Contribuições para o desenvolvimento de biorrefinaria lignocelulósica baseada em palha soja

• Ano de defesa: 2025
• Autor(a) principal: Brito Filho, José Américo Gomes de
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Açúcares fermentescíveis; Biorefinery; Biorrefinaria; Fermentable sugars; Lignina técnica; Organosolv; Organosolve; Palha de soja; Soybean straw; Technical lignin
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/74/74133/tde-13082025-142536/

Com o objetivo de utilizar a palha de soja, um resíduo agroindustrial abundante no Brasil e no mundo, como material lignocelulósico para o abastecimento de biorrefinarias de segunda geração, este estudo visou à otimização das condições de pré-tratamento organosolv com catálise básica para a obtenção de glicose e ligninas técnicas. O pré-tratamento organosolv foi otimizado por meio de um Delineamento Composto Central Rotacional (DCCR), investigando a influência de quatro variáveis independentes (temperatura, tempo reacional e concentrações de NaOH e etanol), tendo como resposta a recuperação de glicose após hidrólise enzimática da biomassa pré-tratada, e de forma secundária a lignina recuperada do licor de pré-tratamento por meio de precipitação com ácido. A biomassa obtida após cada pré-tratamento foi enzimaticamente hidrolisada e a recuperação de glicose determinada com relação à massa de palha de soja que iniciou o processo. As biomassas bruta e pré-tratadas nas condições otimizadas foram caracterizadas pelas técnicas de espectroscopia no infravermelho (FTIR), difração de raios X (DRX), análise termogravimétrica (TG/DTG) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). As ligninas precipitadas a partir do licor de pré-tratamento em condições ótimas de recuperação de glicose foram caracterizadas pelas técnicas de FTIR, TG/DTG e ressonância magnética nuclear (RMN), incluindo a técnica qualitativa de HSQC (Heteronuclear Single Quantum Correlation), e a técnica de ³¹P, que possibilitou a quantificação de hidroxilas alifáticas e aromáticas. Como resultado do processo de otimização foram determinadas três condições para recuperação de glicose: Ot.1 (150 °C, 35 minutos, 45% de etanol e 4% de NaOH), que resultou na recuperação de 79,9% da glicose presente na biomassa bruta como glicana e 12,3% de lignina técnica (considerando a massa de entrada no processo); Ot.2 (170 °C, 60 minutos, 40% de etanol e 4% de NaOH), com recuperação de 76,6% de glicose e 14,5% de lignina técnica; e Ot.3 (170 °C, 50 minutos, 20% de etanol e 3,2% de NaOH), de onde pode-se recuperar 76,3% de glicose e 12,2% de lignina técnica. A eficiência de deslignificação nas amostras obtidas em condições otimizadas pôde ser claramente evidenciada pelos aumentos dos teores de glicanas com relação à biomassa bruta (Ot.1 = 122%, Ot.2 = 148% e Ot.3 = 135%), bem como, pelos resultados obtidos pelas técnicas de caracterização. As caracterizações realizadas nas ligninas recuperadas sugerem claramente a presença de complexos do tipo lignina-carboidrato (LCC), com menores teores destes complexos nas ligninas Ot.2 e Ot.3. As maiores concentrações de hidroxilas alifáticas foram encontradas na lignina Ot.1, enquanto as maiores concentrações de ligninas fenólicas foram obtidas nas ligninas Ot.2 e Ot.3, indicando uma maior aplicabilidade destas últimas como eventuais substituintes de fenol na indústria química. Os resultados obtidos contribuem para o avanço no entendimento da estrutura química e das aplicações potenciais de materiais derivados da palha de soja, fortalecendo sua viabilidade como matéria-prima em biorrefinarias modernas.