caracterizaçãofísico-química do bagaçode...

Memorando Técnico

ROCHA, G. J. M.; NASCIMENTO,

V. M.; ROSSELL; C. E. V.

Data: 14/08/2014

Caracterização Físico-Químicado Bagaço de Cana-de-Açúcar

Caracterização Físico-Química de Bagaço de Cana-de-Açúcar

Memorando Técnico – Data 14/08/2014

O CTBE integra o Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), Organização Social qualificada pelo Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (MCTI) | www.bioetanol.org.br

1. Introdução

A metodologia para a caracterização físico-química do bagaço de cana-de-açúcar permite

a determinação da composição química detalhada do material lignocelulósico, tornando possível a

comparação entre distintos processos de conversão de biomassas em biocombustíveis. Sendo de

extrema importância para o acompanhamento de um processo de conversão através da

determinação dos seus constituintes no inicio, meio e no final do processo. A caracterização

química torna viável o estudo comparativo de diferentes processos para a obtenção de

biocombustíveis e blocos químicos a partir da biomassa, através de informações sobre o

comportamento dos seus principais constituintes durante as diferentes etapas de um bioprocesso.

1.1. Literatura de suporte

ASTM D1105-84, "Method for Preparation of Extractive-Free Wood." In 1993 Annual Book of

ASTM Standards, Volume 04.09. Philadelphia, PA: American Society for Testing and

Materials.

ASTM E1755-01 “Standard Method for the Determination of Ash in Biomass" In 2003 Annual

Book of ASTM Standards, Volume 11.05. Philadelphia, PA: American Society for Testing and

Materials, International.

Gouveia, E. R., Nascimento, R. T. do., Souto-Maior, A. M., Rocha, G. J. M. 2009. Validação de

metodologia para a caracterização química de bagaço de cana-de-açúcar. Quím. Nova. 32,

pp. 1500-1503.

Moore, W., and D. Johnson. 1967. Procedures for the Chemical Analysis of Wood and Wood

Products. Madison, WI: U.S. Forest Products Laboratory, U.S. Department of Agriculture.

Rocha, G.J.M., Silva, F.T., Araújo, G.T., Curvelo, A.A.S., 1997. A fast and accurate method for

determination of cellulose and polyoses by HPLC. In: Proceedings of the V Brazilian

Symposium on the Chemistry of Lignin and Other Wood Components 5. Curitiba, Brazil, pp.

113–115.

1.2. Base teórica




A metodologia de caracterização química de bagaço e palha de cana-de-açúcar se baseia

em uma hidrólise ácida realizada em duas etapas, visando a fragmentação da biomassa em

frações de mais fácil quantificação.

A hidrólise ácida da celulose e da hemicelulose gera monômeros solúveis em água como a

xilose, ácido acético, furfural, glicose e hidroximetilfurfural (HMF) que, por sua vez, pode ser

convertido a ácido fórmico e são quantificados por meio de cromatografia líquida de alta eficiência.

A lignina por sua vez é quantificada de dois diferentes modos: como lignina solúvel e

insolúvel em meio ácido.

2. Escopo

Esse procedimento é aplicável a bagaço e palha de cana-de-açúcar.

3. Abreviações

HMF – hidroximetilfurfural

CLAE – cromatografia líquida de alta eficiência

4. Materiais e equipamentos

• Banho termostatizado

• Mufla

• Balança analítica

• CLAE

• Béquer

• Bastão de teflon

• Cronômetro.

• Erlenmeyer

• Papel de filtro

• Extrator Soxhlet

• Autoclave

• Funil de vidro

• Cadinhos de porcelana com tampa

• Dessecador

• Manta de aquecimento

• Balão de fundo redondo

• Pérolas de vidro

• Condensador

• Suporte universal

• Papel alumínio

• Tubo de ensaio

• Pipeta volumétrica de 15 mL

• Balão volumétrico de 100 mL

5. Reagentes

Solução de NaOH 6,5 mol.L-1

Ácido sulfúrico 72%

6. Riscos envolvidos

Os riscos envolvidos estão relacionados à manipulação dos produtos químicos empregados.

