INTRODUCTIONLignocellulosic biomass

INTRODUCTION
Lignocellulosic biomass is the single renewable resource on earth,
reproduced at 60 billion tons as organically bound carbon per year,
which has the potential to create a sustainable energy future. In
their “billion ton vision,” the U.S. Department of Energy (DOE)
reported that nearly 1.3 billion dry tons of plant biomass could
become available to produce biofuels and displace more than 30%
of the nation’s consumption of liquid transportation fuels (Perlack
et al., 2005). Lignin removal from biomass helps enhance the
efficiency of cellulose and hemicellulose hydrolysis, and therefore,
facilitates the utilization of the carbohydrate portion of biomass in
production of cellulosic ethanol and other biofuels (Siqueira et al.,
2012). Annually, about 50–60 million tons of lignin are produced
by the pulp and paper industry alone. The amount of available
lignin is expected to further increase as a result of the recent biorefinery
developments aimed at replacing fossil feedstocks with lignocellulosic
biomass for biofuel production. A recent DOE report
estimates that 0.225 billion tons of lignin (biorefinery lignin) could
be produced from processing 750 million tons of biomass feedstock
to biofuel (Bozell et al., 2007). However, the commercial use
of lignin is limited to only 2% of its availability with the rest (Gosselink
et al., 2004) usually burned to provide steam and process
heat for the pulp and paper mills. It has been reported that lignin
used as a lowcost fuel has a value of only $0.18/kgwhereas its value
as a chemical feedstock is about sixfold higher (Macfarlane et al.,
2009). Since existing lignin products are currently based primarily
on low-value lignosulfonates (approximately 1 million tons) and
kraft lignins (100,000 tons), lignin markets are stagnated at $300
million per yearwith very lowgrowth rates (UnitedNations,2012).
Therefore, new methods for lignin deconstruction and utilization
for value-added products, other than just simply burning
it as a solid fuel, are needed. Due to the complex cross-linked
three-dimensional network structure, lignin is highly rigid and
recalcitrant to degradation (Ruiz-Dueñas and Martínez, 2009).
There are two alternative paths for the breakdown of the lignin
polymer – chemical and biological. A distinct advantage of the
biological approach is the lack of yield loss associated with the
thermal decomposition of lignin, and the opportunity to “direct”
lignin biodegradation utilizing selective lignolytic microorganisms
