La teneur élevée en composés organiques azotés (CNO) dans le biobrut obtenu à partir de la liquéfaction hydrothermale des microalgues est l’un des problèmes les plus préoccupants pour les applications et l’environnement. Le biobrut obtenu par liquéfaction hydrothermale (HTL) nécessite une optimisation supplémentaire du raffinage, et la forte concentration de composés hétérocycliques azotés tels que la quinoléine, la pyridine, etc. empoisonnera le catalyseur utilisé dans le processus de raffinage, de sorte que la désactivation du catalyseur causent de grandes difficultés de raffinage du biobrut. De plus, les NOC et les sulfures ont une relation compétitive dans le processus de désulfuration du biobrut, ce qui inhibe l’effet de désulfuration. Bien qu’il y ait eu de nombreuses études sur la résolution des problèmes liés à l’azote et l’analyse des mécanismes de réaction pour certaines réactions clés, il n’existe toujours pas d’enquête complète et systématique sur la voie globale de l’azote au cours du processus HTL.
Yuanyuan Shao, professeur associé à l’École de génie chimique et de technologie de l’Université de Tianjin, et ses collègues ont proposé d’étudier la distribution de l’azote dans différents produits et d’analyser les effets des conditions de réaction sur la distribution de l’azote pour explorer sa voie de réaction. Leur étude a été publiée en ligne dans Frontières de la science et de l’ingénierie chimiques le 7 mars 2022.
« Dans ce projet, nous avons utilisé Chlorella sp. et Spirulina sp. comme matières premières. Les effets de la température de réaction, du temps de séjour et du taux de charge solide sur le rendement, la récupération de l’azote et les compositions chimiques du biobrut ont été étudiés de manière approfondie », a déclaré le professeur Shao. « Nous avons également analysé la distribution de l’azote dans la phase aqueuse, et une brève carte de réaction tout au long du processus a été le point culminant de cette recherche. »
« Nous avons découvert qu’il existait trois formes principales de NOC, notamment les composés azotés hétérocycliques, les amides et les amines. Et il existait une certaine relation de transformation entre eux ; la proportion de distribution dans différents produits dépend principalement des conditions de réaction », a déclaré Tianyi. Bao, le premier auteur de l’article, un Ph.D. étudiant de l’École de génie chimique et de technologie de l’Université de Tianjin. « Même si les compositions chimiques des deux microalgues qui appartenaient toutes deux à des microalgues riches en protéines et à faible teneur en lipides étaient similaires, la teneur et la distribution de l’azote dans le biobrut et la phase aqueuse étaient assez différentes. »
En fait, le représentant des acides aminés dans Chlorella sp. et Spiruline sp. protéines sont respectivement la leucine et l’arginine. En termes de structure chimique, la leucine est un acide aminé neutre tandis que l’arginine est un acide aminé basique. « Nous avons déduit que plus d’azote dans les acides aminés basiques était enclin à entrer dans la phase aqueuse et existait sous la forme de NOC solubles dans l’eau », a déclaré Tianyi Bao. Ce résultat démontre que la sélection des microalgues, en particulier l’analyse de la structure interne des protéines, est également l’un des axes des recherches futures.
Tianyi Bao et al, Distribution d’azote dans les produits de la liquéfaction hydrothermale de Chlorella sp. et Spiruline sp., Frontières de la science et de l’ingénierie chimiques (2022). DOI : 10.1007/s11705-021-2126-y
Fourni par la presse de l’enseignement supérieur