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ORCID:  http://orcid.org/0000-0003-0403-1528
Document type: Dissertação
Access type: Acesso Aberto
Title: Pré-tratamento organossolve da biomassa de eucalipto utilizando glicerina bruta
Alternate title (s): Organosolv pretreatment of eucalyptus biomass using crude glycerin
Author: Lima, Izabela da Silva
First Advisor: Soares, Ricardo Reis
First member of the Committee: Rossa, Vinicius
Second member of the Committee: Bonomi, Antônio Maria Francisco Luiz José
Summary: A busca por energias alternativas e renováveis, capazes de minimizar os impactos ambientais e diversificar a matriz energética, tem aumentado significativamente nos últimos anos. Com isso, as biomassas lignocelulósicas vêm ganhando destaque por serem fontes renováveis e abundantes no país. O setor florestal brasileiro, considerado potência mundial, é um segmento com elevada capacidade na construção de uma economia verde e vem intensificando os investimentos para utilização total das florestas, inclusive dos resíduos gerados, buscando desenvolver bioprodutos inovadores e essenciais às demandas futuras, principalmente por energia. Este trabalho tem como objetivo realizar o pré-tratamento organossolve da biomassa residual da colheita de eucalipto, utilizando como solvente a glicerina bruta, subproduto da produção de biodiesel, a fim de promover a deslignificação da biomassa e obter produtos de valor agregado. Um planejamento experimental 2 (3-0) foi realizado para verificar a influência das seguintes variáveis: temperatura (180-220 °C), tempo de reação (60-240 min) e concentração de glicerina bruta (40-80 %). O pré tratamento organossolve foi realizado em reator tipo batelada e, ao fim de cada processo, foram obtidas a biomassa deslignificada (fração sólida), e a fase líquida denominada licor negro. As biomassas in natura e pré-tratadas foram caracterizadas quanto à sua composição química, estrutura (difração de raios-X e índice de cristalinidade), morfologia ( microscopia eletrônica de varredura - MEV), além de calculado o rendimento final e o teor de deslignificação, visando avaliar a eficiência do pré-tratamento. O licor negro foi analisado por Cromatografia de Líquida de Alta Eficiência (CLAE) e a lignina extraída presente foi separada por precipitação ácida para ser caracterizada. O aumento da temperatura e do tempo teve influência significativa na deslignificação da biomassa, atingindo valores de 83 %. As condições do pré-tratamento proporcionaram um aumento médio de até 20 % nos índices de cristalinidade (ICr) das biomassas pré-tratadas, provavelmente pela remoção de materiais amorfos, como lignina e hemicelulose durante o pré-tratamento, e permanência da celulose na biomassa. Visualmente e morfologicamente foi possível notar alterações na estrutura das fibras nas biomassas pré-tratadas em maiores temperaturas, quando comparadas à biomassa in natura. Na comparação entre glicerina bruta e pura, deslignificação e celulose residual foram maiores com a glicerina bruta como solvente, demostrando seu potencial. Considerando os resultados encontrados, a utilização de dois resíduos, biomassa florestal e glicerina bruta, podem viabilizar economicamente o processo, gerando produtos de valor agregado, interesse econômico e podendo ser integrado ao conceito de biorrefinarias.
Abstract: The search for alternative and renewable energies, capable of minimizing environmental impacts and diversifying the energy matrix, has increased significantly in recent years. With this, the lignocellulosic biomass has been gaining prominence as they are renewable and abundant sources in the country. The Brazilian forestry sector, considered a world power, is a segment with a high capacity in the construction of a green economy, and has intensified investments for the total use of forests, including waste generated, seeking to develop innovative bioproducts essential to future demands mainly for energy. This work aimed to perform the organosolv pretreatment of the residual biomass of the eucalyptus harvest using crude glycerin as a byproduct of the biodiesel production in order to promote the delignification of the biomass and to obtain added value products. An experimental design 2(3-0) was performed to verify the influence of the following variables: temperature (180-220°C), reaction time (60-240 min) and crude glycerin concentration (40-80%). The organosolv pretreatment was performed in a batch reactor, and at the end of each process, the delignified biomass (solid fraction) was obtained, and the liquid phase was denominated black liquor. The "in nature" and pretreated biomasses were characterized as to their chemical composition, structure (X-ray diffraction and crystallinity index), morphology (scanning electron microscopy - SEM), besides calculating the final yield and delignification content, in order to evaluate the efficiency of pretreatment. The black liquor was analyzed by High Performance Liquid Chromatography (HPLC), and the extracted lignin present was separated by acid precipitation to be characterized. The increase in temperature and time had a significant influence on the delignification of the biomass, reaching 83%. Pretreatment conditions provided an average 20% increase in the crystallinity indexes (ICr) of the pretreated biomasses, probably by the removal of amorphous materials such as lignin and hemicellulose during pretreatment, and cellulose permanence in the biomass. Visually, it was possible to notice changes in fiber structure in pretreated biomasses at higher temperatures when compared to "in nature" biomass. In the comparison between crude and pure glycerin, delignification and residual cellulose were higher with crude glycerin as solvent, demonstrating its potential. Considering the results obtained, the use of two residues, forest biomass and crude glycerin, can economically make the process feasible, generating value added products, economic interest and being able to be integrated with the biorefinery concept.
Keywords: Eucalipto
Pré-tratamento
Organossolve
Lignina
Eucalyptus
Pretreatment
Crude glycerin
Organosolv
Lignin
Biocombustível
Area (s) of CNPq: CNPQ::OUTROS::CIENCIAS
CNPQ::CIENCIAS AGRARIAS::RECURSOS FLORESTAIS E ENGENHARIA FLORESTAL::ENERGIA DE BIOMASSA FLORESTAL
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Biocombustíveis
Quote: LIMA, Izabela da Silva. Pré-tratamento organossolve da biomassa de eucalipto utilizando glicerina bruta. 2019. 74 f. Dissertação (Mestrado em Biocombustíveis) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2019. Disponível em: http://dx.doi.org/10.14393/ufu.di.2019.2283
Document identifier: http://dx.doi.org/10.14393/ufu.di.2019.2283
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/26621
Date of defense: 29-Jul-2019
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