and enzymes, thereby avoiding the formation of undesirable
by-products. In addition, the biocatalytic process takes place under
mild conditions that lowers the energy input and reduces the
environmental impact. In nature, efficient and selective lignin
biodegradation is mediated mainly by white-rot fungi and certain
bacteria (Baldrian, 2006). The lignolytic enzymes are classified as
peroxidases (lignin, manganese, and versatile peroxidase) and laccases.
The broad substrate specificity of laccases and their ability to
utilize atmospheric oxygen as electron donor instead of hydrogen
peroxide used by peroxidases makes these enzymes a promising
candidate for diverse industrial applications. These include use as
a bleaching agent in pulp delignification, as a stabilizer inwine production,
in detoxification of wastewaters and organic pollutants,
in textile decolorization, biofuel cells and biosensors, manufacture
of antibiotics and anti-cancer drugs, polymer and fiber surface
modifications, etc. (Couto and Herrera, 2007; Medhavi and Lele,
2009).Among these applications, the ability of laccase to attack and
degrade lignin in conjunction with laccase mediators is currently
viewed as one of the potential“breakthrough”applications that are
expected to offer great opportunities for lignin valorization. Here,
we review the potential of laccase-mediator systems (LMS) for
lignin biodegradation with related challenges and opportunities
that currently exist.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

แนะนำชีวมวล lignocellulosic เป็นทรัพยากรทดแทนเดียวในโลกทำซ้ำ 60 ล้านตันเป็นคาร์บอนอินทรีย์ผูกต่อปีซึ่งมีศักยภาพที่จะสร้างความยั่งยืนในอนาคต ใน"พันล้านตันวิสัยทัศน์ สหรัฐอเมริกากรมของพลังงาน (DOE)รายงานว่า เกือบ 1.3 พันล้านตันแห้งพืชชีวมวลสามารถพร้อมในการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพ และตาร์ทเกินกว่า 30%ของปริมาณการขนส่งของเหลวของประเทศใช้เชื้อเพลิง (Perlacket al. 2005) เอาลิกนิจากชีวมวลช่วยเพิ่มการประสิทธิภาพของการย่อยสลายเซลลูโลสและ hemicellulose ดัง นั้นอำนวยความสะดวกในการใช้ประโยชน์จากคาร์โบไฮเดรตส่วนของชีวมวลในการผลิตเอทานอลจากและเชื้อเพลิงชีวภาพอื่น ๆ (Siqueira et al.,2012) . ปี ผลิตลิกนิประมาณ 50 – 60 ล้านตันกระดาษและเยื่อกระดาษอุตสาหกรรมเพียงอย่างเดียว ปริมาณพร้อมใช้งานคาดว่าจะเพิ่มผล biorefinery ล่าลิกนิพัฒนามุ่งเปลี่ยนวมวลฟอสซิ lignocellulosicชีวมวลสำหรับผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพ DOE รายงานล่าสุดประมาณ 0.225 ล้านตันของลิกนิ (ลิกนิ biorefinery) สามารถผลิตได้จากการประมวลผลวัตถุดิบชีวมวล 750 ล้านตันการเชื้อเพลิงชีวภาพ (Bozell et al. 2007) อย่างไรก็ตาม พาณิชย์ใช้ของลิกนิจะจำกัดเพียง 2% ของจำนวนที่เหลือ (Gosselinket al. 2004) มักจะเขียนเพื่อให้ไอน้ำและกระบวนการความร้อนสำหรับโรงงานเยื่อและกระดาษ มีรายงานว่า ลิกนิใช้เป็นเซอร์เชื้อเพลิงมีค่าเพียง $0.18 ใน kgwhereas ค่าเป็นวัตถุดิบสารเคมีสูงขึ้นประมาณ sixfold (Macfarlane et al.,2009) . เนื่องจากลิกนิผลิตภัณฑ์ที่มีอยู่ในปัจจุบันยึดหลักบน lignosulfonates ค่าต่ำ (ประมาณ 1 ล้านตัน) และคราฟท์ lignins (100,000 ตัน), ลิกนิตลาดอยู่คงที่ $300ล้านต่อราคามาก lowgrowth yearwith (UnitedNations, 2012)ดังนั้น วิธีการใหม่สำหรับลิกนิ deconstruction และการใช้ประโยชน์ผลิตภัณฑ์มูลค่าเพิ่ม ไม่ใช่เพียงแค่การเขียนมันเป็นเชื้อเพลิงแข็ง มีความจำเป็น เนื่องจากคอมเพล็กซ์ cross-linkedโครงสร้างเครือข่ายสามมิติ ลิกนิมีความแข็งแรง และอ้างการย่อยสลาย (Dueñas รูอิซและมาร์ตีเนซ 2009)เส้นทางสองทางเลือกสำหรับรายละเอียดของการลิกนิลิเมอร์ – เคมี และทางชีวภาพ เปรียบแตกต่างของการวิธีการทางชีวภาพคือ การขาดของการสูญเสียผลผลิตที่เกี่ยวข้องกับการความร้อนย่อยสลายลิกนิ และโอกาส "โดยตรง"ลิกนิย่อยสลายทางชีวภาพโดยใช้จุลินทรีย์ lignolytic เลือกและ เอนไซม์ จึงช่วยหลีกเลี่ยงการก่อตัวของไม่พึงประสงค์ผลพลอย นอกจากนี้ กระบวนการ biocatalytic เกิดขึ้นภายใต้เงื่อนไขที่ไม่รุนแรงที่ลดพลังงานป้อน และลดการสิ่งแวดล้อม ในธรรมชาติ มีประสิทธิภาพ และเลือกลิกนิย่อยสลายทางชีวภาพเป็นการไกล่เกลี่ยส่วนใหญ่ โดยสีขาวเน่าเชื้อราและบางแบคทีเรีย (Baldrian, 2006) เอนไซม์ lignolytic จะจัดเป็นอิสระ (ลิกนิ แมงกานีส และฮอสอเนกประสงค์) และ laccasesความจำเพาะพื้นผิวสิ่งของ laccases และความสามารถในการใช้บรรยากาศออกซิเจนเป็นบริจาคอิเล็กตรอนแทนไฮโดรเจนใช้ โดยอิสระเปอร์ออกไซด์ทำให้เอนไซม์เหล่านี้มีแนวโน้มผู้สมัครสำหรับหลากหลายอุตสาหกรรม เหล่านี้รวมถึงใช้เป็นตัวแทนฟอกสีในเยื่อ delignification เป็นผลิต inwine โคลงในการล้างพิษของสารมลพิษอินทรีย์ และ wastewatersในสิ่งทอบำบัด เซลล์เชื้อเพลิงชีวภาพ และ biosensors ผลิตของยาปฏิชีวนะ และยาต้านมะเร็ง พื้นโพลีเมอร์และเส้นใยการแก้ไข ฯลฯ (Couto และทีม 2007 Medhavi และอ่าน2009) ระหว่างการใช้งานเหล่านี้ ความสามารถของ laccase จะโจมตี และย่อยสลายลิกนิร่วมกับ laccase ผู้ไกล่เกลี่ยกำลังเป็นหนึ่งในโปรแกรม "ก้าวหน้า" มีศักยภาพที่คาดว่าจะมีโอกาสที่ดีสำหรับลิกนิ valorization ที่นี่เราตรวจสอบศักยภาพของระบบคนกลาง laccase (LMS) สำหรับลิกนิย่อยสลายทางชีวภาพกับความท้าทายที่เกี่ยวข้องและโอกาสที่มีอยู่ในปัจจุบัน

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

บทนำ
ลิกโนเซลลูโลสชีวมวลเป็นทรัพยากรที่ทดแทนเดียวในโลก
ทำซ้ำที่ 60 พันล้านตันเป็นผูกพันอินทรีย์คาร์บอนต่อปี
ซึ่งมีศักยภาพในการสร้างอนาคตพลังงานที่ยั่งยืน ใน
ของพวกเขา "พันล้านวิสัยทัศน์ตัน" กรมพลังงานสหรัฐ (DOE)
รายงานว่าเกือบ 1.3 พันล้านตันแห้งของชีวมวลพืชอาจ
