Twelve Scots pine wood samples collected from 0-25 years old stumps located in fresh coniferous and fresh forests, were studied for contents of cellulose, lignin and hemicelluloses. The contents of cellulose and hemicellulose decreased with the age of the stump, while the lignin content increased. The degrdn. of cellulose occurred quicker in the richer habitat. The habitat fertility had however no impact on the hemicellulose decompn. rate. Badano materiał pobrany z pniaków w wieku 5-25 lat znajdujących się w drzewostanach na siedlisku boru świeżego i lasu świeżego. Próbę odniesienia stanowił materiał pobrany ze świeżych pniaków. Metodami chemicznymi określono zawartość celulozy, ligniny i hemiceluloz. Zawartość celulozy oraz hemiceluloz malała wraz z wiekiem pniaka, a zawartość ligniny rosła. Degradacja celulozy następowała szybciej na żyźniejszym siedlisku. Żyzność siedliska nie miała wpływu na tempo degradacji hemiceluloz. Pniaki pozostałe w lesie po ścięciu drzew są cennym substratem pokarmowym dla wielu saprotroficznych mikroorganizmów, które są bezpośrednio zaangażowane w degradację składników strukturalnych drewna. Rozkład drewna jest wynikiem działania wielu czynników, m.in. temperatury, wilgotności, aktywności mikroorganizmów, jednak najistotniejszy wpływ na tempo rozkładu drewna ma jego kolonizacja przez grzyby1). Różnego rodzaju białka wydzielane do podłoża przez bytujące w nim bakterie i grzyby mają głównie naturę enzymów katalizujących degradację składników ścian komórkowych. Z uwagi na to, że główną masę pniaków, jak i obumarłych drzew i krzewów stanowią komórki ksylemu, enzymami zaangażowanymi w degradację drewna są hydrolazy w przypadku celulozy i hemiceluloz oraz oksydoreduktazy w przypadku ligniny. Na szczególną uwagę zasługują enzymy rozkładające ligninę, ponieważ w wyniku ich biodegradacji powstają kwasy humusowe, będące istotnym elementem decydującym o żyzności gleby. Powstające kwasy humusowe zwiększ[...]

  Particle boards prepd. from poplar, alder and pine wood and CO(NH2)2-CH2O resin were ground, extd. with a CHCl3/EtOH mixt., treated with NaClO2 or HNO3/EtOH mixt. and hydrolyzed with a com. mixt of enzymes to produce glucose and xylose. The sugar yield was 25.4-42.2%. Wytworzono płyty wiórowe zaklejone klejem mocznikowo-formaldehydowym, z których po rozdrobnieniu uzyskano masę celulozową metodą Kürschnera i Hoffera oraz holocelulozę przez działanie chloranu(III) sodu. Przeprowadzono hydrolizę enzymatyczną obu mas za pomocą enzymów Dyadic. Zawartość uzyskanych cukrów w hydrolizacie określono za pomocą chromatografu cieczowego (z detektorem refraktometrycznym). Jako wzorce zostały użyte ksyloza oraz glukoza. Polska jest ważnym producentem płyt pilśniowych i wiórowych. W 2013 r. wyprodukowano prawie 57 tys. m2 płyt pilśniowych oraz ponad 5,8 mln m3 płyt wiórowych i podobnych płyt z drewna lub materiałów drewnopochodnych1). Średni okres życia produktu przemysłu meblarskiego wynosi ok. 5 lat. Po tym czasie część produktów jest kierowania do utylizacji. Najpowszechniejszym sposobem "utylizacji" odpadów w Polsce jest ich składowanie w wydzielonych miejscach zwanych powszechnie składowiskami odpadów, do czasu naturalnego rozkładu lub innego zagospodarowania. Jedyna spalarnia odpadów komunalnych w Polsce (znajdująca się w Warszawie) utylizuje 6% odpadów miejskich w procesie pirolizy. Z roku na rok coraz większa ilość odpadów drzewnych jest kierowana do recyklingu i wykorzystywana ponownie w produkcji, zmniejszając zapotrzebowanie przemysłu płyt drewnopochodnych na nowy surowiec drzewny1). Materiał drzewny pozyskany z recyklingu płyt wiórowych zawiera zanieczyszczenia chemiczne w postaci np. żywic wykorzystywanych do [...]

