Potencial do pergaminho de café para obtenção de bioprodutos

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Coura, Marcela Ribeiro
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Viçosa; Agroquímica
• Palavras-chave em Português: Polpação alcalina por sulfato; Celulose; Lignina; Resíduos agrícolas; Produtos biológicos; Química dos Produtos Naturais
• Link de acesso: https://locus.ufv.br//handle/123456789/31291; https://doi.org/10.47328/ufvbbt.2023.156

A biomassa lignocelulósica encontra-se em abundância na natureza e atualmente é considerada o maior recurso renovável do planeta. A utilização de resíduos agroindustriais, como fonte de biomassa lignocelulósica reduz o uso de recursos florestais enquanto agrega valor de mercado a subprodutos que antes eram descartados, como por exemplo o pergaminho, resíduo de um importante produto agrícola, o café. A produção de café gera grandes volumes de resíduos, chegando a 32 milhões de toneladas por ano apenas no Brasil. Nesse contexto, este trabalho teve como objetivo avaliar o pergaminho do café quanto à sua composição química, física e morfológica, bem como seu potencial para produção de polpa kraft e demais produtos de alto valor agregado, como nanocelulose e lignina. A análise da densidade e propriedades químicas do resíduo da indústria cafeeira permite concluir que este material tem potencial para ser utilizado como matéria-prima para a produção de celulose. O pergaminho apresentou o conteúdo de extrativos (4,5%), cinzas (0,9%) e lignina (25,9%) semelhantes às matérias-primas mais utilizadas para a produção de celulose, como o eucalipto. Apesar de possuir baixo teor de celulose (36,4%), possui alto teor de hemiceluloses (30,8%), em relação à madeira de pinus e eucalipto, o que contribuiu para um ganho de rendimento na polpação kraft, esse estudo obteve 42,1 e 46,8% para polpa kappa 25 e 60, respectivamente. O branqueamento “Livre de cloro elementar” da polpa celulósica kappa 25 com a sequência OQD HT (EP)DP mostrou-se adequado para a produção de pasta branqueada 90%ISO, apesar do alto consumo de cloro ativo total, igual à 71,0 kg/odt. O licor negro proveniente do cozimento do pergaminho do café foi usado para isolar a lignina kraft, pelo método Lignoboost. As extrações resultaram em lignina de alta pureza (92,35% para a lignina K#60 e 93,96% para a lignina K#25), com poder calorífico de 23,8 e 25,4 MJ/Kg para as ligninas K#25 e K#60, respectivamente. Com a análise do infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) foi possível observar picos característicos de lignina, e através da análise Pirólise-Cromatografia Gasosa-Espectrometria de massa (Py- GC-MS) foi possível observar leve predominância de lignina do tipo guaiacil, o que pode ser uma vantagem dependendo da aplicação. As fibras celulósicas obtidas com a polpação kraft do pergaminho e o processo de branqueamento, foram submetidas a uma desfibrilação mecânica, e mostraram-se uma alternativa viável para produção de celulose microfibrilada, apresentando em geral propriedades comparativas com as nanocelulose produzidas através de madeira. As nanocelulose, Lignocelulose microfibrilada-K#60, Lignocelulose microfibrilada-K#25 e Celulose microfibrilada-branqueada, apresentaram índice de cristalinidade de 52,5, 58,8 e 65,1%, respectivamente, e mostraram-se termicamente estáveis. Os espectros de FTIR foram similares para todas as nanocelulose, mostrando picos característicos dos polímeros celulósicos. Já através da microscopia eletrônica de varredura (MEV) foi possível confirmar que as fibras foram desfibriladas pelo processo mecânico. As polpas não branqueadas (kappa 25 e 60) e a branqueada também foram caracterizadas morfologicamente, não apresentando diferença significativa entre si, em geral são constituídas de fibras curtas e com alta espessura de parede. De acordo com os resultados apresentados referentes à análise morfológica e das relações entre as dimensões das fibras, e confirmado pelos resultados dos testes físicos, as fibras de pergaminho não são adequadas para a produção de papel de imprimir e escrever (P&W), no entanto podem ser testadas na produção de papéis especiais, como filtro de cigarro, ou misturadas com fibras de outras matérias-primas. Palavras-chave: Resíduos cafeeiros. Celulose kraft. Celulose microfibrilada. Lignina.