La lignina es un pol\u00edmero arom\u00e1tico heterog\u00e9neo abundante con un potencial significativo para servir como fuente renovable de productos qu\u00edmicos arom\u00e1ticos.\u00a0 Sin embargo, la lignina est\u00e1 muy infrautilizada como materia prima para materiales polim\u00e9ricos y productos qu\u00edmicos, ya que se suele quemar como fuente de combustible para las plantas de fabricaci\u00f3n de pasta. Se estima que s\u00f3lo un 2% de los 50 millones de toneladas de lignina aislada de los procesos de fabricaci\u00f3n de pasta de papel en 2010 se utiliz\u00f3 para productos especiales, mientras que el resto se quem\u00f3 como combustible de bajo valor. Esta infrautilizaci\u00f3n hace que se quiera desarrollar no solo procesos para aislar la lignina de la biomasa de forma m\u00e1s eficiente, sino tambi\u00e9n para dise\u00f1ar productos basados en la lignina de mayor valor comercial.<\/p>\n
Se pueden aplicar diferentes modificaciones qu\u00edmicas para convertir la lignina en productos (qu\u00edmicos) \u00fatiles, ya sea mediante la polimerizaci\u00f3n, que utiliza la lignina como mon\u00f3mero en la s\u00edntesis de pol\u00edmeros, o bien mediante la creaci\u00f3n de nuevos sitios reactivos o la modificaci\u00f3n estructural de los grupos funcionales ya existentes en la lignina. Adem\u00e1s, la despolimerizaci\u00f3n de la lignina es otra opci\u00f3n que implica su fragmentaci\u00f3n en mol\u00e9culas m\u00e1s peque\u00f1as con mayor reactividad que pueden utilizarse para la s\u00edntesis de pol\u00edmeros de base biol\u00f3gica y biocombustibles.<\/p>\n
Los productos qu\u00edmicos que se obtienen de la despolimerizaci\u00f3n de la lignina suelen seguir teniendo cierta oxigenaci\u00f3n, incluyendo productos como el fenol o la vanilina. Hay dos rutas termoqu\u00edmicas principales utilizadas para aislar productos qu\u00edmicos \u00fatiles de la lignina: la hidrogen\u00f3lisis y la oxidaci\u00f3n.<\/p>\n
La hidrogen\u00f3lisis, tambi\u00e9n llamada hidrogenaci\u00f3n, es el pir\u00f3lisis (el calentamiento de sustancias org\u00e1nicas en ausencia de aire que da lugar a fragmentos m\u00e1s peque\u00f1os, minimizando la combusti\u00f3n a di\u00f3xido de carbono) en presencia de hidr\u00f3geno. A\u00f1adiendo disolventes y\/o catalizadores a estas reacciones, el proceso de hidrogenaci\u00f3n puede acelerarse para obtener los productos deseados. El primer sistema comercial que utiliz\u00f3 la hidrogenaci\u00f3n de la lignina y un catalizador produjo aproximadamente un 44% de productos monofen\u00f3licos (fenol, o-cresol, p-cresol, p- etilcresol y p-propilcresol).<\/p>\n
La oxidaci\u00f3n es otra t\u00e9cnica utilizada para aislar productos arom\u00e1ticos de la lignina.\u00a0 Los productos generados a partir de este proceso suelen tener una mayor complejidad y funcionalizaci\u00f3n, en comparaci\u00f3n con los productos procedentes de la hidrogenaci\u00f3n. Aunque est\u00e1 claro que hay muchos enfoques posibles para la degradaci\u00f3n oxidativa de la lignina en productos comerciales \u00fatiles, ning\u00fan m\u00e9todo\u00a0\u00a0 ha sido todav\u00eda de alto rendimiento, industrialmente relevante o de bajo coste. Con el desarrollo de mejores catalizadores en el futuro, es razonable creer que la lignina podr\u00eda utilizarse como materia prima para productos arom\u00e1ticos oxidados.<\/p>\n
