Dilute acid depolymerization of cellulose in aqueous phase: Experimental evidence of the significant presence of soluble oligomeric intermediates

Authors


Abstract

The objective of this investigation is to show that rapid hydrolysis can be achieved by passage of aqueous cellulosic suspensions (2–10% solids) through capillaries followed by sudden decompression and post-treatment under dilutes acid conditions.

Through detailed experimentation within the 200–240°C temperature range and at low sulfuric acid concentrations (0.2–1.0% w/w) it was found that liquefaction of the cellulose proceeds via extensive formation of soluble oligomeric intermediates.

A simple kinetic model has been developed to explain the liquefaction-saccharification patterns of the cellulose. The sequence considered is:

Cellulose → Oligo-derivatives → Glucose → Decomposition products

Quantitative values of the rate constants have been determined and a discussion on the selectivity of the overall reaction sequence is presented.

Abstract

L'objectif de ce travail est de montrer que l'hydrolyse de la cellulose peut ětre effectuée par passage rapide de suspensions aqueuses (ayant 2 à 10% de solides) à travers de capillaires suivi d'une décompression soudaine et post-traitement en présence d'acides dilués.

Dans la plage de températures comprise entre 200 et 240°C et à des concentrations d'acide sulfurique de 0.2 à 1.0% (base pondérale) nous avons trouvé que la liquéfaction de la cellulose procède par voie de formation d'oligomères solubles.

Un simple modèle cinétique développé afin d'expliquer les profits de liquéfaction-saccharification de la cellulose. La séquence réactionnelle considérée peut ětre représentee par:

Cellulose → Oligo-dérivés → Glucose → Produits de décomposition

Des valeurs quantitatives des constantes cinétiques ont été déterminées. Une discussion sur la sélectivité de la réaction d'hydrolyse est présentée.

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