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A lignina, a cola que mantém as fibras unidas em árvores e plantas, é um dos biocompostos mais comuns, mas também um dos mais complexos. Complexo porque há muitas variantes e qualidades. Sua estrutura química heterogênea dificulta a investigação de sua composição exata. Com técnicas avançadas, no entanto, pesquisadores da Wageningen University &Research (WUR) foram bem-sucedidos. Usando espectroscopia de RMN, eles caracterizaram pela primeira vez em nível molecular a lignina extraída de Miscanthus(Silvergrass) com um solvente verde. Isso torna possível identificar aplicações para as quais o material é adequado, aproximando assim a atualização total das matérias-primas em um processo de biorrefinaria.
Na indústria, a lignina é geralmente considerada um fluxo residual que pode ser usado principalmente para energia e recuperação de energia. Isso é feito, por exemplo, por meio do processo de polpa Kraft na indústria de papel. Nesse processo, cavacos de madeira são tradicionalmente cozidos em um recipiente de pressão e tratados com produtos químicos agressivos para extrair celulose: a fibra para papel. "A qualidade da lignina é tão degradada por um processo tão intensivo que é difícil encontrar uma aplicação valiosa para ela", diz Gijs van Erven, pesquisador de Biorrefinaria e Cadeias de Valor Sustentáveis na Wageningen Food & Biobased Research. "Há,portanto, um interesse crescente em desenvolver processos de separação mais suaves que causem menos danos à estrutura da lignina, tornando-a adequada para aplicações de alto valor." Um desses processos suaves é o uso de Solventes Eutéticos Profundos (DES). Esses solventes não são tóxicos e são relativamente fáceis de produzir a partir de produtos químicos (parcialmente) de origem biológica. O processo ocorre em condições mais suaves, especialmente em termos de temperatura, o que economiza muita energia. Para completar, a lignina restante nesse processo é reativa, portanto de maior qualidade e utilizável para aplicações de maior valor.
Van Erven: "Observamos uma mistura de ácido láctico e cloreto de colina para separar Miscanthus. Esta cultura do norte da Europa é um modelo para outras culturas semelhantes a gramíneas, como milho, palha e cana-de-açúcar. O DES baseado em ácido láctico e cloreto de colina também é aplicável para madeira dura e macia, mas isso requer uma temperatura mais alta ou um tempo de digestão mais longo. Isso tem um impacto na estrutura de lignina que você eventualmente usa. Buscamos um equilíbrio entre a quantidade de lignina que extraímos da matéria-prima, sua pureza e a integridade de sua estrutura." O ponto de partida é extrair o máximo de valor possível das matérias-primas. Neste caso, isso foi bem-sucedido: análises usando RMN mostraram que parte do ácido láctico e da colina do solvente se ligam covalentemente à lignina. Demonstrar esses compostos químicos no nível molecular foi um desafio devido à estrutura heterogênea da lignina: na verdade, é uma mistura complexa de polímeros diversos.
"A Wageningen University & Research tem o kit de ferramentas analíticas para lidar com esse problema. Fomos capazes de provar que a estrutura em amostras de lignina DES é única: ácido láctico e colina são incorporados, por assim dizer. Portanto, as propriedades deste material são realmente diferentes das ligninas tradicionais. Isso abre novas oportunidades. Por exemplo, podemos fazer melhores biocompósitos e revestimentos de PLA (plástico de base biológica) misturado com lignina DES porque ambos contêm ácido láctico. A carga positiva da colina também torna nossa lignina mais adequada para aplicações aquosas, por exemplo, como floculante ou surfactante para processamento de água. Vemos todos os tipos de direções onde esta lignina tem novas aplicações." Um projeto de acompanhamento com o nome exótico AmphiphiLig está estudando mais profundamente tais aplicações de lignina. Isso envolve trabalhar com a indústria para encontrar modificações que podem tornar a lignina mais aplicável em ambientes oleosos e aquosos. Ele também investiga como os solventes podem ser recuperados no processo. "Mais pesquisas sobre isso e melhorar o processo de recuperação definitivamente valem a pena. Acho que nossa pesquisa de acompanhamento realmente impulsionará o desenvolvimento de aplicações com lignina!"
Fonte: https://www.wur.nl
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