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Title in Portuguese: Insights on the structure – property relationship of coconut shell lignins obtained from different microwave-assisted organosolv processes
Title: Insights on the structure – property relationship of coconut shell lignins obtained from different microwave-assisted organosolv processes
Author: Figueredo Sobrinho, Francisco de Assis Avelino de
Advisor(s): Oliveira, Diego Lomonaco Vasconcelos de
Co-advisor(s): Mazzetto, Selma Elaine
Keywords: agrowaste
biopolymer
microwave
organosolv
structural elucidation
Issue Date: 2019
Citation: FIGUEREDO SOBRINHO, Francisco de Assis Avelino de. Insights on the structure – property relationship of coconut shell lignins obtained from different microwave-assisted organosolv processes. 2019. 129 f. Tese (Doutorado em Química) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2019.
Abstract in Portuguese: A utilização de resíduos agroindustriais como matéria-prima na obtenção de produtos bio-baseados, como a lignina, tem sido amplamente explorada, a fim de substituir a utilização de compostos de origem petroquímica em diversos segmentos tecnológicos. No entanto, apesar da lignina ser bastante atrativa devido à sua estrutura fenólica, a complexidade de sua estrutura ainda representa um empecilho à sua valorização. O objetivo desse trabalho foi avaliar a influência da estrutura de ligninas do endocarpo do coco seco obtidas por diferentes processos de deslignificação organossolve assistido por micro-ondas (DOAM) nas suas atividades antioxidantes. As extrações de lignina a partir do endocarpo do coco seco foram realizadas utilizando-se soluções aquosas de ácido acético (90 % v/v) ou ácido fórmico (85 % m/m) aliado a um catalisador (ácidos de Lewis ou Brønsted; 2,0 % m/v ou v/v) a 110 ou 100 °C, respectivamente, durante 20 minutos. As ligninas acetosolv e formosolv foram completamente caracterizadas através de técnicas espectroscópicas, cromatográficas e termoanalíticas. Os dois processos empregados permitiram a obtenção de ligninas com diferentes rendimentos e purezas. Além disso, a utilização do processo acetosolv permitiu a obtenção de ligninas parcialmente acetiladas, enquanto que para o formosolv, tal modificação química não foi observada. A introdução de grupos acetil nas ligninas do endocarpo do coco seco resultou em uma diminuição de 20 % nas suas temperaturas de transição vítrea (Tg), obtendo-se ligninas com diferentes processabilidades. Entretanto, a maior disponibilidade de hidroxilas nas ligninas formosolv (cerca de 20 a 30 %), favoreceu a sua capacidade antioxidante, apresentando valores de IC50 menores do que as acetosolv. No entanto, ambas as ligninas acetosolv e formosolv apresentaram valores de IC50 cerca de dez vezes menores do que dois antioxidantes comerciais (BHT and Irganox 1010), ressaltando a sua potencialidade na substituição de derivados do petróleo. Conclui-se, portanto, que o processo DOAM pode ser considerado uma alternativa tecnológica para obtenção de ligninas de alta pureza, diferentes funcionalidades, processabilidades e capacidades antioxidante com potencial utilização em diferentes segmentos da indústria química e tecnológica.
Abstract: Agroindustrial wastes have been extensively used as raw material for obtainment of bio-based products, such as lignin, in order to replace the petroleum-based compounds in several technological fields. Although lignin is very attractive due to its phenolic structure, its complex structure is still hinders its valorization. The aim of this work was evaluate the influence of the structural features of coconut shell lignins obtained by different microwave-assisted organosolv delignification (MWAOD) processes on their antioxidant activities. The lignin extractions were carried out using aqueous solutions of acetic or formic acid (90 % v/v and 85 % m/m, respectively) combined to an acid catalyst (Lewis or Brønsted; 2.0 % w/v or v/v) at 110 or 100 °C, respectively, during 20 minutes. Acetosolv and formosolv lignins were completely characterized through spectroscopic, chromatographic and thermal techniques. Both organosolv processes generated lignins with different yields and purities. Moreover, the utilization of acetosolv process favored the production of partial acetylated lignins, while such chemical modification was not observed when formosolv was used. The insertion of acetyl groups on acetosolv coconut shell lignins resulted in a decrease of 20 % in their glass transition temperature (Tg), yielding lignins with different processabilities. However, the higher amount of hydroxyls in formosolv lignins (approximately 20 – 30 %) favored their antioxidant capacities, presenting lower IC50 values than those of acetosolv. Nevertheless, both organosolv lignins had ten times lower IC50 values than two commercial antioxidants (BHT and Irganox 1010), which reinforces their potential on the replacement of petroleum-based derivatives. Therefore, it can be concluded that MWAOD process can be considered as a technological alternative for obtainment of lignins with high quality, different functionalities, processabilities and antioxidant capacities with potential for use in different fields of chemical and technological industries.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/40775
metadata.dc.type: Tese
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DQOI - Teses defendidas na UFC

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