  Poplar wood cellulose was enzymatic hydrolyzed to glucose with cellulase in presence of furfural to study the inhibition of the reaction. The addn. of furfural resulted in a significant decrease in the glucose yield. Przeprowadzono hydrolizę enzymatyczną celulozy do glukozy w obecności furfuralu. Celulozę wyodrębniono z drewna topoli. Zbadano wpływ dodatku inhibitora na aktywność celulazy. Na podstawie otrzymanych wyników stwierdzono, że dodatek furfuralu powoduje znaczny spadek wydajności otrzymywanej glukozy. Drewno, którego głównym składnikiem strukturalnym są węglowodany, ma potencjał, jeśli chodzi o zastępowanie konwencjonalnych surowców paliwowych. Zasoby drewna są jednak ograniczone, a na zarządzanie nimi wpływa w dużym stopniu troska o równowagę środowiska. Stąd też próby zintensyfikowania wydajności jego produkcji. Jednym ze sposobów prowadzących do realizacji tego celu jest zakładanie plantacji gatunków drzew szybko rosnących. Gatunkiem ważnym pod tym względem jest topola, ponieważ nie ma wygórowanych wymagań glebowych i szybko rośnie w naszej strefie klimatycznej. Znaczną cześć składu strukturalnego drewna topoli stanowi celuloza (52,4%). Zainteresowanie biomasą topolową to również skutek wprowadzenia regulacji prawnych1) w sprawie promowania stosowania odnawialnych źródeł energii (OZE). Zainteresowanie to jest również powodowane względami ekonomicznymi. Poddając biomasę topolową przemianom biochemicznym, uzyskuje się paliwa płynne. Najbardziej znaną technologią jest proces produkcji bioetanolu, którego jednym z etapów jest obróbka wstępna surowca, a kolejnym hydroliza enzymatyczna. Substancje ekstrakcyjne zawarte w drewnie, np. wolne i zestryfikowane kwasy tłuszczowe oraz związki fenolowe (głównie garbniki i sterole), są źródłem substancji inhibitujących ten ostatni proces. Obróbka wstępna materiału lignocelulozowego powoduje tworzenie się nowych inhibitorów reakcji hydrolizy. Są to związki powstałe z rozkładu h[...]

  Mass and chem. compns. of exts. obtained by sequential leaching of wood chips and bark of poplar (3 species) in Soxhlet app. with H2O, then with EtOH or with cyclohexane (followed with EtOH) were detd. The amts. of exts. from bark of particular poplar species were 2-7 times higher than the quantities obtained from wood. The min. quantity of the exts. with respect to the initial amts. of wood were obtained for Populus trichocarpa H. for both methods. The exts. from bark of this poplar species obtained by using cyclohexane and EtOH contained trichocarpine and salicylic acid while those obtained by using water and EtOH contained trichocarpine only. The exts. from Populus nigra L. contained guajol while the exts. from Populus maximowiczi H contained beta-sitosterol. The exts. can be considered as inhibitors for enzymatic hydrolysis of polysaccharides from wood biomass. Określono zawartość substancji pozyskanych przez sekwencyjną ekstrakcję drewna oraz kory trzech różnych odmian topoli. Ekstrakcja była prowadzona w aparacie Soxhleta w dwóch różnych sekwencjach: woda i następnie etanol, oraz cykloheksan i następnie etanol. Zawartość substancji ekstrakcyjnych otrzymana dla kory była 2-7 razy większa niż dla drewna. Najmniejszą ilość substancji ekstrakcyjnych uzyskano z drewna P. trichocarpa H. dla obu sekwencji. Ekstrakt z kory dla tego gatunku, otrzymanego w trakcie działania cykloheksanem, a po nim etanolem, zawierał trichokarpinę oraz kwas salicylowy, zaś ekstrakt pochodzący z drugiej sekwencji tylko trichokarpinę. W ekstrakcie z topoli Populus nigra L . zidentyfikowano gwajol, zaś w ekstrakcie otrzymanym z Populus maximowiczii H. beta-sitosterol. Substancje ekstrakcyjne znajdujące się w drewnie mogą powodować inhibitowanie hydrolizy enzymatycznej drewna. Dominika Szadkowska*, Andrzej Radomski, Dorota Derewiaka, Anna Lewandowska, Michał Drożdżek, Janusz Zawadzki, Michał Pietrykowski, Tomasz Zielenkiewicz 2180 95/11(2016) Mg[...]