7. Equipamentos de proteção individual

• Óculos de segurança;

• Protetor auricular (para a moagem da biomassa);

• Luvas nitrílicas para a manipulação de solução ácida ou básica;

• Luva para altas temperaturas

• Jaleco

8. Amostragem e cuidados

Deve-se tomar a precaução de utilizar uma amostra representativa do material a ser

caracterizado.

9. Procedimento

9.1. Check list inicial

• Check list inicial;

• A amostra deve ser moída em ≤ a 0,84 mm (≥ 20 mesh);

• O procedimento requer a utilização de amostras com umidade máxima de 10%;

• O ácido sulfúrico de 72 % ±0,5 deve ser preparado e padronizado.

9.2. Determinação de extrativos

Caracterização Físicode Bagaço de Cana

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O CTBE integra o Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), Organização Social qualificada pelo

A remoção de extrativos é uma etapa fundamental para caracterização química de materiais

lignocelulósicos “in natura”. Este processo deve ser realizado antes da hidrólise com ácido

sulfúrico 72% para evitar que componentes presentes nos extrati

subsequentes (como, por exemplo, determinação de lignina insolúvel), gerando resultados

superestimados.

9.2.1 Preparo do cartucho de extração

9.2.1.1. Utilizando papel de filtro qualitativo fazer um retângulo de 14 cm de comprimento

por 10 cm de largura.

9.2.1.2. Dobrar e grampear as laterais do retângulo, conforme

9.2.1.3. Pesar de 2 a 5g de material moído e adicionar nos saquinhos de papel tarados ou

no cartucho extrator.

9.2.1.4. Registrar a massa. (A altura da biomassa dentro do cartucho extrator não pode

exceder a altura do sifão do extrator Soxhlet);

9.2.2 Montar o sistema de remoção de extrativos

9.2.2.1. Colocar o balão de vidro na manta de aquecimento

9.2.2.2. Adicionar 200 mL de uma solução ciclohexa

de fundo redondo e colocar na manta de aquecimento;

9.2.2.3. Adicionar as pérolas de vidro

9.2.2.4. Acoplar o extrator Soxhlet no balão de fundo redondo de 500 mL e ao condensador;

Figura 1 – Cartucho de extração confeccionado com

Caracterização Físico -Química de Bagaço de Cana -de-Açúcar





sulfúrico 72% para evitar que componentes presentes nos extrativos interfiram nas análises


.2.1 Preparo do cartucho de extração

Utilizando papel de filtro qualitativo fazer um retângulo de 14 cm de comprimento

Dobrar e grampear as laterais do retângulo, conforme Figura 1.

Pesar de 2 a 5g de material moído e adicionar nos saquinhos de papel tarados ou

Registrar a massa. (A altura da biomassa dentro do cartucho extrator não pode

exceder a altura do sifão do extrator Soxhlet);

Montar o sistema de remoção de extrativos

Colocar o balão de vidro na manta de aquecimento;

Adicionar 200 mL de uma solução ciclohexano- etanol na proporção 1:1

e colocar na manta de aquecimento;

Adicionar as pérolas de vidro dentro do balão de fundo redondo;

Acoplar o extrator Soxhlet no balão de fundo redondo de 500 mL e ao condensador;

Cartucho de extração confeccionado com papel de filtro

O CTBE integra o Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (MCTI) | www.bioetanol.org.br



vos interfiram nas análises


Utilizando papel de filtro qualitativo fazer um retângulo de 14 cm de comprimento

igura 1.

Pesar de 2 a 5g de material moído e adicionar nos saquinhos de papel tarados ou

Registrar a massa. (A altura da biomassa dentro do cartucho extrator não pode

etanol na proporção 1:1 no balão

dentro do balão de fundo redondo;

Acoplar o extrator Soxhlet no balão de fundo redondo de 500 mL e ao condensador;

papel de filtro.


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9.2.2.5. Ajustar o fluxo de água nos condensador;

9.2.2.6. Colocar o cartucho de extração contendo o material previamente pesado dentro do

Soxhlet (Figura 2);

Figura 2 – Aparatos para o procedimento de remoção de extrativos.

9.2.2.7. Ligar a manta de aquecimento a fim de que ocorra de 4 a 5 ciclos no sifão por hora.

Após o primeiro ciclo de extração, refluxar de 6

acordo com a taxa de remoção dos componentes coloridos do material.

