Adding value to the Brazilian sisal: acid hydrolysis of its pulp seeking production of sugars and materials

Abstract

The present work is inserted into the broad context of the upgrading of lignocellulosic fibers. Sisal was chosen in the present study because more than 50% of the world's sisal is cultivated in Brazil, it has a short life cycle and its fiber has a high cellulose content. Specifically, in the present study, the subject addressed was the hydrolysis of the sisal pulp, using sulfuric acid as the catalyst. To assess the influence of parameters such as the concentration of the sulfuric acid and the temperature during this process, the pulp was hydrolyzed with various concentrations of sulfuric acid (30-50%) at 70°C and with 30% acid (v/v) at various temperatures (60-100°C). During hydrolysis, aliquots were withdrawn from the reaction media, and the solid (non-hydrolyzed pulp) was separated from the liquid (liquor) by filtering each aliquot. The sugar composition of the liquor was analyzed by HPLC, and the non-hydrolyzed pulps were characterized by viscometry (average molar mass), and X-ray diffraction (crystallinity). The results support the following conclusions: acid hydrolysis using 30% H 2 SO 4 at 100°C can produce sisal microcrystalline cellulose and the conditions that led to the largest glucose yield and lowest decomposition rate were 50% H 2 SO 4 at 70°C. In summary, the study of sisal pulp hydrolysis using concentrated acid showed that certain conditions are suitable for high recovery of xylose and good yield of glucose. Moreover, the unreacted cellulose can be targeted for different applications in bio-based materials. A kinetic study based on the glucose yield was performed for all reaction conditions using the kinetic model proposed by Saeman. The results showed that the model adjusted to all 30-35% H 2 SO 4 reactions but not to greater concentrations of sulfuric acid. The present study is part of an ongoing research program, and the results reported here will be used as a comparison against the results obtained when using treated sisal pulp as the starting material.

Propiedades químicas, estructurales y funcionales de la lechuguilla (Agave lechuguilla Torr.)

“…8 (42) 103 del individuo, conocida tradicionalmente como cabeza o piña; sin embargo, es factible usar las hojas para la extracción de fibras, papel o la producción de biocombustibles, como el etanol (Idarraga et al, 1999; Narvaéz-Zapata y Sánchez-Teyer, 2009;de Paula et al, 2012).…”

Utilização do licor proveniente da hidrólise da polpa de sisal como substrato para a produção de biossurfatante

“…O pré-tratamento realizado na polpa celulósica de sisal com solução alcalina (mercerização), leva a uma alteração nos teores de hemicelulose (DE PAULA et al, 2012 O hidrolisado enzimático apresentava concentração dos carboidratos totais correspondente aos açúcares redutores (tabela 6), e a pequena diferença entre os açúcares redutores totais e glicose é equivalente ao conteúdo de xilose detectado.…”

Hidrólise de polpa de sisal como via de produção de etanol e materiais

“…Diferentemente dos resultados obtidos pelo Brasil, nestes países seu uso ainda não atingiu um estágio de maturação econômica (produção, geração, distribuição e uso final) e tecnológica (GURGEL, 2010). (BARBOSA JÚNIOR et al, 2010;RAMIRES et al, 2010;MEGIATTO JÚNIOR et al, 2009;OLIVEIRA et al, 2008;MEGIATTO JÚNIOR et al, 2007), a derivatização de celulose para o desenvolvimento de biocompósitos a partir destes derivados DE PAULA et al, 2008;ASS, BELGACEM e FROLLINI, 2006), e a sacarificação de material lignocelulósico, visando à produção de açúcares DE PAULA et al 2012;DE PAULA, 2009;LACERDA, 2007), o que corresponde à primeira etapa do processo de produção de bioetanol e é o tema principal do presente trabalho. Dentre as diversas fibras vegetais existentes, as de sisal correspondem a uma das mais utilizadas, devido às suas excelentes propriedades mecânicas (característica importante quando as fibras são aplicadas como reforço em compósitos), e ao seu alto teor de celulose, essencial no caso das reações de derivatização e sacarificação.…”

“…A necessidade do pré-tratamento da mercerização para melhora na eficiência da reação de hidrólise ácida de celulose foi avaliada em estudos prévios DE PAULA et al, 2012). Além disso, a realização de pré-tratamentos na biomassa que visam diminuir a cristalinade da celulose, como é o caso da mercerização, é de grande importância também para as reações de hidrólise sob catálise enzimática (ROCHA et al, 2012;YANG e WYMAN, 2008;MOSIER et al, 2005).…”

“…Para este processo, 20 g de polpa celulósica foram mantidos em suspensão sob agitação mecânica, em 1L de solução 20% de hidróxido de sódio por 3h a 50°C, condições que foram determinadas em estudo prévio DE PAULA et al, 2012). O material celulósico foi filtrado e lavado até que se obtivesse pH igual ao da água usada para lavagem, sendo então seco estufa de circulação a 105°C durante 4h.…”