กลายเป็นใช้ได้ในการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพและแทนที่มากกว่า 30%
ของการบริโภคของประเทศของเชื้อเพลิงที่ขนส่งของเหลว (Perlack
et al, ., 2005) กำจัดลิกนินจากชีวมวลจะช่วยเสริมสร้าง
ประสิทธิภาพของเซลลูโลสและเฮมิเซลลูโลสจองจำและดังนั้นจึง
อำนวยความสะดวกในการใช้ประโยชน์จากส่วนคาร์โบไฮเดรตชีวมวลใน
การผลิตเอทานอลจากเซลลูโลสและพลังงานชีวภาพอื่น ๆ (Siqueira et al.,
2012) เป็นประจำทุกปีประมาณ 50-60 ล้านตันของลิกนินที่มีการผลิต
โดยอุตสาหกรรมเยื่อและกระดาษเพียงอย่างเดียว จำนวนเงินที่มีอยู่
ลิกนินคาดว่าจะเพิ่มขึ้นเป็นผลมาจากการ biorefinery ที่ผ่านมา
การพัฒนามุ่งเป้าไปที่การเปลี่ยนวัตถุดิบฟอสซิลกับลิกโนเซลลูโลส
ชีวมวลสำหรับการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพ รายงานล่าสุด DOE
ประมาณการว่า 0225000000 ตันของลิกนิน (biorefinery ลิกนิน) สามารถ
ผลิตได้จากการประมวลผล 750 ล้านบาทตันของชีวมวลวัตถุดิบ
ในการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพ (Bozell et al., 2007) อย่างไรก็ตามการใช้งานเชิงพาณิชย์
ของลิกนินจะถูก จำกัด เพียง 2% ของความพร้อมกับส่วนที่เหลือ (Gosselink
et al., 2004) มักจะเผาเพื่อให้กระบวนการอบไอน้ำและ
ความร้อนสำหรับโรงงานเยื่อและกระดาษ มันได้รับรายงานว่าลิกนิน
ที่ใช้เป็นเชื้อเพลิง lowcost มีค่าเป็นเพียง $ 0.18 / kgwhereas ความคุ้มค่า
เป็นวัตถุดิบตั้งต้นทางเคมีเป็นเรื่องเกี่ยวกับหกสูงกว่า (Macfarlane et al.,
2009) เนื่องจากผลิตภัณฑ์ลิกนินที่มีอยู่ในปัจจุบันเป็นหลัก
ใน lignosulfonates มูลค่าต่ำ (ประมาณ 1 ล้านตัน) และ
lignins คราฟท์ (100,000 ตัน) ตลาดลิกนินจะหยุดนิ่งที่ $ 300
ล้านบาทต่อ yearwith อัตรา lowgrowth มาก (สหประชาชาติ, 2012).
ดังนั้นวิธีการใหม่สำหรับ โครงสร้างลิกนินและการใช้ประโยชน์
สำหรับผลิตภัณฑ์ที่มีมูลค่าเพิ่มอื่นที่ไม่ใช่เพียงแค่การเผาไหม้
เป็นเชื้อเพลิงแข็งที่มีความจำเป็น เนื่องจากการเชื่อมโยงที่ซับซ้อน
โครงสร้างเครือข่ายสามมิติลิกนินเป็นอย่างสูงที่แข็งและ
ดื้อรั้นที่จะย่อยสลาย (Ruiz-DueñasและMartínez 2009).
มีสองทางเลือกเส้นทางสำหรับรายละเอียดของลิกนินที่มี
พอลิเมอ - เคมีและชีวภาพ ประโยชน์ที่แตกต่างของ
วิธีการทางชีวภาพคือการขาดการสูญเสียผลผลิตที่เกี่ยวข้องกับ
การสลายตัวทางความร้อนของลิกนินและโอกาสที่จะ "โดยตรง"
ลิกนินการย่อยสลายโดยใช้จุลินทรีย์ lignolytic เลือก
และเอนไซม์ดังนั้นเพื่อหลีกเลี่ยงการก่อตัวของที่ไม่พึงประสงค์
โดยผลิตภัณฑ์ นอกจากนี้กระบวนการ biocatalytic เกิดขึ้นภายใต้
ภาวะที่ไม่รุนแรงที่ช่วยลดพลังงานและช่วยลด
ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม ในธรรมชาติที่มีประสิทธิภาพและการคัดเลือกลิกนิน
การย่อยสลายเป็นสื่อกลางส่วนใหญ่โดยเชื้อราสีขาวเน่าและบาง
แบคทีเรีย (Baldrian 2006) เอนไซม์ lignolytic จะจัดเป็น
peroxidases (ลิกนินแมงกานีสและ peroxidase อเนกประสงค์) และเอนไซม์แลคเคส.
