Molecular interaction between ionic liquids with lignin dimers

• Garcia-Cruz, Isidoro ^[1] ; Campa-Guevara, Diana Lucía ^[2] ; Gallardo-Rivas, Nohra V. ^[2] ; Guerrero-Zúñiga, Leonor Angélica ^[1]
  1. [1] Instituto Mexicano del Petróleo

     Instituto Mexicano del Petróleo

     México

     
  2. [2] Laboratorio, 1División de Estudios de Posgrado e Investigación, Instituto Tecnológico de Cuidad Madero, Ave. 1º de Mayo y Sor Juana I. De la Cruz Col. Los Mangos, Cd. Madero, Tamaulipas, 89440, México
• Localización: Renewable Energy, Biomass & Sustainability, ISSN-e 2683-2658, Vol. 3, Nº. 1, 2021, págs. 47-60
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Interacción molecular de líquidos iónicos con dímeros de lignina
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• Resumen
  • español

    La biomasa es una alternativa al empleo de combustibles fósiles. Está constituida principalmente de residuos agrícolas y forestales. Los componentes principales de la biomasa son la celulosa, la hemicelulosa y la ligninacelulosa (Li, 2015). Debido a la estructura de la lignina y a sus propiedades químicas, se pueden obtener productos químicos a base de compuestos aromáticos y combustibles (Sangha, 2012). Sin embargo, la naturaleza recalcitrante de ella y las dificultades encontradas para efectuar su despolimerización, aunada a su baja solubilidad con solventes orgánicos comunes, resultan en procesos de conversión que emplean condiciones extremas de temperatura, presión y acidez (Hicks, 2011). Los líquidos iónicos (LIs) son solventes ventajosos para la conversión de lignina a producto de valor agregado debido a su facilidad para disolverla. En este trabajo se estudió la interacción de nueve diferentes LIs, formados entre los cationes [EMIM+], [BMIM+] y [HMIM+] y los aniones [BF4-], [OAc-] y [Cl-], cuyo uso se ha reportado en el pretratamiento industrial de ligninacelulosa (Fort, 2007) y los dímeros de lignina derivados del alcohol coniferílico (una de las unidades básicas de la lignina), los cuales contienen el característico enlace

  • English

    Biomass is an alternative to using fossil fuels. It is made up mainly of agricultural and forestry residues. The main components of biomass are cellulose, hemicellulose, and lignocellulose (Li, 2015). Due to the structure of lignin and its chemical properties, chemical products based on aromatic compounds and fuels can be obtained (Sangha, 2012). However, its recalcitrant nature and the difficulties encountered in effecting depolymerization, coupled with its low solubility with common organic solvents, result in conversion processes that use extreme conditions of temperature, pressure and acidity (Hicks, 2011). Ionic liquids (ILs) are advantageous solvents for the conversion of lignin to a value-added product due to their ease of dissolving it. In this work we studied the interaction of nine different ILs, formed between the [EMIM+], [BMIM+] y [HMIM+] and the anions [BF4-], [OAc-] and [Cl-], whose use has been reported in the industrial pretreatment of lignocellulose (For, 2007), and lignin dimersderived from coniferyl alcohol (one of the basic units of lignin), which contain the characteristic β-O-4 bond of the biopolymer. Born-Oppenheimer (DMBO) quantum molecular dynamics calculations were performed with the BIOVIA 2016 Materials Studio program (BIOVIA, Dassault Systèmes, 2017), varying the pressure and temperature conditions with the micro canonical assemblies NVE and NVT. The results obtained with the NVE and NVT assemblies show that for some LIs the interaction is favorable and for others there is a great destabilization of the Lignin-IL interaction.