Submitted Successfully!
To reward your contribution, here is a gift for you: A free trial for our video production service.
Thank you for your contribution! You can also upload a video entry or images related to this topic.
Version Summary Created by Modification Content Size Created at Operation
1
Galina Fedorovna Mironova
 -- 1655 2023-08-30 03:38:48 |
2 layout & references
Sirius Huang
 -25 word(s) 1630 2023-08-30 04:17:45 | |
3 first submission of the article
Yulia Gismatulina
 -1567 word(s) 63 2023-10-17 06:14:05 |

Video Upload Options

Do you have a full video?
Send video materials Upload full video

Confirm

Are you sure to Delete?
Yes No
Cite
If you have any further questions, please contact Encyclopedia Editorial Office.
Mironova, G.F.; Budaeva, V.V.; Skiba, E.A.; Gismatulina, Y.A.; Kashcheyeva, E.I.; Sakovich, G.V. Core Directions in Miscanthus Research. Encyclopedia. Available online: https://encyclopedia.pub/entry/48617 (accessed on 08 July 2024).
Mironova GF, Budaeva VV, Skiba EA, Gismatulina YA, Kashcheyeva EI, Sakovich GV. Core Directions in Miscanthus Research. Encyclopedia. Available at: https://encyclopedia.pub/entry/48617. Accessed July 08, 2024.
Mironova, Galina F., Vera V. Budaeva, Ekaterina A. Skiba, Yulia A. Gismatulina, Ekaterina I. Kashcheyeva, Gennady V. Sakovich. "Core Directions in Miscanthus Research" Encyclopedia, https://encyclopedia.pub/entry/48617 (accessed July 08, 2024).
Mironova, G.F., Budaeva, V.V., Skiba, E.A., Gismatulina, Y.A., Kashcheyeva, E.I., & Sakovich, G.V. (2023, August 30). Core Directions in Miscanthus Research. In Encyclopedia. https://encyclopedia.pub/entry/48617
Mironova, Galina F., et al. "Core Directions in Miscanthus Research." Encyclopedia. Web. 30 August, 2023.
Core Directions in Miscanthus Research
Edit
This entry is adapted from the peer-reviewed paper 10.3390/ijms241613001

Мискантус является ценным возобновляемым сырьем и обладает значительным потенциалом для производства разнообразных продуктов на основе таких макромолекул, как целлюлоза, гемицеллюлозы и лигнин. 

miscanthus renewable polymers biofuel bacterial cellulose

1. Введение

Постоянно увеличивающееся содержание углекислого газа в атмосфере и глобальное потепление представляют собой серьезную угрозу для человечества. Следовательно, необходимы действия по смягчению последствий изменения климата, а также существует необходимость перехода к низкоуглеродной экономике, в которой биомасса является наиболее распространенным и доступным источником углерода [ 1 ] .
Многие исследователи рассматривают проблему глобальных выбросов парниковых газов с точки зрения торговли и политики [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] , что, несомненно, важно для борьбы с изменением климата. Остальные исследования направлены на количественную оценку потенциала различных производств по минимизации последствий или сокращению выбросов CO 2 ; например, оценки использования биомассы для транспорта, энергетики, строительства и металлургической промышленности [ 8 ] .
Мискантус является бионасосом [ 9 ] и обладает потенциалом снижения выбросов парниковых газов за счет ассимиляции углерода в почве [ 10 ] .
Исследования [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] сообщили о ценных результатах, оценивающих жизненный цикл производства тепла, электроэнергии, этанола и биогаза из мискантуса, и продемонстрировали, что выращивание мискантуса и производство товаров из мискантуса являются хорошим вариантом для получения углерода. смягчение последствий.
Мискантус – многолетняя корневищная трава с высокой урожайностью и низкой потребностью в питательных веществах. Мискантус живет до 20 лет, что является преимуществом перед однолетними растениями. К достоинствам Miscanthus × giganteus можно отнести и анатомию его стеблей, корковый слой которых не содержит длинных волокон в отличие от некоторых лубяных растений, требующих обрезки лубяных волокон (например, льна и конопли) [ 14 ] . По сравнению с другими многолетними культурами мискантус дает более высокое содержание сухого вещества. После посадки мискантус не требует никаких удобрений или особого ухода в поле, кроме ежегодного сбора урожая с помощью стандартной сельскохозяйственной техники [ 15 ] . Эта культура с высокой эффективностью использования воды и способностью адаптироваться к суровым условиям наряду с ее экологическими функциями, такими как восстановление почвы, может сыграть жизненно важную роль в биоэкономическом развитии любой страны [ 14 ] [ 15 ] . Мискантус — морозостойкая культура и может произрастать на маргинальных, засоленных и неиспользуемых землях [ 16 ] . Учитывая вероятность дальнейшего истощения мировых лесных площадей и ограничения на заготовку древесины из-за природоохранной роли лесов, мискантус все чаще рассматривается как потенциальное сырье для замены части древесины хвойных и лиственных пород [ 14 ] .
Во всем мире для производства биомассы мискантуса используется около 123 000 га. Самая большая площадь расположена в Китае, где ок. В дикой природе озера Дунтин 100 000 га занимают M. lutarioriparius . Урожайность биомассы составляет около 12 т/га/год [ 17 ] .
Результаты исследования машинного обучения [ 18 ] показали, что во всем мире существует 3068,25 млн га маргинальных земельных ресурсов, пригодных для выращивания M. × giganteus , которые в основном расположены в Африке (902,05 млн га), Азии (620,32 млн га), Южной Америке (547,60 млн га). млн га) и Северной Америки (529,26 млн га). Страны с крупнейшими земельными ресурсами — Россия и Бразилия — занимают первое и второе места по количеству маргинальных земель, пригодных для M. × giganteus , с площадью 373,35 и 332,37 млн ​​га соответственно.
Мискантус является ценным возобновляемым сырьем и обладает значительным потенциалом для производства разнообразных биотехнологических продуктов на основе таких макромолекул, как целлюлоза, гемицеллюлозы и лигнин. Исследования химического состава мискантуса по сравнению с разнообразным растительным миром постоянно развиваются и показывают преимущества мискантуса перед многими лигноцеллюлозными ресурсами, в частности по содержанию целлюлозы - наиболее ценного для переработки полимера.

