Caracterização térmica da lignina

Foi feita análise térmica das ligninas BCA bruto e BCAev – Exp. 2. Essa análise foi

feita utilizando a técnica de termogravimetria que consiste em acompanhar a variação de massa em função da temperatura. A Figura 16 apresenta o termograma das curvas termogravimétricas

das ligninas BCA bruto e BCAev – Exp. 2, e a Figura 17 apresenta suas respectivas curvas

derivadas.

Figura 16 – Termograma das curvas termogravimétricas das ligninas BCA bruto e BCAev – Exp.

2. 200 400 600 800 0 20 40 60 80 100 Perda de m as s a (%) Temperatura (°C)

Lignina BCA bruto Lignina BCA_ev - Exp.2

Figura 17– Termograma das curvas derivadas das ligninas BCA bruto e BCAev – Exp. 2.

100 200 300 400 500 600 700 800 900 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 D e ri vad a (% mi n ) Temperatura (°C)

Lignina BCA bruto Lignina BCAev - Exp. 2

42

Pode-se observar que os gráficos mostram três eventos para cada uma das ligninas com valores relativamente próximos. O primeiro evento, observado até 100 ˚C, pode ser relacionado com a perda de água, monóxido de carbono e dióxido de carbono (GORDOBIL et

al., 2016; HUSSIN et al., 2013). A perda de massa nesse primeiro evento foi de 3,5% para a

lignina extraída da fibra bruta e de 3,1% para a lignina extraída da fibra explodida. O segundo evento é observado a partir de 160 ˚C, e pode ser associado à perda de hemiceluloses residuais que estão ligados à estrutura da lignina (HUSSIN et al., 2013). A perda de massa foi de 10,0% para a lignina BCA bruto e de 8,5% para a lignina BCAev – Exp. 2, isso demonstra o menor teor

de hemiceluloses na lignina extraída do bagaço explodido que se deve à separação da hemicelulose da lignina no processo de explosão a vapor. A presença de açúcares residuais também pode ser confirmada através da análise de FT-IR, onde obteve-se uma banda característica às hemiceluloses (1706 cm-1_{-1708 cm}-1_{) (FAIX, 1992).}

O terceiro evento, observado entre 300 °C e 550 °C, refere-se à decomposição da lignina (GORDOBIL et al., 2016). Entre 300 °C e 400 °C a perda de massa foi de 17,4% para a lignina extraída da fibra bruta e de 21,8% para a lignina extraída da fibra explodida. Essa perda de massa está relacionada à quebra das ligações entre as hidroxilas fenólicas, grupos carboxílicos e hidroxilas benzílicas, liberando fenóis na fase de vapor. Acima de 400 °C houve perda de massa 67,6% e 65,1% para as ligninas extraída da fibra bruta e explodida, respectivamente. Essa perda de massa gradual a partir de 400 °C pode ser associada à degradação ou condensação do anel aromático (HUSSIN et al., 2013; SUN et al., 2001)

De acordo com os resultados obtidos, pode-se concluir que as estabilidades térmicas das ligninas estudadas são semelhantes. Comparando com os resultados obtidos por Pinheiro (2014) para a lignina Kraft, pode-se observar diferença na pureza e na estabilidade térmica. A lignina Kraft estudada por Pinheiro (2014) apresentou resíduos inorgânicos não voláteis que permaneceram na forma sólida a 700 °C (56%) e 900 °C (17%), enquanto que as ligninas

acetosolv extraídas no presente estudo apresentaram 0% de resíduos nessas temperaturas como é

apresentado na Tabela 8. A temperatura inicial de degradação, apresentado na Tabela 8, foi de 297 °C para a lignina BCA bruto, 290 °C para a lignina BCAev – Exp. 2 e 271 °C para a lignina

Kraft, o que demonstra uma maior estabilidade térmica das ligninas acetosolv em relação à lignina Kraft.

Tabela 8 – Dados obtidos a partir das curvas termogravimétricas e derivadas das ligninas BCA bruto, BCAev– Exp. 2 e Kraft.

Lignina %Resíduo a 700 °C %Resíduo a 900 °C TI (°C) DTGmáx (°C)

BCA bruto 0 0 297 500

BCAev– Exp. 2 0 0 290 470

Kraft * 56 17 271 300

44 6 CONCLUSÕES

De acordo com os resultados obtidos a partir do planejamento experimental do processo de explosão a vapor, concluiu-se que, na faixa estudada, as variáveis independentes do processo não demonstraram efeitos significativos sobre o PLIG do processo. Contudo, obteve-se

maior extração de açúcares empregando-se 240 °C durante 4 min.

O pré-tratamento por explosão a vapor possibilitou a redução do tempo de reação do processo acetosolv de 180 para 45 min sem redução do PLig. Portanto, este processo é promissor

para a diminuição de gastos energéticos

Os espectros de FT-IR obtidos com a lignina extraída da fibra explodida na condição experimental 2 (240 °C durante 4 min), mostrou características estruturais tais como as encontradas na literatura para lignina HGS. Essas mesmas características foram obtidas no espectro da lignina extraída do bagaço bruto, mostrando que, possivelmente, o processo de explosão a vapor não causa mudanças na estrutura monomérica da lignina.

A partir da análise termogravimétrica observou-se uma diminuição no teor de açúcares residuais em relação à lignina extraída do bagaço bruto, observado pela diferença na porcentagem de perda de massa na faixa de temperatura do evento que foi de 10,0 % para a lignina BCA bruto e 8,5 % para a lignina BCAev – Exp. 2. Concluindo que, com o processo de

explosão a vapor aliado ao processo de extração acetosolv, pode-se obter uma lignina com menor teor de açúcares residuais.

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