromatische verbindingen kunnen fungeren als tussenproducten bij de oxidatie van niet-fenolische verbindingen, zoals koolhydraten. Delignificatie van lignocellulose en hydrolyse of oxidatie van koolhydraten zullen de efficiëntie van de voorbehandeling bepalen, afhankelijk van de gewenste toepassing. Daarom zal in dit onderzoek de invloed van supplementen op de verschillende mogelijke actoren in het proces, d.w.z. substraat, micro-organisme en enzymen, worden onderzocht. Een beter inzicht in de voorbehandeling zal helpen om te bepalen welke combinatie en concentraties van supplementen het toepassingspotentieel van het voorbehandelde hout verbeteren. Bovendien wordt een methode ontworpen voor eenvoudige bepaling van de groeisnelheid en delignificatiesnelheid door FTIR. Tenslotte zal een wiskundig model ontwikkeld worden om de evolutie van het delignificatieproces te beschrijven.

Trefwoorden:PEROXIDASE, VASTESTOFFERMENTATIE, LIGNOCELLULOSE, SCHIMMELS

Disciplines:Biochemie en metabolisme, Microbiologie, Fermentatie, Industriële microbiologie