9.2.2.8. Finalizada a extração, desligar a manta de aquecimento e trocar a solução de

ciclohexano- etanol presente no balão de fundo redondo por água (até a metade do

volume nominal do balão

9.2.2.9. Ajuste o aquecimento da manta e aguarde de 3

quantidade de ciclos deve ser feita de acordo com a coloração presente na água de

extração;

9.2.2.10. Após a extração retirar o bagaço de cana present

filtro ou do cartucho de extração e filtrá

� Utilizar o mínimo de água necessária para a transferência quantitativa da massa para

o funil.

9.2.2.11. Após a filtragem colocar a amostra em estufa a 105°C e

até massa;

9.2.2.12. Registrar a massa encontrada.

9.2.2.13. Cálculos




Ajustar o fluxo de água nos condensador;

Colocar o cartucho de extração contendo o material previamente pesado dentro do

Aparatos para o procedimento de remoção de extrativos.

Ligar a manta de aquecimento a fim de que ocorra de 4 a 5 ciclos no sifão por hora.

Após o primeiro ciclo de extração, refluxar de 6- 8 horas. O tempo de


Finalizada a extração, desligar a manta de aquecimento e trocar a solução de

etanol presente no balão de fundo redondo por água (até a metade do

ominal do balão- aproximadamente 250 mL);

Ajuste o aquecimento da manta e aguarde de 3- 24 horas. A determinação da


Após a extração retirar o bagaço de cana presente dentro do saquinho de papel de

filtro ou do cartucho de extração e filtrá-lo em um funil de Büchner.

Utilizar o mínimo de água necessária para a transferência quantitativa da massa para

Após a filtragem colocar a amostra em estufa a 105°C e acompanhar a secagem

Registrar a massa encontrada.


Colocar o cartucho de extração contendo o material previamente pesado dentro do

Aparatos para o procedimento de remoção de extrativos.

Ligar a manta de aquecimento a fim de que ocorra de 4 a 5 ciclos no sifão por hora.

8 horas. O tempo de refluxo irá variar de


Finalizada a extração, desligar a manta de aquecimento e trocar a solução de

etanol presente no balão de fundo redondo por água (até a metade do

24 horas. A determinação da


e dentro do saquinho de papel de

Utilizar o mínimo de água necessária para a transferência quantitativa da massa para

acompanhar a secagem




��% =Mb −Mf

Ma�100

Sendo:

Mb= massa da amostra com extrativos (g)

Mf = massa do bagaço livre de extrativos (g)

Ma = massa da amostra inicial seca (g)

9.3. Determinação de açúcares e produtos de degrad ação

9.3.1. Preparo do papel de filtro

9.3.1.1. Separar uma folha de papel de filtro para cada amostra a ser caracterizada;

9.3.1.2. Dobrar os discos de papeis de filtro para que tomem o formato de um cone;

9.3.1.3. Identificar os papéis de filtro a lápis com uma numeração de fácil reconhecimento

posterior;

9.3.1.4. Alocar uma quantidade de pesa filtros, correspondente ao número de amostras, na

estufa a 105° C por 2 horas;

9.3.1.5. Após esse período retirá-los da estufa e colocá-los no dessecador para atingir a

temperatura ambiente;

9.3.1.6. Registrar massa do pesa- filtro;

9.3.1.7. Colocar os papéis de filtro (previamente identificados) nos pesa-filtros tarados

(Figura 3);

9.3.1.8. Alocar o pesa filtro com o papel de filtro dentro na estufa a 105°C, até obtenção de

massa constante;

9.3.1.9. Após este período retirar o pesa filtro com o papel de filtro e colocar no dessecador

para atingir a temperatura ambiente;


Memorando Técnico


Figura

� Registrar a massa do pesa filtro com o papel de filtro seco.

