Extracción y caracterización de la lignina de la cáscara de arroz obtenida en un proceso de biorefinería

DAGNINO, ELIANA PAOLA; AREA, MARÍA CRISTINA; CHAMORRO, ESTER RAMONA

Potrero de los Funes

Congreso; XXI SIMPOSIO NACIONAL DE QUÍMICA ORGÁNICA:; 2017

Sociedad Argentina de Investigación en Química Orgánica

La biorefinería de residuos lignocelulósicos busca la separación óptima de los componentes principales de estos materiales (hemicelulosas, celulosa, lignina,extractivos e inorgánicos) para lograr su mejor uso posible. Las Hemicelulosas están constituida por diferentes unidades de monosacáridos como pentosas, hexosas y ácidos urónicos, enlazados por enlaces glicosídicos, de estructuras ramificadas y amorfas. La celulosa, es un polímero constituido exclusivamente por unidades de D-glucosa enlazadas por uniones de 1,4?-β-D-glicosídicas, de ordenamiento lineal de sus grupos hidroxilo con fuertes uniones intramoleculares y de propiedades cristalinas. Por otro lado, la lignina, es un heteropolímero amorfo constituido por tres unidades fenilpropano (alcohol-p-cumarílico, coniferílico y sinapílico) que se mantienen unidas por uniones carbono-carbono y éter, no sistemáticas. La cáscara producida en la industrialización del arroz constituye un residuo lignocelulósico muy abundante en la región noreste de Argentina y su gran acumulación hace difícil su disposición, causando potencial riesgo de incendio y proliferación de alimañas, entre otros. Se han realizado investigaciones sobre posibles tratamientos para lograr la separación efectiva de sus componentes. El fraccionamiento elegido en este trabajo consta de una secuencia ácido-alcalino. La primera etapa de Hidrolisis ácida diluida logra la separación efectiva de las hemicelulosas aprovechando su estructura amorfa y de fácil hidrólisis. Mientras que, en la segunda etapa alcalina (NaOH y etanol) se produce la solubilización de lignina debido a su estructura fenólica, obteniendo un licor rico en lignina y un sólido con celulosa e inorgánicos. La optimización de los tratamientos antes mencionados se realizó en trabajos previos, mientras que en este caso se presenta la separación de lignina del licor de proceso y su modificación química en función del tiempo y la temperatura. La recuperación de la lignina del licor se efectuó disminuyendo el pH de aproximadamente 10 a 3, el sólido precipitado se recuperó mediante filtración a vacío y se lo cUantificó gravimétricamente. La caracterización química se realizó mediante la determinación de la concentración de grupos hidroxilo fenólicos por espectroscopia UV, basada en la diferencia de absorción de unidades fenólicas en neutro y alcalino a 300 y 360 nm. La determinación de OH fenólicos proporciona información de la estructura y la reactividad de la lignina para la preparación de varios derivados, y del mecanismo y la magnitud de su degradación en el proceso. Los resultados muestran que la temperatura hace disminuir la concentración total de OH de 8,91% a 140ºC hasta 8,05% a 160ºC. En contraste, el tiempo de reacción no mostró efecto significativo sobre el porcentaje de OH. Los porcentajes de estructuras OH son mayores que los encontrados por otros autores, debido a que las condiciones de proceso son las suficientes para lograr la separación de la lignina y evitar la pérdida de calidad basada en su reactividad.