Báo cáo thực tập Sản xuất ethanol sinh học từ rơm rạ

Với thành phần chứa hơn 40% là cellulose, rơm rạ là nguồn nguyên liệu thích hợp cho quá trình sản xuất ethanol.. Sản phẩm sẽ được ứng dụng vào mục đích làm nhiên liệu cho động cơ và các

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU

KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

BÁO CÁO THỰC TẬP CHUYÊN NGÀNH

MỤC LỤC

Mở đầu: - Trang 7

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN QUAN VỀ XƯỞNG THỰC NGHIỆM

1 Tổng quan về dự án JICA và xưởng thực nghiệm - Trang 8

2 Sơ đồ tổ chức mặt bằng - Trang 9

3 An toàn lao động - Trang 9

4 Xử lí phế thải - Trang 10

CHƯƠNG 2 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ETHANOL TỪ RƠM RẠ

1 Tổng quan về lý thuyết - Trang 12

2 Cây lúa Việt Nam - Trang 13

3 Rơm rạ - Trang 13 3.1 Bioethanol từ rơm rạ - Trang 14 3.2 Nguyên liệu lignocellulose - Trang 14 3.2.1 Cấu trúc lignocellulose - Trang 14 3.2.2 Cellulose - - -Trang 16 3.2.3 Hemicellulose - Trang 18 3.2.4 Lignin - Trang 20 3.2.5 Các chất trích ly - Trang 22 3.2.6 Tro - Trang 23

4 Các phương pháp tiền xử lý - Trang 24 4.1 Các phương pháp xử lý h a h c - Trang 25

4.2.1 Nổ hơi - Trang 26 4.2.2 p cơ h c - Trang 29

5 Quy trình công nghệ - Trang 30 5.1 Sơ đồ quát - Trang 30 5.2 Sơ đồ công nghệ - Trang 31 5.3 Sơ đồ và nguyên lý hoạt động c a hệ thống lên men - Trang 32 5.3.1 Sơ đồ lên men - Trang 32 5.3.2 Thuyết minh sơ đồ công nghệ - Trang 33 5.4 Quá trình chưng cất - Trang 34 5.4.1 Sơ đồ công nghệ - Trang 34 5.4.2 Thuyết minh sơ đồ công nghệ “tháp chưng cất” - Trang 35 5.5 Công nghệ khí h a - Trang 36 5.5.1 Sơ đồ công nghệ khí h a - Trang 36 5.5.2 Thuyết minh sơ đồ - Trang 37

Chương 3 Các phương pháp đánh giá sản phẩm và nguyện liệu Trang 40

NHẬN XÉT CỦA ĐƠN VỊ THỰC TẬP

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

Thành Phố Hồ Chí Minh, ngày 26 tháng 06 năm 2014

Xác nhận của đơn vị

(Ký tên, đ ng dấu)

ĐÁNH GIÁ CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

1 Thái độ tác phong khi tham gia thực tập:

-

-

-

2 Kiến thức chuyên môn: -

-

-

-

3 Nhận thức thực tế: -

-

-

-

-

4 Đánh giá khác: -

-

-

5 Đánh giá kết quả thực tập: -

Giảng viên hướng dẫn

LỜI CẢM ƠN

Thực tập chuyên ngành là cơ hội để nh m sinh viên thực tập chúng em tiếp cận và tìm hiểu thực tế thông qua những kiến thức lí thuyết đã h c tại trường trong suốt những năm qua

Trải qua thời gian thực tập tại phòng thí nghiệm năng lượng sinh h c –

ĐH Bách Khoa TP HCM, được tham gia vận hành một số thiết bị, chúng em đã

h c hỏi nhiều kiến thức thực tế, những kinh nghiệm quý báu, được tiếp xúc môi trường và điều kiện làm việc nơi đây C được những kiến thức đ , chúng em xin chân thành cảm ơn sự tận tình giúp đỡ từ thầy cô và các anh chị tại đây

