Investigação do efeito de pré-tratamentos na estrutura de biomassas lignocelulósicas para o isolamento de celuloses de alta reatividade

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Moura, Heloise Oliveira Medeiros de Araújo
• Orientador(a): Santos, Luciene da Silva
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Programa de Pós-Graduação: PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUÍMICA
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Biomassa; Celulose; Pré-tratamento combinado; Deconvolução de picos; Acessibilidade; Biorrefinaria
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
• Link de acesso: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/27779

A biomassa lignocelulósica é composta de celulose, hemicelulose e lignina fortemente ligadas entre si, e se destaca como uma matéria-prima altamente disponível e promissora para processos de conversão. A celulose tem sido amplamente estudada na literatura como fonte renovável para a produção de plataformas químicas, moléculas de suma importância para a indústria de biorrefinaria, capazes de serem convertidas nos mais diversos compostos químicos usados na sociedade atual. Entretanto, a separação eficiente da celulose ainda é desafiadora, devido a natureza recalcitrante da biomassa. Assim, este trabalho visa avaliar a eficiência do pré-tratamento combinado ácido/peróxido-alcalino (APA), da cavitação ultrassom (US) e da associação destes dois métodos (USA + PA) em diferentes condições, quanto ao aumento da acessibilidade da lignocelulose de biomassas residuais comuns do Nordeste brasileiro: bagaço de cana-de-açúcar (Saccharum officinarum), sabugo de milho (Zea mays) e pseudocaule de palma forrageira gigante (Opuntia ficus-indica L. Mill.), bem como na mudança de cristalinidade das celuloses isoladas. Para isso, os resultados da deconvolução dos picos presentes nos difratogramas de raios X (DRX) foram comparados às bandas de absorção geradas pela análise de espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) das amostras para avaliar a efetividade do tratamento APA em condições já encontradas na literatura e em uma nova metodologia com etapa ácida assistida por ultrassom. A cavitação possibilitou a produção de uma biomassa mais acessível em condições mais brandas de tratamento ácido (30 min, 90 °C) para a remoção da hemicelulose e com menor tempo (60 min) da etapa de deslignificação (peróxido-alcalino) para as amostras de bagaço de cana e pseudocaule de palma. As microscopias eletrônicas de varredura (MEV) comprovaram a modificação da morfologia das biomassas após os prétratamentos através da formação de fissuras, poros e de uma parede celular estratificada, reduzindo sua recalcitrância e permitindo o isolamento de celuloses de baixa cristalinidade após o branqueamento. A metodologia de deconvolução foi também aplicada às curvas termogravimétricas derivadas (DTG), permitindo a separação dos eventos de perda mássica, sobrepostos, e a determinação do conteúdo mássico das frações lignocelulósicas a partir da área das curvas associadas a cada evento, com precisão e exatidão comparáveis ao método padrão de caracterização para estas biomassas.