Resumen de Caracterización química y estructural de lignina y lípidos de diversos materiales lignocelulósicos de interés industrial
En la presente Tesis se ha estudiado la composición química de diversos materiales lignocelulósicos, que incluyen cultivos de crecimiento rápido, tanto madereros (madera de eucalipto) como no madereros (hierba elefante), y residuos agrícolas (paja de trigo). Se puso especial énfasis en el estudio de la lignina y los compuestos extraíbles lipofílicos, cuya composición y estructura influyen decisivamente en los procesos industriales de los materiales lignocelulósicos. Por otro lado, se estudió la modificación de la estructura de la lignina de eucalipto durante diversos procesos de deconstrucción alcalina. La caracterización estructural de las ligninas se llevó a cabo mediante técnicas analíticas avanzadas (Py-GC/MS, 2D-NMR, 31P-NMR DFRC y SEC). Esta información constituye un punto de partida importante para optimizar procesos de biorrefinería, en particular los procesos de cocción para la producción de pasta de celulosa y los procesos de producción de bioetanol.
La madera de las diferentes especies híbridas de eucalipto analizadas en esta Tesis, presentaron un contenido en compuestos extraíbles lipofílicos similar (0.2-0.3%). Los esteroles libres y conjugados (en forma de ésteres y glicósidos) fueron los compuestos más abundantes. El contenido en compuestos extraíbles lipofílicos de la hierba elefante se situó alrededor de 0.9%. El análisis detallado por GC/MS indicó que están compuestos principalmente por ácidos grasos (45%), compuestos esteroidales (32%) y ésteres de glicerol (11%). El contenido en extraíbles lipofílicos de la paja de trigo alcanzó el 2.0%, predominando compuestos alifáticos como ácidos grasos (25%), alcoholes grasos (19%), ceras (11%), ésteres de glicerol (5%), y n-alcanos (4%).
Las maderas de los eucaliptos presentaron un contenido en lignina muy similar (27-28%), igual que la composición de sus ligninas (relación S/G 2.6-2.7), excepto para el híbrido G1×UGL que presentó una relación ligeramente mayor (3.1). La hierba elefante y la paja de trigo presentaron un contenido en lignina más bajo (20% y 18%, respectivamente), y la composición de sus ligninas estaba más enriquecida en unidades G y H, con una relación S/G de 1.4 y 0.5, respectivamente, y una relación H/G de 0.1 para ambas. Presentaron una proporción de enlaces ß-O-4¿ parecida a la de las ligninas de madera de eucalipto, sin embargo se caracterizaron por una proporción más alta de enlaces ß-5¿ en subestructuras fenilcumarano, y más baja de enlaces ß-ß¿ en subestructuras resinol. También se caracterizaron por la presencia de unidades aciladas, con un predominio de unidades S p-cumaroiladas y unidades G acetiladas, en subestructuras eterificadas de la lignina de hierba elefante y paja de trigo, respectivamente. Es de destacar el descubrimiento en estas ligninas del flavonoide tricina, que está unido al polímero mediante enlaces ß-O-4¿ a unidades G.
Finalmente, se estudió la modificación estructural de la lignina de eucalipto durante la deconstrucción química mediante diferentes procesos de cocción alcalina (kraft, sosa-AQ y sosa-O2). Para ello, se aislaron las ligninas residuales de pastas procedentes de las diferentes cocciones alcalinas con distintos grados de deslignificación (distintos números kappa), y junto a las ligninas precipitadas de los correspondientes licores de cocción, se analizaron en detalle mediante diferentes técnicas analíticas. Se concluyó que el proceso sosa-O2 presentaba una mayor degradación de la lignina, y por tanto se podría utilizar como pretratamiento para la deconstrucción de madera de eucalipto con vistas a la producción de bioetanol.
