UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ CENTRO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO ENGENHARIA QUÍMICA
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA:
 Processo de fracionamento da lignina presente no licor negro utilizando tecnologia de
membranas”
 Wardleison Martins Moreira PG 49331
MARINGÁ
 – 
 PARANÁ Junho 2016
 
 1.
 
INTRODUÇÃO
Atualmente, as biorrefinarias têm ganhado destaque dentre os temas em estudo.  Nesse âmbito, as empresas de papel e celulose vêm se tornando alvo de pesquisas, de forma a integrar uma biorrefinaria ao atual processo utilizado. Isso se deve ao fato de que, além da polpa, um produto de alto valor agregado pode ser obtido do licor negro. Dessa forma, toda a biomassa disponível seria integrada e convertida em um produto final, de maior valor agregado, ou usado para a produção de calor e energia.
2.
 
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
A madeira, principal matéria prima de uma indústria de papel e celulose, é constituída, majoritariamente, de celulose, hemicelulose e lignina. Durante o seu  processamento, grande parte da matéria prima sai no licor negro. Dessa forma, a polpa rica em celulose segue para o processo e o licor negro rico em hemicelulose e lignina segue para a evaporação. Nos evaporadores, os reagentes químicos do licor branco são recuperados e o concentrado, que possui um elevado poder calorifico, é encaminhado  para as caldeiras.  Nesse contexto, o alvo dos estudos é o reprocessamento do licor negro, rico em lignina, em biorrefinarias. Dessa forma, pode-se gerar um produto de alto valor agregado. Dentre os compostos presentes na madeira, a celulose é o polímero natural mais abundante e tem uma estrutura linear composta por monômeros de glucose. Já a hemicelulose é um heteropolissacarídeo e possui uma estrutura amorfa. A lignina, no entanto, possui uma complexa estrutura aromática polimérica de fenol, no qual vários grupos funcionais se acoplam. A estrutura da lignina é bem complexa e varia de acordo com a espécie da madeira (conífera ou folhosas) utilizada no cozimento, com o processo de extração e com o seu processo de isolamento. Assim, a elevada diversidade estrutural da lignina e também o seu alto peso molecular faz com que ela tenha um difícil emprego comercial.
 
 
FIGURA 01:
 Fórmula estrutural de uma molécula de lignina. Fonte: [5] De acordo com Toledano et al (2010), devido à sua diversidade de grupos funcionais e à variabilidade de acordo com o processo, o peso molecular da lignina pode variar de 1 kDa a 100 kDa. Dessa forma, para viabilizar a sua aplicação, a lignina deve ser fracionada. O principal objetivo do fracionamento é obter frações de peso molecular específico, cujas propriedades são bem definidas. Um processo bastante comum para o isolamento da lignina insolúvel é o  processo Lignoboost. Nesse processo, a lignina é obtida por precipitação ao reduzir o  pH, valendo-se de dióxido de carbono e ácidos minerais fortes. No entanto, Toledano et al (2010) afirma que o fracionamento por precipitação pode ser um processo desigual e que pode haver o arraste de impurezas juntamente com os cristais formados, como a lignina suspensa e os complexos lignina-carboidratos. Segundo Helander et al (2013), quando o processo é conduzido em baixas temperaturas, evita-se a formação de  particulados de lignina grandes e rígidos. O fracionamento da lignina pode ser realizado por solubilidade ou por diferença de peso molecular. Toledano eta al (2010) relata os 3 principais métodos de fracionamento: 1.
 
 Precipitação diferencial:
 consiste na acidificação da lignina, ou seja, diminuição do pH da solução. Esse método possui uma desvantagem, pois pode haver a formação de coloides que torna o processo de filtração mais complexo.
 
2.
 
 Extração usando solventes seletivos:
 pode ser extração soxhlet, por solventes orgânicos ou cromatografia de permeação em gel. Esse método permite a obtenção de lignina de baixo peso molecular. 3.
 
 Processo por membranas:
 permite a obtenção de frações de lignina com uma distribuição de peso molecular bem definido e livre de tratamentos com reagentes. Após o fracionamento do licor negro, duas frações são obtidas, a saber: 1.
 
 Fração de alto peso molecular:
 constituída pela lignina de alto peso molecular, da hemicelulose (carboidratos) e do complexo lignina-carboidrato. 2.
 
 Fração de baixo peso molecular:
 constituída, principalmente, pela lignina de  baixo peso molecular. Helander et al (2013) expõe que um material com alto potencial para novas aplicações deve ter baixa polidispersidade, baixo peso molecular e alta pureza de lignina. No entanto, Toledano et al (2010) afirma que as frações de lignina de baixo  peso molecular apresenta uma baixa polidispersidade, com um alto teor de grupos funcionais fenólicos com cadeia lateral saturada. Segundo Helander et al (2013), os sítios fenólicos, quando modificados, podem ser usados como antioxidantes. Li & Mc Donald (2014) alegam que a lignina extraída é frágil e possui uma elevada temperatura de transição vítrea. No entanto, a estrutura química complexa e a baixa solubilidade em solventes comuns são fatores contribuintes que limitam o seu uso como polímero. Por fim, os autores sugerem o estudo de substituições dos grupos funcionais da lignina, de forma a melhorar as suas  propriedades e diminuir a temperatura de transição vítrea. Devido a essa diversidade estrutural, Toledano et al (2009) sugere o reprocessamento para permitir o uso da lignina como dispersante em cimentos, misturas compostas de gesso, emulsificantes e agentes quelantes para a remoção de metais pesados de efluentes industriais. A lignina também pode ser, segundo Helander et al (2013) e Wallberg et al (2014), utilizada na produção de fibras de carbono e resinas fenólicas. Wallberg et al (2013) afirma que para viabilizar a aplicação da lignina, ela deve conter o mínimo de compostos inorgânicos, uma vez que estes compostos produzem um
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