Resumen de Hidrólisis ácida de celulosa y biomasa lignocelulósica asistida con líquidos iónicos
Los procesos de hidrólisis de biomasa lignocelulósica suelen utilizar enzimas para romper las moléculas de polisacáridos y producir azucares. Junto con la optimización y mejora de los procesos de hidrólisis enzimática, existe también gran interés en el desarrollo de vías alternativas de transformación mediante procesos de hidrólisis química. Uno de los cuellos de botella más importantes de comercialización de bioetanol lignocelulósico es el descubrimiento de una hidrólisis rentable de la celulosa. Los enlaces ß-(1,4)-D-glicosídicos de las moléculas de azúcar contenidas en la celulosa o lignocelulosa, están fuertemente protegidos por una estructura de cadenas de celulosa en microfibras, haciendo difícil su hidrólisis, por tanto, en esta memoria se marcó el objetivo principal en el estudio de la producción de azúcares fermentables en el proceso de hidrólisis ácida de celulosa asistida por líquidos iónicos (LIs) y posteriormente aplicar estos procesos a muestras de biomasa lignocelulósica. Y para ello se desarrollaron diferentes estudios;
En un principio se estudió la hidrólisis ácida de celulosa y biomasa lignocelulósica ¿in situ¿ disueltas en LIs, en la que se ha establecido un método en el que se puede hidrolizar la celulosa y diferentes biomasas lignocelulósicas disueltas en [BMIM]Cl y en [EMIM]Cl de forma selectiva a glucosa y celobiosa. Para optimizar este proceso, se estudiaron diferentes efectos como; la temperatura y tiempo de hidrólisis, la fuerza ácida del catalizador, la temperatura y tiempo de disolución de la muestra en el LI, el tipo de líquido iónico y la concentración de muestra disuelta en el LI. Se obtuvieron selectividades a azucares mayores del 95%, siendo estos valores de los más elevados de los publicados hasta ese momento. Este procedimiento se aplicó al estudio de biomasa lignocelulósica completa obteniéndose unos resultados muy buenos.
Además se realizó un estudio de la hidrólisis ácida de celulosa y biomasa lignocelulósica con un tratamiento nuevo previo a la hidrólisis de disolución en LIs y posterior precipitación, mediante este tratamiento se mejora la velocidad de hidrólisis de forma muy evidente. En este método, no se ponen en contacto los azucares hidrolizados con el LI por lo que se puede reciclar el LI más fácilmente. Para ello, inicialmente se desarrolló una optimización del proceso de hidrólisis química de la celulosa a glucosa. La mayor selectividad a glucosa frente al ácido levulínico durante la hidrólisis de celulosa se obtiene a 120-140 ºC y una concentración del 0,2 y 0,5 mol/L de ácido.
En este estudio se caracterizaron las muestras de celulosa y biomasa lignocelulósica antes y después del tratamiento y se analizó como afecta a la velocidad de hidrólisis de la celulosa utilizando diferentes tipos de LI Finalmente se realizó un estudio de la hidrólisis ácida de celulosa tratada con LIs utilizando catalizadores heterogéneos comerciales para comprobar que es mucho más eficiente cuando la celulosa se ha sometido a un método de disolución en LI y posterior precipitación. Siendo la naturaleza de la superficie del catalizador heterogéneo empleado muy importante. Así, La presencia de grupos ¿OH en los catalizadores heterogéneos de sílice funcionalizados favorecen la adsorción de las cadenas de celulosa facilitando la hidrolisis. Los resultados obtenidos con sílices funcionalizadas con grupos aril-sulfónico son muy interesantes y prometedores, ya que el rendimiento a glucosa fue comparable al obtenido con el ácido sulfúrico.