2. Основные направления исследований мискантуса

2.1. Выбор Мискантуса

M. × giganteus — наиболее распространенный во всем мире вид мискантуса . Высокая урожайность (10 т/га/год) и продолжительность жизни (15–20 лет) делают мискантус перспективной биоэнергетической культурой и эффективным инструментом борьбы с изменением климата. Однако M. × giganteus не лишен недостатков: он чувствителен к холодным зимним температурам и засухе, размножается только делением корневища, имеет низкое генетическое разнообразие и восприимчив к почвенным патогенам. Таким образом, другие виды и сорта мискантусов стали ценными источниками генетического материала для внутривидовой и межвидовой селекции. В селекции особое внимание уделяется достижению более высокой урожайности, качества и устойчивости к антибиотикам. Например, несмотря на меньший выход надземной биомассы по сравнению с M. × giganteus , M. sinensis более устойчив к водному стрессу и, следовательно, более пригоден для выращивания в более сухом климате. M. lutarioriparius обеспечивает высокий выход биомассы, но менее устойчив к холоду и засухе и поэтому более подходит для регионов, менее подверженных частому дефициту воды [ 19 ] .
Поскольку химический состав сырья имеет решающее значение для переработки мискантуса, в Таблице 1 описывается именно этот аспект для некоторых видов мискантуса из разных географических мест, как сообщается в недавних исследованиях.
Таблица 1. Содержание компонентов (%) мискантуса.
Виды мискантуса и страна обитания Целлюлоза Гемицеллюлозы Лигнин Пепел Другие Ссылка.
М. × гигантский (Франция) 41.08 24.52 27.00 - 7.4 [ 20 ]
М. × giganteus (Канада) 55.01 17.42 16.90 - 10.67 [ 21 ]
М. × giganteus (Великобритания) 45,5 29,2 23,8 - - [ 22 ]
M. × giganteus (разные климатические регионы России) 43,2–55,5 17,9–22,9 17,1–25,1 0,90–2,95 0,3–1,2% [ 23 ]
М. × giganteus (Польша) 45.12 29.30 22.21 - - [ 24 ]
М. sinensis (Польша) 44.12 29,79 19.52 - -
M. sacchariflorus (Польша) 44,57 29.11 20.34 - -
М. lutarioriparius (Китай) 41,89 18.21 16,77 - - [ 25 ]
М. sinensis (Россия) 49,1 20,7 23,3 3.00 2.6 [ 26 ]
М. сахарифлорус (Россия) 53,3 21,3 28,1 5,66 2.4
М. sinensis (Китай) 37,66 (ср.),
48,52 (макс.)		 22,94 (ср.) 17.35 (ср.) 2,47 (ср.),
4,5 (макс.),
1,43 (мин.)		 15,83 (ср.) [ 27 ]
М. флоридулюс (Китай) 36,28 (ср.) 21,95 (ср.) 16,94 (ср.) 2,74 (ср.) 18.41 (ср.)
М. nudipes (Китай) 36.07 (ср.) 22,39 (ср.) 17.21 (ср.) 2,51 (ср.) 21.10 (сред.)
М. сахарифлорус (Китай) 39,25 (ср.), 26,35 (ср.),
34,23 (макс.)		 18,11 (ср.),
23,75 (макс.)		 2,51 (ср.), 11,62 (ср.),
5,38 (мин.)
М. lutarioriparius (Китай) 39,96 (ср.) 22,85 (ср.) 18,69 (ср.) 2,43 (ср.) 12,43 (ср.)
Гибрид (Китай) 37,14 (ср.) 21,21 (ср.),
15,71 (мин.)		 16,37 (ср.),
13,01 (мин.)		 2,56 (ср.) 20,67 (ср.), 34,88 (макс.)
Поскольку мискантус обладает богатым генетическим разнообразием, его лигноцеллюлозный состав широко варьируется; тем не менее, многие виды мискантусов характеризуются высоким содержанием возобновляемых полимеров.
В последние годы исследовательские инициативы привели к выявлению ряда свойств мискантуса, которые можно оптимизировать для различных применений. Например, были выпущены улучшенные сорта мискантуса для биологического применения, которые менее устойчивы к разрушению из-за меньшего количества лигнина и из-за изменений конкретных характеристик клеточных стенок [ 28 ] . Напротив, трансгенный мискантус с повышенным содержанием лигнина был получен с целью повышения энергетической ценности [ 29 ] .