Chúng em xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Đình Quân Cảm ơn Thầy

đã tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em được thực tập tại Xưởng, đã truyền đạt cho chúng em những kinh nghiệm quý báu, đã giúp đỡ và hướng dẫn chúng em trong suốt quá trình thực tập

Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn cô Trần Thị Thúy đã tận tình hướng dẫn chúng em hoàn thành báo cáo này

Vũng Tàu, ngày 26 tháng 06 năm 2014

Nh m Sinh viên thực hiện

M ĐẦU

Rơm rạ chiếm tỉ lệ lớn trong các phụ phẩm nông nghiệp ở Việt Nam Với thành phần chứa hơn 40% là cellulose, rơm rạ là nguồn nguyên liệu thích hợp cho quá trình sản xuất ethanol Báo cáo này nghiên cứu quá trình sản xuất ethanol nhiên liệu từ rơm rạ và được chia làm hai phần Phần đầu nghiên cứu ảnh hưởng c a các yếu tố :% bã rắn, % enzyme, nhiệt độ, pH lên quá trình thuỷ phân

và phần hai nghiên cứu quá trình thuỷ phân và lên men đồng thời Rơm rạ được cắt nhỏ và được tiền xử lý bằng phương pháp nổ hơi để phá vỡ cấu trúc Sau đ được tiến hành thuỷ phân bằng enzyme cellulase hoặc thuỷ phân và lên men đồng thời bằng enzyme cellulase và nấm men saccharomyces cerevisiae ch ng turbo yeast extra Kết quả cho thấy rằng, quá trình thuỷ phân diễn ra tốt nhất trong điều kiện: 11% bã rắn, 5% enzyme, 50oC và pH 4,8, tương ứng nồng độ glucose thu được là 55,08g/l và hiệu suất đạt 81% Quá trình thuỷ phân và lên men đồng thời đạt được kết quả tốt ở 11% bã rắn, 5% enzyme, 23,6 triệu tế bào nấm men/ml, 50oC và pH 4,8 quá trình này thu được 30,86g/l ethanol tương ứng hiệu suất là 86,61% Kết quả này cho thấy quá trình thuỷ phân và lên men đồng thời rất thích hợp cho việc sản xuất ethanol từ rơm rạ

CHƯƠNG I

T NG QUAN VỀ XƯ NG THỰC NGHIỆM

1 T ng quan về dự án JICA v ư ng thực nghiệm

Hiện nay, công nghệ sản xuất xăng sinh h c từ ethanol với nguyên liệu sắn, ngô, khoai… rất phổ biến, nhưng nhiều quốc gia cảnh báo rằng, điều này sẽ ảnh hưởng đến an ninh lương thực thế giới Để tìm nguồn thay thế, nhiều nghiên cứu đang hướng đến việc tận dụng phụ phẩm trong nông nghiệp như rơm, rạ, vỏ trấu, bã mía… để sản xuất ethanol

Ở nước ta, dự án “Kết hợp bền vững nền nông nghiệp địa phương với công nghiệp chế biến biomass” do JICA (Cơ quan Hợp tác Quốc tế Nhật Bản) tài trợ, c nhiệm vụ xây dựng và phát triển công nghệ sản xuất bioethanol từ các nguồn biomass là phế thải nông nghiệp như: rơm, rạ, vỏ trấu, bã mía… bước đầu

đã thành công ở quy mô phòng thí nghiệm Sản phẩm sẽ được ứng dụng vào mục đích làm nhiên liệu cho động cơ và các thiết bị đốt công nghiệp