ความจำเพาะตั้งต้นในวงกว้างของเอนไซม์แลคเคสและความสามารถในการ
ใช้ออกซิเจนเป็นสารให้อิเล็กตรอนแทนไฮโดรเจน
เปอร์ออกไซด์ที่ใช้โดย peroxidases ทำให้เอนไซม์เหล่านี้มีแนวโน้มที่
ผู้สมัครรับเลือกตั้งที่มีความหลากหลาย ประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรม เหล่านี้รวมถึงการใช้เป็น
ตัวแทนในการฟอกสี delignification เยื่อกระดาษเป็นผลิตโคลงอินไลน์,
ในการล้างพิษของน้ำเสียและสารอินทรีย์
ในการกำจัดสีสิ่งทอ, เซลล์เชื้อเพลิงชีวภาพและไบโอเซนเซอร์ผลิต
ของยาปฏิชีวนะและยาต้านมะเร็งโพลิเมอร์และเส้นใยผิว
ปรับเปลี่ยน ฯลฯ . (Couto และ Herrera 2007; Medhavi และ Lele,
2009) .Among โปรแกรมเหล่านี้ความสามารถของแลคเคสในการโจมตีและการ
ย่อยสลายลิกนินร่วมกับผู้ไกล่เกลี่ยแลคเคสอยู่ในขณะนี้
มองว่าเป็นหนึ่งในผู้ที่มีศักยภาพ "การพัฒนา" การใช้งานที่
คาดว่าจะเสนอ โอกาสที่ดีสำหรับ valorization ลิกนิน ที่นี่
เราจะตรวจสอบศักยภาพของระบบแลคเคส-คนกลาง (LMS) สำหรับ
ลิกนินสลายตัวทางชีวภาพที่มีความท้าทายและโอกาสที่เกี่ยวข้อง
ที่มีอยู่ในปัจจุบัน

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

แนะนำชีวมวล lignocellulosic เป็นทรัพยากรหมุนเวียนเดียวบนโลกภาพที่ 60 ล้านตันคาร์บอนต่อปี เป็น อินทรีย์ จำกัด ,ซึ่งมีศักยภาพที่จะสร้างอนาคตพลังงานที่ยั่งยืน ในวิสัยทัศน์ของพวกเขา " ล้านตัน " กรมพลังงานของสหรัฐอเมริการายงานว่า เกือบ 1.3 พันล้านตันของชีวมวลพืชจะแห้งกลายเป็นใช้ได้ในการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพและแทนที่มากกว่า 30%การบริโภคของประเทศในการขนส่งเชื้อเพลิงเหลว ( perlacket al . , 2005 ) การกำจัดลิกนิน จากชีวมวลจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของการย่อยเซลลูโลสและเฮมิเซลลูโลส และ ดังนั้นในการใช้คาร์โบไฮเดรตในส่วนของชีวมวลการผลิตเอทานอล cellulosic และน้ำมันอื่น ๆ ( siqueira et al . ,2012 ) ทุกปี ประมาณ 50 - 60 ล้านตันของปริมาณที่ผลิตโดยอุตสาหกรรมเยื่อและกระดาษคนเดียว จํานวนของดังนั้นคาดว่าจะเพิ่มขึ้นเป็นผลจาก * ล่าสุดการพัฒนาที่มุ่งเปลี่ยนวัตถุดิบกับ lignocellulosic ฟอสซิลชีวมวลเพื่อการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพ รายงานข้อมูลล่าสุดประมาณ 0.225 ล้านตันของลิกนิน ( * ลิกนิน ) สามารถผลิตจากโรงงาน 750 ล้านตันของวัตถุดิบชีวมวลเพื่อเชื้อเพลิงชีวภาพ ( โบเซล et al . , 2007 ) อย่างไรก็ตาม การใช้เชิงพาณิชย์ของลิกนินจำกัดอยู่เพียง 2% ของความพร้อมกับส่วนที่เหลือ ( gosselinket al . , 2004 ) มักจะเขียนเพื่อให้กระบวนการอบและความร้อนสำหรับผลิตเยื่อกระดาษโรงสี มันได้รับรายงานว่าลิกนินใช้เป็นเชื้อเพลิงได้ ๆค่าของเพียง $ 0.18/kgwhereas ค่าของเป็นสารเคมีวัตถุดิบประมาณค.