2.2. Исследования воздействия мискантуса на окружающую среду

Ван и др. [ 30 ] суммировали публикации в этой области в своем обзорном докладе. Недавно также была представлена ​​экономическая модель для оценки выбросов парниковых газов при выращивании мискантуса с использованием коммерческой практики, принятой в Великобритании [ 31 ] .

2.3. Производство различных продуктов из мискантуса

Переработке мискантуса посвящено множество работ во всем мире. В некоторых приложениях используются все фракции биомассы мискантуса, например, сжигание для производства электроэнергии [ 32 ] [ 33 ] [ 34 ] или пиролиз для производства бионефти [ 35 ] [ 36 ] , биоугля [ 37 ] [ 38 ] гидроуголь [ 39 ] [ 40 ] и оксид графена [ 41 ] , для синтеза биополиолов [ 21 ] и для производства композиционных материалов [ 42 ] [ 43 ] [ 44 ] , бетона [ 45 ] , строительного раствора на основе мискантуса [ 46 ] , армированная волокном стяжка [ 47 ] и ПЭТ на биологической основе [ 48 ] .
Другие приложения используют только определенные части клеточной стенки для превращения в продукты, например, этерифицированный лигнин [ 49 ] . Кислотный гидролиз мискантуса изучался для синтеза таких химических веществ, как фурфурол, гидроксиметилфурфурол [ 50 ] , левулиновая кислота [ 51 ] и другие органические кислоты и этиленгликоль [ 52 ] .
Целлюлоза, целлюлозные микроволокна и бумага [ 53 ] [ 54 ] [ 55 ] [ 56 ] , нанокристаллы целлюлозы [ 57 ] , олигосахариды [ 58 ] [ 59 ] [ 60 ] [ 61 ] и ксилол [ 25 ] получают из мискантуса. Пидлиснюк и др. [ 62 ] всесторонне рассмотрены некоторые продукты из мискантуса (сельскохозяйственная продукция, изоляционные и композиционные материалы, гемицеллюлозы, целлюлоза и бумага).
Многие продукты биотехнологии, такие как биоэтанол, биогаз, бактериальная целлюлоза, ферменты, молочная кислота, липиды, фумаровая кислота и полигидроксиалканоаты, получают из мискантуса.