Dự án JICA được thực hiện trong khuôn khổ hợp tác nghiên cứu giữa trường Đại h c Bách Khoa Tp.HCM và Viện Khoa h c Công nghiệp thuộc trường Đại h c Tokyo Dự án hướng đến xây dựng phương pháp luận nhằm kết hợp bền vững nền nông nghiệp địa phương với nền công nghiệp chế biến sinh khối, thiết lập quy trình tinh chế bằng phương pháp sinh h c quy mô nhỏ tại khu vực Từ đ , xây dựng chu trình tự cung tự cấp các nhiên – vật liệu sinh h c Trong khuôn khổ dự án, hai mô hình thí điểm về “Tổ hợp thử nghiệm quá trình chế biến sinh khối” và “Mô hình xưởng thực nghiệm kết hợp bền vững nền nông nghiệp địa phương và nền công nghiệp chế biến sinh khối” được thiết lập

Mục tiêu nghiên cứu c a xưởng thực nghiệm là phản hồi lại mục tiêu chung c a dự án, triển khai những kết quả thí nghiệm đạt được ở quy mô phòng thí nghiệm, hiểu được toàn bộ quy trình và hệ thống, cải tiến và phát triển các trang thiết bị

Dự án bắt đầu năm 2009 và kết thúc vào năm 2014 Từ năm 2009 tới cuối năm 2010 là gian đoạn lắp đặt nhà xưởng và cung cấp thiết bị, máy m c Đầu năm 2010 phòng thí nghiệm bắt đầu đi vào hoạt động

Địa điểm xây dựng: Xưởng thực nghiệm với tên g i là phòng thí nghiệm năng lượng sinh h c, được xây dựng trong khuôn viên trường Đại h c Bách Khoa Tp HCM Xưởng nằm sau lưng tòa nhà C4 và C5, từ cổng 3 trường

ĐHBK (đường Tô Hiến Thành) đi thẳng vào khoảng 100m sẽ thấy xưởng nằm bên phải

3/ Tháp chưng cất thô (tháp mâm xuyên lỗ, công suất 100 L/mẻ)

4/ Tháp chưng cất tinh chế (tháp đệm, công suất 100 L/mẻ)

hư hỏng gây ra cho thiết bị Khi làm việc trong xưởng thực nghiệm cần nắm vững các yêu cầu an toàn:

- Không phận sự miễn vào

- khi vận hành thiết bị phải nắm rõ các thao tác vận hành và giới hạn an toàn

c a thiết bị để tránh xảy ra cá sự cố cho thiết bị và người vận hành Đặc biệt, với

nồi hơi là thiết bị làm việc với áp suất và nhiệt độ cao nên rất nguy hiểm, vì vậy người vận hành phải c ít nhất 2 năm kinh nghiệm

Sử dụng dụng cụ và thiết bị đúng chức năng để tránh hư hỏng và tăng tuổi th

dị ứng với bụi rơm Đ c bảng hướng dẫn an toàn sử dụng thiết bị cắt trước khi tiến hành làm việc

Giai đoạn ngâm kiềm, trung hòa acid: phải đeo bao tay chống thấm, mặc áo bảo hộ, mang tạp dề bằng nhựa dẻo phía trước người, đeo khẩu trang, đi ng cao

su bảo vệ chân, đội mũ c tấm kiếng bảo vệ mặt để tránh h a chất rơi trúng mặt, vào mắt, v.v…

- Giai đoạn chưng cất: cho lượng nguyên liệu vào thiết bị chưng cất sao cho không vượt mức quy định an toàn c a thiết bị

- Những thiết bị đang vận hành ở nhiệt độ cao được treo biển cảnh báo

4 Xử lí phế thải

- Than trấu: là phế thải sinh ra trong quá trình đốt lò bằng trấu nhằm cung cấp nhiệt cho hơi nước đun n ng thiết bị chưng cất Sau quá trình đốt lò, than trấu được đem ra sân chứa, công ty môi trường và một số dịch vụ khác (chăm s c cây kiểng, …) sẽ thu nhận hoặc thu mua về để làm phân b n.v.v…

