Evaluación del desempeño del pretratamiento con peróxido de hidrógeno sobre mezclas de biomasas lignocelulosicas (bagazo de caña panelera y hojarasca)

En esta investigación se evaluó, los cambios en la mezcla de diferentes biomasas lignocelulósicas, luego de ser sometidas a un pretratamiento químico; implementado para aumentar la exposición de la celulosa para su posterior hidrólisis enzimática. El pretratamiento empleado, es el pretratamiento oxi...

Full description

Autores:
Suárez Forero, Soleidy Johanna
Tipo de recurso:
Trabajo de grado de pregrado
Fecha de publicación:
2017
Institución:
Universidad Santo Tomás
Repositorio:
Repositorio Institucional USTA
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:repository.usta.edu.co:11634/10461
Acceso en línea:
http://hdl.handle.net/11634/10461
Palabra clave:
Ugarcane bagasse,
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lignin
ethanol
Biomasa vegetal
Desinfección y desinfectantes
Peróxido de hidrógeno
Bagazo de caña de azúcar
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description En esta investigación se evaluó, los cambios en la mezcla de diferentes biomasas lignocelulósicas, luego de ser sometidas a un pretratamiento químico; implementado para aumentar la exposición de la celulosa para su posterior hidrólisis enzimática. El pretratamiento empleado, es el pretratamiento oxidativo con peróxido de hidrógeno (H2O2), sobre la mezcla en proporción (90:10) de biomasas lignocelulósicas, como bagazo de caña de azúcar panelera y hojarasca, se realizó con el fin de evaluar el comportamiento de las biomasas cuando están mezcladas, tenido como referencias los excelentes resultados, cuando es utilizado el bagazo de caña de azúcar con este pretratamiento químico. Inicialmente la biomasa fue caracterizada para determinar lignina soluble e insoluble, humedad y cenizas, se realizaron análisis de difracción de rayos x (DRX) para determinar el índice de cristalinidad del material lignocelulosico Se utilizaron concentraciones diluidas de peróxido de hidrógeno, realizando un diseño experimental 23 con triplicado en el punto central en los ensayos (2,5,11) y variaciones en el tiempo, la concentración y la temperatura para obtener un aumento en la exposición de la celulosa y mayor solubilización de la lignina. (De & Isabela, n.d.) Los resultados obtenidos en la etapa de pretratamiento presentan un buen rendimiento de remoción de lignina insoluble de 88,5% con condiciones de reacción a 80 min, 25°C, 7% de peróxido de hidrógeno y un rendimiento de 79,5% de remoción bajo condiciones a 40 min, 25°C, 3% de peróxido de hidrógeno. Para la lignina soluble con 58,8% de remoción y condiciones a 80 min, 25°C, 7% de peróxido de hidrógeno, y un rendimiento de reacción de 61,67% con condiciones de 40 min, 25°C 7% de peróxido de hidrógeno, considerados con alta solubilización de la lignina. El diseño experimental muestra mediante un análisis estadístico con el software STATISTIC 7.0 la optimización del proceso para reducir costos y tiempo, identificando de las variables significativas del modelo que fueron tiempo, temperatura y la interacción 1by3 que corresponde al tiempo y la concentración, con un 95% de confianza, se obtuvieron los análisis de varianza y superficies de respuesta, considerando la concentración como una variable no significativa.
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Inicialmente la biomasa fue caracterizada para determinar lignina soluble e insoluble, humedad y cenizas, se realizaron análisis de difracción de rayos x (DRX) para determinar el índice de cristalinidad del material lignocelulosico Se utilizaron concentraciones diluidas de peróxido de hidrógeno, realizando un diseño experimental 23 con triplicado en el punto central en los ensayos (2,5,11) y variaciones en el tiempo, la concentración y la temperatura para obtener un aumento en la exposición de la celulosa y mayor solubilización de la lignina. (De & Isabela, n.d.) Los resultados obtenidos en la etapa de pretratamiento presentan un buen rendimiento de remoción de lignina insoluble de 88,5% con condiciones de reacción a 80 min, 25°C, 7% de peróxido de hidrógeno y un rendimiento de 79,5% de remoción bajo condiciones a 40 min, 25°C, 3% de peróxido de hidrógeno. Para la lignina soluble con 58,8% de