9.3.2. Hidrólise do bagaço de cana

9.3.2.1. A amostra deve apresentar granulometria

9.3.2.2. Determinar a umidade do material moído. Esse procedimento

umidade máxima de 10% (amostras com alta umidade alteram a concentração do ácido

utilizado durante o processo de hidrólise ácida);

9.3.2.3. Pesar 2.0 g (± 1 mg) de material previamente seco, moído e livre de extrativos;

9.3.2.4. Adicione o material em

9.3.2.5. Fechar o recipiente com plástico filme e identificar a amostra com o mesmo código

presente no papel de filtro;

9.3.2.6. Ajustar o banho termostatizado em 45°C;

9.3.2.7. Separar em uma pisseta 275 mL de água destilada;

9.3.2.8. Adicionar 15 mL de ácido sulfúric

plástico (devem ser utilizados 1 tubo de ensaio com ácido para cada amostra);

9.3.2.9. Deixar os tubos de ensaio, e o béquer com as amostras dentro do banho

termostatizado, para o equilíbrio de temperatura (Figura 4);




Figura 3 – Conjunto pesa filtro e filtro de papel.

Registrar a massa do pesa filtro com o papel de filtro seco.

Hidrólise do bagaço de cana-de-açúcar com ácido sulfúrico 72%

A amostra deve apresentar granulometria ≤ a 0,84 mm (≥ 20 mesh);

eterminar a umidade do material moído. Esse procedimento


utilizado durante o processo de hidrólise ácida);

Pesar 2.0 g (± 1 mg) de material previamente seco, moído e livre de extrativos;

Adicione o material em um béquer de 100 mL;

Fechar o recipiente com plástico filme e identificar a amostra com o mesmo código

presente no papel de filtro;

Ajustar o banho termostatizado em 45°C;

Separar em uma pisseta 275 mL de água destilada;

Adicionar 15 mL de ácido sulfúrico 72% em um tubo de ensaio e fechar com filme


Deixar os tubos de ensaio, e o béquer com as amostras dentro do banho

termostatizado, para o equilíbrio de temperatura (Figura 4);


açúcar com ácido sulfúrico 72%

≥ 20 mesh);

eterminar a umidade do material moído. Esse procedimento requer amostras com


Pesar 2.0 g (± 1 mg) de material previamente seco, moído e livre de extrativos;

Fechar o recipiente com plástico filme e identificar a amostra com o mesmo código

o 72% em um tubo de ensaio e fechar com filme


Deixar os tubos de ensaio, e o béquer com as amostras dentro do banho


Memorando Técnico


Figura 4 – Tubo de ensaio e béquer dentro do banho termostatizado a 45°C para equilíbrio de temperatura

9.3.2.10. Com o béquer dentro do banho termostatizado, transferir quantativamente e

cuidadosamente os 15 mL ácido sulfúrico 72% no

auxílio do bastão agitar vigorosamente de 7

banho. Tomar a precaução de “solubilizar“ toda a amostra. (Figura 5).

Figura 5 – Béquer dentro do banho

amostra através de um bastão de teflon

9.3.2.11. Após o tempo de hidrólise adicionar 50 mL de água destilada;

9.3.2.12. Com o auxílio da pisseta

transferindo quantitativamente a amostra digerida com ácido no béquer, para o frasco de

erlenmeyer de 500 mL com o auxílio do bastão de teflon. Adicionar água no béquer e

verter no erlenmeyer até retirar

erlenmeyer com o mesmo código presente no papel de filtro);

9.3.2.13. Fechar o erlenmeyer com papel alumínio e identificar em vários locais com

código da amostra (Figura 6);




Tubo de ensaio e béquer dentro do banho termostatizado a 45°C para equilíbrio de temperatura

Com o béquer dentro do banho termostatizado, transferir quantativamente e

cuidadosamente os 15 mL ácido sulfúrico 72% no béquer contendo a amostra e com o

auxílio do bastão agitar vigorosamente de 7-10 minutos, sem remover a amostra do


Béquer dentro do banho termostatizado com agitação vigorosa da

amostra através de um bastão de teflon.

