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MODIFICAÇÃO NAS PROPRIEDADES DA FIBRA RECICLADA COM LIGNINASE
Juliano Lopes dos Santos, Erika Barbosa Neves Graminha, Rita de Cássia Bortoto Porto
• Fibras Recicladas • Lignina • Introdução a Ligninase Mecanismo de reação Estrutura Reações Relevantes
• Objetivo • Material e Métodos • Resultados • Conclusões
AGENDA
FIBRAS RECICLADAS • O interesse por uso de fibras recicladas vem aumentando
significativamente todos os anos. • No Brasil, a taxa de reciclagem do papel gira em torno de 40% (2010-11
Bracelpa). • Cerca de 81% de toda aparas de papel é composto por fibras não
branqueadas. • É sabido que o aumento de fibras recicladas prejudica as propriedades
físicas do papel acabado. • Muitos pesquisadores estão trabalhando para encontrar tecnologias
inovadoras que possam melhorar a resistência do papel como mecanismos de refino, tratamento enzimático e/ou químico.
• Uma alternativa encontrada para aumentar o uso de fibras recicladas é o tratamento enzimático oxidativo.
INTRODUÇÃO A LIGNINASE
• Ligninases são oxidases que oxidam um elétron de fenólicos e compostos relacionados, reduzindo O2 a H2O.
Doador (red.) + O2 Doador (ox.) + 2H20
4Phe-OH + O2 4Phe-O• + 2H20 • Compostos Fenólicos tais como o- e p-quinóis, aminofenóis e
fenilenodiaminas estão tipicamente presentes na madeira, ex. LIGNINA.
LIGNINA
• A lignina é o terceiro importante constituinte das plantas após a celulose e a hemicelulose.
• Está presente em uma extensão de 17 a 25% em hardwoods e 24 a 32% em softwoods.
• A lignina é de difícil degradação. Em todas as fases do processo de manufatura do papel, a lignina dissolvida está presente dentro do efluente e circuitos de água.
• Se nada é feito, a lignina solubilizada é liberada na água (por ex. Lagos, rios, oceanos) ou dependendo do grau de fechamento do circuito de água da fábrica, volta para o processo.
MECANISMO DE REAÇÃO • A Ligninase forma radicais fenólicos
estáveis a partir da lignina disponível. • Lignina está presente em polpas, tais
como TMP, CTMP Polpa kraft não branqueada Reciclados, etc
• Existe um cross-linking entre a lignina ”ativada”.
• Por oxidação catalizada pela enzima, fenólicos soluveis interagem com a superfície da fibra e reforçam a ligação interfibras.
• A ligação interfibras modifica a resistência do papel e cartão, e a ligação resiste a hidratação.
MECANISMO DE REAÇÃO
• Melhores interações fibra-fibra.
• A superfície da fibra tratada com a enzima demonstra aumento de hidrofobicidade tão bem quanto a mudança na composição química, o que indica que os extrativos de lignina são precipitados na superfície da fibra.
• Papel feito de fibra tratada com a enzima tem alta resistência à úmido e à seco comparado a papéis feitos à partir de fibras não tratadas. As ligações covalentes não podem ser rompidas pela água como as pontes de hidrogênio.
• A ligação melhorada pode estar relacionada a vários fatores, ligado a uma superfície da fibra mais rica em lignina, tais como embaraço molecular e ligação covalente entre fibras através do cross link dos radicais.
OBJETIVO
Avaliar o efeito da Ligninase em fibras recicladas não branqueadas com e sem adição de lignina na polpa por meio das propriedades físicas de resistência incluindo Tração, Ring Crush (RCT) e Concora (CMT).
MATERIAL E MÉTODOS
Material utilizado: • Amostra de polpa não branqueada 100% reciclada. • Produto à base de enzima ligninase. • Ligninosulfonato. Métodos: 1. Amostra da polpa com 4,5% de teor seco foi tratada com produto à base de
ligninase em uma dosagem de 0,5 e 1,0 kg/ton, a 45°C e pH 6,5, por uma hora.
2. Em uma segunda etapa, a polpa foi tratada com lignina comercial com e sem adição de enzima, em uma dosagem de 0,5 kg/ton.
3. No final do período de contato, as amostras foram imediatamente para um formador de folhas sendo, posteriormente, secas e ambientalizadas por 12 horas e enviadas para avaliação de propriedades físicas de acordo com as normas TAPPI.
RESULTADOS LIGNINASE
6,41 6,90
7,42
3
4
5
6
7
8
9RCT (Nm/g)
Control Ligninase (500g) Ligninase (1000g)
1,16 1,16 1,23
0,4
0,7
1
1,3
1,6 CMT (Nm²/g)
32,63 32,69
34,22
15
20
25
30
35
40 TRAÇÃO (Nm/g)
RESULTADOS LIGNINASE
7,10
13,61
0,18
4,65
0,00
5,69
0
2
4
6
8
10
12
14
16
500g/ton 1000g/ton
% G
anh
o
RCT% Tração% CMT%
RESULTADOS LIGNINA + LIGNINASE
6,41 6,64
6,90
7,64
3,00
4,00
5,00
6,00
7,00
8,00
9,00 RCT (Nm/g)
Control 500 lignin 500 enzyme 500 lig + 500 enz
1,16
1,2 1,16
1,26
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6CMT (Nm²/g)
32,63
33,93 32,69
33,48
15
20
25
30
35
40 Tração (Nm/g)
RESULTADOS LIGNINA + LIGNINASE
3,61 3,80 3,33
7,10
0,80 0,00
15,44
2,6
7,94
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
RCT% Tração% CMT%
% G
anh
o
0,5 Lignina 0,5 Ligninase 0,5 Lignina + 0,5 Ligninase
CONCLUSÕES
• Este estudo apresenta um novo método ambientalmente correto para modificar fibras com presença de lignina pela oxidação catalisada por ligninase, onde compostos fenólicos solúveis interagem com a superfície da fibra e reforçam as ligações interfibra.
• Houve aumento das propriedades de RCT, Tração e CMT nas condições desse estudo. • A habilidade de usar ligninase em fibras contendo lignina é uma nova e única
tecnologia de modificação de fibra na qual poderão surgir muitas oportunidades futuras.
• Essa tecnologia de modificação de fibra contendo lignina está sendo explorado por novos estudos.
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