Miscanthus giganteus lignin was extracted by an organosolv process under reflux conditions (4 h) with varying concentrations of ethanol (65%, 75%, 85%, 95%) and 0.2 M hydrochloric acid as catalyst. The resulting lignin was extensively characterized by size exclusion chromatography (SEC), Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), gas chromatography-mass spectrometry (GC/MS), two-dimensional nuclear magnetic resonance spectroscopy (2D-NMR), and chemical analysis (residual sugars, Klason lignin, ash). The predominant linkage units present were β-O-4' (82-84%), resinol (6-7%), and phenylcoumaran (10-11%). The 65% ethanol solvent system gave the lowest lignin yield (14% of starting biomass) compared to 29-32% of the other systems. Increasing ethanol concentration resulted in decreasing carbohydrate content of the lignins (3.6-1.1%), a higher solubility in tetrahydrofuran (THF), a slight reduction of the molecular weight (M(w) 2.72-2.25 KDa), an increasing α-ethoxylation, and an increase in ethoxylated phenylpropenoic compounds (p-coumaric and ferulic acid), but the S/G ratio of the monolignols (0.63, GC/MS) and Klason lignin content (86-88%) were unaffected. An extraction method for these ethyl-esterified phenylpropenoids and smaller molecular weight lignin compounds was developed. The effect of reaction time (2, 4, and 8 h) was investigated for the 95% ethanol solvent system. Besides increased lignin yield (13-43%), a slight increase in M(w) (2.21-2.38 kDa) and S/G ratio (0.53-0.68, GC-MS) was observed. Consecutive extractions suggested that these changes were not from lignin modifications (e.g., condensations) but rather from extraction of lignin of different composition. The results were compared to similar solvent systems with 95% acetone and 95% dioxane.

When exposed to high levels of phosphate after experiencing phosphate deficiency, microalgae can synthesize granules rich in intracellular phosphate. The understanding of the mechanism of production and nature of these granules remains incomplete. Here we studied phosphate distribution and chemistry in Chlamydomonas reinhardtii and Desmodesmus armatus using scanning transmission X-ray microscopy (STXM), to reveal the X-ray absorption spectroscopy (XAS) characteristics of phosphorus, supported by transmission electron microscopy (TEM). While P K-edge XAS is not very sensitive to subtle changes in different forms of phosphate-based compounds, the analysis points to the possibility that the phosphate polymer present in the granules is phytic acid (inositol hexaphosphate) which has not been observed previously. STXM analysis of the phosphorus (P) in the granules and the surrounding cytoplasm revealed there were no major differences in the P chemistry of the granules formed in C. reinhardtii and D. armatus and confirms that phytic acid is present in the granules. This new understanding of phosphate storage mechanisms in algae may enable directed strategies to enhance environmental removal and capture of P to mitigate eutrophication of waterways and recover a P resource.

Abstract In biogeochemical phosphorus cycling, iron oxide minerals are acknowledged as strong adsorbents of inorganic and organic phosphorus. Dephosphorylation of organic phosphorus is attributed only to biological processes, but iron oxides could also catalyze this reaction. Evidence of this abiotic catalysis has relied on monitoring products in solution, thereby ignoring iron oxides as both catalysts and adsorbents. Here we apply high-resolution mass spectrometry and X-ray absorption spectroscopy to characterize dissolved and particulate phosphorus species, respectively. In soil and sediment samples reacted with ribonucleotides, we uncover the abiotic production of particulate inorganic phosphate associated specifically with iron oxides. Reactions of various organic phosphorus compounds with the different minerals identified in the environmental samples reveal up to ten-fold greater catalytic reactivities with iron oxides than with silicate and aluminosilicate minerals. Importantly, accounting for inorganic phosphate both in solution and mineral-bound, the dephosphorylation rates of iron oxides were within reported enzymatic rates in soils. Our findings thus imply a missing abiotic axiom for organic phosphorus mineralization in phosphorus cycling.

Gallium and gallium alloys have gained significant interest due to gallium's low melting point. This property allows for gallium‐based catalysts to take advantage of the unique reaction environments only available in the liquid state. While understanding of the catalytic properties of liquid metals is emerging, a comprehensive investigation into the fundamental structures of these materials has yet to be undertaken. Herein, the structure of liquid gallium, along with related liquid alloys EGaIn, EGaSn, and Galinstan are explored using X‐ray absorption spectroscopy (XAS). In contrast to some other studies that show dimers, analysis of the XAS data both in X‐ray absorption near edge structure and extended X‐ray absorption fine structure shows that when fully dissolved the materials are largely homogenous with no obvious signs of local structures. Ga shows a bond contraction when melted which is consistent with its increase in density; however, an expansion in bond length is observed when alloyed with In and Sn. XAS data indicate that the effective nuclear charge ( Z eff ) of In and Sn follows the trend expected based on electronegativity. Molecular dynamic (MD) simulations are performed to simulate the structure and trends between MD and XAS; the trends agree well but MD overestimates bond lengths.