Após o tempo de hidrólise adicionar 50 mL de água destilada;

Com o auxílio da pisseta contendo o restante de 225 mL de água, ir lavando e



verter no erlenmeyer até retirar todo o resíduo de amostra presente. (identificar o

erlenmeyer com o mesmo código presente no papel de filtro);

Fechar o erlenmeyer com papel alumínio e identificar em vários locais com

código da amostra (Figura 6);


Tubo de ensaio e béquer dentro do banho termostatizado a 45°C para equilíbrio de temperatura

Com o béquer dentro do banho termostatizado, transferir quantativamente e

béquer contendo a amostra e com o

10 minutos, sem remover a amostra do


termostatizado com agitação vigorosa da

Após o tempo de hidrólise adicionar 50 mL de água destilada;

contendo o restante de 225 mL de água, ir lavando e



todo o resíduo de amostra presente. (identificar o

Fechar o erlenmeyer com papel alumínio e identificar em vários locais com o o


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Figura 6 – Erlenmeyer contendo a amostra hidrolisada, fechado e identificado.

9.3.2.14. Alocar o erlenmeyer na autoclave, fechar e autoclavar as amostras a 121ºC por 30

min. (Figura 7)

Figura 7 – Frascos de erlenmeyer

9.3.2.15. Após a descompressão da autoclave, retirar os frascos para resfriamento até a

temperatura ambiente. (Figura 8);

Figura 8 – Resfriamento até temperatura ambiente, das

em erlenmeyer, em banho de água fria.

9.3.2.16. Filtrar por gravidade a amostra autoclavada no papel de filtro previamente tarado e

pesado.




Erlenmeyer contendo a amostra hidrolisada, fechado e identificado.

Alocar o erlenmeyer na autoclave, fechar e autoclavar as amostras a 121ºC por 30

Frascos de erlenmeyer na autoclave contendo a biomassa vegetal hidrolisada.

Após a descompressão da autoclave, retirar os frascos para resfriamento até a

temperatura ambiente. (Figura 8);

Resfriamento até temperatura ambiente, das amostras autoclavadas

em erlenmeyer, em banho de água fria.

Filtrar por gravidade a amostra autoclavada no papel de filtro previamente tarado e


Erlenmeyer contendo a amostra hidrolisada, fechado e identificado.

Alocar o erlenmeyer na autoclave, fechar e autoclavar as amostras a 121ºC por 30

na autoclave contendo a biomassa vegetal hidrolisada.

Após a descompressão da autoclave, retirar os frascos para resfriamento até a

amostras autoclavadas

Filtrar por gravidade a amostra autoclavada no papel de filtro previamente tarado e


Memorando Técnico


9.3.2.17. Recolher o filtrado em um balão volumétrico de 500 mL. Tomar precaução de não

ultrapassar o menisco do

9.3.2.18. Lavar o erlenmeyer

sólidos remanescentes;

9.3.2.19. Completar o volume nominal do balão volumétrico;

9.3.2.20. Reservar a solução contida no balão volumétrico para posterior determinação de

lignina solúvel em meio ácido, açúcares e

9.3.2.21. Após a remoção do balão, lavar o papel de filtro contendo o resíduo sólido com

aproximadamente 1,5 -

filtrado);

9.3.2.22. Retirar o papel de filtro do funil, transferir para o

105°C para secagem até massa constante, conforme mo strado na Figura 10

Figura 10 – Papel de filtro com o resíduo sólido dentro do pesa filtro.

9.3.3. Determinação de carboidratos, ácido

Figura 9 – Aparato para filtração a gravidade da solução obtida após

autoclavagem do material a ser caracterizado.




Recolher o filtrado em um balão volumétrico de 500 mL. Tomar precaução de não

ultrapassar o menisco do balão, Figura 9

Lavar o erlenmeyer com água destilada até a transferir quantativamente todos os

sólidos remanescentes;

Completar o volume nominal do balão volumétrico;

Reservar a solução contida no balão volumétrico para posterior determinação de

lignina solúvel em meio ácido, açúcares e produtos de degradação;

Após a remoção do balão, lavar o papel de filtro contendo o resíduo sólido com

2 L de água destilada até pH neutro (não é necessário guardar o

Retirar o papel de filtro do funil, transferir para o pesa filtro e levar para a estufa a

105°C para secagem até massa constante, conforme mo strado na Figura 10

Papel de filtro com o resíduo sólido dentro do pesa filtro.

Determinação de carboidratos, ácido orgânicos, HMF e furfural na fração líquida.