- Xử lý khí thải: cần nghiên cứu nồng độ CO2 thải ra môi trường đạt tiêu

chuẩn hay không

- Rơm rạ: trong quá trình lên men, lượng rơm không được lên men hoàn toàn

sẽ được đem ra sân phơi nắng cùng với lượng rơm bị thừa thải trong quá trình

cắt, quá trình nổ hơi nhẹ, v.v…và được công ty môi trường thu nhận dùng làm phân b n cho cây trồng

- Dung dịch kiềm dùng th y phân rơm rạ: sau quá trình ép rơm rạ, nước thải

sẽ được trung hòa bằng dung dịch acid, lượng acid được cho vào từ từ đến khi

pH c a nước thải đạt độ pH khoảng 6-7 sẽ thải ra đường cống

- Dung dịch trung hòa: sau khi ép đợt 1 cho ra nước thải kiềm, rơm rạ sẽ được trung hòa bằng acid Sau một khoảng thời gian trung hòa nhất định, rơm rạ được

ép đợt 2, nước thải này đã được đo pH trong quá trình trung hòa rơm bằng acid,

vì vậy không cần đo lại pH, thải trực tiếp ra đường cống

- Phế phẩm sinh ra trong quá trình chưng cất: thải trực tiếp ra đường cống

CHƯƠNG 2 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ETHANOL TỪ RƠM RẠ

1 T ng quan về lý thuyết

Nhiên liệu sinh h c (còn được g i là nhiên liệu từ nông nghiệp – agrofuel) theo định nghĩa rộng là những nhiên liệu rắn, lỏng hay khí được chuyển h a từ sinh khối Tuy nhiên, phần này chỉ đề cập chính đến nhiên liệu sinh h c dạng lỏng được sản xuất từ sinh khối

N i chung, nhiên liệu sinh h c mang lại những lợi ích sau: giảm khí thải nhà kính, giảm gánh nặng lên nhiên liệu h a thạch, tăng sự an toàn về năng lượng quốc gia, g p phần phát triển nông thôn và là một nguồn năng lượng bền vững trong tương lai Ngược lại, nhiên liệu sinh h c cũng c một số hạn chế: nguồn nguyên liệu phải được tái tạo nhanh, công nghệ sản xuất phải được thiết

kế và tiến hành sao cho cung cấp lượng nhiên liệu lớn nhất với giá thấp nhất và mang lại lợi ích về môi trường nhất

Nhiên liệu sinh h c và những dạng nhiên liệu tái tạo khác nhắm đến tính chất trung tính về carbon Điều này c nghĩa là carbon được thải ra trong quá trình đốt cháy nhiên liệu để cung cấp năng lượng vận chuyển hay sinh điện năng được tái hấp thụ và cân bằng với lượng carbon hấp thụ bởi cây cối Những cây này sau đ lại được thu hoạch để tiếp tục sản xuất nhiên liệu Những nhiên liệu trung tính về carbon không gây ra sự tăng carbon trong khí quyển, vì thế không

g p phần vào hiệu ứng trái đất n ng lên

Phòng thí nghiệm về nghiên cứu sản xuất ethanol từ rơm rạ Phòng thí nghiệm là

sự hợp tác giữa Nhật Bản và Đại H c Bách Khoa TP Hồ Chí Minh

Để thực hiện quá trình sản xuất trên trong phòng thí nghiệm c các thiết bị cần thiết như:

• Thiết bị cắt: dùng để cắt nhỏ rơm rạ để vi khuẩn dể tấn công cellulose

• Thiết bị nổ hơi: làm tơi rơm rạ và phá h y cấu trúc c a n để tách cấu trúc lignin

• Cooling tower: cung cấp nước làm mát cho cả hệ thống

• Máy sắc kí lỏng hiệu năng cao

• Thiết bị ép nguyên liệu sau khi xử lý kềm và được trung hòa

• Thiết bị lên men nguyên liệu

• Thiết bị chưng cất để thu ethanol

3 Rơm r

Việc sản xuất lúa gạo đã tạo ra một lượng lớn phế phẩm từ cây lúa bao gồm rơm và trấu

