Métodos de extração da lignina do bagaço da cana-de-açúcar do Noroeste do Estado de São Paulo

Abstract

O Brasil é o maior produtor mundial de cana-de-açúcar, e com isso é também o maior gerador de biomassa residual – bagaço e palha. Uma grande parte dessa biomassa é utilizada na co-geração de energia, sendo queimada nas caldeiras das usinas, porém ainda há um enorme excedente, gerando problemas ambientais e sociais. Por isso, é necessário desenvolver projetos para utilização desse material, com valor agregado. Uma das maneiras é a utilização dos compostos que compõem a fibra do bagaço: celulose, hemicelulose e lignina. Para viabilizar a utilização desses compostos são necessárias técnicas pouco nocivas e com custo reduzido. Além disso, é importante que durante o processo de extração, haja pouca alteração estrutural dos compostos, ou que as alterações sofridas sejam benéficas para sua utilização posterior. O presente trabalho visou desenvolver métodos diferentes de extração de uma das frações dessa fibra, a lignina, avaliando as alterações sofridas durante os processos de extração para um posterior uso dessas ligninas de acordo com suas características. Os três métodos foram Organossolv utilizando uma mistura de dioxano e ácido clorídrico, Organossolv utilizando etanol e o Álcali. A caracterização das ligninas extraídas foi realizada através de técnicas de análise térmica (TG-DTG/DTA), microscopia eletrônica de varredura com aplicação de campo (MEV-FEG), espectroscopia de infravermelho (FTIR), e ressonância magnética nuclear (RMN). Através dos resultados obtidos nas análises evidenciou-se uma alteração maior na lignina extraída pelo método Álcali, com maiores rupturas nas ligações aromáticas durante o processo de extração quando comparado com as ligninas obtidas pelos dois métodos Organossolv. As três ligninas contêm estruturas carbônicas diferentes entre si, sendo que a que mais se aproxima da lignina de origem é a obtida pelo método Organossolv com dioxano.

Brazil is the huge producer of sugarcane worldwide, and it is also the largest residual biomass generator - bagasse and straw. A large part of this biomass is used for energy co-generation, being burnt in the boilers of the plants, but there is still a huge surplus, generating environmental and social problems. So it is necessary to develop projects to use this material with aggregate value. One way is the use of compounds that make up the fiber of bagasse: cellulose, hemicellulose and lignin. To enable the use of these compounds are required little harmful techniques and low cost. Moreover, it’s important that during the extraction process there is little structural change of the compounds or that suffered changes are beneficial for later use. This study aimed to develop different methods of extracting a fraction of this fiber, the lignin, evaluating the changes done by the extraction processes for later use these lignins according to their characteristics. The three methods were Organossolv using a mixture of dioxane and hydrochloric acid, Organossolv using ethanol and Alkali. The characterization of the extracted lignins was performed by thermal analysis techniques (TG-DTG / DTA), scanning electron microscopy with field application (SEM-FEG), infrared spectroscopy (FTIR) and nuclear magnetic resonance (NMR). The results obtained in the analysis revealed a greater change in the lignin extracted by the alkali method with larger breaks in aromatic bonds during the extraction process compared with the lignins obtained by the two methods Organossolv. The three lignins contain carbonic structures different from each other, and that is closest to the origin of lignin is obtained by Organossolv method with dioxane.