Une bioraffinerie en boucle fermée pourrait réduire considérablement le coût des biocarburants et des produits connexes. Dans cette approche, la raffinerie produit les solvants dont elle a besoin, plutôt que de les "importer". Les scientifiques du Joint BioEnergy Institute développent un concept de bioraffinerie en boucle fermée qui utilise la lignine résiduelle comme solvant de traitement potentiel. Comment? Ils ont synthétisé une nouvelle classe renouvelable de solvants eutectiques profonds. Ces solvants fonctionnent bien. Lorsqu'il est mélangé avec d'autres liquides et utilisé pour le prétraitement de la biomasse, ces solvants libéraient du sucre à partir de matières premières herbeuses pour la production de carburant et de produits chimiques.

Les solvants eutectiques profonds offrent un large éventail d'avantages par rapport aux autres options de prétraitement de la biomasse disponibles, tels que les liquides ioniques. Les solvants sont faciles à synthétiser en raison de la grande disponibilité de la lignine résiduelle peu coûteuse. Plus loin, il existe un bon potentiel pour une mise à l'échelle significative du processus de production de solvants. La lignine est un composant majeur de la biomasse végétale. Il s'agit également d'un important flux de déchets lors du traitement de la biomasse. Transformer les déchets en atout fait de ces solvants renouvelables une nouvelle approche intéressante pour la conversion de la biomasse en biocarburants et produits moins chers. Plus loin, les solvants eutectiques profonds offrent une alternative durable aux solvants conventionnels et aux liquides ioniques.

Les solvants eutectiques profonds (DES) représentent une nouvelle classe de solvants renouvelables issus de la conversion de composés dérivés de la lignine. Naturellement présent dans la biomasse lignocellulosique, la lignine représente 20 à 30 pour cent du poids sec de la biomasse. Avec le développement de la production commerciale de biocarburants et de bioproduits, il est prévu qu'une quantité importante de lignine sera générée chaque année et devra être convertie en bioproduits souhaités. Ainsi, la valorisation de la lignine est un sujet très important que les chercheurs doivent aborder pour permettre la croissance d'une bioéconomie américaine. Dix composés phénoliques dérivés de la lignine ont été testés en tant que donneurs de liaisons hydrogène dans divers mélanges avec du chlorure de choline pour synthétiser des DES profonds, des solvants qui, une fois mélangés, ont une température de fusion inférieure à celle des solvants individuels.

Après une première sélection, l'équipe a sélectionné et utilisé quatre DES pour le prétraitement de la biomasse du panic raide. Les chercheurs ont lavé la biomasse prétraitée pour éliminer les effets inhibiteurs potentiels sur l'hydrolyse enzymatique et la fermentation. Un nouveau lot du mélange DES et chlorure de choline a donné un rendement en glucose d'environ 87 pour cent, tandis que le DES recyclé a entraîné une diminution des rendements de 78 % et de 70 % pour les deuxième et troisième cycles, respectivement. Les processus de biomasse utilisant ces DES renouvelables pourraient réduire les coûts d'exploitation en réalisant une bioraffinerie en boucle fermée qui génère les solvants nécessaires au prétraitement de la biomasse à partir du processus de conversion de la biomasse lui-même.