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Type: TESE DIGITAL
Degree Level: Doutorado
Title: Characterization of enzymatic hydrolysis residue from sugarcane bagasse and LignoBoost Kraft lignin from Eucalyptus and of their phenolic resins = Caracterização do resíduo da hidrólise enzimática de bagaço de cana-de-açúcar e da lignina Kraft LignoBoost de Eucalipto e de suas resinas fenólicas
Title Alternative: Caracterização do resíduo da hidrólise enzimática de bagaço de cana-de-açúcar e da lignina Kraft LignoBoost de Eucalipto e de suas resinas fenólicas
Author: Menezes, Fabrícia Farias de, 1990-
Advisor: Maciel Filho, Rubens, 1958-
Abstract: Resumo: Atualmente, a indústria de etanol celulósico ainda não gera tanta lignina quanto a indústria de polpa celulósica. No entanto, é esperado que grandes quantidades de lignina sejam geradas pela expansão da indústria de etanol celulósico. Sendo assim, alternativas para usar a lignina para outros propósitos, que não seja para a cogeração de energia, têm sido consideradas. Nesta pesquisa, Resíduo de Hidrólise Enzimática (EHR) de bagaço de cana-de-açúcar e lignina Kraft LignoBoost (LBL) de Eucalipto foram usados na síntese de resinas fenol-formaldeído. O EHR foi gerado em uma planta piloto de etanol celulósico sendo principalmente composto de lignina (47% m/m) e de fibras de celulose bem dispersas (40% m/m). Esta pesquisa objetivou inserir o EHR na produção de resinas sem qualquer prévio processo de purificação a fim de avaliar como as fibras do EHR influenciam nas propriedades destas resinas. Através da técnica de pirólise acoplada à cromatografia gasosa e à espectrometria de massas, foi possível analisar o EHR sendo observadas maiores quantidades de unidades de p-hidroxifenilas (H) (22%) do que a LBL (3%). Assim, o EHR parece ser mais promissor para a produção de resinas fenólicas do que a LBL, uma vez que o EHR possui maior quantidade de unidades H, ou seja, o EHR apresenta mais posições orto livres para a incorporação do formaldeído. Resinas fenólicas com LBL (5 - 60% m/m) e com EHR (5 - 45% m/m) foram obtidas e comparadas com uma resina padrão fenol-formaldeído (sem lignina). As resinas produzidas foram submetidas a um estudo cinético completo para obter os parâmetros de cura e caracterização físico-químico e termomecânica. Em geral, a inserção de EHR ou de LBL nas resinas fenólicas levaram a um decréscimo no tempo de gelificação (tempo de cura). Os teores de sólido e os valores de perda de massa (antes de 100 °C) indicaram que as resinas fenólicas com EHR exibiram maiores quantidades de água/formaldeído livre do que a resina padrão; isto pode devido a hidrofilicidade das fibras de celulose. Por outro lado, o estudo reológico indicou que EHR reduziu o tempo de gelificação das resinas. Todas as resinas fenólicas com EHR ou com LBL exibiram maiores módulos de armazenamento de energia mecânica (G') do que a resina padrão (77 MPa), indicando um melhoramento no grau de cura das resinas. As resinas fenólicas com LBL apresentaram módulos de G' de 107 a 159 MPa, enquanto os módulos de G' das resinas com EHR apresentaram uma faixa de 84 a 192 MPa. Portanto, o EHR e a LBL parecem ser adequadas para substituir parcialmente o fenol oriundo de petróleo na produção de resinas fenólicas

Abstract: The cellulosic ethanol industry does not produce as much lignin as the pulp and paper industry nowadays. However, it is expected that relatively large amounts of lignin will be generated by the cellulosic ethanol industry with its expansion. Hence, alternatives to use that lignin for other purposes than energy co-generation have to be considered. In this research, Enzymatic Hydrolysis Residue (EHR) of sugarcane bagasse and LignoBoost Kraft Lignin (LBL) of Eucalyptus were used for the synthesis of phenol-formaldehyde resins. The EHR was generated at pilot scale and is composed of lignin (47% w/w) and well dispersed cellulose fibers (40% w/w). This research aimed to insert the EHR in resins synthesis without any previous purification in order to assess how these fibers influence the properties of their resins. By means of pyrolysis-gas chromatography-mass spectrometry, EHR showed higher amount of p-hydroxyphenyl (H) units (22%) than in the LBL (3%). Thus, the EHR appears to be more promising for phenolic resins production than the LBL, since it has larger H-lignin units, i.e, the EHR has more free ortho-positions to formaldehyde incorporation. Phenolic resins using LBL (5 - 60% w/w) and using EHR (5 - 45% w/w) were obtained and compared with the standard resin (without lignin). The produced resins were submitted to a complete kinetic study to obtain the curing parameters and to physicochemical and thermomechanical characterization. In general, EHR or LBL addition on phenolic resins led to decrease on gel time values (curing time). The solids content and the weight loss values (until before 100 °C) showed that the phenolic resins with EHR exhibited more amount of water/free formaldehyde than the standard resin, which can be due to hydrophilicity of cellulose fibers. Conversely, the rheological study indicated that EHR reduces the gel time of the resins. All phenolic resins with EHR or LBL exhibited higher storage modulus (G') than the standard phenolic resin (77 MPa), indicating an improvement on curing degree. Phenolic resins with LBL showed G' modulus between (107-159 MPa), while for resins with EHR ranged from 84 to 192 MPa. Therefore, the EHR and the LBL can be suitable to partially replace based-petroleum phenol in phenolic resins production
Subject: Lignina
Biomassa
Etanol - Indústria
Industria de celulose
Polímeros
Language: Inglês
Editor: [s.n.]
Citation: MENEZES, Fabrícia Farias de. Characterization of enzymatic hydrolysis residue from sugarcane bagasse and LignoBoost Kraft lignin from Eucalyptus and of their phenolic resins = Caracterização do resíduo da hidrólise enzimática de bagaço de cana-de-açúcar e da lignina Kraft LignoBoost de Eucalipto e de suas resinas fenólicas. 2018. 1 recurso online (155 p.). Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos, Campinas, SP. Disponível em: <http://www.repositorio.unicamp.br/handle/REPOSIP/331890>. Acesso em: 3 set. 2018.
Date Issue: 2018
Appears in Collections:FEA - Tese e Dissertação

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