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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/81825| Tipo: | Tese |
| Título: | Critical evaluation of lignin obtained from different lignocellulosic biomasses and using different delignification processes |
| Título(s) alternativo(s): | Avaliação crítica de lignina obtida por diferentes biomassas lignocelulósicas e usando diferentes processos de deslignificação |
| Autor(es): | Marques Neto, Francisco Pereira |
| Orientador: | Rosa, Morsyleide de Freitas |
| Coorientador: | Leitão, Renato Carrhá |
| Palavras-chave em português: | Resíduo agroindustrial;Explosão a vapor;Organosolv;Otimização |
| Palavras-chave em inglês: | Agrowaste;Steam explosion;Organosolv;Optimization |
| CNPq: | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA |
| Data do documento: | 2021 |
| Citação: | MARQUES NETO, Francisco Pereira. Critical evaluation of lignin obtained from different lignocellulosic biomasses and using different delignification processes. 2025. Tese (Doutorado em Química) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2021. |
| Resumo: | As biomassas lignocelulósicas são recursos renováveis, abundantes e de baixo custo que são geradas a partir de diversos processos industriais. São compostas principalmente por celulose, hemicelulose e lignina. A lignina é um complexo polímero aromático que tem atraído bastante atenção nos últimos anos pelo potencial em substituição aos fenóis obtidos da indústria petroquímica para aplicação nas mais diversas áreas. No entanto, a sua estrutura complexa dificulta a sua valorização. O objetivo deste trabalho foi avaliar os efeitos da explosão a vapor no processo acetosolv, otimizar o processo de extração de lignina por etanosolv, bem como realizar uma avaliação crítica das características das ligninas de fibra de coco verde (CF), fibra do mesocarpo de dendê (OPMF) e bagaço de cana-de-açúcar (SCB) no sentido das suas potenciais aplicações. As características químicas, estruturais e térmicas das ligninas foram determinadas por lignina klason, 2D-HSQC, FTIR, GPC, TGA/dTG e DSC. As biomassas foram pré-tratadas por explosão a vapor a 168 °C e tempo de reação de 10 min. A explosão a vapor seguida de acetosolv aumentou o rendimento de lignina em aproximadamente 15% e 17% em OPMF e SCB, respectivamente. Além disso, a explosão a vapor diminuiu o tempo de reação do acetosolv em quatro vezes mantendo o mesmo rendimento de extração apenas para SCB. Nossos achados demonstram que a explosão a vapor é eficiente em melhorar o rendimento de ligninas e/ou diminuir a severidade do processo de extração. Além disso, a etanosolv foi otimizada e o rendimento de lignina foi maximizado para todas as biomassas. A concentração de etanol e temperatura possuem grande significância no processo de deslignificação. Nas condições estudadas, o tempo de reação não influenciou significativamente e o menor tempo de reação foi suficiente para maximizar o rendimento de lignina. A respeito das características das ligninas, os processos utilizados foram capazes de extrair ligninas com alta pureza e alta qualidade. Portanto, conclui-se que as ligninas do bagaço de cana-de-açúcar, sobretudo a extraída por etanosolv, apresentaram as melhores características no geral comparadas as demais ligninas, devido ao alto rendimento de extração, alta pureza, alta estabilidade térmica e maior quantidade de sítios reativos para reações de polimerização sendo a mais indicada para aplicações tecnológicas. No entanto, as ligninas de CF e OPMF provavelmente precisam apenas de purificação para serem aplicadas como blocos de construção. |
| Abstract: | Lignocellulosic biomasses are renewable, abundant, and low-cost resources that are generated from various industrial processes. They are mainly composed of cellulose, hemicellulose, and lignin. Lignin is an aromatic polymer complex that has attracted considerable attention in recent years due to its potential to replace phenols obtained from the petroleum-based industry for application in the most diverse areas. However, its complex structure makes its valorization difficult. The objective of this work was to evaluate the effects of steam explosion in the acetosolv process, to optimize the lignin extraction process by ethanosolv, as well as to provide a critical evaluation of the lignins characteristics from coconut fiber (CF), oil palm mesocarp fiber (OPMF), and sugarcane bagasse (SCB) towards of their potential applications. The chemical, structural, and thermal characteristics of the lignins were determined by klason lignin, 2D-HSQC, FTIR, GPC, TGA/dTG, and DSC. Biomasses were pretreated by steam explosion at 168 °C and reaction time of 10 min. Steam explosion followed by acetosolv increased lignin yield by approximately 15% and 17% in OPMF and SCB, respectively. Furthermore, the steam explosion reduced the reaction time of acetosolv in four-fold while maintaining the same extraction yield only for SCB. Our findings demonstrate that steam explosion is efficient in improving lignin yield and/or decreasing the severity of the extraction process. Furthermore, ethanosolv was optimized and lignin yield was maximized for all biomasses. Ethanol concentration and temperature have great significance in the delignification process. Under the conditions studied, the reaction time did not significantly influence and the shortest reaction time was enough to maximize the lignin yield. Regarding the characteristics of lignins, the processes used were able to extract lignins with high purity and high quality. Therefore, it can be concluded that the sugarcane bagasse lignins, especially the one extracted by ethanosolv, presented the best characteristics in general compared to the other lignins, due to the high extraction yield, high purity, high thermal stability, and higher content of reactive sites for polymerization reactions being the most suitable for technological applications. However, CF and OPMF lignins probably only need purification to be applied as building blocks. |
| URI: | http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/81825 |
| ORCID do(s) Autor(es): | https://orcid.org/0000-0002-5598-433X |
| Currículo Lattes do(s) Autor(es): | http://lattes.cnpq.br/8561705595696899 |
| ORCID do Orientador: | https://orcid.org/0000-0002-5224-9778 |
| Currículo Lattes do Orientador: | http://lattes.cnpq.br/7670383899259509 |
| ORCID do Coorientador: | https://orcid.org/0000-0002-9969-3059 |
| Currículo Lattes do Coorientador: | http://lattes.cnpq.br/6670462096159133 |
| Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
| Aparece nas coleções: | DQOI - Teses defendidas na UFC |
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