Qué es la deslignificación: significado, historia y aplicaciones
La deslignificación es la eliminación de la lignina polimérica estructural del tejido vegetal, de modo que pueda utilizarse para aplicaciones como la fabricación de papel. El proceso se refiere principalmente al proceso químico para la eliminación de pulpa de madera. También se puede hacer mecánicamente.
El tejido vegetal se somete al proceso de deslignificación para que pueda utilizarse para fabricar papel.
La lignina es una mezcla de compuestos fenólicos que se entrelazan en las paredes secundarias de las plantas, reticulando los carbohidratos de celulosa que pueden usarse para formar fibras de papel. Este complejo forma una matriz hidrofóbica, lo que significa que repele el agua, lo que permite que la planta transporte agua a través de su sistema. La lignina agrega mucha fuerza mecánica a las paredes celulares y reduce su digestibilidad, tanto por los animales como por el proceso químico de deslignificación. Este polímero también reduce la susceptibilidad de las plantas al ataque de insectos y patógenos vegetales. Es uno de los últimos compuestos que quedan a medida que las plantas se descomponen y se acumula en el suelo como humus.
La eliminación de la lignina de la madera se ha realizado tradicionalmente mediante un método llamado proceso Kraft. Este nombre se deriva de la palabra alemana para fuerte. La masa de fibras que quedan después de eliminar la lignina se conoce como pulpa. El proceso Kraft produce una pulpa más fuerte que los métodos utilizados anteriormente y elimina el 95% de la lignina de la madera.
Un hombre que trabaja con MDF, que comúnmente se fabrica mediante deslignificación.
Este proceso generalmente implica digerir astillas de madera a alta temperatura y presión, y en una solución de hidróxido de sodio y sulfuro de sodio en agua, que es una combinación conocida como licor blanco . Disuelve químicamente los enlaces que interconectan las fibras de celulosa. La deslignificación de la madera se realiza en un recipiente llamado digestor, que puede soportar altas presiones. Hay dos tipos de digestores, por lotes y continuos, y los desarrollados más recientemente son continuos.
En esta etapa, la pulpa sólida es marrón y se denomina caldo marrón . Los líquidos combinados se conocen como licor negro y contienen fragmentos de lignina junto con productos químicos y subproductos. La pulpa se separa de los licores de cocción usados ??mediante una serie de lavados. Los fragmentos se recogen y se queman para ayudar a alimentar la fábrica. El resto del proceso está diseñado para reciclar el calor y los productos químicos de cocción.
Algunos subproductos del proceso Kraft son la trementina y el aceite de resina , que es una resina con una variedad de usos industriales. Las fábricas actuales de Kraft son autónomas y recuperan la mayoría de sus productos químicos, produciendo muy poca contaminación del agua . Sin embargo, pueden producir contaminación atmosférica.
La pasta marrón producida por el proceso Kraft contiene aproximadamente un 5% de lignina residual y se deslignifica aún más mediante una serie de etapas de blanqueo. El blanqueamiento elimina la lignina adicional, lo que hace que el papel sea más brillante. A veces, las necesidades de blanqueamiento son mínimas. Por ejemplo, si el papel está destinado a ser una bolsa de papel marrón, no es necesario que sea de color blanco brillante. Existe un incentivo para evitar el blanqueo, ya que disminuye la masa de pulpa producida, aumenta el costo y disminuye la resistencia de las fibras.
La deslignificación con oxígeno es un proceso más nuevo que elimina más lignina y utiliza menos productos químicos. Consiste en tratar la pulpa con oxígeno en un recipiente presurizado a alta temperatura en solución alcalina. A este proceso le sigue una etapa de lavado. La cantidad de lignina residual se puede reducir a aproximadamente un 1,5% con este método, lo que limita el grado de blanqueo necesario para fabricar papel a partir de la pulpa.
Si bien este tipo de ingeniería se ha centrado tradicionalmente en la pulpa de madera para papel y tableros de fibra, los esfuerzos más recientes involucraron el uso de biomasa , grandes cantidades de material vegetal, como fuente de etanol y una alternativa a los combustibles fósiles. Este material vegetal debe someterse a deslignificación antes de que pueda utilizarse para este fin. Se están diseñando sistemas microbianos que combinan la eliminación de lignina con la conversión de celulosa en etanol. La investigación sobre la producción de biocombustibles es un área muy activa.
Se está realizando bastante investigación biotecnológica tanto sobre la síntesis de lignina en las plantas como sobre su degradación por microorganismos. Los científicos están tratando de alterar la estructura y el contenido de la lignina con la esperanza de mejorar su digestibilidad para los animales y aumentar la utilidad de las paredes celulares para la producción de papel y biocombustible.
También existe un gran interés en el desarrollo de aplicaciones industriales de las enzimas de los microorganismos para degradar la lignina. Algunos hongos son bastante hábiles para vivir en la madera porque producen enzimas, como las peroxidasas, que catalizan la descomposición de la lignina en presencia de oxígeno. Otras enzimas microbianas en estudio para la producción de biocombustibles actúan en ausencia de oxígeno. Se están realizando experimentos de ingeniería genética para mejorar las propiedades de estas enzimas para el uso industrial de la degradación de la lignina.
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