ศ. 1940 หกสูง ( แมคฟาร์เลน et al . ,2009 ) เนื่องจากสินค้าของลิกนินที่มีอยู่ในปัจจุบันตามหลักบนลิกโนซัลโฟเนตต่ำ ( ประมาณ 1 ล้านตัน ) และลิกนินคราฟท์ ( 100000 ตัน ) , ตลาดลิกนินจะหยุดนิ่งที่ $ 300ล้านบาทต่อ yearwith มาก lowgrowth อัตรา ( เป็น , 2012 )ดังนั้น วิธีการใหม่ สำหรับโครงสร้างของลิกนิน และการใช้ประโยชน์สำหรับผลิตภัณฑ์ที่มีมูลค่าเพิ่ม มากกว่าเพียงแค่เขียนมันเป็นเชื้อเพลิงแข็ง จะต้อง เนื่องจากการเชื่อมโยงที่ซับซ้อนโครงสร้างเครือข่ายแบบสามมิติ จะเข้มงวดอย่างมาก และลิกนินนอกครู เพื่อการย่อยสลาย ( รู เนื่องจากเป็นเมืองและ มาร์ตีเนซ , 2009 )มีสองเส้นทางทางเลือกสำหรับรายละเอียดของลิกนินเคมีและพอลิเมอร์ชีวภาพ ข้อได้เปรียบของวิธีการทางชีวภาพ คือ ขาดการสูญเสียผลผลิตที่เกี่ยวข้องกับการสลายตัวทางความร้อนของลิกนิน และโอกาส " โดยตรง "ลิกนินใช้ selective lignolytic จุลินทรีย์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพและเอนไซม์จึงหลีกเลี่ยงการก่อตัวของที่ไม่พึงประสงค์ผลพลอยได้ นอกจากนี้ กระบวนการ biocatalytic เกิดขึ้นภายใต้อ่อนเงื่อนไขที่ช่วยลดนำเข้าพลังงานและลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม ในธรรมชาติ ที่มีประสิทธิภาพ และใช้ลิกนินการย่อยสลายเป็นคนกลาง โดยส่วนใหญ่เชื้อราเน่าสีขาวและบางแบคทีเรีย ( baldrian , 2006 ) การ lignolytic เอนไซม์จะแบ่งเป็นเพอร์ กซิเดส ( ลิกนิน , แมงกานีส , อเนกประสงค์และ peroxidase ) และ laccases .กว้าง ( เฉพาะ และความสามารถในการ laccasesใช้อิเล็กตรอนแทนออกซิเจนในบรรยากาศ เช่น ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ใช้เพอร์ กซิเดสทำให้เอนไซม์เหล่านี้เป็นสัญญาผู้สมัครสำหรับการประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมที่หลากหลาย เหล่านี้รวมถึงการใช้เป็นเป็นตัวแทนฟอกเยื่อกระดาษ ใช้ เป็น โคลง inwine การผลิตในการล้างพิษของน้ำทิ้งและสารมลพิษอินทรีย์ในการสิ่งทอ , เซลล์เชื้อเพลิงชีวภาพและไบโอเซนเซอร์ ผลิตยาปฏิชีวนะและสารต้านมะเร็ง พอลิเมอร์และเส้นใยผิวการปรับเปลี่ยน ฯลฯ ( และ couto Herrera , 2007 ; medhavi Lele และ ,2009 ) ในโปรแกรมเหล่านี้มีความสามารถ - โจมตีและย่อยสลายลิกนินร่วมกับผู้ไกล่เกลี่ย - ปัจจุบันดูเป็นหนึ่งในโปรแกรมที่มีศักยภาพ“ความก้าวหน้า”คาดว่าจะเสนอโอกาสที่ดีสำหรับลิกนิน valorization . ที่นี่เราตรวจสอบศักยภาพของระบบคนกลางแลคเคส ( LMS )ความท้าทายและโอกาสที่เกี่ยวข้องกับการย่อยสลายลิกนินที่ปัจจุบันมีอยู่