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학술저널
저자정보
Kim, Kwang Ho (Clean Energy Research Center, Korea Institute of Science and Technology) Kim, Jae-Young (Graduate School of International Agricultural Technology and Institute of Green-Bio Science and Technology, Seoul National University) Kim, Chang Soo (Clean Energy Research Center, Korea Institute of Science and Technology) Choi, Joon Weon (Graduate School of International Agricultural Technology and Institute of Green-Bio Science and Technology, Seoul National University)
저널정보
한국목재공학회 목재공학(Journal of the Korean Wood Science and Technology) 목재공학 제47권 제4호
발행연도
2019.1
수록면
442 - 450 (9page)

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Despite its potential as a renewable source for fuels and chemicals, lignin valorization still faces technical challenges in many aspects. Overcoming such challenges associated with the chemical recalcitrance of lignin can provide many opportunities to innovate existing and emerging biorefineries. In this work, we leveraged a biomass genetic engineering technology to produce phenolic aldehyde-rich lignin structure via downregulation of cinnamyl alcohol dehydrogenase (CAD). The structurally altered lignin obtained from the Arabidopsis thaliana CAD mutant was pyrolyzed to understand the effect of structural alteration on thermal behavior of lignin. The pyrolysis was conducted at 400 and $500^{\circ}C$ using an analytical pyrolyzer connected with GC/MS and the products were systematically analyzed. The results indicate that aldehyde-rich lignin undergoes fragmentation reaction during pyrolysis forming a considerable amount of C6 units. Also, it was speculated that highly reactive phenolic aldehydes facilitate secondary repolymerization reaction as described by the lower yield of overall phenolic compounds compared to wild type (WT) lignin. Quantum mechanical calculation clearly shows the higher electrophilicity of transgenic lignin than that of WT, which could promote both fragmentation and recondensation reactions. This work provides mechanistic insights toward biomass genetic engineering and its application to the pyrolysis allowing to establish sustainable biorefinery in the future.
#cinnamyl alcohol dehydrogenase #lignin #pyrolysis #densify functional theory #electrophilicity

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참고문헌 (17)

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Carmona, C. / 2015 / Why genetic modification of lignin leads to low-recalcitrance biomass / Physical Chemistry Chemical Physics 17(1):358~364 google schola Chattaraj, P. K. / 2006 / Electrophilicity index / Chemical Reviews 106(6):2065~2091 google schola Faix, O. / 1990 / Thermal degradation products of wood / European Journal of Wood and Wood Products 48(7):281~285 google schola Guerra, A. / 2008 / Isolation and characterization of lignins from Eucalyptus grandis Hill ex Maiden and Eucalyptus globulus Labill. by enzymatic mild acidolysis(EMAL) / Holzforschung 62(1):24~30 google schola 김광호 / 2011 / 백합나무 바이오오일에서 회수한 열분해리그닌(Pyrolytic Lignin)의 화학적 특성 / 목재공학 39(1):86~94 dbpia

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