Nome do Projeto
REAPROVEITAMENTO DE LIGNINA PROVENIENTE DO PROCESSO DE PRODUÇÃO DE ETANOL DE SEGUNDA GERAÇÃO VISANDO A REMOÇÃO DE METAIS E CORANTES EM EFLUENTES.
Ênfase
Pesquisa
Data inicial - Data final
01/07/2021 - 30/06/2024
Unidade de Origem
Coordenador Atual
Área CNPq
Engenharias
Resumo
A utilização de biomassas lignocelulósicas para a produção de etanol de segunda geração vem crescendo em todo o mundo em função dos benefícios deste processo tais como: o uso de matéria prima renovável, diminuição de emissão de gases poluentes, redução da dependência de derivados de petróleo, entre outros. Para o aproveitamento da biomassa lignocelulósica na produção de etanol é necessário pré-tratamento para redução da cristalinidade, aumento da área superficial e remoção da lignina. A extração da lignina da biomassa (pré-tratamento) pode ocorrer através de tratamentos físicos e/ou químicos e bioquímicos, sendo gerado nesta etapa um resíduo líquido rico em lignina denominado licor negro. As moléculas de lignina apresentam alto peso molecular e alta área superficial compostas por diferentes grupos funcionais como: hidroxílicos alifáticos e aromáticos, éteres, carbonilas e metoxilas, além de unidades dos tipos siringila, guaiacila e p-hidroxifenila. A composição da lignina possibilita que ela seja utilizada para síntese de diferentes produtos químicos e como adsorvente para a remoção de corantes e metais em efluentes.

Objetivo Geral

Recuperar a lignina contida no licor negro resultante do pré-tratamento de biomassas de arundo, palha de arroz e outras biomassas, visando sua aplicação na remoção de corantes e metais em efluentes.

Justificativa

A lignina é a fração da biomassa que não é utilizada no processo bioquímico e necessita ser removida da biomassa antes das etapas de hidrólise e fermentação, já que possui a capacidade de retardar ou até mesmo impedir completamente a ação microbiana sobre a biomassa (STRASSBERGER, TANASE, e ROTHENBERG, 2014). A remoção da lignina da biomassa é realizada na etapa de pré-tratamento que pode ser conduzido através de processos químicos, físicos ou biológicos (CASTRO e PEREIRA; 2009). O uso de álcalis para a remoção da lignina é um processo muito utilizado, inclusive na indústria de papel e celulose, porém apresenta como desvantagem a geração de grandes volumes de resíduo líquido rico em lignina denominado licor negro (STRASSBERGER, TANASE, e ROTHENBERG, 2014). O aproveitamento da lignina contida no licor negro é de grande interesse econômico e ambiental pelo aproveitamento e correta destinação de um resíduo de processo industrial. Atualmente, a maior parte da lignina produzida no mundo é utilizada como combustível para suprir a demanda de energia na indústria na qual é gerada, porém, em função da composição química, outras aplicações podem ser atribuídas a este resíduo (WANG, LEITCH e XU 2009, AJAO et al. 2018). A lignina apresenta potencial como matéria prima
enovável para a síntese de resinas fenólicas e adesivos substituindo fenóis derivados do petróleo
(WANG, LEITCH e XU; 2009). Outra aplicação da lignina residual do prétratamento é como adsorvente de substâncias indesejadas em efluentes, como corantes e metais pesados. A composição de efluentes industriais pode ser bastante complexa contendo substâncias que não são removidas no tratamento biológico. Nestes casos tratamentos químicos como precipitação, oxidação, redução química,
ultrafiltração, eletrodiálise, osmose reversa, processos eletroquímicos, troca iônica, evaporação e processos de adsorção podem ser empregados a fim de que sejam atendidos os padrões de lançamento estabelecidos pela legislação ambiental (JIMENEZ, BOSCO e CARVALHO; 2004; MÓDENES et al. 2013)
Métodos de adsorção são eficientes e relativamente simples na remoção de substâncias indesejadas. O carvão ativado é o principal adsorvente utilizado, porém seu custo relativamente alto traz a necessidade de desenvolvimento de materiais adsorventes de baixo custo (CONSOLIN FILHO, et al. 2007). Ligninas
obtidas de diferentes fontes vegetais apresentam alta capacidade de adsorção de metais como Pb, Cu, Cr, Cd, Sr, Zn, Ni, e Hg, bem como corantes, surfactantes, pesticidas entre outras substâncias (HAN, LUO E ZHANG, 2012). Neste sentido, o aproveitamento de um resíduo do processo de produção de
etanol de segunda geração para a remoção de poluentes em efluentes é extremamente relevante do ponto de vista econômico e ambiental.

Metodologia

Obtenção e caracterização das ligninas A lignina utilizada será obtida a partir da precipitação do licor negro proveniente do processo de pré-tratamento básico para hidrólise enzimática, com a finalidade de obtenção de etanol de segunda geração a partir do Arundo e Arroz em diferentes condições dos parâmetros: temperatura, tempo e concentração de hidróxido de sódio. A precipitação da lignina do licor negro será realizada pela adição de ácido sulfúrico (50% m/m) até pH 2,0. Será realizada duas lavagens do precipitado com água destilada para a remoção de impurezas, filtragem à vácuo e secagem.
Após o procedimento de lavagem e secagem, as ligninas obtidas serão maceradas e peneiradas em peneira de 0,25 mm. A Remoção de metais em solução: serão preparadas separadamente soluções com concentração de 0,1 mM de chumbo, cobre e zinco em água deionizada e os ensaios de adsorção
realizados com diferentes proporções de lignina. Os ensaios serão realizados pela adição de lignina à solução dos metais mantidos em contato sob agitação magnética por período de tempo determinado. Após, a lignina será removida da solução por filtração e a concentração residual dos metais em solução
determinadas por espectroscopia de absorção atômica. Remoção de corantes em solução utilizando lignina : Serão preparadas separadamente soluções dos corantes azul de metileno, preto de eriocromo T e verde de bromocresol em água deionizada (20 mg/L) e os ensaios de adsorção realizados com diferentes proporções de lignina. Os ensaios serão realizados pela adição de lignina à solução dos corantes mantidos em contato sob agitação magnética por período de tempo determinado.
Após, a lignina será removida da solução por filtração e a concentração residual dos corantes em solução determinadas por espectroscopia UV-VIS em comprimento de onda específico para cada corante.
Remoção de metais e corantes em efluentes: Será avaliado a eficiência de remoção de metais e corantes em efluente obtido de indústria de curtume. Os ensaios serão realizados pela adição de
lignina ao efluente em diferentes proporções de lignina e tempos de contato. O
efluente será analisado antes e após o ensaio para avaliação da alteração dos
parâmetros de qualidade como cor, DBO, DQO e pH.

Indicadores, Metas e Resultados

O aproveitamento do licor negro residual do processo de produção de etanol de segunda geração para a recuperação de lignina e sua aplicação na remoção de poluentes em efluentes gerando impacto relevante do ponto de vista econômico e ambiental.

Equipe do Projeto

NomeCH SemanalData inicialData final
ADRIANA GONCALVES DA SILVA MANETTI3
Bruno Alexander Machado de Freitas
CLAUDIA FERNANDA LEMONS E SILVA4
JULIANA SILVA LEMÕES
PATRICIA OLIVEIRA SCHMITT
RUBIA FLORES ROMANI3
VANESSA SACRAMENTO CERQUEIRA3

Página gerada em 28/07/2021 23:34:47 (consulta levou 0.103832s)