2.4. Предварительная обработка мискантуса и процессы гидролиза

Более того, некоторые исследования сосредоточены только на предварительной обработке мискантуса без выделения конечного продукта [ 63 ] . Предварительная обработка биомассы мискантуса крайне необходима для получения сбраживаемых сахаров и последующих биотехнологических продуктов. Из-за гетерогенной структуры мискантус имеет серьезные ограничения в отношении конверсии и не поддается ферментативному гидролизу. Стадия предварительной обработки главным образом предназначена для разрушения структуры, состоящей из трех основных возобновляемых полимеров, т.е. целлюлозы, гемицеллюлозы и лигнина, а также второстепенных неструктурных компонентов (экстрактивных веществ, золы).
Из трех основных компонентов лигнин наиболее устойчив к разложению. Целлюлоза сохраняет значительный показатель кристалличности и образует жесткий каркас, выполняющий роль несущей конструкции клеточной стенки. Гемицеллюлоза, гетерополимер ксилозы, арабинозы, галактозы и других сахаров, не является кристаллической и поэтому более поддается гидролизу, чем целлюлоза [ 64 ] .
Как и в случае с другим лигноцеллюлозным сырьем, к мискантусу применимо несколько методов предварительной обработки. Некоторые методы уже считаются традиционными (шаровая обработка, кислотная обработка, щелочная обработка, обработка аммиаком, органосольвентная обработка, обработка ионной жидкостью, обработка горячей водой, обработка паровым взрывом), а также разрабатываются новые методы (микроволновая обработка, ультразвук, глубокая эвтектическая обработка). растворитель, облучение, методы предварительной обработки с использованием высоких сил, биологическая предварительная обработка) [ 65 ] [ 66 ] . Тем не менее, традиционные методы продолжают исследоваться для более глубокого понимания фракционирования, оптимизации и масштабирования процесса [ 67 ] . Кроме того, также предлагается использовать комбинацию двух или более подходов предварительной обработки биомассы для максимального разрушения биомассы [ 68 ] .
На рис. 1 схематически показано влияние предварительной обработки на биомассу [ 69 ] .
Ijms 24 13001 g001
Рисунок 1. Влияние предварительной обработки на биомассу (воспроизведено с разрешения [ 69 ] , MDPI, 2023).
Оценка различных подходов показывает, что по-прежнему необходимы последовательные усилия для разработки экономичной и экологически безопасной стратегии предварительной обработки [ 64 ] [ 68 ] .
Однако не все биотехнологические продукты требуют предварительной обработки биомассы; например, предварительная обработка не является обязательной для производства биогаза и использования лигноцеллюлозы в качестве индуктора выработки ферментов.
После предварительной обработки целлюлоза и гемицеллюлозы могут быть гидролизованы до мономерных сахаров. Ферментативный гидролиз лигноцеллюлозы является наиболее известным и перспективным методом осахаривания биомассы. 
Ферментативный гидролиз может высвобождать мономерные сахара в очень широком диапазоне, в зависимости от метода предварительной обработки. Например, Дай и др. [ 70 ] недавно исследовали, как методы предварительной обработки, такие как микроволновая печь, NaOH, CaO и микроволновая печь + NaOH/CaO, влияют на выход сахара из мискантуса. Выход гексозы находился в значительном диапазоне от 4,0 до 73,4% (% в пересчете на целлюлозу). Самый высокий выход гексозы был достигнут при предварительной обработке 12% NaOH, а самый низкий — при предварительной обработке 1% CaO + микроволновое излучение.