Nguồn rơm rạ ở Việt Nam:

Rơm rạ chiếm một phần rất lớn trong các nguồn biomass ở Việt Nam

Hiện trạng sử dụng năng lượng từ rơm rạ ở Việt Nam Mặc dù rơm rạ là một nguồn năng lượng lớn, rơm rạ n i riêng và từ biomass n i chung không dược sử dụng một cách hiệu quả ở Việt Nam Phần lớn rơm rạ được b n trở lại

ruộng sau khi thu hoạch, sử dụng làm chất đốt cho các hộ nhà nông, làm thức ăn cho gia súc, biomass chỉ chiếm 3,8% trong tổng năng lượng sử dụng c a thành phố Hồ Chí Minh năm 2003, trong khi đ , nguồn năng lượng này chiếm 89% trong tổng năng lượng sử dụng ở nông thôn năm 2001 Ở nông thôn, biomass

ch yếu được dùng làm chất đốt và hiệu suất sử dụng năng lượng c a quá trình này chỉ được 10%

3.1 ioethanol từ rơm r

Ngày nay sức ép từ kh ng hoảng dầu mỏ và nhu cầu năng lượng luôn là vấn đề nan giải c a bất cứ quốc gia nào trên thế giới Mỹ và Brazil đã thành công trong việc sản xuất ethanol từ nguồn sinh h c là bắp và mía Điều này đã khích

lệ các nước khác đầu tư nghiên cứu vào lĩnh vực nhiên liệu sinh h c Bên cạnh sản xuất ethanol từ nguồn tinh bột (bắp) và đường (mía), ethanol c thể được sản xuất từ lignocellulose Lignocellulose là loại biomass phổ biến nhất trên thế giới

Vì vậy sản xuất ethanol từ biomass cụ thể là từ nguồn lignocellulose là một giải pháp thích hợp đặc biệt là với các quốc gia nông nghiệp như Việt Nam Nền nông nghiệp Việt Nam hằng năm tạo ra một lượng lớn phế phẩm nông nghiệp,

ch yếu là lignocellulose từ các vụ mùa Tận dụng nguồn nguyên liệu này, cụ thể

là rơm rạ để sản xuất bioethanol là phương pháp sử dụng rơm rạ một cách hiệu quả đồng thời g p phần giải quyết vấn đề năng lượng cho nước ta

3.2 Nguyên liệu lignocellulose

Lignocelose là vật liệu biomass phổ biến trên trái đất.Lignocellulose có trong phế phẩm nông nghiệp, ch yếu ở dạng phế phẩm c a các vụ mùa; trong sản phẩm phụ c a công nghiệp sản xuất bột giấy là một nguồn nguyên liệu to lớn cho việc sản xuất bioethanol Rơm rạ là một dạng vật liệu lignocellulose

3.2.1 Cấu tr c lignocellulose

Thành phần chính c a vật liệu lignocellulose là cellulose, hemicellulose, lignin, các chất trích ly và tro

Bảng 1 Thành phần của vài loại lignocellulose

về cơ bản, trong lignocellulose, cellulose tạo thành khung chính và được bao b c bởi những chất c chức năng tạo mạng lưới như hemicellulose và kết dính như lignin Cellulose, hemicellulose và lignin sắp xếp gần nhau và liên kết cộng h a trị với nhau Các đường nằm ở mạch nhánh như arabinose, galactose, và acid 4-O-methylglucuronic là các nh m thường liên kết với lignin

Hình 2.1 Cấu trúc của lignocellulose

Các mạch cellulose tạo thành các sợi cơ bản Các sợi này được gắn lại với nhau nhờ hemicellulose tạo thành cấu trúc vi sợi, với chiều rộng khoảng 25nm