La vanilina se a\u00edsla comercialmente mediante la oxidaci\u00f3n de la lignina en condiciones alcalinas. Los derivados relevantes de la vainillina son los que podr\u00edan aislarse razonablemente en condiciones de pulpa. En condiciones fuertemente oxidantes, la vainillina puede ser oxidada a \u00e1cido van\u00edlico o a metoxihidroquinona por descarboxilaci\u00f3n. Mientras que, en condiciones fuertemente reductoras, la vainillina puede reducirse a alcohol van\u00edlico. Con el desarrollo de sistemas de hidrogenaci\u00f3n u oxidaci\u00f3n m\u00e1s rentables y eficientes, se podr\u00e1n aislar m\u00e1s productos, y el desarrollo de estos procesos podr\u00eda ayudar a reducir el consumo de combustibles f\u00f3siles.<\/p>\n
La degradaci\u00f3n de la lignina a productos fen\u00f3licos o monolignoles es un proceso que requiere mucha energ\u00eda, lo que es una de las razones por las que la lignina tiene actualmente m\u00e1s valor como combustible que como materia prima. Los m\u00e9todos que podr\u00edan utilizar la lignina como fuente para sintetizar nuevos materiales sin ninguna degradaci\u00f3n adicional no s\u00f3lo ser\u00edan \u00fatiles, sino tambi\u00e9n energ\u00e9tica y ambientalmente favorables.<\/p>\n
La lignina, que contiene grupos hidroxilos fen\u00f3licos y alif\u00e1ticos, tambi\u00e9n puede utilizarse como macromon\u00f3mero para la s\u00edntesis de pol\u00edmeros de distinta naturaleza, como poliuretanos, poli\u00e9steres, resinas epoxi y resinas fen\u00f3licas.<\/p>\n
La creciente demanda de desarrollo de materiales polim\u00e9ricos de origen biol\u00f3gico y de sustituci\u00f3n de los procedentes del petr\u00f3leo exigir\u00e1 avances significativos en distintas \u00e1reas Aplicaci\u00f3n de m\u00e9todos para aislar productos qu\u00edmicos m\u00e1s \u00fatiles basados en la lignina o m\u00e9todos para funcionalizar qu\u00edmicamente la lignina para obtener productos sint\u00e9ticos \u00fatiles sin el uso de reactivos caros o rutas sint\u00e9ticas complicadas.<\/p>\n
El objetivo de FRACTION es desarrollar nuevas tecnolog\u00edas de conversi\u00f3n posterior de la lignina obtenida por extracci\u00f3n organosolvente, para la s\u00edntesis de resinas y poliuretanos, pero tambi\u00e9n procesos de despolimerizaci\u00f3n catal\u00edtica para obtener monofenoles con alto rendimiento<\/p>\n
\u00bfCu\u00e1les son las rutas de conversi\u00f3n de la lignina en FRACTION a cargo de FUNDITEC?<\/p>\n
O1. Oxidaci\u00f3n catal\u00edtica. El proyecto FRACTION explorar\u00e1 la capacidad de la nueva lignina producida por el proceso organosolv para generar productos de alto valor a\u00f1adido como la vainillina (y sus derivados), el veratraldeh\u00eddo, el siringol (y sus derivados, mediante la reacci\u00f3n de oxidaci\u00f3n catal\u00edtica empleando un tipo de catalizadores emergentes basados en MOFs soportados.<\/p>\n
O2. S\u00edntesis de poliuretanos a base de lignina para revestimientos, adhesivos y elast\u00f3meros. El proyecto FRACTION desarrollar\u00e1 poliuretanos de base de lignina utilizando lignina no modificada procedente del fraccionamiento de GVL y lignina despolimerizada procedente de la solv\u00f3lisis para sustituir a los polioles de origen f\u00f3sil en la s\u00edntesis de poliuretanos.<\/p>\n