Plataformas de biorrefinería – Lignina

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PLATAFORMAS DE BIORREFINERÍA

Concepto

- La lignina es un polímero amorfo natural, que actúa como el adhesivo esencial que proporciona a las plantas su integridad estructural. La naturaleza produce lignina mediante la polimerización deshidrogenativa enzimática del alcohol coniferílico (común en las maderas blandas), el alcohol siringílico (común en las maderas duras) y el alcohol cumarílico (común en las gramíneas).
- De los tres polímeros naturales principales que componen las plantas comunes (celulosa, lignina y hemicelulosa), la lignina es la segunda fracción más abundante después de la celulosa.
- La lignina se basa en unidades aromáticas. La estructura de la lignina es compleja y cambia según la fuente de biomasa. Está compuesto por unidades ramificadas aleatoriamente de fenilpropenilo (C9). Los bloques de construcción de fenilpropenilo, guayacoles y siringoles, están conectados a través de enlaces carbono-carbono y carbono-oxígeno (éter). Las unidades conectadas trifuncionalmente proporcionan numerosos polos de ramificación y unidades anulares alternativas.
- Actualmente, la mayor parte de la lignina en el mercado es un subproducto de la industria de la pulpa y el papel. Se han instalado unidades para la recuperación de lignina en las plantas Kraft incrementando la disponibilidad de la lignina Kraft para varias aplicaciones.
- La lignina también se produce al mismo tiempo que los azúcares durante la conversión bioquímica de la biomasa lignocelulósica. Se prevé que grandes cantidades de lignina estarán disponibles cuando despegue definitivamente la producción a escala industrial de etanol celulósico. La lignina libre de azufre derivada de la conversión bioquímica puede dar lugar a nuevas formas de lignina disponibles para aplicaciones químicas.
- La selección de la tecnología de separación de lignina adecuada es clave para la futura integración de esta plataforma en biorrefinerías avanzadas.

Figura 1. Lignina resultante de la producción de pulpa (créditos: Michael Zirbes, Universidad de Mainz)

Aplicaciones

- Generación directa de calor y energía. Hoy en día, la combustión de lignina se utiliza en las fábricas de papel para producir calor de proceso, energía, vapor y para recuperar productos químicos del proceso de pulpeo. Se estima que en el orden de 50-70 Mtons de lignina se producen anualmente y más del 95% se usa para la generación de energía.
- Conversión en otras plataformas mediante procesos termoquímicos. Se puede producir gas de síntesis mediante gasificación de lignina y biopetróleo a través de pirólisis y licuefacción hidrotérmica.
- Macromoléculas: materiales polielectrolíticos y poliméricos. Se trata de aplicaciones centradas en la producción de dispersantes, emulsionantes, aglutinantes y secuestrantes. La lignina se usa en estas aplicaciones con poca o ninguna modificación aparte de la sulfonación o la tiohidroximetilación. Los usos comerciales de la lignina en este campo podrían verse ampliados con el desarrollo de procesos químicos y catalíticos apropiados. Los ejemplos de oportunidades en el campo de las macromoléculas incluyen: fibra de carbono, modificadores de polímeros, adhesivos y resinas.
- Aromáticos y diferentes tipos de monómeros. La estructura nativa de la lignina sugiere que podría desempeñar un papel central como nueva materia prima química, particularmente en la generación de productos químicos aromáticos. Actualmente, hay muchos programas de investigación trabajando en el desarrollo de procesos para la despolimerización catalítica y conversión de lignina. A pesar de su potencial, el procesado efectivo de la lignina ha demostrado ser un desafío, principalmente debido a su estructura heterogénea.

Referencia

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