Polimerización enzimática con lacasanuevos sistemas adhesivos para fabricación de tableros de madera

Resumo

La península ibérica concentra la mayor producción a nivel mundial de ligninas Kraft de E. globulus, que habitualmente son quemadas para producción de energía, sin considerar otras posibles vías de revalorización de este residuo. En esta Tesis Doctoral se propone caracterizar ligninas Kraft procedentes de E. globulus y determinar los efectos de la modificación enzimática sobre su estructura. Este es el punto de partida para una valorización integral de ligninas de E. globulus mediante tecnología enzimática en el sector de la madera. Capítulo 1 - Tres ligninas Kraft fueron caracterizadas por métodos analíticos y espectroscópicos tales como FTIR, RMN uni y bi-dimensional, entre otros. Estas ligninas, obtenidas a partir de los licores negros de tres diferentes fábricas de pasta de papel tienen en común, además del proceso de cocción, que todas ellas proceden de madera de E. globulus. Sin embargo, las tres ligninas se diferencian en las condiciones de cocción y en el porcentaje de madera de E. globulus en el total de la madera usada. Cabe destacar que se emplearon diferentes métodos de fraccionamiento de la lignina con una de ellas. Capítulo 2 - Se estudió la capacidad oxidativa del enzima lacasa para modificar la estructura de diferentes ligninas Kraft. Se ensayaron diferentes condiciones experimentales y se determinaron los cambios que la lacasa puede generar en la estructura de la lignina. El objetivo del tratamiento de la lignina con el enzima lacasa fue conseguir el mayor grado de polimerización posible como paso previo a la utilización de dicha polimerización como sistema adhesivo. Capítulo 3 - Se estudió la sustitución parcial del fenol por lignina Kraft en la formulación de adhesivos fenólicos. La resina resultante se usó en la fabricación de varios productos de la industria de tableros de madera. Se evaluó el efecto de varios parámetros en las propiedades mecánicas y estabilidad dimensional de los tableros fabricados. Además, se estudió como una aplicación alternativa de la lignina Kraft en la industria de fabricación de tableros, el uso de enzima lacasa en la producción de tableros MDF completamente libres de resina sintética. Se estudió el efecto de incubación de las fibras, la adición de lignina Kraft a las mismas y la sinergia creada por estos dos elementos. Capítulo 4 - Se evaluó la capacidad del enzima lacasa para polimerizar ligninas que no procedan del proceso Kraft, especialmente lignosulfonatos. Esta capacidad se aplicó para el tratamiento de un hidrolizado de madera con alta concentración de lignosulfonato que actúan como inhibidor de la fermentación de azúcar por la bacteria Clostridia. El tratamiento enzimático aumentó el peso molecular del lignosulfonato por polimerización, lo que permitió su parcial eliminación del hidrolizado. En estas condiciones, el hidrolizado pudo ser usado para la producción de productos de interés comercial por fermentación de sus azúcares.