Biorrefinería mediante autohidrólisis y uso de procesos químicos limpios de materiales lignocelulósicos de alta tasa producción de biomasa

Resumen

La biomasa lignocelulosica es considerada la mayor fuente de química verde, biofuel y productos de base biológica. Entre las ventajas del uso de LCB se puede mencionar que es abundante en todo el mundo, no compite con la producción de alimentos, y es un recurso renovable y sostenible. El logro más ventajoso de estos recursos naturales renovables es un objetivo político en el que las sociedades esta cada vez más inmerso. Este es especialmente el caso cuando los productos derivados de biomasa pueden ser competitivos con derivados de petróleo fósiles a corto plazo. Para hacer frente a este reto, el concepto de biorrefinería está recibiendo un renovado interés, con énfasis en el uso de todas las fracciones presentes en la biomasa vegetal. Biorrefinería es el procesamiento sostenible de la biomasa en el espectro de productos comercializables (alimentos, piensos, materiales y productos químicos) y la energía (combustibles, electricidad y calor). El objetivo principal de esta Tesis Doctoral es la evaluación del uso global y fraccionado de dos variedades del género Leucaena, Leucaena diversifolia y Leucaena leucocephala. Concretamente, se estudia el aprovechamiento integral de estos vegetales de alto rendimiento en biomasa, obteniendo azúcares y oligómeros en una primera etapa de autohidrólisis, para posteriormente someter el residuo sólido (también comparado con la materia prima sin procesar) a un proceso de pasteado alcalino, de forma que se obtenga un fracción sólida rica en celulosa, apta para la producción de papel y también una fracción líquida rica en lignina y otros subproductos, principalmente azúcares y productos derivados de la descomposición de los mismos (furfural, ácido acético, lignina¿). Se evalúa también el aprovechamiento energético de la fracción líquida de la lejía como biomasa energética. Al principio las muestras de Leucaena leucocephala K360 y L. diversifolia se caracterizaron química y energíaticamente, y se evaluó su potencial como materia prima lignocelulósica y como especie de cultivo energético e industrial. Su fraccionamiento integral por autohidrólisis mediante la evaluación del valor calorífico, holocelulosa, glucano, xilano, arabinano, lignina y oligómeros y monómeros contenidos en el licor autohidrólisis y la fase sólida. Además, este documento considera la influencia de la temperatura y el tiempo de proceso de autohidrólisis de Leucaena para obtener licor valioso y una fase sólida adecuada para producir energía por combustión. Fabricación de pasta y fabricación de papel de L. diversifolia por sosa-antraquinona-etanol se estudió usando un diseño experimental con el fin de investigar los efectos de las variables de cocción: temperatura, tiempo, concentración de sosa, la concentración de etanol y la temperatura de lavado se desintegran en la composición química de las pastas obtenidas y las características físico-químicas de las hojas de papel. Una variedad del género Leucaena, Leucaena diversifolia, se utiliza para la fabricación de papel y pulpa kraft y por los procesos de refinado y la secuencia de blanqueo OD(EP)DP. Y finalmente, en esta tesis se comparó el proceso sin y con autohidrólisis con L. leucocephala K360, que se sometió a un procedimiento de fraccionamiento en dos etapas para obtener unos efluentes valorizables que contienen derivados de la hemicelulosa y una fase sólida para la producción de pasta de celulosa convencional por deslignificación NaOH-AQ. Esta fase sólida permite la producción de pasta de celulosa, en condiciones menos rigurosas del proceso NaOH-AQ (177 º C, 21%, 120 min) que una deslignificación sin pretratamiento (185 º C, 25%, 150 min) y mejores o similares propiedades en las hojas de papel obtenidas.