Estudo do mecanismo de clivagem da ligação β-O-4 da macromolécula lignina durante os processos de polpação

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Campovilla Junior, Orlando Célio
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: β-O-4 linkage; ligação β-O-4; lignin; lignina; polpação; pulping
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/75/75133/tde-04052021-101949/

Ao longo dos últimos anos esforços crescentes são direcionados para o desenvolvimento de combustíveis, produtos químicos e outros materiais oriundos de fontes renováveis. A utilização da biomassa lignocelulósica para este fim tem despertado grande interesse. Na produção de papel são geradas grandes quantidades de biomassa lignocelulósica, rica especialmente em lignina. Isso ocorre durante a polpação Kraft, que é o procedimento industrial mais utilizado atualmente para a remoção da lignina da madeira, a fim de se obter a polpa necessária para produzir o papel. Esse processo promove a degradação da lignina, clivando diversas ligações existentes nessa macromolécula, o que gera fragmentos mais solúveis passíveis de serem extraídos. Dentre os tipos de ligações existentes na lignina, a ligação β-O-4 é uma das que se quebram mais facilmente, com relativa seletividade. Diversos estudos relatados na literatura foram conduzidos com a finalidade de propor e comprovar os mecanismos de fragmentação da lignina no curso do processo Kraft. Pesquisas sugerem que durante a deslignificação da madeira, a fragmentação da ligação β-O-4 da lignina ocorre por meio da formação de intermediários chave, que contém as funções epóxido e tiirana.1,2 Porém, estes intermediários nunca foram isolados e com isso os mecanismos das reações envolvidas no processo ainda não foram completamente esclarecidos. A complexidade estrutural e a estabilidade das ligações da lignina fazem com que o estudo de sua clivagem seja um grande desafio. O presente trabalho apresenta os resultados desse projeto de pesquisa de mestrado obtidos por meio da síntese de compostos modelo de lignina e estudo da reação de degradação dos mesmos, visando comprovar a formação dos intermediários epóxido e tiirana durante o processo Kraft. A degradação em condições alcalinas de modelos de lignina permitiu a detecção dos intermediários em questão. Para alcançar este resultado, as reações de clivagem foram monitoradas por RMN de 1H e GC-MS. Além disso, foram conduzidos estudos da cinética reacional envolvida na fragmentação dos compostos sintetizados. Esses experimentos modelos permitem o estudo dos mecanismos de clivagem da lignina de forma mais clara. O pleno entendimento das etapas reacionais envolvidas em um processo fornece informações importantes, tanto para poder aprimorar processos industriais em atividade, como para desenvolver métodos de clivagem seletiva da lignina visando seu reaproveitamento.