Organosolventes para la extracción de compuestos con valor añadido de residuos de Posidonia oceanica

La Posidonia oceanica es una fanerógama marina y especie endémica que coloniza las cuencas costeras andaluzas formando praderas marinas. Esta planta marina es la especie más abundante en el mar Mediterráneo cubriendo aproximadamente 40.000 km2 del fondo marino. Debido a ello, se forman deposiciones costeras de hojas y rizomas que se quedan varados en las costas convirtiéndose en residuos. La caracterización química de residuos de Posidonia oceanica revela un contenido en celulosa, hemicelulosa y lignina comparable a los residuos agrícolas, siendo esta biomasa apta para ser revalorizada e incluida en un sistema de economía circular sostenible. Los disolventes orgánicos, también conocidos como organosolv, son reactivos que presentan diversas ventajas frente a los agentes químicos tradicionales empleados en la industria celulósica, en especial aquellos de alto punto de ebullición. Entre estas ventajas se encuentran la baja producción de inhibidores, el alto potencial de recuperación de los solventes, su bajo impacto ambiental, así como su alta selectividad en el fraccionamiento del material lignocelulósico, permitiendo obtener celulosa y lignina purificadas en la fracción sólida y líquida respectivamente. La lignina de la fracción líquida se puede separar de forma eficaz por precipitación. La celulosa y la lignina obtenidas pueden cubrir la demanda de estos productos en un mercado cada vez más exigente debido al crecimiento poblacional y económico. Además, estos dos compuestos pueden postularse como alternativas energéticas a los combustibles fósiles reduciendo la emisión de gases de efecto invernadero. La celulosa puede destinarse a la producción de bioetanol, biogás o incluso en la producción de hidrógeno, mientras que la lignina, polímero más estable y difícil de descomponer, puede destinarse como fuente de energía por combustión directa, gasificación, pirolisis o en la producción de hidrógeno.

• Revalorización de residuos de marea compuestos por hojas y raíces de P. oceánica.
• Extracción de celulosa con disolventes orgánicos también conocidos como organosolventes de alto punto de ebullición y bajo impacto ambiental.
• Comparativa de las pastas obtenidas con los disolventes etilenglicol y etanolamina tanto en hojas como rizomas.
• Extracción adaptada a un proceso de biorrefinería integrada con la revalorización de celulosa y lignina como subproductos de valor añadido.

Para la caracterización química de las hojas y rizomas se utilizaron los métodos TAPPI certificados por el American National Standards Institute (ANSI), excepto para la holocelulosa que se determinó según el método de Wise et al.. El contenido de ?-celulosa se determinó siguiendo la TAPPI T203, el contenido de cenizas según la TAPPI T211, los extractos de etanol-benceno según la TAPPI T204, el contenido de lignina Klason con la TAPPI T222 y los compuestos solubles en agua caliente con la TAPPI T207.
Para la extracción de la celulosa se han empleado dos disolventes orgánicos de alto punto de ebullición para el pasteo de hojas y rizomas: el etilenglicol y la etanolamina. Estos disolventes orgánicos tienen la ventaja, frente a otros más utilizados (alcoholes y ácidos orgánicos de bajo peso molecular), de que pueden utilizarse en los equipos empleados en los procesos clásicos (sosa y Kraft), pues no requieren condiciones de presiones elevadas.

Los resultados obtenidos demuestran el potencial de P. oceanica como fuente alternativa celulósica. La etilenamina es un organosolvente capaz de recuperar pastas de celulosa con bajos niveles de lignina adecuadas para la producción de papel de alta calidad y de polímeros biodegradables, mientras que las pastas glicólicas podrían utilizarse para fabricar productos que requieran una gran resistencia mecánica y en los que el color no sea un factor crítico, como por ejemplo cartón.
Por otro lado, la lignina eliminada en el tratamiento con etanolamina puede revalorizarse aplicando un proceso de biorrefinería integrada. En este escenario el tratamiento organosolv es una de las mejores opciones para producir más de un producto valioso (celulosa y lignina) en el mismo proceso. Los procesos organosolv de alto punto de ebullición proporcionan una recuperación eficaz de disolventes y subproductos. Permiten preservar la calidad de la celulosa y, mientras tanto, obtener lignina.