Valorização de biomassa pelo uso de estratégias inspiradas em lignin-first para pré-tratar e fracionar materiais lignocelulósicos - Santos, Matheus Henrique dos (2025)
A crescente redução das reservas fósseis tem impulsionado o desenvolvimento de biorrefinarias. De forma análoga ao refino de petróleo, que produz combustíveis, produtos químicos e materiais, as biorrefinarias visam obter produtos equivalentes a partir de fontes renováveis, como a biomassa lignocelulósica. No entanto, a valorização da lignina ainda representa um grande desafio devido à sua complexidade nativa e às modificações que a lignina sofre durante os processos convencionais de fracionamento. Esta tese aborda a valorização total de bagaço de cana-de-açúcar, utilizando estratégiaslignin-first. Com foco principal na lignina, o objetivo é aprimorar sua conversão em compostos fenólicos, buscando compreender como diferentes processos e variáveis afetam essa fração. Inicialmente, é apresentada uma revisão sobre o fracionamento de biomassa e a química da lignina, destacando a degradação das ligninas e como isso motivou o desenvolvimento de estratégias lignin-first. Devido às severas condições reacionais necessárias no fracionamento catalítico oxidativo (OCF), há uma correlação negativa entre a produção de monophenóis e o rendimento de celulose. Assim, propôs-se a aplicação de um OCF brando de bagaço de cana-de-açúcar. A severidade do OCF foi variada e os resultados mostraram que a distribuição dos produtos depende das condições reacionais. Em condições brandas, favorece-se a despolimerização catalisada por base, enquanto condições mais severas promovem a despolimerização oxidativa. O OCF brando permitiu a obtenção, principalmente, de monophenóis não oxidados, devido ao alto teor de p-cumarato na lignina de gramíneas, e de um resíduo sólido deslignificado, ambos com bons rendimentos. O efeito do pré-tratamento hidrotérmico (HP) prévio ao OCF, revelando a formação de pseudo-ligninas, sua incorporação no óleo de lignina e a ocorrência de condensações durante o pré-tratamento. Para superar tais limitações, foi proposto um pré-tratamento hidrotérmico redutivo (RHP), suprimindo tanto a formação de pseudo-lignina quanto as condensações, como evidenciado pela caracterização do óleo de lignina obtido via fracionamento catalítico redutivo (RCF), além de melhorar a digestibilidade enzimática da biomassa pré-tratada. O RHP também foi aplicado antes do OCF, apresentando apenas pequenas variações em comparação com o uso de HP. De forma geral, este trabalho contribui para o entendimento e aprimoramento das transformações da lignina em processos lignin-first e propõe novas estratégias para a valorização integral da biomassa.