Una bioraffineria a ciclo chiuso potrebbe ridurre drasticamente il costo dei biocarburanti e dei prodotti correlati. In questo approccio, la raffineria produce i solventi di cui ha bisogno, piuttosto che "importarli". Gli scienziati del Joint BioEnergy Institute stanno sviluppando un concetto di bioraffineria a ciclo chiuso che utilizza la lignina di scarto come potenziale solvente di processo. Come? Hanno sintetizzato una nuova classe rinnovabile di solventi eutettici profondi. Questi solventi funzionano bene. Se miscelato con altri liquidi e utilizzato per il pretrattamento della biomassa, questi solventi rilasciavano zucchero da materie prime erbacee per la produzione di combustibili e sostanze chimiche.

I solventi eutettici profondi offrono una vasta gamma di vantaggi rispetto ad altre opzioni di pretrattamento della biomassa disponibili, come i liquidi ionici. I solventi sono facili da sintetizzare grazie all'ampia disponibilità di lignina di scarto poco costosa. Ulteriore, c'è un buon potenziale per un significativo aumento di scala del processo di produzione del solvente. La lignina è un componente importante della biomassa vegetale. È anche un importante flusso di rifiuti durante la lavorazione della biomassa. Trasformare i rifiuti in una risorsa rende questi solventi rinnovabili un nuovo approccio interessante per la conversione della biomassa in biocarburanti e prodotti meno costosi. Ulteriore, i solventi eutettici profondi offrono un'alternativa sostenibile ai solventi convenzionali e ai liquidi ionici.

I solventi eutettici profondi (DES) rappresentano una nuova classe di solventi rinnovabili derivati ​​dalla conversione di composti derivati ​​dalla lignina. Naturalmente presente nella biomassa lignocellulosica, la lignina rappresenta dal 20 al 30 percento del peso secco della biomassa. Con lo sviluppo della produzione commerciale di biocarburanti e bioprodotti, si prevede che ogni anno verrà generata una quantità significativa di lignina che deve essere convertita nei bioprodotti desiderati. Così, la valorizzazione della lignina è un argomento molto importante da affrontare per i ricercatori per consentire la crescita di una bioeconomia statunitense. Dieci composti fenolici derivati ​​dalla lignina sono stati testati come donatori di legami idrogeno in miscele variabili con cloruro di colina per sintetizzare DES profondi, solventi che quando miscelati hanno una temperatura di fusione inferiore rispetto ai singoli solventi.

Dopo lo screening iniziale, il team ha selezionato e utilizzato quattro DES per il pretrattamento della biomassa di switchgrass. I ricercatori hanno lavato la biomassa pretrattata per rimuovere potenziali effetti inibitori sull'idrolisi enzimatica e sulla fermentazione. Un nuovo lotto della miscela di DES e cloruro di colina ha prodotto circa l'87 percento di resa in glucosio, mentre il DES riciclato ha portato a una diminuzione dei rendimenti del 78 percento e del 70 percento per il secondo e il terzo round, rispettivamente. I processi a biomassa che utilizzano questi DES rinnovabili potrebbero ridurre i costi operativi realizzando una bioraffineria a ciclo chiuso che genera i solventi necessari per il pretrattamento della biomassa dal processo stesso di conversione della biomassa.