References

  1. Liu, Z.; Saydaliev, H.B.; Lan, J.; Ali, S.; Anser, M.K. Assessing the Effectiveness of Biomass Energy in Mitigating CO2 Emissions: Evidence from Top-10 Biomass Energy Consumer Countries. Renew. Energy 2022, 191, 842–851.
  2. Lu, J.; Sun, X. Carbon Regulations, Production Capacity, and Low-Carbon Technology Level for New Products with Incomplete Demand Information. J. Clean. Prod. 2021, 282, 124551.
  3. Jiang, Q.; Ma, X. Spillovers of Environmental Regulation on Carbon Emissions Network. Technol. Forecast. Soc. Change 2021, 169, 120825.
  4. Entezaminia, A.; Gharbi, A.; Ouhimmou, M. A Joint Production and Carbon Trading Policy for Unreliable Manufacturing Systems under Cap-and-Trade Regulation. J. Clean. Prod. 2021, 293, 125973.
  5. Hasan, M.R.; Roy, T.C.; Daryanto, Y.; Wee, H.-M. Optimizing Inventory Level and Technology Investment under a Carbon Tax, Cap-and-Trade and Strict Carbon Limit Regulations. Sustain. Prod. Consum. 2021, 25, 604–621.
  6. Chen, Y.; Li, B.; Zhang, G.; Bai, Q. Quantity and Collection Decisions of the Remanufacturing Enterprise under Both the Take-Back and Carbon Emission Capacity Regulations. Transp. Res. Part E Logist. Transp. Rev. 2020, 141, 102032.
  7. Kwaśniewski, D.; Płonka, A.; Mickiewicz, P. Harvesting Technologies and Costs of Biomass Production from Energy Crops Cultivated on Farms in the Małopolska Region. Energies 2021, 15, 131.
  8. Patrizio, P.; Fajardy, M.; Bui, M.; Dowell, N. Mac CO2 Mitigation or Removal: The Optimal Uses of Biomass in Energy System Decarbonization. iScience 2021, 24, 102765.
  9. Shen, Z.; Tiruta-Barna, L.; Karan, S.K.; Hamelin, L. Simultaneous Carbon Storage in Arable Land and Anthropogenic Products (CSAAP): Demonstrating an Integrated Concept towards Well below 2 °C. Resour. Conserv. Recycl. 2022, 182, 106293.
  10. Nakajima, T.; Yamada, T.; Anzoua, K.G.; Kokubo, R.; Noborio, K. Carbon Sequestration and Yield Performances of Miscanthus × Giganteus and Miscanthus Sinensis. Carbon. Manag. 2018, 9, 415–423.
  11. Lewandowski, I.; Clifton-Brown, J.; Trindade, L.M.; van der Linden, G.C.; Schwarz, K.-U.; Müller-Sämann, K.; Anisimov, A.; Chen, C.-L.; Dolstra, O.; Donnison, I.S.; et al. Progress on Optimizing Miscanthus Biomass Production for the European Bioeconomy: Results of the EU FP7 Project OPTIMISC. Front. Plant Sci. 2016, 7, 1620.
  12. Agostini, A.; Serra, P.; Giuntoli, J.; Martani, E.; Ferrarini, A.; Amaducci, S. Biofuels from Perennial Energy Crops on Buffer Strips: A Win-Win Strategy. J. Clean. Prod. 2021, 297, 126703.
  13. Lask, J.; Wagner, M.; Trindade, L.M.; Lewandowski, I. Life Cycle Assessment of Ethanol Production from Miscanthus: A Comparison of Production Pathways at Two European Sites. GCB Bioenergy 2019, 11, 269–288.
  14. Danielewicz, D.; Surma-Ślusarska, B. Miscanthus × Giganteus Stalks as a Potential Non-Wood Raw Material for the Pulp and Paper Industry. Influence of Pulping and Beating Conditions on the Fibre and Paper Properties. Ind. Crops Prod. 2019, 141, 111744.
  15. Feng, H.; Lin, C.; Liu, W.; Xiao, L.; Zhao, X.; Kang, L.; Liu, X.; Sang, T.; Yi, Z.; Yan, J.; et al. Transcriptomic Characterization of Miscanthus Sacchariflorus × M. Lutarioriparius and Its Implications for Energy Crop Development in the Semiarid Mine Area. Plants 2022, 11, 1568.
  16. von Hellfeld, R.; Hastings, A.; Kam, J.; Rowe, R.; Clifton-Brown, J.; Donnison, I.; Shepherd, A. Expanding the Miscanthus Market in the UK: Growers in Profile and Experience, Benefits and Drawbacks of the Bioenergy Crop. GCB Bioenergy 2022, 14, 1205–1218.
  17. Lewandowski, I.; Clifton-Brown, J.; Kiesel, A.; Hastings, A.; Iqbal, Y. Miscanthus. In Perennial Grasses for Bioenergy and Bioproducts; Elsevier: Amsterdam, The Netherlands, 2018; pp. 35–59.
  18. Hao, M.; Chen, S.; Qian, Y.; Jiang, D.; Ding, F. Using Machine Learning to Identify the Potential Marginal Land Suitable for Giant Silvergrass (Miscanthus × Giganteus). Energies 2022, 15, 591.
