Dissolução selectiva da biomassa lenhocelulósica com misturas de baixa temperatura de transição vítrea ou eutética

Palavras-chave: Líquidos de BTE/BTTV,Pré-tratamento,biomassa lenhocelulósica,biorefinaria,recursos renováveis,sustentabilidade,DES / LTTMs,pre-treatment,lignocellulosic biomass,biorefinery,renewable resources,sustainability

O desenvolvimento de novas tecnologias baseadas em recursos renováveis (em particular, a biomassa lenhocelulósica) têm o potencial de conduzir a transformações económicas, sociais e ambientais com impacto favorável na sociedade. O pré-tratamento da biomassa lenhocelulósica com líquidos de baixa temperatura eutéctica/baixa temperatura de transição vítrea (líquidos de BTE/BTTV) surgiu recentemente como um pré-tratamento para a remoção selectiva da lenhina, numa forma próxima da lenhina original, permitindo a sua valorização. Os líquidos de BTE/BTTV são mais baratos e, na generalidade, são renováveis e menos poluentes que os solventes mais utilizados na valorização da biomassa. O estudo efectuado neste trabalho começou com a dissolução de madeira de Eucalipto (Eucalyptus globulus) em diferentes líquidos de BTE/BTTV, nomeadamente, (i) os líquidos [GC 20:1], [GC 100:1] (líquidos compostos por glicerol e cloreto de colina, razão molar 20:1 e 100:1, respectivamente), (ii) os líquidos [GCP 20:1] e [GCP 100:1] (líquidos compostos por glicerol e carbonato de potássio, razão molar 20:1 e 100:1, respectivamente) e (iii) os líquidos [LCCETMA 5:1], [LCCETMA (1) 5:1] e [LCCETMA (2) 5:1] (líquidos compostos por ácido láctico (≥98, 80 e 95%, respectivamente) e cloreto de (2-cloroetil) trimetilamónío, razão molar 5:1). A madeira de eucalipto utilizada neste trabalho continha um teor total de lenhina de 25,3%. Os líquidos [GCP 20:1] e [GCP 100:1] foram os que apresentaram maiores rendimentos de dissolução (14,7 e 18,5% , respectivamente); contudo, não mostraram ser selectivos para a lenhina, tendo dissolvido apenas 0,8% e 1,4% de lenhina. Por outro lado, os líquidos [LCCETMA 5:1], [LCCETMA (1) 5:1] e [LCCETMA (2) 5:1], apesar de terem apresentado rendimentos de dissolução mais baixos (11,5, 8,9 e 9,5%, respectivamente), mostraram ser mais selectivos para a lenhina, dissolvendo 7,8, 4,3 e 5,6%, respectivamente). Por fim, os líquidos [GC 20:1] e [GC 100:1] apresentaram rendimentos de dissolução baixos (7,9 e 8,3%, respectivamente) e não foram selectivos para a lenhina. Dos líquidos estudados, conclui-se que o [LCCETMA (2) 5:1] é o mais selectivo para a lenhina e de baixo custo e o líquido [GCP 100:1] é o que permite obter maior rendimento de dissolução de madeira. Realizou-se posteriormente a dissolução de três espécies de madeira diferentes, Mimosa (Acacia dealbata), Giesta (Cytisus sp.) e Silva (Rubus sp.), nos líquidos seleccionados, [GCP 100:1] e [LCCETMA (2) 5:1]. Estas madeiras continham, respectivamente, 26,5 , 22,5 e 29,6% de lenhina. Ao contrário do que sucedeu com as outras espécies, a dissolução da madeira de Mimosa nestes líquidos mostrou ser muito selectiva para a lenhina. De facto, o líquido [GCP 100:1] permitiu dissolver 8,4% desta madeira, correspondendo 7,7% a lenhina dissolvida; por sua vez, a dissolução com o líquido [LCCETMA (2) 5:1] apresentou um rendimento de 9,9%, sendo 8,8% lenhina dissolvida. Por último foram efectuadas dissoluções da madeira de Mimosa com os mesmos líquidos [GCP] e [LCCETMA(2)] mas com diferentes razões molares com o objectivo de perceber a influência da razão molar na selectividade para a lenhina. Nos líquidos [GCP], o aumento da proporção de glicerol de (20:1) para (200:1), (líquidos [GCP 20:1] e [GCP 200:1]) permitiu aumentar em cerca de 11% o teor de lenhina dissolvida. Por sua vez, na dissolução da Mimosa com o líquido [LCCETMA (2)], ao aumentar a proporção de ácido láctico de (5:1) para (10:1) (líquido [LCCETMA (2) 5:1] e [LCCETMA (2) 10:1]), a quantidade de lenhina dissolvida aumentou 5,6%. Na tentativa de precipitar a lenhina dissolvida nos líquidos de BTE/BTTV obtiveram-se rendimentos de precipitação relativamente baixos. Por exemplo, ao utilizar a água como anti-solvente, o rendimento de precipitação máximo foi de 45%. É então necessário prosseguir estudos nesta área para melhorar este desempenho.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias