Extração e caracterização da lignina proveniente do pré-tratamento de biomassa para produção de etanol de 2a geração / Extraction and characterization of lignin from the pre-treatment of biomass for 2 nd generation ethanol production

RESUMO A biomassa destaca-se como um dos poucos recursos disponíveis com potencial de desenvolvimento de biorrefinarias para a inclusão de rotas alternativas sustentáveis na produção de energia e produtos químicos. A lignina é um subproduto do pré-tratamento da biomassa na produção de etanol de segunda geração, basicamente composta de cadeias de carbono e que pode ter alto valor agregado. Contudo, tem sido tradicionalmente utilizada para geração de energia por queima direta. Sendo assim, o objetivo do presente estudo foi investigar a influência do pH na precipitação do licor negro, variando o pH de 1 a 7, bem como caracterizar os componentes da sua estrutura química para possíveis usos futuros. Após a obtenção da massa precipitada, procedeu-se às análises espectrofotométricas no infravermelho e no ultravioleta, além da quantificação de fenóis totais, nas frações sólidas e líquidas das ligninas provenientes dos diferentes pH. Os resultados demonstram que as maiores concentrações de lignina foram obtidas nos menores valores de pH. As análises instrumentais indicaram diferenças nos componentes de cada lignina, sugerindo que sua composição química é influenciada pela alteração do pH. Ainda, a concentração total de fenóis no sobrenadante das amostras foi menor em pH mais baixos, confirmando que há maiores concentrações desses na fração sólida das ligninas.

ABSTRACT Biomass appears to be one of the few resources available with the potential of developing bio refineries for the inclusion of sustainable alternative routes in the production of energy and chemicals. Lignin is a 2nd generation by-product of biomass pre-treatment on ethanol production, and consists of carbon chains, which can have a high added value. However, lignin is being considered just for energy generation. Therefore, the aim of this study was to investigate the influence of pH in the precipitation of black liquor through its acidification of in different pH values (1-7), and to characterize the components of its chemical structure for possible future use. After determining the precipitated mass, a spectrophotometric analysis was carried out on infrared and ultraviolet, along with the quantification of total phenolic compounds in the solid and liquid fractions of lignin derived from different pH ranges. The results showed that the higher lignin concentrations were obtained at lower pH values. The instrumental analysis indicated significant differences in each lignin's components, suggesting that its chemical composition is influenced by pH change. To conclude, the total concentration of phenolic compounds in the supernatant of the samples was lower at lower pH ranges, indicating that there are higher concentrations of these in lignin's solid fraction.

Ozonização em meio básico para redução de cor do licor negro de indústria de celulose de algodão / Color reduction of black liquor from cotton cellulose industry using ozonation in an alkaline medium

As indústrias de papel e celulose descartam no ambiente um grande volume de efluente contendo grande quantidade da substância lignina, que atribui coloração e apresenta considerável potencial de toxicidade. Neste trabalho, foi avaliada a ozonização em meio básico para a redução de cor do licor negro gerado por uma indústria de celulose de algodão. Face aos resultados, foi possível observar que, para menores concentrações iniciais de ozônio (0,4 gO3 L-1 h-1), foi necessário um tempo mais longo de ozonização para se obter a redução desejada de 80 por cento da cor. O consumo específico de ozônio, entretanto, em comparação a experimentos com dosagens mais elevadas (4,3 gO3 L-1 h-1) foi menor. Sugere-se que o oxigênio molecular desempenhe, também, um importante papel na oxidação dos compostos, participando do mecanismo de oxidação iniciado por radical hidroxila, •OH, formado na ozonização em meio básico.

Pulp and paper mills discharge large amounts of wastewater containing high concentrations of lignin, a coloring substance that is dangerous and presents high toxicity to the environment. In this study, ozonation in alkaline ambience was evaluated for color reduction in black liquor, generated in a cotton linter mill. It was observed that the ozonation time to reach 80 percent color reduction was higher at a lower initial ozone dose (0,4 gO3 L-1 h-1) in comparison to a higher initial ozone dose (4,3 gO3 L-1 h-1). On the other hand, the amount of consumed oxidant was lower at the lower ozone dose. It is suggested that molecular oxygen participates in the oxidation mechanism of colored compounds, which is initiated by hydroxyl radicals (•OH) formed during ozonation in alkaline ambience.