  19. Briones, M.J.I.; Massey, A.; Elias, D.M.O.; McCalmont, J.P.; Farrar, K.; Donnison, I.; McNamara, N.P. Species Selection Determines Carbon Allocation and Turnover in Miscanthus Crops: Implications for Biomass Production and C Sequestration. Sci. Total Environ. 2023, 887, 164003.
  20. Hassan, E.-S.R.E.; Mutelet, F. Evaluation of Miscanthus Pretreatment Effect by Choline Chloride Based Deep Eutectic Solvents on Bioethanol Production. Bioresour. Technol. 2022, 345, 126460.
  21. Li, H.; Wang, B.; Shui, H.; Wei, Q.; Xu, C.C. Preparation of Bio-Based Polyurethane Hydroponic Foams Using 100% Bio-Polyol Derived from Miscanthus through Organosolv Fractionation. Ind. Crops Prod. 2022, 181, 114774.
  22. Turner, W.; Greetham, D.; Mos, M.; Squance, M.; Kam, J.; Du, C. Exploring the Bioethanol Production Potential of Miscanthus Cultivars. Appl. Sci. 2021, 11, 9949.
  23. Gismatulina, Y.A.; Budaeva, V.V.; Kortusov, A.N.; Kashcheyeva, E.I.; Gladysheva, E.K.; Mironova, G.F.; Skiba, E.A.; Shavyrkina, N.A.; Korchagina, A.A.; Zolotukhin, V.N.; et al. Evaluation of Chemical Composition of Miscanthus × Giganteus Raised in Different Climate Regions in Russia. Plants 2022, 11, 2791.
  24. Doczekalska, B.; Bartkowiak, M.; Waliszewska, B.; Orszulak, G.; Cerazy-Waliszewska, J.; Pniewski, T. Characterization of Chemically Activated Carbons Prepared from Miscanthus and Switchgrass Biomass. Materials 2020, 13, 1654.
  25. Ouyang, J.; He, W.-Q.; Li, Q.-M.; Chen, L.; Wu, X.-F.; Su, X.-J. Separation of Lignocellulose and Preparation of Xylose from Miscanthus Lutarioriparius with a Formic Acid Method. Appl. Sci. 2022, 12, 1432.
  26. Dorogina, O.V.; Vasilyeva, O.Y.; Nuzhdina, N.S.; Buglova, L.V.; Gismatulina, Y.A.; Zhmud, E.V.; Zueva, G.A.; Komina, O.V.; Tsybchenko, E.A. Resource Potential of Some Species of the Genus Miscanthus Anderss. under Conditions of Continental Climate of West Siberian Forest-Steppe. Vavilov J. Genet. Breed. 2018, 22, 553–559.
  27. Xu, P.; Cheng, S.; Han, Y.; Zhao, D.; Li, H.; Wang, Y.; Zhang, G.; Chen, C. Natural Variation of Lignocellulosic Components in Miscanthus Biomass in China. Front. Chem. 2020, 8, 595143.
  28. van der Cruijsen, K.; Al Hassan, M.; van Erven, G.; Dolstra, O.; Trindade, L.M. Breeding Targets to Improve Biomass Quality in Miscanthus. Molecules 2021, 26, 254.
  29. Bhatia, R.; Timms-Taravella, E.; Roberts, L.A.; Moron-Garcia, O.M.; Hauck, B.; Dalton, S.; Gallagher, J.A.; Wagner, M.; Clifton-Brown, J.; Bosch, M. Transgenic ZmMYB167 Miscanthus Sinensis with Increased Lignin to Boost Bioenergy Generation for the Bioeconomy. Biotechnol. Biofuels Bioprod. 2023, 16, 29.
  30. Wang, C.; Kong, Y.; Hu, R.; Zhou, G. Miscanthus: A Fast-growing Crop for Environmental Remediation and Biofuel Production. GCB Bioenergy 2021, 13, 58–69.
  31. Lask, J.; Kam, J.; Weik, J.; Kiesel, A.; Wagner, M.; Lewandowski, I. A Parsimonious Model for Calculating the Greenhouse Gas Emissions of Miscanthus Cultivation Using Current Commercial Practice in the United Kingdom. GCB Bioenergy 2021, 13, 1087–1098.
  32. Collura, S.; Azambre, B.; Finqueneisel, G.; Zimny, T.; Victor Weber, J. Miscanthus × Giganteus Straw and Pellets as Sustainable Fuels. Environ. Chem. Lett. 2006, 4, 75–78.
  33. Bilandžija, N.; Zgorelec, Ž.; Pezo, L.; Grubor, M.; Velaga, A.G.; Krička, T. Solid Biofuels Properties of Miscanthus × Giganteus Cultivated on Contaminated Soil after Phytoremediation Process. J. Energy Inst. 2022, 101, 131–139.
  34. Lee, J.-K.; Hong, D.; Chae, H.; Lee, D.-H. Prediction of Storage Conditions to Increase the Bioenergy Efficiency of Giant Miscanthus Pellets Produced through On-Site Integrated Pretreatment Machines. Energies 2023, 16, 2422.
  35. Lakshman, V.; Brassard, P.; Hamelin, L.; Raghavan, V.; Godbout, S. Pyrolysis of Miscanthus: Developing the Mass Balance of a Biorefinery through Experimental Tests in an Auger Reactor. Bioresour. Technol. Rep. 2021, 14, 100687.
  36. Singh, A.; Nanda, S.; Guayaquil-Sosa, J.F.; Berruti, F. Pyrolysis of Miscanthus and Characterization of Value-added Bio-oil and Biochar Products. Can. J. Chem. Eng. 2021, 99, S55–S68.
