Publicação: Pré-tratamento organossolve da biomassa residual de eucalipto utilizando etanol
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CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA
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Resumo
As discussões sobre o uso de combustíveis fósseis, como o petróleo, são norteadas não
somente pela sua carga poluente mas principalmente por se tratar de um recurso não
renovável. Com o crescimento dos países, as sociedades se tornam mais dependentes dos
avanços tecnológicos o que aumenta a demanda de energia e,consequentemente, aumenta a
pressão sobre os recursos não-renováveis. Muitas alternativas são estudadas atualmente
buscando a substituição dos combustíveis fósseis por recursos renováveis. A biomassa é
uma alternativa viável, renovável e sustentável não só para a produção de biocombustíveis
mas também como plataforma para a fabricação de produtos químicos de alto valor
agregado. Ao longo das últimas décadas, houve o aumento nos estudos envolvendo o
fracionamento da biomassa lignocelulósica nos seus polímeros, celulose, hemicelulose e
lignina de modo que cada constituinte possa ser alcançado gerando produtos de
comercialização, por meio de métodos de pré-tratamento, sendo um deles o método de prétratamento organossolve que através de uma mistura com solventes orgânicos/água em altas
temperaturas, é capaz de descontruir e fracionar a biomassa, obtendo elementos com alto
grau de pureza. O objetivo do presente trabalho foi efetuar a extração da lignina na biomassa
residual de eucalipto sendo proposto um planejamento experimental fatorial 2(3-0) com o
intuito de verificar quais variáveis,temperatura (180°C,200°C,220°C), concentração de
solvente (50%,60%,70%) e tempo de reação (120min,180min,240min) são significativas no
processo de deslignificação da biomassa.No método de pré-tratamento organossolve foi
utilizado um reator batelada afim de identificar, no final de cada experimento, a biomassa
deslignificada (parte sólida) e o licor negro (parte líquida). Por Cromatografia Líquida de
Alta Eficiência (CLAE) o licor negro foi analisado, e a lignina extraída foi separada por
precipitação ácida e depois caracterizada. A biomassa “in natura” e as pré-tratadas foram
caracterizadas em relação a sua composição química, utilizando o equipamento de difração
de raios-X para identificação de sua estrutura e índice de cristalinidade, forma e aspecto
(Microscopia Eletônica de Varredura –MEV). Após, foi obtido o rendimento final e o teor
de deslignificação. Também foi feita a Espectroscopia no Infravermelho com Transformada
de Fourier (FTIR) com o objetivo de verificar os grupos constituintes na cadeia polimérica
das ligninas, permitindo identificar tipos de ligações e grupos funcionais, assim podendo
avaliar as principais semelhanças com a lignina comercial padrão (Sigma Aldrich).Os
experimentos que mostraram maior deslignificação foram aqueles caracterizados por maior
temperatura e maior concentração de etanol (220 °C; 70 %) o que significa que, na maior
temperatura e na maior concentração de etanol, ocorre maior deslignificação da biomassa.
Numa análise visual foi possível perceber picos bem pronunciados que apresentaram porção
cristalina significativa em relação a biomassa “in natura” e também a mudança na estrutura
e aspectos nas fibras da biomassa após o pré-tratamento organossolve. As análises feitas das
ligninas no infravermelho mostraram espectros bastante coincidentes se comparados a
lignina comercial, apenas, com pequenas variações nas intensidades de alguns picos
Abstract
The discussions about the use of fossil fuels, such as oil, are guided not only by its pollutant
load but mainly because it is a non-renewable resource. As countries grow, societies become
more dependent on technological advances, which increases the demand for energy and,
consequently, increases the pressure on non-renewable resources. Many alternatives are
currently being studied seeking to replace fossil fuels with renewable resources. Biomass is
a viable, renewable and sustainable alternative not only for the production of biofuels but
also as a platform for the manufacture of high value-added chemicals. Over the past
decades, there has been an increase in studies involving the fractionation of lignocellulosic
biomass in its polymers, cellulose, hemicellulose and lignin so that each constituent can be
achieved generating commercialization products, through pretreatment methods, one of
them being the organosolve pretreatment method that through a mixture with organic
solvents/water at high temperatures, is able to deconstruct and fractionate the biomass,
obtaining elements with a high degree of purity. The objective of this study was to perform
the extraction of lignin from residual biomass of eucalyptus being proposed a factorial
experimental planning 2 (3-0) in order to verify which variables, temperature (180°C,
200°C, 220°C), solvent concentration (50%, 60%, 70%) and reaction time (120min, 180min,
240min) are significant in the process of biomass delignification. In the organosolve
pretreatment method a batch reactor was used in order to identify, at the end of each
experiment, the delignified biomass (solid part) and the black liquor (liquid part). By High
Performance Liquid Chromatography (HPLC) the black liquor was analyzed, and the
extracted lignin was separated by acid precipitation and then characterized. The "in natura"
and pre-treated biomass were characterized in relation to its chemical composition, using Xray diffraction equipment to identify its structure and crystallinity index, shape and aspect
(Scanning Electron Microscopy - SEM). Then, the final yield and delignification content
were obtained. Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) was also performed in
order to verify the constituent groups in the lignin polymer chain, allowing the identification
of types of bonds and functional groups, thus being able to assess the main similarities with
the standard commercial lignin (Sigma Aldrich).The experiments that showed the highest
delignification were those characterized by higher temperature and higher ethanol
concentration (220 °C; 70%), which means that at the highest temperature and higher
ethanol concentration, greater biomass delignification occurs. In a visual analysis it was
possible to notice very pronounced peaks that presented significant crystalline portion in
relation to the biomass "in natura" and also the change in structure and aspects in the fibers
of biomass after the organosolve pretreatment. The infrared analysis of the lignins showed
spectra quite coincident when compared to commercial lignin, only, with small variations in
the intensities of some peaks.
Palavras-chave
Pré-tratamento, Organossolve, biocombustivéis, Lignina, Pretreatment, organosolv, lignin
Citação
SOUZA, Liliana Bernardino de Oliveira e. Pré-tratamento Organossolve da Biomassa Residual de Eucalipto Utilizando EtanoL. 2021.101 f. Dissertação (Mestrado em Biocombustivéis) - Universidade de Uberlândia, Uberlândia, 2018. DOI http://dx.doi.org/10.14393/ufu.di.2021.228
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