Ligninvalorisering ved bruk av enzymatiske cocktailer

Abstract

Planters biomasse består i hovedsak av cellulose, hemicellulose og lignin, der lignin utgjør 15-40 % av plantens tørrvekt. Lignin er den nest mest forekommende polymeren på landjorda. Den er svært heterogen, avledet fra oksidativ kobling av de aromatiske monolignolenhetene pkoumaryl-, koniferyl- og sinapylalkohol. På grunn av det sterkt forgrenede nettverket er lignin svært motstandsdyktig mot degradering. I tillegg lar den planter generere rigide strukturer og gir beskyttelse mot hydrolyse av cellulose og hemicellulose. Omdanningen av lignocellulosisk biomasse danner grunnlaget for produksjonen av etanol, karbohydrater, og aromatiske produkter. Lignin blir underutnyttet i disse prosessene med omtrent 60 % mer lignin generert enn det som forbrennes for å dekke produksjonens interne energibehov. Det er derfor nødvendig med nye prosesser som kan generere verdifulle produkter fra ligninet. Denne oppgaven er en del av et større forskningsprosjekt der målet er å utvikle en enzymatisk cocktail av bakterielle enzymer som effektivt kan degradere lignocellulose.

Plant biomass is mainly composed of lignin, cellulose, and hemicellulose, where lignin makes up 15-40 % of the plant’s dry weight. Lignin is nature’s second most abundant polymer. It is a highly heterogeneous polymer derived from oxidative coupling of the aromatic monolignol units p-coumaryl, coniferyl, and synapyl alcohol. Due to the highly branched network, lignin is rather inert towards degradation. In addition, it enables plants to generate rigid structures and provides protection against hydrolysis of cellulose and hemicellulose. The conversion of lignocellulosic biomass forms the basis to produce ethanol, carbohydrates, and aromatic products. However, lignin is underutilized in these processes with about 60 % more lignin generated than the amount combusted to cover the internal energy needs of the production process. Therefore, new processes are needed to generate value-added products from lignin. This thesis is part of a larger research project where the goal is to develop an enzymatic cocktail of bacterial enzymes that will efficiently degrade lignocellulose.