  Poplar wood (Populus sp.) was ground to chips (0.43-1.0 mm) and extd. with a CHCl3/EtOH mixt. to obtain Kürschner-Hoffer cellulose and chlorite holocellulose. All the materials were hydrolyzed with Dyadic Cellulase CP CONC (pH 5.3) and Dyadic Xylanase 2XP CONC (pH 5.4) for 24 and 60 h. Non extd. wood was also hydrolyzed for comparison. The hydrolyzates after 60 h were fermented to EtOH with a distillery yeast (Saccharomyces cerevisiae). The resulted alc. was septd. by simple distn. and analyzed by high-performance liq. chromatog. Drewno topoli (Populus sp.) rozdrobnione do postaci wiórów (frakcja 0,43-1,0 mm) poddano ekstrakcji mieszaniną chloroform-etanol. Tak przygotowane wióry posłużyły do uzyskania celulozy metodą Kürschnera i Hoffera i holocelulozy metodą z użyciem chloranu(III) sodu. Następnie celulozę i holocelulozę poddano hydrolizie enzymatycznej za pomocą handlowych enzymów Dyadic Cellulase CP CONC (pH 5,3) i Dyadic Xylanase 2XP CONC (pH 5,4). Hydrolizowano także drewno nieekstrahowane. Proces hydrolizy enzymatycznej prowadzono przez 24 h i 60 h. Hydrolizaty po 60 h poddano dodatkowo fermentacji alkoholowej przy zastosowaniu drożdży gorzelniczych (Saccharo-myces cerevisiae). Uzyskany alkohol poddano destylacji prostej i analizie HPLC. Intensywny rozwój przemysłu w XIX w. wiązał się z wykorzystaniem kopalnianych surowców energetycznych, takich jak węgiel kamienny, węgiel brunatny, ropa naftowa i gaz ziemny. Surowce te umożliwiały transport półproduktów energetycznych na znaczne odległości i przetwarzanie ich w miejscu docelowym na energię. Same instalacje do przetwarzania materiałów na energię nie musiały być wysokosprawne ani zaawansowane technicznie. Wraz z wyczerpywaniem się złóż1) i problemami z dostępnością surowców, związanymi z sytuacją polityczną lub klimatyczną, ceny materiałów energetycznych zaczęły wzrastać. Alternatywą dla konwencjonalnych materiałów energetycznych stała się energia atomowa, geotermal[...]

  Rola substancji ekstrakcyjnych w drzewach jest różnorodna i zależy od ich składu chemicznego. Mosedale i współpr.1) stwierdzili, że drewno twardzieli dębu bezszypułkowego (Quercus petraea Liebl.) i dębu szypułkowego (Quercus robur L.) zawiera ok. 10% substancji ekstrakcyjnych (rozpuszczalnych w mieszaninie etanol-benzen 1:1) i są to głównie ellagotaniny. Duża zawartość ellagotanin chroni drewno twardzieli przed rozkładem wywołanym grzybami i bakteriami2). Z danych Krutul i współpr.3) wynika, że drewno dębowe (Quercus robur L.) pozyskane ze środowiska skażonego, w części odziomkowej pnia charakteryzowało się większą zawartością substancji ekstrakcyjnych w strefie twardzieli graniczącej ze strefą bielu i w strefie twardzieli w stosunku do drewna pozyskanego ze środowiska nieskażonego Donata Krutul, Tomasz Zielenkiewicz, Jakub Gawron, Andrzej Radomski, Andrzej Antczak*, Michał Drożdżek, Janusz Zawadzki 97/7(2018) 1103 Dr inż. Andrzej RADOMSKI w roku 1995 ukończył studia na Wydziale Chemicznym Politechniki Warszawskiej. Od 2005 r. jest adiunktem na Wydziale Technologii Drewna Szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie. Specjalność - techniki chromatograficzne i chemia drewna. Dr inż. Jakub GAWRON w roku 2008 ukończył studia na Wydziale Technologii Drewna Szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie. Od 2013 r. jest adiunktem na Wydziale Inżynierii Produkcji tej uczelni. Specjalność - produkcja biopaliw transportowych z surowców lignocelulozowych. o odpowiednio 13,4% i 27,2%. W części środkowej i wierzchołkowej pnia drewno strefy twardzieli odznaczało się większą zawartością substancji ekstrakcyjnych niż drewno strefy twardzieli pozyskane ze środowiska nieskażonego o odpowiednio 21,5% i 26,2%. Z danych Krutul i współpr.4) wynika, że w drewnie brzozy (Betula pendula Roth.) pozyskanym w odległości 21 km od elektrociepłowni Kozienice zawartość substancji ekstrakcyjnych była 10-45% większa w drewnie strefy przyrdzeni[...]

