Deslignificación de biomasa lignocelulósica utilizando γ-valerolactona para la producción de lignocelulosa micro y nanofibrilada

GISELLE GONZÁLEZ; MARÍA CRISTINA AREA; FERNANDO E. FELISSIA; NANCI EHMAN

Jornada; III Jornadas de Jóvenes Bionanocientificxs (JoBioN); 2021

La celulosa microfibrilada (CMF) y nanofibrilada (CNF) son bioproductos que pueden obtenerse de la biomasa lignocelulósica, la cual se compone principalmente por 3 polímeros estructurales: celulosa, hemicelulosas y lignina. Por medio de un fracccionamiento (o pulpado) estos compuestos pueden ser separado s para su aprovechamiento individual, resultando en un residuo sólido rico en celulosa denominado fracción celulósica (pulpa) y un líquido rico en lignina y extractivos.Los procesos de obtención de CMF y CNF a partir de pulpas se basan en procedimientos top-down que involucran etapas de fibrilación mecánica combinadas en algunos casos con etapas químicas o enzimáticas para facilitar la nanofibrilación de material. La CMF tiene fibrillas de relación de aspecto menor a la CNF y por ende sus propiedades se diferencian. Se ha demostrado que la conservación de ciertas fracciones de las hemicelulosas favorece el proceso de fibrilación, por lo que el objetivo del pulpado para la obtención de CMF y CNF es deslignificar el material lignocelulósico para obtener una fracción sólida rica en celulosa y hemicelulosas. Si se parte de pulpas no blanqueadas, los productos pueden nombrarse lignocelulosa microfibrilada (LCMF) y nanofibrilada (LCNF).Actualmente, los procesos de deslignificación apuntan a utilizar solventes ambientalmente amigables, siendo uno de ellos la γ-valerolactona (GVL), que además de ser no tóxico, puede obtenerse a partir de la biomasa. En este trabajo se plantea un diseño central compuesto para deslignificar bagazo de caña de azúcar con pulpado ambientalmente amigable de GVL/agua utilizando concentraciones mínimas de ácido sulfúrico como catalizador para la producción de lignocelulosa micro (LCMF) y nanofibrilada (LCNF). Las variables consideradas son temperatura, tiempo, concentración de GVL y carga de catalizador (ácido sulfúrico). Las pulpas resultantes se caracterizan con métodos estándar de determinación de carbohidratos y lignina, junto con microscopía óptica. Se considera óptimo al punto de mayor deslignificación con menordegradación de cadenas de celulosa. Para la producción de LCMF se someterá a fibrilación mecánica la pulpa resultante, mientras que para la LCNF se adicionará una etapa de oxidación química previa a la etapa mecánica. Las LCMF y LCNF serán caracterizadas por medio de difracción de rayos X, demanda catiónica, transmitancia y microscopía óptica.