Pre-treatment of lignocellulosic biomass with ionic liquids - Lopes, André Miguel da Costa (2018)
O objetivo deste trabalho foi estudar o pré-tratamento de biomassa lignocelulósica, como a palha de trigo, usando líquidos iónicos (LIs) de modo a obter a separação dos principais componentes, nomeadamente, celulose, hemicelulose e lignina. O processo de pré-tratamento foi otimizado com base em duas metodologias descritas na literatura utilizando o líquido iónico acetato de 1-etil-3-metilimidazólio ([emim][CH3COO]). A metodologia otimizada permitiu separar as frações ricas em hidratos de carbono das frações de lignina, ambas com elevada pureza, e com uma recuperação de LIs até um máximo de 97% da sua massa inicial. Desta forma, o LI pode ser reusado confirmando a flexibilidade do processo desenvolvido. A versatilidade do método foi testada com a investigação de três líquidos iónicos diferentes, nomeadamente hidrogenossulfato de 1-butil-3-metilimidazólio ([bmim][HSO4]), tiocianato de 1-butil-3-metilimidazólio ([bmim][SCN]) e dicianamida de 1-butil-3-metilimidazólio ([bmim][N(CN)2]). No processo de dissolução de palha de trigo observou-se uma dissolução completa a nível macroscópico apenas para os líquidos iónicos [emim][CH3COO] e [bmim][HSO4]. O [emim][CH3COO] apresentou maior eficiência no processo de dissolução e regeneração da biomassa. Contrariamente, o [bmim][SCN] demonstrou ser o menos eficiente em todo o processo de pré-tratamento. Um comportamento diferente foi observado para o [bmim][HSO4], cujo pré-tratamento apresentou similaridades a uma hidrólise ácida. Os pré-tratamentos com [bmim][HSO4] e [bmim][N(CN)2] permitiram a obtenção de frações ricas em celulose com um conteúdo em hidratos de carbono de 87 a 90%. Para as frações ricas em celulose provenientes do pré-tratamento com [emim][CH3COO] foram efetuados ensaios de hidrólise enzimática para verificar a potencial aplicação destas frações, bem como, avaliar a eficiência das metodologias de pré-tratamento estudadas. Os resultados obtidos demonstraram elevado índice de digestibilidade da celulose e confirmou o elevado teor de glucose presente na fração celulósica obtida pela metodologia otimizada. A técnica de Espectroscopia de Infravermelho com Transformadas de Fourier (FT-IR) permitiu efetuar análises qualitativas e quantitativas de todas as amostras obtidas nos pré-tratamentos realizados. Para avaliar a pureza dos LIs após os pré-tratamentos utilizou-se a técnica espectroscópica de ressonância magnética nuclear (RMN). Os resultados provenientes dos ensaios de hidrólise enzimática foram obtidos através da técnica cromatográfica de HPLC.