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Produção integrada de monossacarídeos e lignosulfonatos a partir de bagaço de cana-de-açúcar

Heinz, Otto Lucas

Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP; Universidade de São Paulo; Escola de Engenharia de Lorena 2022-02-15

Acesso online

  • Título:
    Produção integrada de monossacarídeos e lignosulfonatos a partir de bagaço de cana-de-açúcar
  • Autor: Heinz, Otto Lucas
  • Orientador: Ferraz, André Luis
  • Assuntos: Biorrefinaria; Lignina; Lignosulfonato; Biorefinery; Lignin; Lignosulfonate
  • Notas: Tese (Doutorado)
  • Descrição: O pré-tratamento quimiotermomecânico utilizando sulfito-alcalino demonstra alta eficiência para reduzir a recalcitrância em materiais lignocelulósicos. Porém, a avaliação técnicoeconômica desse processo, integrando uma biorrefinaria de primeira e segunda geração(1G2G) com bagaço de cana-de-açúcar para produção de etanol e energia elétrica, indica que o custo elevado dos insumos químicos de processamento é um limitante para a viabilidade econômica de todo o processo. Uma alternativa interessante para melhorar a viabilidade econômica do processo é diversificar os produtos no portfólio 1G2G. Neste contexto, foi proposto um novo modelo de biorrefinaria que utiliza o processamento quimiotermomecânico com sulfito-alcalino (127°C e 7,5% Na2SO3/3,75% NaOH) como pré-tratamento do bagaço da cana-de-açúcar e integra a produção de monossacarídeos por sacarificação enzimática à produção de lignosulfonatos. A sacarificação do material prétratado converteu 74% da glucana e 75% da xilana a monossacarídeos com enzimas comerciais Cellic-Cetec 2. Os sólidos residuais do processo de sacarificação (25,5% da massa original do bagaço de cana) foram então reciclados com licor negro de pré-tratamento que continha 7,1 g/L de sulfito de sódio residual para uma segunda etapa de sulfonação da lignina contida nos sólidos (etapa denominada como ressulfonação). As condições de ressulfonação foram otimizadas indicando um ponto ótimo de rendimento em lignosulfonatos a 159 °C e suplementação de NaOH ao meio reacional correspondente a 13%(m/m). Nestas condições, a concentração de lignosulfonato aumentou dos 7,3 ± 0,3 g/L originalmente contidos no licor negro para 35 ± 1 g/L. O balanço de massa para o processo indicou que o lignosulfonato produzido ficou dividido em 57,3% contido no licor de ressulfonação e 16.2% no hidrolisado enzimático que continha os monossacarídeos. Uma fração do lignosulfonato preparado foi purificada por ultrafiltração contra membrana de corte em 1 kDa, gerando um lignosulfonato purificado que continha 16 grupos sulfônicos e 27 grupos fenólicos por 100 unidades C9 de lignina. A análise do RMN-2D confirmou que aproximadamente 9-10% de todas as subestruturas de éter β-O-4 foram α-sulfonadas. Os dados sugerem que o lignosulfonato obtido é semelhante ao disponível comercialmente e pode ser um novo produto a ser adicionado ao portifólio de uma biorrefinaria de bagaço de cana.
  • DOI: 10.11606/T.97.2022.tde-28042022-161803
  • Editor: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP; Universidade de São Paulo; Escola de Engenharia de Lorena
  • Data de criação/publicação: 2022-02-15
  • Formato: Adobe PDF
  • Idioma: Português
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