  Bioetanol może być produkowany z surowców roślinnych w bezpośrednich procesach fermentacyjnych (trzcina lub burak cukrowy) lub w procesie hydrolizy i fermentacji (ziemniaki, zboża, kukurydza). Produkcja biopaliw I generacji z surowców roślinnych powoduje jednak zmniejszenie powierzchni upraw żywności, w wyniku czego następuje wzrost ich ceny. Obecnie prowadzone są badania nad opracowaniem technologii, która pozwoli na otrzymywanie etanolu z biomasy lignocelulozowej, w tym również ze słomy i drewna. Są to tzw. biopaliwa II generacji1). Coraz częściej próbuje się wykorzystać biomasę z drewna szybkorosnących wierzb i topoli2-5). Polisacharydy wchodzące w skład ściany komórkowej biomasy mogą być substratem do produkcji etanolu. Bardzo interesująca pod tym względem jest słoma kukurydziana, która zawiera 38-40% celulozy i ok. 28% hemiceluloz6-8). Przy odpowiedniej konwersji odpadowej biomasy do bioetanolu można ograniczyć jego produkcję z roślin jadalnych9). Jednym z najważniejszych etapów w procesie otrzymania bioetanolu jest obróbka wstępna biomasy lignocelulozowej. Obróbka wstępna ma za zadanie ułatwienie enzymom dostępu do włókien biomasy, w szczególności do kompleksu lignocelulozowego LCC (lignin carbohydrate complex) i właściwe przygotowanie ligniny i węglowodanów do procesu hydrolizy i fermentacji. Wydajność procesu zależy od wielu czynników, w tym od prawidłowej optymalizacji metody obróbki wstępnej dostosowanej do rodzaju surowca lignocelulozowego10-13). Jedną z efektywnych fizykochemicznych metod jest obróbka wstępna biomasy parą wodną w zakresie temp. 180-240°C, z gwałtowną dekompresją SE (steam explosion) lub bez szybkiego rozprężenia pary LHW (liquid hot water) Florentyna Akus-Szylberg, Andrzej Antczak*, Olga Bytner, Andrzej Radomski, Krzysztof Krajewski, Janusz Zawadzki 97/11(2018) 1867 Dr inż. Andrzej RADOMSKI w roku 1995 ukończył studia na Wydziale Chemicznym Politechniki Warszawskiej. Od 2005 r. jest adiunktem na [...]

  Poplar, oak, merbau, western redcedar, tatajuba and ipe wood biomass was leached with EtOH at 70°C. The leachates were used for accelerating the duckweed growth and increasing the chlorophyll content at concns. 2.5, 10, 30 and 100 mg/dm3 in 96 h long study. The oak and ipe leachates showed the higest toxicity against duckweed while the merbau leachate increased the biomass growth. The chlorophyll content decreased with increasing the concn. of the leachates. Przedstawiono wyniki badania ekotoksyczności ługów z sześciu rodzajów biomasy drzewnej wobec rzęsy drobnej (Lemna minor L.). Do badania wpływu ługów z biomasy zastosowano 96-godzinne ostre testy toksyczności. Do analizy zastosowano metodę wagową i spektrofotometr UV-VIS. Wyniki badań przedstawiają wpływ różnych stężeń ługów na wzrost rzęsy drobnej i zawartość chlorofilu. Obecnie na świecie istnieje tendencja do korzystania z eko-technologii, czyli technologii przyjaznych środowisku. W tradycyjnej technologii otrzymywania etanolu z drewna w celu przeprowadzenia hydrolizy stosuje się szkodliwe dla środowiska kwasy mineralne. W "zielonej" technologii kwasy mineralne zastępuje się całkowicie biodegradowalnymi hydrolitycznymi enzymami. Wadą tej technologii jest wysoka cena wykorzystywanych naturalnych enzymów ułatwiających fermentację alkoholową.Istotnym czynnikiem wpływającym na efektywność i opłacalność produkcji bioetanolu z drewna jest odpowiedni dobór surowca. Dostępność, wydajność biomasy oraz ilość surowca są ważnymi aspektami opłacalności nowej technologii. Gatunkiem spełniającym powyższe warunki jest topola. Topola należy do gatunku drzew szybkorosnących na glebie o pH 6,0-7,5 i charakteryzuje się wysokim plonem biomasy (do 12 t/ha)1). Udział celulozy, tego podstawowego surowca do otrzymania etanolu, wynosi ok. 52%. Tkanka drzewna stanowiąca surowiec do pozyskiwania bioetanolu zbudowana jest z celulozy, hemiceluloz i ligniny, które stanowią jej szkielet oraz liczn[...]

