Predicción del potencial de líquidos iónicos en la disolución de lignocelulosa y modelación integral del proceso

Abstract

Las biorrefinerías constituyen procesos sostenibles de conversión de biomasa a productos de valor agregado. En este contexto, disolventes verdes como los líquidos iónicos (LI´s) pueden emplearse para producir disoluciones homogéneas de lignocelulosa. En el presente trabajo se modeló la disolución de celulosa, hemicelulosa y lignina en los LI’s [Bmim]Cl, [Emim]Cl, [Emim]Ac, [Amim]Cl y [Bmim]Br. Se estimó la interacción molecular soluto-disolvente utilizando el modelo de cribado tipo conductor para solvatación real (COSMO-RS). De acuerdo con los resultados predichos por COSMO-RS, el LI con mejor capacidad de disolución fue [Emim]Ac, mismo que se utilizó para simular la disolución de componentes lignocelulósicos en Aspen Plus. El sistema modular secuencial involucró tres etapas: disolución, regeneración y recuperación de solventes, se logró separar 15.3 kg/h de hemicelulosa, 29.5 kg/h de celulosa y 5.6 kg/h de lignina partiendo de una carga de biomasa equivalente a 50 kg/h. La recuperación de EmimAc alcanzó en 77.54% del flujo total alimentad.

Biorefineries are sustainable processes for converting biomass to value-added products. In this context, green solvents such as ionic liquids (LI s) can be used to produce homogeneous lignocellulose solutions. In the present work the dissolution of cellulose, hemicellulose and lignin was modeled in the LI’s [Bmim]Cl, [Emim]Cl, [Emim]Ac, [Amim]Cl and [Bmim]Br. The solute-solvent molecular interaction was estimated using the conductive screening model for real solvation (COSMO-RS). According to the results predicted by COSMO-RS, the LI with better dissolution capacity was [Emim]Ac, which was used to simulate the dissolution of lignocellulosic components in Aspen Plus. The sequential modular system involved three stages: dissolution, regeneration, and recovery of solvents, 15.3 kg/h of hemicellulose, 29.5 kg/h of cellulose and 5.6 kg/h of lignin was separated from a biomass load equivalent to 50 kg/h. EmimAc recovery reached 77.54% of the total flow fed.