Tipuri de materiale obținute din substraturi lignocelulozice

Introducere

Este cunoscut faptul ca mai mult de jumatate din masa vegetala obtinuta în agricultura şi silvicultura este un produs secundar care se foloseşte partial sau se arunca. Este vorba despre acea parte de biomasa vegetala, care, din cauza unui continut ridicat de substante lignocelulozice, nu poate fi utilizata în mod nemijlocit în hrana animalelor sau a omului sau de deşeurile rezultate din industria lemnului şi a hârtiei. Aceasta parte a biomasei vegetale poate fi considerata ca o rezerva importanta de carbon a planetei. Materialele lignocelulozice alcatuiesc cea mai abundenta materie organica regenerabila de pe suprafata pamântului. Din acest motiv ele prezinta mare interes ca materii prime pe baza carora se pot realiza procese durabile (auto-sustenabile), respectiv bioconversii, în urma carora se pot obtine produse durabile (în sensul ca obtinerea acestora nu va fi niciodata limitata de epuizarea materiilor prime). În acest context, bioconversia materialelor lignocelulozice este abordata în perspectiva ca o alternativa pentru obtinerea unor produse deficitare sau care în prezent se obtin prin aplicarea unor procedee bazate pe materii prime epuizabile. Printre aceste produse se numara: substante organice de baza pentru industria chimica, a maselor plastice, a pesticidelor, biocombustibili, acizi organici, aminoacizi, vitamine, monozaharide, polizaharide bacteriene şi fungice, proteina furajera, alti compuşi organici care reprezinta intermediari utili pentru industria chimica şi farmaceutica etc.

Cantitati mari de deşeuri lignocelulozice sunt generate de prelucrarile agricole şi forestiere, de industria celulozei şi hârtiei, a lemnului şi alte nenumarate agro-industrii şi ridica serioase probleme legate de poluarea mediului înconjuror. Din pacate, o mare parte a deşeurilor lignocelulozice se pierde prin arderea acestora pe câmp, practica extinsa la nivelul întregii planete (Levine, 1996) deşi cantitatea uriaşa de biomasa alcatuita din reziduuri vegetale considerata „deşeu” reprezinta o sursa potentiala de produşi utili ca: biocombustibili, substante chimice, surse ieftine de energie pentru fermentatie, produse alimentare şi nutreturi. Enzimele lignocelulozice au de asemenea aplicatii semnificative în diferite domenii, precum: industria chimica, alimentara, a combustibililor, a berii şi vinului, a nutreturilor, a celulozei şi hârtiei, în industria textila şi în agricultura.

Ca si reziduuri, ce au rol de biomasa, putem enumera:

- paie, stiuleti, coji, ape reziduale, tarate, samburi de fructe, fructe intregi cazute, balegar, gunoi de grajd, talas, praf de cherestea, lesii sulfitice, ziare vechi etc.

Din aceste materiale se pot obtine mai multe clase de compusi

- materiale prime pentu industria chimica

- biocombustibli

- alti compusi chimici

- enzime

Materiale prime pentru industria chimica

Bioconversia materialelor lignocelulozice poate contribui în mod semnificativ la producerea unor substante chimice de baza. Peste 75% din substantele chimice organice sunt produse pornind de la cinci materii prime de baza: etilena, propilena, xilen şi benzen care sunt transformate ulterior, prin sinteze chimice succesive, într-o multitudine de compuşi, mergând pâna la polimeri sintetici. Compuşii aromatici ar putea fi obtinuti din lignina, în timp ce compuşii alifatici cu masa moleculara mica s-ar putea obtine din etanolul produs prin fermentarea glucidelor din celuloza şi hemiceluloza.

In mare, produsii principali produsi rezultati prin bioconversie sunt urmatorii,

- etanolul

- butanolul

- acetona

- glicerolul

- acidul acetic

- acidul citric

- acidul fumaric

Etanolul

Este o substanta organica din clasa alcoolilor. Etanolul mai poarta denumirea de alcool etilic. Are formula moleculara C2H6O putând fi scris CH3-CH2OH.

Se prezinta ca o substanta lichida incolora, solubila în apa în orice proportii. Solubilitatea se datoreaza gruparii hidroxil din molecula alcoolului prin intermediul careia între moleculele de apa şi de alcool se stabilesc legaturi de hidrogen intermoleculare.

Etanolul, ca toti alcoolii, prezinta un uşor caracter acid dovedit prin reactia sa cu metalele alcaline; o reactie tipica este reactia cusodiul în urma careia se formeaza ionul etoxid şi se elibereaza protonul din gruparea hidroxil. Protonul se fixeaza pe perechea de electroni ai oxigenului din apa, generând ionul hidroniu care ofera aciditate solutiei respective. Etanolul nu reactioneaza cu hidroxizii alcalini, fata de fenoli care sunt tot compuşi hidroxilici şi care reactioneaza cu hidroxidul de sodiu formând ionul fenoxid. Alte reactii tipice etanolului sunt reactiile cu acizii carboxilici când rezulta esteri folositi pe post de aromatizanti.

Etanolul are punctul de toprire la –114,1 grade Celsius, fierbe la 78.5 grade Celsius si are o gravitate specifica de 0.789 la temperatura de 20 de grade Celsius.