3.2 CARACTERIZAÇÃO DA BIOMASSA
3.2.1 Caracterização da biomassa in natura
3.2.1.8 Análise bromatológica
Os constituintes da parede celular podem variar significativamente de uma espécie de biomassa para outra. Por esta razão, uma análise que possa fornecer a composição química exata das matérias-primas utilizadas nos experimentos de gaseificação torna-se necessária. Esta análise é conhecida como análise de Van Söest e Robertson (1985) e inclui três etapas:
Fibra em detergente neutro (FDN): fornece a quantidade de fibras na biomassa (celulose, hemicelulose e lignina, juntas), acrescida do percentual de cinzas insolúveis; Fibra em Detergente Ácido (FDA): determina a quantidade de celulose e lignina,
juntas;
Lignina Klason: estabelece a quantidade de lignina da amostra.
Esta seção descreve a metodologia aplicada na análise de Van Söest e Robertson (1985), usada para a determinação das características das matérias-primas utilizadas na parte experimental desta dissertação. O equipamento utilizado foi um digestor de fibras MARCONI, modelo MA450/6, mostrado na Figura 30.
Figura 30 – Digestor para fibra em beckers MARCONI, modelo MA450/6.
a) Análise de fibras em detergente neutro
O método FDN é utilizado para quantificar o percentual dos constituintes celulares e da parece celular. A análise é capaz de remover todos os constituintes celulares na amostra
seca, deixando apenas os constituintes das pareces das células, ou seja, celulose, hemicelulose, lignina e cinzas insolúveis.
A solução utilizada nesta metodologia foi preparada com 30 g de lauril sulfato de sódio, 18,61 g de etilenodiaminotetraacetato (EDTA) dissódico, 4,61 g de fosfato dissódico, 6,81 g de borato de sódio e 10 mL de trietilenoglicol, por litro de água destilada. O pH da solução FDN deve permanecer entre 6,9 e 7,1. Caso necessário, o pH deve ser corrigido com solução de HCl 10% ou NaOH 10%.
A análise para o método FDN seguiu o seguinte procedimento: um grama da amostra previamente desidratada e moída em malha de 1 mm foi depositado em um béquer de vidro de 600 mL. Em seguida, 100 mL da solução detergente neutro, juntamente com algumas gotas de antiespumante (álcool amílico), foram adicionados ao béquer que continha a amostra. A amostra foi, então, digerida em refluxo por 1 hora a partir do início da ebulição para dissolver todos os constituintes celulares.
Após a digestão, a solução fervida foi filtrada sob vácuo em cadinho com placa porosa previamente pesado e as fibras coletadas. Os resíduos no béquer foram removidos pela adição de água quente (mínimo de 80℃). A lavagem com água destilada quente foi repetida três vezes. Quando todos os resíduos foram transferidos do béquer para o cadinho poroso, a amostra fervida foi, então, lavada duas vezes com acetona.
O cadinho com placa porosa foi, em seguida, levado para a estufa, onde permaneceu sendo aquecido por 4 horas a 6 horas, a uma temperatura de 105℃. O conteúdo celular foi calculado a partir da Equação 12:
% FDN = lk n ∗ 100 [Equação 12]
Sendo a massa do cadinho de placa porosa com as fibras digeridas (após secagem em estufa), a massa do cadinho vazio e a massa inicial da amostra.
Uma vez que todo o material a ser pesado permaneceu dentro da estufa antes da medição, o resultado foi dado em base seca.
b) Análise de fibras em detergente ácido
Por conterem teores de extrato etéreo superiores a 1%, as amostras de torta de mamona in natura precisaram ser desengorduradas.
A análise FDA remove a lignocelulose e a sílica (cinza insolúvel) da matéria-prima. A diferença entre as massas obtidas das análises de fibra detergente neutra e fibra detergente ácida fornece uma estimativa da quantidade de hemicelulose nas paredes celulares. Ademais, a análise de FDA é o primeiro passo inicial para determinar o conteúdo de lignina nas paredes celulares.
A solução utilizada na metodologia de análise foi composta de 30 mL de ácido sulfúrico para cada 500 mL de água destilada. Após o resfriamento, completou-se até 1 L com água destilada. Adicionou-se, em seguida, 20 gramas de brometo de cetil trimetilamônio (CTAB) para cada 1000 mL da solução de H2SO4 / água destilada e agitou-se até a completa
dissolução.
O procedimento experimental é semelhante ao da análise de fibras em detergente neutro. O conteúdo de lignocelulose é calculado pela subtração da massa do cadinho de placa porosa com as fibras digeridas (após secagem em estufa) pela massa do cadinho vazio e pela divisão do resultado pela massa inicial da amostra. Uma vez que todo o material a ser pesado permaneceu dentro da estufa antes da medição, o resultado foi dado em base seca.
c) Análise da lignina Klason
A metodologia para a determinação da quantidade de lignina Klason utiliza como matéria-prima a fibra resultante da análise de detergente ácido. O procedimento experimental se baseia no fato de que a celulose é dissolvida por ácido sulfúrico a 72%, deixando como resíduos apenas lignina e cinzas insolúveis.
Inicialmente, colocou-se 300 mg do material livre de extrativos e previamente dissecado em um conjunto de gral e pistilo e adicionou-se 3 mL de ácido sulfúrico a 72%. Feito isso, macerou-se a mistura fibras/ácido sulfúrico durante 1 hora, em temperatura
ambiente (25℃). Em seguida, o material é transferido para um béquer de vidro, diluído em 84 mL de água destilada e fervido em refluxo por 4 horas.
Após o refluxo, realizou-se a filtragem sob vácuo da mistura fibras/solução de ácido sulfúrico em cadinho de vidro com placa porosa previamente pesado, lavou-se o material residual (lignina Klason) com água quente. O cadinho permaneceu, então, em estufa a 105℃ por 4 horas a 6 horas. O teor de lignina de Klason é determinado dividindo-se a massa de lignina obtida pela massa inicial de fibras e convertendo-se em porcentagem, conforme a Equação 13.
% Lignina = l-++- ±®,-++--++- (®¹º®º- n ∗ 100 [Equação 13]