Separação dos principais componentes do cavaco de eucalipto, hidrólise enzimática da celulose e caracterização das frações obtidas

CAPEsConsiderada um importante produto comercial, a madeira de eucalipto está disponível no território brasileiro de maneira sustentável e em grandes quantidades, fornecendo produtos bastante valorizados no mercado. Atualmente o país é um dos maiores produtores de celulose proveniente das florestas de eucalipto. A lignina, depois da celulose, é o segundo mais abundante biopolímero encontrado na natureza e apresenta diversas aplicações estando inserida no conceito de biorrefinaria. O presente trabalho teve como objetivo a separação dos principais componentes do cavaco de eucalipto. Além de avaliar o efeito do pré-tratamento hidrotérmico seguido de deslignificação alcalina na biomassa, visando à obtenção de um material lignocelulósico mais facilmente hidrolisável por enzimas celulolíticas. Os pré-tratamentos foram realizados em um reator rotatório de 20 L (Regmed AU/E-20), relação sólido: líquido 1:10 (m·v-1). A eficiência dos pré-tratamentos foi verificada através da comparação de análises físico-químicas e da conversão de celulose em glicose na madeira “in natura” e pré-tratada. Os cavacos de eucalipto utilizados, foram caracterizados quimicamente e analisados por microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de infravermelho por transformada de fourier (FT-IR), cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE) e difração de raios-X (DRX). Para avaliação da conversão enzimática, utilizou-se 15 FPU·g-1 de celulase e 10 UI·g-1 de β-glicosidase em tampão Citrato de sódio 0,05 mol·L-1, pH 4,8 sob agitação de 150 rpm, temperatura de 50 ºC e relação sólido: líquido 2% (m·v-1). A lignina obtida na deslignificação, foi precipitada com ácido sulfúrico até pH 2 em temperatura ambiente. A reação foi mantida sem agitação por 12h. Em seguida o precipitado foi seco, acetilado e caracterizado pelas técnicas: espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FT-IR), ressonância nuclear magnética (RMN de 1H e 13C), espectroeletrônica na região do ultravioleta UV/Vis, análise elementar e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os resultados obtidos mostraram que a hemicelulose foi o componente que sofreu maior solubilização, 93%. Após a deslignificação alcalina o teor de celulose e lignina na fração sólida diminuram em 35,96% e 82% respectivamente, esses valores correspondem a solubilização das macromoléculas quando comparadas a biomassa “in natura”. As análises químicas comprovaram que ao decorrer do processo ocorreu aumento no índice de cristalinidade da celulose, devido a remoção de hemicelulose e lignina. A hidrólise dos cavacos deslignificados confirmou a eficiência dos pré-tratamentos, uma vez que a conversão de celulose em glicose foi de 65% indicando que quantidades menores de hemicelulose e lignina favorecem o processo de hidrólise. As técnicas de FT-IR e RMN demonstraram efetividade da reação acetilação. Através da análise elementar e de RMN foi possível obter a expressão para a fórmula mínima C9 sendo: C9H11O4,8(OCH3)1,37. O percentual de unidades guaiacila na madeira é de 63%. O Espectros de UV/Vis mostrou um deslocamento batocrômico em 281 nm evidenciando alto teor de unidades G. O valor obtido para a absortividade foi de 22,55 L·g-1·cm-1. Sendo assim a madeira de eucalipto se torna um produto bastante atrativo para o mercado, devido a quantidade de produtos que podem ser gerados.Considered an important commercial product, the wood is available in Brazilian territory in a sustainable way and in large quantities, providing products quite valued at market. Currently the country is one of the largest producers of pulp from eucalyptus forests. The lignin, after cellulose, is the second most abundant biopolymer found in nature and presents several applications being inserted into the concept of biorefinery. The present work had as objective the separation of the main components of the eucalyptus wood. In addition to assessing the effect of pretreatment hydrothermal followed by delignification alkaline in biomass, aiming to obtain a lignocellulosic material more easily hydrolysable by enzymes . The pretreatments were performed in a reactor rotatory 20 L (Regmed AU/E-20), relationship solid: liquid 1:10 (m·v-1). The efficiency of the pre-treatments was verified through the comparison of physical-chemical analysis and the conversion of cellulose into glucose. The eucalypt wood used, were chemically characterized and analyzed by scanning electron microscopy (SEM), Fourier transformed infrared spectroscopy (FT-IR), high-performance liquid chromatography (HPLC) and X-ray diffraction (XRD). For evaluation of enzymatic conversion, it was used 15 FPU·g-1 of cellulase and 10 IU·g-1 of β-glucosidase in sodium citrate buffer 0.05 mol·L-1, pH 4.8 under stirring of 150 rpm, temperature of 50 ºC and relationship solid:liquid 2% (m·v-1). The lignin obtained in delignification, was precipitated with sulfuric acid up to pH 2 at ambient temperature. The reaction was maintained without agitation for 12h. Then the precipitate was dry, acetylated and characterized by techniques: Fourier transformed infrared spectroscopy (FT-IR), nuclear magnetic resonance (NMR of 1H and 13C), in the region of ultraviolet UV/Vis, elemental analysis and scanning electron microscopy (SEM). The results obtained showed that the hemicellulose was the component that suffered the greatest solubilization, 93%. After the delignification alkaline the content of cellulose and lignin in solid fraction decreased in 35.96% and 82% respectively, these values correspond to the solubilization of macromolecules when compared to biomass in natura. The chemical analyzes have proven that the course of the procedure occurred an increase in crystallinity index of cellulose, due to removal of hemicellulose and lignin. The hydrolysis of eucalyptus wood without lignin confirmed the efficiency of pretreatments, once the conversion of cellulose into glucose was 65% indicating that smaller quantities of hemicellulose and lignin favor the process of hydrolysis. The techniques of FT-IR and NMR demonstrated effectiveness of the reaction acetylation. Through the elemental analysis and NMR was possible to obtain the expression to the minimum equation C9 being: C9H11O4,8(OCH3)1,37. The percentage of guaiacyl in eucalyptus wood is 63%. The spectrum of UV/Vis showed a displacement in 281 nm evidencing high content of units G. the value obtained for the was 22,55 L·g-1·cm-1.Thus the eucalypt wood becomes an attractive product for the market, due to the quantity of products which may be generated