Aparato para filtração a gravidade da solução obtida após

autoclavagem do material a ser caracterizado.


Recolher o filtrado em um balão volumétrico de 500 mL. Tomar precaução de não

com água destilada até a transferir quantativamente todos os

Reservar a solução contida no balão volumétrico para posterior determinação de

Após a remoção do balão, lavar o papel de filtro contendo o resíduo sólido com

2 L de água destilada até pH neutro (não é necessário guardar o

pesa filtro e levar para a estufa a

105°C para secagem até massa constante, conforme mo strado na Figura 10;

Papel de filtro com o resíduo sólido dentro do pesa filtro.

orgânicos, HMF e furfural na fração líquida.

Aparato para filtração a gravidade da solução obtida após




9.3.3.1. Retirar uma alíquota de aproximadamente 20 mL da solução obtida no passo

9.3.2.20 e utilizar para a quantificação dos carboidratos por CLAE;

9.3.3.2. Preparar os padrões de calibração contendo os monômeros e produtos de

degradação dos carboidratos que serão quantificados;

9.3.3.3. Carboidratos: As concentrações de celobiose, glicose, xilose, arabinose, ácido metil

glucurônico, ácido fórmico e acido acético presentes na fração solúvel são determinadas

por CLAE utilizando-se uma coluna de troca iônica BIORAD HPX87H a 45°C ou similar

como fase estacionária, uma solução de ácido sulfúrico 0.005 mol.L-1 como fase móvel e

índice de refração como detector. Uma alíquota da amostra deve ser filtrada em um

cartucho de extração Sep Pak C18 antes do procedimento analítico;

9.3.3.4. Furfural and HMF: A concentração de furfural e HMF pode ser determinada

utilizando-se uma coluna de fase reversa Hawlett-Packard RP-18 (C-18) ou similar, com

uma fase móvel composta por uma solução de acetonitrila-água 1:8 % contendo 1% de

ácido acético, utilizando-se um detector de UV-vis (274nm) a 25°C. Uma alíquota da

amostra deve ser filtrada em uma membrana 0.45mm antes do procedimento analítico;

9.3.3.5. As concentrações de glicose, celobiose, ácido fórmico e HMF são convertidas em

celulose e as concentrações de xilose, arabinose, ácido metil glucurônico, ácido acético e

furfural são em hemicelulose empregando-se os fatores de conversões (Cálculos no

Anexo A).

9.4. Determinação de lignina insolúvel e cinzas na fração sólida

9.4.1. Remover o pesa filtro contendo o papel de filtro com o sólido residual e deixa atingir

a temperatura ambiente dentro de um dessecador (obtido no item 9.3.2.22);

9.4.2. Registrar a massa do pesa filtro e do papel de filtro contendo o resíduo sólido;

9.4.3. Colocar o papel de filtro contendo o resíduo sólido em um cadinho de porcelana

previamente calcinado e tarado, Figura 11;


Memorando Técnico


Figura 11 – Conjunto pesa filtro + papel de filtro contendo o resíduo nos

cadinhos de porcelana previamente tarados.

9.4.4. Colocar os cadinhos com os papéis de filtro contendo o resíduo em uma mufla

(Colocar os cadinhos com a tampa semiaberta

Figura 12 - Conjunto pesa filtro + papel de filtro contendo o r esíduo

nos cadinhos de porcelana previamente tarados.

9.4.5. O aquecimento é feito utilizando

� Aguardar a mufla atingir a 200°C e cronometrar 1hor a;

� Aquecer até 400°C e cronometr

� Aquecer até 800°C e cronometrar 2h;

� Após o tempo, desligar a mufla, esperar a temperatura atingir 105°C;

9.4.6. Colocar os cadinhos no dessecador para esfriar até temperatura ambiente;

9.4.7. Pesar e registrar a massa do cadinho e das cinzas.

Obs1: Observar que o teor de cinzas insolúveis em meio ácido é distinto do conteúdo total de

cinzas presente na biomassa.

Obs2: Caso as cinzas contidas no cadinho apresentem aspecto visual de conteúdo de

material orgânico, retornar o cadinho para a mufla e de

digestão da matéria orgânica residual (coloração de cinzas




Conjunto pesa filtro + papel de filtro contendo o resíduo nos

cadinhos de porcelana previamente tarados.