remoción y condiciones a 80 min, 25°C, 7% de peróxido de hidrógeno, y un rendimiento de reacción de 61,67% con condiciones de 40 min, 25°C 7% de peróxido de hidrógeno, considerados con alta solubilización de la lignina. El diseño experimental muestra mediante un análisis estadístico con el software STATISTIC 7.0 la optimización del proceso para reducir costos y tiempo, identificando de las variables significativas del modelo que fueron tiempo, temperatura y la interacción 1by3 que corresponde al tiempo y la concentración, con un 95% de confianza, se obtuvieron los análisis de varianza y superficies de respuesta, considerando la concentración como una variable no significativa.In this research, the changes in the mixture of different lignocellulosic biomasses were evaluated after being subjected to a chemical pretreatment, implemented to increase the exposure of the cellulose for its subsequent enzymatic hydrolysis. The pretreatment used is the oxidative pretreatment with hydrogen peroxide (H2O2), on the mixture in proportion (90:10) of bagasse of sugarcane and litter respectively. , Lignocellulosic biomass mixed was carried out in order to evaluate the behavior, with excellent results as a reference, when the sugar cane bagasse is used with this chemical pretreatment. The biomass was characterized initially to determine soluble and insoluble lignin, moisture and ashes and crystallinity index of the lignocellulosic material using x-ray diffraction (XRD). Experimental design 23 was realized using different concentrations of hydrogen peroxide, times and temperature, with triplicate at the center point in the trials (2, 5, and 11) to obtain an increase in the exposure of the Cellulose and greater solubilization of lignin. The results obtained in the pretreatment stage show a good removal of insoluble lignin with a performance of 88.5% with reaction conditions of 80 min, 25 ° C, 7% of hydrogen peroxide and 79.5% % under conditions of 40 min, 25 ° C, 3% of hydrogen peroxide. For soluble lignin with 58.8% removal and conditions of 80 min, 25 ° C, 7% of hydrogen peroxide and 61.67% with conditions of 40 min, 25 ° C, 7% of hydrogen peroxide considered with high solubilization of lignin. The experimental design shows the optimization of the process to reduce costs and time by identifying the significant variables of the model (time, temperature and interaction 1by3) with 95% confidence by means of statistical analysis with the STATISTIC 7.0 software. Analysis of variance and response surfaces, considering the concentration as a non-significant variable.Químico AmbientalPregradoapplication/pdfspaUniversidad Santo TomásPregrado Química AmbientalFacultad de Química AmbientalAtribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombiahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/Abierto (Texto Completo)info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Evaluación del desempeño del pretratamiento con peróxido de hidrógeno sobre mezclas de biomasas lignocelulosicas (bagazo de caña panelera y hojarasca)Ugarcane bagasse,lignocellulosic biomasshydrogen peroxideligninethanolBiomasa vegetalDesinfección y desinfectantesPeróxido de hidrógenoBagazo de caña de azúcarBiomasa lignocelulósicaPeróxido de hidrógenoLigninaEtanolTrabajo de gradoinfo:eu-repo/semantics/acceptedVersionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1finfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisCRAI-USTA BucaramangaORIGINALSoleidySuarez-2017.pdfSoleidySuarez-2017.pdfTrabajo de gradoapplication/pdf2186675https://repository.usta.edu.co/bitstream/11634/10461/1/SoleidySuarez-2017.pdfb019fd27af45d2e9d9d9811b1b5de477MD51open accessLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748https://repository.usta.edu.co/bitstream/11634/10461/2/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD52open accessTHUMBNAILSoleidySuarez-2017.pdf.jpgSoleidySuarez-2017.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg9243https://repository.usta.edu.co/bitstream/11634/10461/3/SoleidySuarez-2017.pdf.jpgc7ec44ff43bd99d8d5917cbbdbda9506MD53open access11634/10461oai:repository.usta.edu.co:11634/104612022-10-10 15:51:55.336open accessRepositorio Universidad Santo Tomásrepositorio@usantotomas.edu.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