Assessment of lignocellulosic materials quality and furfural production from corn cobs, sugarcane bagasse, eucalyptus wood and dissolving pulp pre-hydrolyzate

Abstract

Esse trabalho está apresentado em duas partes distintas, sendo a primeira focalizada na qualidade da madeira de eucalipto cultivada sob diferentes regimes de ferti-irrigação para produção de celulose (Capítulo 1) e a segunda na avaliação preliminar da qualidade da madeira de eucalipto e de outras matérias-primas, tais como bagaço da cana-de-açúcar, sabugo de milho e licor de eucalipto do processo pré-hidrólise Kraft de produção de polpa solúvel, para a produção de furfural (Capítulo 2). O grande interesse em madeira de eucalipto vem de seu baixo custo de produção em regiões tropicais, principalmente devido à alta produtividade florestal. O melhoramento genético associado ao adequado manejo florestal (fertilização, irrigação) se destaca como ferramenta importante na produção de madeira de alta qualidade e de baixo custo. O objetivo do Capítulo 1 foi avaliar o efeito do regime de ferti-irrigação na composição química e massa específica básica da madeira de clones do Eucalyptus spp. e suas possíveis consequências na produção de polpa celulósica. Quatro clones foram avaliados, sendo dois da espécie Eucalyptus grandis e os outros dois provenientes dos híbridos de Eucalyptus grandis x Eucalyptus urophylla, com a idade de 72 meses. Os tratamentos avaliados foram 2 níveis de adubação, o Tradicional não irrigado (T/NI) e o Ferti-irrigado (F/I), além do tratamento Controle (C/NI), onde não foi utilizado nenhum tipo de adubo ou irrigação, tendo cada tratamento 3 repetições, totalizando 36 amostras. Os resultados indicaram diferença estatística significativa para massa específica básica, teor de manganês, relação siringila/guaiacila da lignina e teor de grupos acetila das madeiras, e similaridade para teor de carboidratos, lignina total, ácidos urônicos, extrativos, cinzas, Fe, Ca e Mg. Conclui-se que a técnica de ferti-irrigação, apresentou alguns aspectos negativos no que tange à qualidade da madeira de certos clones de eucalipto, sendo relevante considerar os seus impactos no processo produtivo de fabricação de polpa celulósica. No Capítulo 2, considerando o conceito de biorrefinaria é possível a integração dos processos de produção de celulose aos de materiais, produtos químicos e combustíveis, a partir de biomassa lignocelulósica. Por exemplo, derivados de furano, tais como o 5-hidroximetilfurfural (HMF) e furfural originários de biomassa, têm potencial para substituir derivados do petróleo na fabricação de químicos finos e de plásticos. Foi estudado o efeito de diferentes concentrações (1,5-5,2 mol.L-1) dos ácidos minerais, ácido clorídrico (HCl), ácido sulfúrico (H2SO4) e ácido fosfórico (H3PO4) na produção de furfural por hidrodestilação do sabugo de milho, bagaço da cana-de-açúcar e madeira de eucalipto. Foi também avaliado o licor pré-hidrolisado da madeira de eucalipto, proveniente do processo pré-hidrólise Kraft de fabricação de polpa solúvel para a produção de furfural, utilizando ácido sulfúrico e ácido clorídrico como catalisadores. Os resultados mostraram que a produção de furfural foi fortemente influenciada pela concentração e tipo de ácido mineral e pela matéria-prima. As maiores produtividades de furfural, com base no peso seco da biomassa, foram de 30,2% para o sabugo de milho e 25,8% para o bagaço da cana-de-açúcar, ambos utilizando HCl 5,2 mol.L-1, para a madeira de eucalipto, a produtividade foi de 13,9% usando HCl 3,9 mol.L-1. O rendimento de conversão de pentoses para furfural usando o licor pré-hidrolisado do eucalipto foi de 71,5%, utilizando HCl 3,9 mol.L-1. Foi concluído que o uso de ácidos minerais como catalisadores por hidrodestilação é adequado para a produção de furfural a partir de resíduos lignocelulósicos oriundos de processos industriais.