  Populus deltoides x maximowiczii wood was pretreated mech. or by steam explosion at 130°C for 2,5 h and underwent enzymatic hydrolysis for 24 to 360 h to produce glucose for further alc. fermentation. The glucose yield in the hydrolysis increased with decreasing wood particle size (up to 50.9%). The steam explosion resulted in low yield of glucose (below 24.1%) Zbadano wpływ dwóch wybranych metod wstępnej obróbki topoli (Populus deltoides x maximowiczii) (rozdrobnienie mechaniczne oraz wybuch parowy) na ilość cukrów otrzymanych po hydrolizie enzymatycznej. Porównano materiał rozdrobniony tarczą ścierną o gradacji 120 oraz 40. Wybuch parowy przeprowadzony został w łaźni olejowej w temp. 130°C przez 2,5 h. Stwierdzono zwiększoną efektywność hydrolizy enzymatycznej materiału o mniejszym stopniu rozdrobnienia oraz materiału po wybuchu parowym. Bioetanol może w znacznym stopniu pomóc ograniczyć import ropy naftowej oraz emisję ditlenku węgla. Władze wielu krajów na świecie zapewniają dotacje oraz ulgi podatkowe, aby promować zastosowanie bioetanolu. Uprawianie i przetwarzanie roślin energetycznych i wykorzystanie ciekłych biopaliw przyczynia się do niższej emisji ditlenku węgla niż w przypadku paliw kopalnianych. Jednym z ważniejszych problemów produkcji bioetanolu jest użycie surowca rolnego, co może mieć duży wpływ na rynek spożywczy i użytkowanie ziemi1). Gdy biopaliwa staną się opłacalne, to prawdopodobnie rolnicy wybiorą uprawę roślin energetycznych zamiast roślin jadalnych2). Zaletą surowca lignocelulozowego jest to, że nie konkuruje on z sektorem spożywczym. Termin biomasa odnosi się do substancji organicznych pochodzenia roślinnego dostępnych z odnawialnych źródeł, włączając w to przeznaczone do tego celu energetyczne uprawy i drzewa, pokarm rolny i uprawy paszy, odpady i pozostałości upraw rolnych, odpady drewna, rośliny wodne, odchody zwierzęce, śmieci miejskie i inne materiały odpadowe3). Typowe źródła biomasy lign[...]

  Concn. of PHO3 2- ions in plant tissues was detd. by using reaction with Ag+ in acidic soln. to metallic Ag ppt. The amt. of Ag was detd. by X-ray fluorescence spectrometry (XRF) and UV-VIS spectrophotometry. The XRF method was less laborious, but its accuracy was lower. Its sensitivity was insufficient to det. very low concns. of phosphonates. The UV-VIS spectrophotometry, after Ag dissoln. in concd. HNO3, complexation of Ag+ with dithizone, extn. with CHCl3 and detn. without removal of free dithizone, showed a significantly higher sensitivity. Opracowano metodę ilościowego oznaczania fosfonianów w tkankach roślinnych. Zaproponowana procedura oparta jest na reakcji tych jonów z jonami srebra w środowisku kwaśnym, w wyniku której strąca się osad metalicznego srebra. Ilość wolnego srebra, powstałego w wyniku działania fosfonianów, została oznaczona metodami spektrometrii fluorescencji rentgenowskiej XRF i spektrofotometrii UV-VIS. Metoda XRF jest mniej pracochłonna, lecz jej czułość to ok. 0,1 mg srebra, co nie stanowi wyniku zadowalającego w przypadku śladowych ilości fosfonianów w tkankach roślinnych. W przypadku spektrofotometrii UV-VIS, po roztworzeniu srebra w stężonym HNO3, skompleksowaniu jonów Ag+ ditizonem, ekstrakcji chloroformem i bezpośrednim oznaczeniu spektrofotometrycznym bez usuwania wolnego ditizonu, uzyskano znacznie większą czułość, wynoszącą 0,03 μM srebra. Na podstawie ilościowej reakcji fosfonianów, srebra i ditizonu można oszacować zawartość fosfonianów w tkankach roślinnych. Fosfoniany, czyli sole lub estry kwasu fosfonowego, są obecnie coraz częściej wykorzystywane w hodowli roślin oraz w leśnictwie. Pod względem struktury chemicznej różnią się one od stosowanych powszechnie w nawożeniu roślin fosforanów(V). Jeden atom tlenu mniej w cząsteczce oraz bezpośrednie wiązanie wodór-fosfor zmieniają istotnie ich właściwości. W przeciwieństwie do fosforanów(V), które stanowią źródło fosforu dla ro[...]