Colocar os cadinhos com os papéis de filtro contendo o resíduo em uma mufla

(Colocar os cadinhos com a tampa semiaberta - Figura 12);

Conjunto pesa filtro + papel de filtro contendo o r esíduo

nos cadinhos de porcelana previamente tarados.

O aquecimento é feito utilizando-se uma rampa de temperatura;

Aguardar a mufla atingir a 200°C e cronometrar 1hor a;

Aquecer até 400°C e cronometr ar 1h;

Aquecer até 800°C e cronometrar 2h;

Após o tempo, desligar a mufla, esperar a temperatura atingir 105°C;

Colocar os cadinhos no dessecador para esfriar até temperatura ambiente;

Pesar e registrar a massa do cadinho e das cinzas.

: Observar que o teor de cinzas insolúveis em meio ácido é distinto do conteúdo total de

cinzas presente na biomassa.

: Caso as cinzas contidas no cadinho apresentem aspecto visual de conteúdo de

material orgânico, retornar o cadinho para a mufla e deixar o tempo necessário para a total

digestão da matéria orgânica residual (coloração de cinzas- Figura 13).


Conjunto pesa filtro + papel de filtro contendo o resíduo nos

Colocar os cadinhos com os papéis de filtro contendo o resíduo em uma mufla

Conjunto pesa filtro + papel de filtro contendo o r esíduo

se uma rampa de temperatura;

Após o tempo, desligar a mufla, esperar a temperatura atingir 105°C;

Colocar os cadinhos no dessecador para esfriar até temperatura ambiente;

: Observar que o teor de cinzas insolúveis em meio ácido é distinto do conteúdo total de

: Caso as cinzas contidas no cadinho apresentem aspecto visual de conteúdo de

ixar o tempo necessário para a total

Figura 13).


Memorando Técnico


Figura 13 -

9.4.8. Cálculos

Massa de cinzas na fração sólida ou cinzas

��

Sendo:

Mcc: Massa de cinzas + o cadinho.

Mcd: Massa do cadinho tarado.

O teor de lignina insolúvel em meio ácido:

��

Sendo:

Mk: Massa do papel de filtro com os resíduos sólidos + cinzas;

Mc: Massa de cinzas insolúveis em meio ácido;

Mfp: Massa do papel de filtro;

Ma: Massa da amostra inicial seca

9.5. Determinação de cinzas totais da biomassa.

9.5.1. Identificar os cadinhos e calcina

9.5.2. Remover os cadinhos da mufla e deixar em dessecador até atingir a temperatura

ambiente. Pesar os cadinhos;




Cadinhos de porcelana com as cinzas da lignina

Massa de cinzas na fração sólida ou cinzas insolúveis em meio ácido.

��ú��á �!�� = Mcc − Mcd

Mcc: Massa de cinzas + o cadinho.

Mcd: Massa do cadinho tarado.

O teor de lignina insolúvel em meio ácido:

��$��ú��% =Mk − �Mc & Mfp

Ma�100

Mk: Massa do papel de filtro com os resíduos sólidos + cinzas;

Mc: Massa de cinzas insolúveis em meio ácido;

Mfp: Massa do papel de filtro;

Ma: Massa da amostra inicial seca

9.5. Determinação de cinzas totais da biomassa.

Identificar os cadinhos e calcina-los em mufla por 3 horas as 800°C;

Remover os cadinhos da mufla e deixar em dessecador até atingir a temperatura

ambiente. Pesar os cadinhos;


Cadinhos de porcelana com as cinzas da lignina

Mcd

los em mufla por 3 horas as 800°C;

Remover os cadinhos da mufla e deixar em dessecador até atingir a temperatura




9.5.3. Pesar aproximadamente 2g da amostra e colocar nos cadinhos de porcelana

previamente tarados; Registrar o peso da amostra;

9.5.4. Calcinar as amostras em mufla tomando a precaução de deixar as tampas do

cadinhos semi abertas;

9.5.5. A calcinação é realizada por meio de uma rampa de aquecimento: 1 hora a 200°C,

1h em 400°C, 2h em 800°C.

