b'\n_START_ARTICLE_\nCelulozni etanol\n_START_PARAGRAPH_\nCelulozni etanol ili bioetanol iz lignocelulozne biomase spada u drugu generaciju biogoriva. Proizvodnja bioetanola, kao obnovljivog goriva, dosad se uglavnom temeljila na sirovinama na bazi jednostavnih \xc5\xa1e\xc4\x87era ili \xc5\xa1kroba. Me\xc4\x91utim, budu\xc4\x87i da se te sirovine koriste u ljudskoj prehrani i ishrani \xc5\xbeivotinja, proizvodnja bioetanola iz istih smatra se neekonomi\xc4\x8dnom. Stoga je cilj budu\xc4\x87u proizvodnju bioetanola temeljiti na lignoceluloznoj biomasi, odnosno na sirovinama poput poljoprivrednih i \xc5\xa1umskih ostataka. Lignocelulozna biomasa po sastavu se sastoji od lignina, hemiceluloze i celuloze. Upravo slo\xc5\xbeenost strukture lignocelulozne biomase uvjetuje primjenu razli\xc4\x8ditih vrsta predtretmana, koji prethode procesu hidrolize celuloze i hemiceluloze na fermentabilne \xc5\xa1e\xc4\x87ere. Predtretmani mogu biti fizikalni (mehani\xc4\x8dko usitnjavanje, piroliza), fizikalno-kemijski (autohidroliza, eksplozija u teku\xc4\x87em amonijaku, eksplozija u ugljikovom dioksidu CO\xe2\x82\x82), kemijski (ozonoliza, kiselinska hidroliza, alkalna hidroliza, oksidativna delignifikacija) i biolo\xc5\xa1ki (pomo\xc4\x87u mikroorganizama).\n_START_SECTION_\nLignocelulozna biomasa\n_START_PARAGRAPH_\nVe\xc4\x87ina ugljikohidrata mo\xc5\xbee se u procesu hidrolize razgraditi do jednostavnih \xc5\xa1e\xc4\x87era, te potom, fermentirati u etanol. Me\xc4\x91utim, u slu\xc4\x8daju kada su u materijalu prisutne celuloza i hemiceluloza, proizvodnja bioetanola razlikuje se od tradicionalne tehnologije \xe2\x80\x9eod \xc5\xa1kroba do etanola\xe2\x80\x9c zbog slo\xc5\xbeenosti kemijske strukture tih komponenti. Lignocelulozna biomasa mo\xc5\xbee se podijeliti u nekoliko skupina i to: poljoprivredni ostaci, \xc5\xa1umarski ostaci i kruti gradski otpad. Proizvodnja bioetanola iz tih sirovina nala\xc5\xbee se i kao zanimljivo rje\xc5\xa1enje za njihovo zbrinjavanje. \xc4\x8cinjenica da je velika koli\xc4\x8dina lignoceluloznoga materijala, u stvari, ostatak koji potje\xc4\x8de iz poljoprivredne proizvodnje ili industrije, otvara mogu\xc4\x87nosti proizvodnje bioetanola u velikim koli\xc4\x8dinama. Suprotno postupku proizvodnje bioetanola iz \xc5\xa1krobnih sirovina, razgradnji lignocelulozne biomase do monomera \xc5\xa1e\xc4\x87era prethode razli\xc4\x8dite vrste predtretmana, koji osiguravaju bolju iskoristivost sirovine i u kona\xc4\x8dnici ve\xc4\x87i prinos bioetanola. Cilj primjene predtretmana je promjena lignoceluloznog materijala kako bi se razgradila njegova struktura i pobolj\xc5\xa1ala enzimatska razgradnja. Budu\xc4\x87i da hemiceluloza u takvoj molekuli tvori vrlo \xc4\x8dvrste veze s ligninom i celulozom, mnogi predtretmani imaju za cilj ukloniti upravo hemicelulozu._NEWLINE_Lignoceluloza je jedan od naj\xc4\x8de\xc5\xa1\xc4\x87ih biopolimera u prirodi. Za razliku od zrna \xc5\xbeitarica, u kojima je \xc5\xa1krob najzna\xc4\x8dajniji ugljikohidrat, lignocelulozna biomasa sastoji se od celuloze (40 - 50\xc2\xa0%), hemiceluloze (25 - 35\xc2\xa0%) i lignina (15 - 20\xc2\xa0%). Udio tih komponenti u biomasi razlikuje se ovisno o sirovini, ali stabljika kukuruza, u odnosu na klip kukuruza, slamu p\xc5\xa1enice i trave, ima najmanji udio lignina u svojem sastavu, \xc5\xa1to zna\xc4\x8di da je i najpogodnija sirovina za proizvodnju