  37. Pidlisnyuk, V.; Newton, R.A.; Mamirova, A. Miscanthus Biochar Value Chain—A Review. J. Environ. Manag. 2021, 290, 112611.
  38. Xu, Y.; Wu, S.; Huang, F.; Huang, H.; Yi, Z.; Xue, S. Biomodification of Feedstock for Quality-Improved Biochar: A Green Method to Enhance the Cd Sorption Capacity of Miscanthus Lutarioriparius-Derived Biochar. J. Clean. Prod. 2022, 350, 131241.
  39. Ivanovski, M.; Goričanec, D.; Urbancl, D. The Evaluation of Torrefaction Efficiency for Lignocellulosic Materials Combined with Mixed Solid Wastes. Energies 2023, 16, 3694.
  40. Georgiou, E.; Mihajlović, M.; Petrović, J.; Anastopoulos, I.; Dosche, C.; Pashalidis, I.; Kalderis, D. Single-Stage Production of Miscanthus Hydrochar at Low Severity Conditions and Application as Adsorbent of Copper and Ammonium Ions. Bioresour. Technol. 2021, 337, 125458.
  41. Yan, Y.; Manickam, S.; Lester, E.; Wu, T.; Pang, C.H. Synthesis of Graphene Oxide and Graphene Quantum Dots from Miscanthus via Ultrasound-Assisted Mechano-Chemical Cracking Method. Ultrason. Sonochem 2021, 73, 105519.
  42. Lemaire, T.; Rodi, E.G.; Langlois, V.; Renard, E.; Sansalone, V. Study of Mechanical Properties of PHBHV/Miscanthus Green Composites Using Combined Experimental and Micromechanical Approaches. Polymers 2021, 13, 2650.
  43. Delpouve, N.; Faraj, H.; Demarest, C.; Dontzoff, E.; Garda, M.-R.; Delbreilh, L.; Berton, B.; Dargent, E. Water-Induced Breaking of Interfacial Cohesiveness in a Poly(Lactic Acid)/Miscanthus Fibers Biocomposite. Polymers 2021, 13, 2285.
  44. Dias, P.P.; Jayasinghe, L.B.; Waldmann, D. Investigation of Mycelium-Miscanthus Composites as Building Insulation Material. Results Mater. 2021, 10, 100189.
  45. Ntimugura, F.; Vinai, R.; Dalzell, M.; Harper, A.; Walker, P. Mechanical Properties and Microstructure of Slag and Fly Ash Alkali-Activated Lightweight Concrete Containing Miscanthus Particles. Mater. Lett. 2022, 312, 131696.
  46. Wu, F.; Yu, Q.; Brouwers, H.J.H. Long-Term Performance of Bio-Based Miscanthus Mortar. Constr. Build. Mater. 2022, 324, 126703.
  47. Pons Ribera, S.; Hamzaoui, R.; Colin, J.; Bessette, L.; Audouin, M. Valorization of Vegetal Fibers (Hemp, Flax, Miscanthus and Bamboo) in a Fiber Reinforced Screed (FRS) Formulation. Materials 2023, 16, 2203.
  48. García-Velásquez, C.; van der Meer, Y. Can We Improve the Environmental Benefits of Biobased PET Production through Local Biomass Value Chains? —A Life Cycle Assessment Perspective. J. Clean. Prod. 2022, 380, 135039.
  49. Hamzah, M.H.; Bowra, S.; Cox, P. Organosolv Lignin Aggregation Behaviour of Soluble Lignin Extract from Miscanthus x Giganteus at Different Ethanol Concentrations and Its Influence on the Lignin Esterification. Chem. Biol. Technol. Agric. 2021, 8, 65.
  50. Götz, M.; Rudi, A.; Heck, R.; Schultmann, F.; Kruse, A. Processing Miscanthus to High-value Chemicals: A Techno-economic Analysis Based on Process Simulation. GCB Bioenergy 2022, 14, 447–462.
  51. Świątek, K.; Gaag, S.; Klier, A.; Kruse, A.; Sauer, J.; Steinbach, D. Acid Hydrolysis of Lignocellulosic Biomass: Sugars and Furfurals Formation. Catalysts 2020, 10, 437.
  52. Pang, J.; Zhang, B.; Jiang, Y.; Zhao, Y.; Li, C.; Zheng, M.; Zhang, T. Complete Conversion of Lignocellulosic Biomass to Mixed Organic Acids and Ethylene Glycol via Cascade Steps. Green. Chem. 2021, 23, 2427–2436.
  53. Marín, F.; Sánchez, J.L.; Arauzo, J.; Fuertes, R.; Gonzalo, A. Semichemical Pulping of Miscanthus Giganteus. Effect of Pulping Conditions on Some Pulp and Paper Properties. Bioresour. Technol. 2009, 100, 3933–3940.
  54. Tsalagkas, D.; Börcsök, Z.; Pásztory, Z.; Gogate, P.; Csóka, L. Assessment of the Papermaking Potential of Processed Miscanthus × Giganteus Stalks Using Alkaline Pre-Treatment and Hydrodynamic Cavitation for Delignification. Ultrason. Sonochemistry 2021, 72, 105462.
  55. Lexa, A.; Sängerlaub, S.; Zollner-Croll, H. Extraktion von Zellstoff Aus Nicht-Holzpflanzen Und Vergleich Mit Holzpflanzen. Chem. Ing. Tech. 2023, 95.