Các vi sợi này đƣợc bao b c bởi hemicellulose và lignin, giúp bảo vệ cellulose khỏi sự tấn công c a ezyme cũng nhƣ các h a chất trong quá trình th y phân

Hình 2.2 Mỗi quan hệ cellulose – hemicellulose trong cấu trúc lignosellulose

3.2.2 Cellulose

Cellulose là một polymer mạch thẳng c a D-glucose, các D-glucose đƣợc liên kết với nhau bằng liên kết β 1-4 glucosid Cellulose là loại polymer phổ biến nhất trên trái đất, độ trùng hợp đạt đƣợc 3.500 – 10.000 DP Các nh m OH ở hai đầu mạch c tính chất hoàn toàn khác nhau, cấu trúc hemiacetal tại C1 có tính khử, trong khi đ OH tại C4 c tính chất c a rƣợu

Hình 2.3 Công thức hoá học của cellulose

Các mạch cellulose đƣợc liên kết với nhau nhờ liên kết hydro và liên kết Van Der Waals, hình thành hai vùng cấu trúc chính là kết tinh và vô định hình Trong vùng kết tinh, các phân tử cellulose liên kết chặt chẽ với nhau, vùng này

kh bị tấn công bởi enzyme cũng nhƣ h a chất Ngƣợc lại, trong vùng vô định

hình, cellulose liên kết không chặt với nhau nên dễ bị tấn công C hai kiểu cấu trúc c a cellulose đã được đưa ra nhằm mô tả vùng kết tinh và vô định hình

Hình 2.4 Kiểu Fringed fibrillar và kiểu Folding chain

1/ Kiểu Fringed Fibrillar:

Phân tử cellulose được kéo thẳng và định hướng theo chìều sợi Vùng tinh thể c chiều dài 500 Å và xếp xen kẽ với vùng vô định hình

2/ Kiểu Folding chain:

Phân tử cellulose gấp khúc theo chiều sợi Mỗi đơn vị lặp lại c độ trùng hợp khoảng 1000, giới hạn bởi hai điểm a và b như trên hình vẽ Các đơn vị đ được sắp xếp thành chuỗi nhờ vào các mạch glucose nhỏ, các vị trí này rất dễ bị

th y phân Đối với các đơn vị lặp lại, hai đầu là vùng vô định hình, càng vào giữa, tính chất kết tinh càng cao Trong vùng vô định hình, các liên kết β - glucosid giữa các monomer bị thay đổi g c liên kết, ngay tại cuối các đoạn gấp,

3 phân tử monomer sắp xếp tạo sự thay đổi 180o

cho toàn mạch Vùng vô định hình sẽ dễ bị tấn công bởi các tác nhân th y phân hơn vùng tinh thể vì sự thay đổi g c liên kết c a các liên kết cộng h a trị (β - glucosid) sẽ làm giảm độ bền nhiệt động c a liên kết, đồng thời vị trí này không tạo được liên kết

hydro.Cellulose được bao b c bởi hemicellulos và lignin, điều này làm cho cellulose khá bền vững với tác động c a enzyme cũng như h a chất

• Mạch chính c a hemicellulose được cấu tạo từ liên kết β -(1,4)

• Xylose là thành phần quan tr ng nhất

• Nh m thế phổ biến nhất là nh m acetyl O – liên kết với vị trí 2 hoặc 3 • Mạch nhánh cấu tạo từ các nh m đơn giản, thông thường là disaccharide hoặc trisaccharide Sự liên kết c a hemicellulose với các polysaccharide khác và với lignin là nhờ các mạch nhánh này Cũng vì hemicellulose c mạch nhánh nên tồn tại ở dạng vô định hình và vì thế dễ bị th y phân Gỗ cứng, gỗ mềm và nguyên liệu phi gỗ c các đặc điểm hemicellulose khác nhau: Gỗ cứng ch yếu

c hai loại hemicellulose

• Acetyl-4-O-methylglucuronoxylan, là một loại polymer c mạch chính gồm β-D-xylopyranose liên kết với nhau bằng liên kết β-D (1,4) Trong đ 70% các nh m OH ở vị trí C2 và C3 bị acetyl h a, 10% các nh m ở vị trí C2 liên kết với acid 4O-methyl-D-glucuronic Gỗ cứng còn chứa glucomannan, polymer này chứa một tỉ lệ bằng nhau β-D-glucopyranose và β-D-mannopyranose

