Механическая предобработка. 
Биотопливо и его особенности

В природе проблема разрушения кристаллической структуры целлюлозного волокна успешно решается за счет симбиоза микроорганизмов с насекомыми, такими как кузнечики, жуки древоточцы или термиты. В древесине с физическим жеванием термитом, Coptotermes formosanus, происходит структурная и композиционная модификация лигниновой структуры и частичная деградация углеводов, которые важны для эффективного разложения клеточной стенки микроорганизмами-симбионтами [Biotechnol Biofuels. 2012; 5: 11. Advanced biorefinery in lower termite-effect of combined pretreatment during the chewing process Jing Ke, Dhrubojyoti D Laskar, Difeng Gao, Shulin Chen].

Самым простым производственным методом разрушения кристаллической структуры целлюлозного волокна является измельчение на мельнице. Как правило, в опубликованных работах для измельчения биомассы используются шаровые мельницы. Механическая обработка занимает от 20 минут до двух часов [Hiroyuki Inoue, Shinichi Yano, Takashi Endo, Tsuyoshi Sakaki, Shigeki Sawayama. Combining hot-compressed water and ball milling pretreatments to improve the efficiency of the enzymatic hydrolysis of eucalyptus. Biotechnol Biofuels. 2008; 1: 2]. Предел измельчения (тонина помола) в таких мельницах составляет до 0,5 мм. К механическим методам предобработки биомассы относят различные способы измельчения, такие как резка, дробление или помол. Степень измельчения варьирует от 10 — 30 мм при резке до 0,2 — 2 мм при помоле. (Sun, Y., Cheng, J., 2002. Hydrolysis of lignocellulosic materials for ethanol production: a review. Bioresour. Technol. 83, 1−11.). Показано, что достаточно интенсивные способы измельчения, такие как помол на шаровых и молотковых мельницах, вибрационные обработки, улучшают ферментативный гидролиз растительной биомассы (Taherzadeh, M.J., Karimi, K., 2008. Pretreatment of lignocellulosic wastes to improve ethanol and biogas production: a review. Int. J. Mol. Sci. 9, 1621−1651.). В частности, для биомассы мискантуса показано, что выход глюкозы и ксилозы в процессе ферментативного гидролиза различается более чем в два раза при использовании фракций биомассы 300 мкм и 60 мкм в пользу фракции 60 мкм [Yoshida M, Liu Y, Uchida S, Kawarada K, Ukagami Y, Ichinose H, Kaneko S, Fukuda K. Effects of cellulose crystallinity, hemicellulose, and lignin on the enzymatic hydrolysis of Miscanthus sinensis to monosaccharides. Biosci Biotechnol Biochem. 2008 Mar;72(3):805−10].

Основным недостатком интенсивной механической обработки является высокая энергозатратность.

Принципиально другим подходом, сочетающим механическую и физическую предобработки является экструзия. Экструдеры обычно используют для формования изделий из пластмасс. Процесс заключается в продавливании гранул полимера под высоким давлением через фильеры. При продавливании экструдером растительной биомассы нарушается структура целлюлозного волокна, повышается доступность углеводов для ферментов [Alvira P., Tomбs-Pejу E., Ballesteros M., Negro M.J. Pretreatment technologies for an efficient bioethanol production process based on enzymatic hydrolysis: A review. Bioresource Technology 101 (2010) 4851−4861].

Для улучшения степени конверсии целлюлозы в моносахара многие авторы предлагают сочетание механических и химических методов. Так в работе Lin с соавторами показано, что повышение выхода глюкозы и ксилозы в результате ферментативного гидролиза достигается комбинацией помола на шаровой мельнице с химической обработкой одним из следующих реагентов H₂SO₄, HCl, HNO₃, CH₃COOH, HCOOH, H₃PO₄, and NaOH, KOH, Ca (OH)₂, NH₃· H₂O [Lin Z, Huang H, Zhang H, Zhang L, Yan L, Chen J. Ball milling pretreatment of corn stover for enhancing the efficiency of enzymatic hydrolysis Appl Biochem Biotechnol. 2010 Nov;162(7):1872−80].