  56. Singh, S.S.; Lim, L.-T.; Manickavasagan, A. Enhanced Microfibrillation of Miscanthus × Giganteus Biomass by Binary-Enzymes Pre-Treatment. Ind. Crops Prod. 2022, 177, 114537.
  57. Cudjoe, E.; Hunsen, M.; Xue, Z.; Way, A.E.; Barrios, E.; Olson, R.A.; Hore, M.J.A.; Rowan, S.J. Miscanthus Giganteus: A Commercially Viable Sustainable Source of Cellulose Nanocrystals. Carbohydr. Polym. 2017, 155, 230–241.
  58. Chen, M.-H.; Bowman, M.J.; Dien, B.S.; Rausch, K.D.; Tumbleson, M.E.; Singh, V. Autohydrolysis of Miscanthus × Giganteus for the Production of Xylooligosaccharides (XOS): Kinetics, Characterization and Recovery. Bioresour. Technol. 2014, 155, 359–365.
  59. Lan, K.; Xu, Y.; Kim, H.; Ham, C.; Kelley, S.S.; Park, S. Techno-Economic Analysis of Producing Xylo-Oligosaccharides and Cellulose Microfibers from Lignocellulosic Biomass. Bioresour. Technol. 2021, 340, 125726.
  60. Bhatia, R.; Lad, J.B.; Bosch, M.; Bryant, D.N.; Leak, D.; Hallett, J.P.; Franco, T.T.; Gallagher, J.A. Production of Oligosaccharides and Biofuels from Miscanthus Using Combinatorial Steam Explosion and Ionic Liquid Pretreatment. Bioresour. Technol. 2021, 323, 124625.
  61. Vilcocq, L.; Crepet, A.; Jame, P.; Carvalheiro, F.; Duarte, L.C. Combination of Autohydrolysis and Catalytic Hydrolysis of Biomass for the Production of Hemicellulose Oligosaccharides and Sugars. Reactions 2021, 3, 30–46.
  62. Pidlisnyuk, V.; Erickson, L.E.; Wang, D.; Zhao, J.; Stefanovska, T.; Schlup, J.R. Miscanthus as Raw Materials for Bio-Based Products. In Phytotechnology with Biomass Production; CRC Press: Boca Raton, FL, USA, 2021; pp. 201–215.
  63. Nazli, R.I.; Gulnaz, O.; Kafkas, E.; Tansi, V. Comparison of Different Chemical Pretreatments for Their Effects on Fermentable Sugar Production from Miscanthus Biomass. Biomass Convers. Biorefinery 2021, 13, 6471–6479.
  64. Govil, T.; Wang, J.; Samanta, D.; David, A.; Tripathi, A.; Rauniyar, S.; Salem, D.R.; Sani, R.K. Lignocellulosic Feedstock: A Review of a Sustainable Platform for Cleaner Production of Nature’s Plastics. J. Clean. Prod. 2020, 270, 122521.
  65. Haldar, D.; Purkait, M.K. A Review on the Environment-Friendly Emerging Techniques for Pretreatment of Lignocellulosic Biomass: Mechanistic Insight and Advancements. Chemosphere 2021, 264, 128523.
  66. Guo, H.; Zhao, Y.; Chen, X.; Shao, Q.; Qin, W. Pretreatment of Miscanthus with Biomass-Degrading Bacteria for Increasing Delignification and Enzymatic Hydrolysability. Microb. Biotechnol. 2019, 12, 787–798.
  67. Rivas, S.; Santos, V.; Parajó, J.C. Effects of Hydrothermal Processing on Miscanthus × Giganteus Polysaccharides: A Kinetic Assessment. Polymers 2022, 14, 4732.
  68. Mankar, A.R.; Pandey, A.; Modak, A.; Pant, K.K. Pretreatment of Lignocellulosic Biomass: A Review on Recent Advances. Bioresour. Technol. 2021, 334, 125235.
  69. Tiwari, A.; Chen, C.-W.; Haldar, D.; Patel, A.K.; Dong, C.-D.; Singhania, R.R. Laccase in Biorefinery of Lignocellulosic Biomass. Appl. Sci. 2023, 13, 4673.
  70. Dai, Y.; Hu, B.; Yang, Q.; Nie, L.; Sun, D. Comparison of the Effects of Different Pretreatments on the Structure and Enzymatic Hydrolysis of Miscanthus. Biotechnol. Appl. Biochem. 2022, 69, 548–557.
More
© Text is available under the terms and conditions of the Creative Commons Attribution (CC BY) license; additional terms may apply. By using this site, you agree to the Terms and Conditions and Privacy Policy.
Upload a video for this entry
Information
Subjects: Engineering, Environmental
Contributors MDPI registered users' name will be linked to their SciProfiles pages. To register with us, please refer to https://encyclopedia.pub/register :
Galina F. Mironova
,
Vera V. Budaeva
,
Ekaterina A. Skiba
,
Yulia A. Gismatulina
,
Ekaterina I. Kashcheyeva
,
Gennady V. Sakovich
View Times: 265
Revisions: 3 times (View History)
Update Date: 17 Oct 2023
Table of Contents
    1000/1000
    Hot Most Recent
    Video Production Service
    Feedback