bioetanola._NEWLINE_Celuloza je mo\xc5\xbeda najva\xc5\xbenija komponenta u ve\xc4\x87ini stani\xc4\x8dnih stijenki biljaka, koja se sastoji od duga\xc4\x8dkih lanaca glukoze, kao i \xc5\xa1kroba, me\xc4\x91utim razli\xc4\x8dite strukturalne konfiguracije. Upravo strukturalne karakteristike i obavijenost celuloze i hemiceluloze ligninom, \xc4\x8dine lignocelulozni materijal te\xc5\xbeim za hidrolizu od \xc5\xa1krobnih sirovina. Lignin je, pak, visoko razgranata molekula, te \xc4\x8dini klju\xc4\x8dnu komponentu stani\xc4\x8dne stijenke. Me\xc4\x91utim, tijekom procesa konverzije biomase u bioetanol, lignin smanjuje enzimatsku razgradljivost biomase. Postoje zna\xc4\x8dajne prepreke u u\xc4\x8dinkovitoj proizvodnji bioetanola iz poljoprivrednih ostataka. One se primarno odnose na \xc4\x8dvrste fizikalne i kemijske veze izme\xc4\x91u lignina i polisaharida u stani\xc4\x8dnoj stijenci biljke, te na kristalnu strukturu celuloze. Lignin je komponenta u stani\xc4\x8dnoj stijenci koja tvori za\xc5\xa1titni sloj oko lanaca celuloze i hemiceluloze, \xc5\xa1tite\xc4\x87i na taj na\xc4\x8din te polisaharide od enzimatske razgradnje. Kako bi se biomasa pretvorila u bioetanol, celuloza mora biti u obliku u kojem je dostupna celuloliti\xc4\x8dkim enzimima.\n_START_SECTION_\nPredtretmani u proizvodnji bioetanola iz lignocelulozne biomase\n_START_PARAGRAPH_\nProizvodnja bioetanola iz lignocelulozne biomase uklju\xc4\x8duje nekoliko osnovnih koraka i to predtretman biomase, hidrolizu celuloze i hemiceluloze, te fermentaciju jednostavnih \xc5\xa1e\xc4\x87era. Najve\xc4\x87i izazov u pretvorbi lignocelulozne biomase u bioetanol je njezin predtretman. Zbog slo\xc5\xbeene strukture te sirovine, predtretman pobolj\xc5\xa1ava razgradnju sirovine, uvjetuje uklanjanje lignina, dovodi do djelomi\xc4\x8dne ili potpune hidrolize hemiceluloze, te smanjenja koli\xc4\x8dine kristalini\xc4\x8dne frakcije celuloze. Tako\xc4\x91er, i jednostavni \xc5\xa1e\xc4\x87eri, koji ostaju nakon razgradnje hemiceluloze, mogu se pretvarati u bioetanol. _NEWLINE_Sirova, netretirana biomasa vrlo je otporna na enzimatsku razgradnju. Stoga je razvijen veliki broj razli\xc4\x8ditih metoda predtretmana, s ciljem pobolj\xc5\xa1anja razgradljivosti te sirovine, budu\xc4\x87i da su dosada\xc5\xa1nja istra\xc5\xbeivanja pokazala direktnu vezu izme\xc4\x91u uklanjanja lignina i hemiceluloze i probavljivosti celuloze. Cijeli niz predtretmana mo\xc5\xbee se primjeniti u proizvodnji bioetanola iz lignocelulozne biomase, s tim da tip predtretmana mo\xc5\xbee utjecati samo na neke sastavne komponente biomase. To uvjetuje da se u procesu hidrolize lignocelulozne biomase moraju koristiti i dodatni enzimi, \xc5\xa1to poskupljuje cijeli proces. Predtretman u tehnologiji proizvodnje bioetanola iz lignocelulozne biomase mora pobolj\xc5\xa1ati efikasnost hidrolize, izbje\xc4\x87i mogu\xc4\x87u razgradnju ili gubitak ugljikohidrata, izbje\xc4\x87i tvorbu ostataka proizvoda koji inhibiraju daljnje procese hidrolize i fermentacije, kao i biti ekonomi\xc4\x8dan. Predtretmani mogu biti fizikalni, kemijski, fizikalno-kemijski i biolo\xc5\xa1ki.