Lignina proveniente de licor negro Kratf industrial: caracterización experimental, modelado molecular y transformación en el contexto de la bio-refinación

Abstract

There is a need to diversify the raw materials to obtain energy and chemicals products, the target is to have other options different from petroleum and contribute to the transition in the lignocellulosic biomass use as a renewable resource. Lignin has great potential in availability, chemical and energy behavior. It is the second natural polymer in abundance and the only one that has aromatic rings in its structure. In biorefinery, lignin is considered one of the main raw material to develop transformation platform. Nevertheless, the use of lignin is a big challenge that needs to define the supply, the characterization and the transformation. In this work, it is study the industrial kraft black liquor from Pinus spp pulping process as a raw material to obtain lignin to be transformed in energy and chemicals products. In Chapter I is presented generally the focus of this work. In the Chapter II, an overview of the addressed problem is presented and the biorefinery situation when lignin is used. There are mentioned some developments and challenges in this research area. Later, Chapter III, based on an experimental work, was established a proposal fro the physico-chemical and structural characterization of black liquor and lignin, the obtained information is relevant to define the transformation process. In Chapter IV, a simulation was used to study the gasification process using guaiacol as a lignin model compound. On the other hand, in Chapter V a thermochemical characterization of dilignols was developed using molecular modeling. Finally, in the Chapter VI is integrated all the results obtained in the different previous chapters resulting an overview for future developments.

La necesidad de diversificar las fuentes de obtención de energía y productos químicos con el objetivo de no depender únicamente del petróleo y fomentar una transición hacia fuentes renovables ha permitido revisar el potencial existente en la biomasa lignocelulósica. La lignina es una sustancia con un potencial de abastecimiento, comportamiento químico y energético sobresaliente. De los polímeros naturales, la lignina es el segundo más abundante y el único que tiene en su estructura anillos aromáticos. Considerar a la lignina como directriz que define otra línea en el uso integral de la biomasa forma parte del concepto de biorefinación. Sin embargo, debido a sus características, la lignina representa un reto en cuanto a su obtención, caracterización y procesamiento. Este trabajo de Tesis estudia al licor negro kraft, producto de la cocción industrial de Pinus spp, como fuente de lignina para su transformación a energía y productos químicos. El Capítulo I plantea de forma general el enfoque de este trabajo. En el Capítulo II se muestra la situación en torno al uso de biomasa en el contexto de la biorefinación y específicamente el uso de lignina. Además, se mencionan algunos desarrollos y retos en esta área de investigación. Posteriormente, en el Capítulo III se realiza una propuesta basada en trabajo experimental que atiende la caracterización fisicoquímica y estructural de licor negro y lignina, información relevante para establecer procesos de transformación. En el Capítulo IV se estudia a nivel de simulación el proceso de gasificación del guayacol como molécula representativa de la lignina. Por otro lado, el Capítulo V desarrolla la oportunidad de caracterizar termoquímicamente a la lignina mediante el modelado molecular de dilignoles. Finalmente, en el Capítulo VI se muestran los resultados de los capítulos previos integrados en rutas de transformación para la lignina. Las distintas líneas desarrolladas logran complementarse dando como resultado la integración de un panorama sólido para desarrollos futuros.