 Arabino-4-O-methylglucuronoxylan, cấu tạo từ các D-xylopyranose, các monomer này bị thế ở vị trí 2 bằng acid 4-O-methyl-glucuronic, ở vị trí 3 bằng α-L-arabinofuranose Đối với cỏ, 20-40% hemicellulose là arabinoxylan Polysaccharide này cấu tạo từ các D-xylopyranose, OH ở C2

bị thế bởi acid 4-O-methylglucuronic OH ở vị trí C3 sẽ tạo mạch nhánh với α-L-arabinofuranose.Cấu tạo phức tạp c a hemicellolose tạo nên nhiều tính chất h a sinh và lý sinh cho cây

3.2.4 Lignin

Lignin là một polyphenol c cấu trúc mở Trong tự nhiên, lignin ch yếu

đ ng vai trò chất liên kết trong thành tế bào thực vật, liên kết chặt chẽ với mạng cellulose và hemicellulose Rất kh để c thể tách lignin ra hoàn toàn Lignin là polymer, được cấu thành từ các đơn vị phenylpropene, vài đơn vị cấu trúc điển hình được đề nghị là: guaiacyl (G), chất gốc là rượu trans-coniferyl; syringly (S), chất gốc là rượu trans-sinapyl; p-hydroxylphenyl (H), chất gốc là rượu trans-p-courmary

Hình 2.8 Các đơn vị cơ bản của lignin

Cấu trúc c a lignin đa dạng, tùy thuộc vào loại gỗ, tuổi c a cây hoặc cấu trúc c a n trong gỗ Ngoài việc được phân loại theo lignin c a gỗ cứng, gỗ mềm

và cỏ, lignin c thể được phân thành hai loại chính: guaicyl lignin và syringly lignin Gỗ mềm chứa ch yếu là guaiacyl, gỗ cứng chứa ch yếu syringyl Nghiên cứu chỉ ra rằng guaiacyl lignin hạn chế sự trương nở c a xơ sợi

guaicyl-và vì vậy loại nguyên liệu đ sẽ kh bị tấn công bởi enzyme hơn syringyl lignin

Hình 2.9 Cấu trúc lignin trong gỗ mềm và các nhóm chức chính

Những nghiên cứu gần đây chỉ ra rằng lignin hoàn toàn không đồng nhất trong cấu trúc Lignin dường như bao gồm vùng vô định hình và các vùng c cấu trúc hình thuôn hoặc hình cầu Lignin trong tế bào thực vật bậc cao hơn không

c vùng vô định hình Các vòng phenyl trong lignin c a gỗ mềm được sắp xếp trật tự trên mặt phẳng thành tế bào Ngoài ra, cả cấu trúc h a h c và cấu trúc không gian c a lignin đều bị ảnh hưởng bởi mạng polysaccharide Việc mô hình

h a động h c phân tử cho thấy rằng nh m hydroxyl, và nhóm methoxyl trong các oligomer tiền lignin sẽ tương tác với vi sợi cellulose cho dù bản chất c a lignin là kỵ nước Nh m chức ảnh hưởng đến hoạt tính c a lignin là nh m phenolic hydroxyl tự do, methoxy, benzylic hydroxyl, ether c a benzylic với các rượu thẳng và nh m carbonyl Guaicyl lignin chứa nhiều nh m phenolic hydroxyl hơn syringyl.Lignin c liên kết h a h c với thành phần hemicellulose