\n_START_SECTION_\nMehani\xc4\x8dko usitnjavanje\n_START_PARAGRAPH_\nLignocelulozna biomasa mo\xc5\xbee se usitnjavati kombinacijom sjeckanja i mljevenja, s ciljem smanjenja kristalini\xc4\x8dnosti celuloze. Mehani\xc4\x8dko odvajanje frakcija, ovisno o veli\xc4\x8dini \xc4\x8destica, ostvaruje se mljevenjem u mlinovima. Veli\xc4\x8dina \xc4\x8destica materijala nakon sjeckanja je od 10 do 30\xc2\xa0mm, dok je nakon mljevenja ona od 0,2 do 2,0\xc2\xa0mm. Koli\xc4\x8dina energije koja se utro\xc5\xa1i za mehani\xc4\x8dko usitnjavanje poljoprivrednih otpadaka ovisi o \xc5\xbeeljenoj veli\xc4\x8dini kona\xc4\x8dnoga proizvoda, kao i o svojstvima biomase.\n_START_SECTION_\nPiroliza\n_START_PARAGRAPH_\nPiroliza je postupak u kojem dolazi do razgradnje neke organske tvari zbog djelovanja topline bez prisustva kisika ili nekoga reagensa, osim vodene pare. Na temperaturi iznad 300\xc2\xa0\xc2\xb0C, celuloza iz lignocelulozne biomase naglo se razgra\xc4\x91uje, nakon \xc4\x8dega dolazi do tvorbe plinova i ostatka. Pri ni\xc5\xbeim temperaturama, razgradnja je znatno sporija. Blaga kiselinska hidroliza ostataka nakon pirolize rezultirala je 80 - 85\xc2\xa0%-tnom pretvorbom celuloze u reduciraju\xc4\x87e \xc5\xa1e\xc4\x87ere.\n_START_SECTION_\nOzonoliza\n_START_PARAGRAPH_\nOzon je alotropska modifikacija kisika, a mo\xc5\xbee se koristiti u predtretmanu lignocelulozne biomase, s ciljem razgradnje lignina i hemiceluloze. Nedostatak te metode jest \xc4\x8dinjenica da ozon u znatnoj mjeri djeluje na lignin, slabije na hemicelulozu, a gotovo nikako na celulozu. Prednosti su mnoge, ali zbog velike koli\xc4\x8dine potrebnog ozona, taj postupak nije ekonomi\xc4\x8dan.\n_START_SECTION_\nKiselinska hidroliza\n_START_PARAGRAPH_\nHidroliza koncentriranim kiselinama, poput sumporne i klorovodi\xc4\x8dne kiseline, koriste se u predtretmanu lignocelulozne biomase. Kiselinska hidroliza primjenjuje se s ciljem uklanjanja lignina iz materijala. Me\xc4\x91utim, kiselinsku hidrolizu, kao predtretman, karakterizira nekoliko nedostataka, i to visoki tro\xc5\xa1kovi procesa, te neutralizacija supstrata potrebna za zadovoljavaju\xc4\x87e provo\xc4\x91enje daljnje enzimatske hidrolize i fermentacije.\n_START_SECTION_\nAlkalna hidroliza\n_START_PARAGRAPH_\nHidroliza nekim lu\xc5\xbeinama tako\xc4\x91er se mo\xc5\xbee koristiti kao predtretman u proizvodnji bioetanola iz lignocelulozne biomase, a sam u\xc4\x8dinak predtretmana ovisi o udjelu lignina u materijalu.  Kao i kiselinska, i alkalna hidroliza primjenjuje se s ciljem uklanjanja lignina iz materijala.\n_START_SECTION_\nAutohidroliza\n_START_PARAGRAPH_\nAutohidroliza, odnosno eksplozija vodenom parom, naj\xc4\x8de\xc5\xa1\xc4\x87e je kori\xc5\xa1ten predtretman lignocelulozne biomase. U tom predtretmanu, usitnjeni se materijal podvrgava zasi\xc4\x87enoj pari pri visokome tlaku, nakon \xc4\x8dega se tlak naglo smanji, \xc5\xa1to dovodi do eksplozivne dekompresije materijala. Tijekom procesa autohidrolize dolazi do djelomi\xc4\x8dne hidrolize hemiceluloze, dok lignin biva depolimeriziran. Prednosti predtretmana autohidrolizom jesu mali tro\xc5\xa1kovi procesa, dok je nedostatak metode djelomi\xc4\x8dno uni\xc5\xa1tavanje frakcije ksilana, nepotpuno kidanje veza izme\xc4\x91u lignina i ugljikohidrata, te tvorba potencijalnih inhibitora hidrolize i fermentacije.\n_START_SECTION_\nBiolo\xc5\xa1ki predtretman\n_START_PARAGRAPH_\nU biolo\xc5\xa1kom predtretmanu, razli\xc4\x8dite vrste gljivica koriste se za razgradnju lignina, celuloze i hemiceluloze. Taj predtreman koristi se za biomasu s visokim udjelom vode, a mo\xc5\xbee se kombinirati i s djelovanjem povi\xc5\xa1ene temperature.'