9.5.6. Após a calcinação, remover o cadinho cuidadosamente, para evitar a perda de

massa, e deixar resfriando até a temperatura ambiente dentro de um dessecador. Pese e

registre a massa do cadinho com as cinzas;

9.5.7. Cálculos

��% =Mctc − Mcd

Ma�100

Sendo:

Mcc: Massa de cinzas totais + o cadinho(g);

Mcd: Massa do cadinho tarado (g);

Ma: Massa da amostra inicial seca (g).

Obs1: O agente dessecante (Sílica) presente no dessecador deve estar adequadamente

seca, garantindo assim que o material ao ser colocado no dessecador não absorva

umidade.

Obs2: Caso as cinzas contidas no cadinho apresentem aspecto visual de conteúdo de

material orgânico, retornar o cadinho para a mufla e deixar o tempo necessário para a total

digestão da matéria orgânica residual (coloração de cinzas- Figura 13).

9.6. Determinação de lignina solúvel em meio ácido.

9.6.1. Retirar uma alíquota de 5 mL da solução obtida no item 9.3.2.20 para medir a

absorbância;

9.6.2. Transferir os 5 mL para um balão de 100 mL e adicionar aproximadamente 20 mL

água destilada.

9.6.3. Utilizando NaOH 6,5 mol.L-1 ajustar o pH entre 12-12,5;

9.6.4. Completar o menisco do balão com água destilada.




9.6.5. Efetuar a medida de absorbância em 280 nm em um espectrofotômetro UV-vis.

(use água destilada como branco);

9.6.6. Cálculos

�� .��ú��á �!� = �4,187x10/0 ∗ 234056 − 3780569 − 3,279�10/=

3378056 = 2�>?@A ∗ε>?@A9 & ��BC> ∗εBC>

Sendo:

At280: Absorbância da solução de lignina junto com os produtos de degradação em 280 nm.

Apd280: Absorbância, em 280nm, dos produtos de decomposição dos açúcares (furfural e

5-hidroximetilfurfural), cujas concentrações Cfurf e CHMF foram determinadas previamente por

HPLC e furf e HMF são absortividades e valem, respectivamente, 146,85 e 114,00 L g-1

cm -1, conforme determinado experimentalmente por Rocha et al., 1997.

Obs1: Para leitura posterior ao dia de hidrólise da biomassa, armazenar o frasco do

hidrolisado em geladeira, frasco âmbar ou recoberto com papel alumínio.

Obs2: Corrigir os cálculos com as devidas diluições realizadas para a medida da

absorbância.




Anexo A

Modelo de cálculo de Celulose e Hemicelulose.

��D��

=0,90xMassaGlicose & 0,95xMassaCelobiose & 1,29xMassaHMF & 3,09xMassaácdfórmico

Massadobagaçosecox100

T�� D��

=

0,88xMassaXilose & 0,88xMassaArabinose & 0,72xMassaÁcdacético & 1,0MassaAmG&1,37xMassaFurfuralMassadobagaçoseco

x100

Obs1: Amg= Ácido metil glucurônico

Obs2: Os fatores de conversão são calculados baseando-se na adição de água nos

polissacarídeos durante a hidrólise ácida, conforme referencias abaixo.

Irick TJ, West K, Brownell HH, Schiwald W, Saddler JN. Comparison of colorimetric and HPLC

techniques for quantitating the carbohydrate components of steam-treated wood. Appl

Biochem Biotechnol 1988;17:137e 49.

Kaar WE, Brink DL. Summative analysis of nine common North American woods. J Wood Chem

Technol 1991;11(4): 479e94.

Kaar WE, Gool LG, Merriman MM, Brink DL. The complete analysis of wood polysaccharides using

HPLC. J Wood Chem Technol 1991;11(4):447e63.

Laver ML, Wilson KP. Determination of carbohydrates in wood pulp products. Tappi J

1993;76(6):155e8.

Rocha, G.J.M., 2000. Deslignificação de bagaço de cana-de-açúcar assistida por oxigênio. São

Carlos: Universidade de São Paulo/Instituto de Química de São Carlos. PhD. Tese de

Doutorado, Brasil.

caracterizaçãofísico-química do bagaçode...

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