Determinação da relação siringila/guaiacila de lignina de Eucalyptus spp. por pirólise analítica

Abstract

Durante a polpação Kraft e o branqueamento subsequente da polpa, a quase totalidade da lignina é removida. Portanto, o conhecimento da quantidade e qualidade da lignina, celulose e hemiceluloses da madeira é de grande importância para uma boa previsão do rendimento total do processo de extração da celulose e da qualidade do produto final. Sabe-se que a composição da lignina em relação às quantidades de unidades siringila (S) e guaiacila (G) pode afetar a eficiência da polpação kraft. A relação siringil/guaiacil (S/G) foi determinada em madeiras de clones de Eucalyptus cultivados na região de Guanhães do estado brasileiro de Minas Gerais por pirólise acoplada à cromatografia gasosa e à espectrometria de massas (Pi-CG/EM). As amostras foram pirolisadas a 550 oC e 39 compostos foram identificados, sendo 14 derivados de carboidratos e 25 derivados de lignina. A relação siringil/guaiacil foi calculada com base nos valores de área dos sinais registrados no pirograma; e comparada com o resultado obtido pelo método de oxidação alcalina com nitrobenzeno. Os cálculos da relação S/G foram realizados considerando o grupo de marcadores Guaiacol; 4-metil-1,2-Benzenediol; 4-vinil guaiacol; Vanilina; Eugenol; Isoeugenol; como marcadores do tipo guaiacil e os compostos Metoxieugenol; cis-4-propenilsiringol; Siringaldeído; 4-vinilsiringol e trans-4-propenilsiringol como marcadores do tipo siringil. Estes marcadores foram utilizados na análise das componentes principais, separando os clones e identificar os compostos responsáveis na separação e observar a similaridade dos picos dos compostos por análise hierárquica por agrupamento. O modelo gerado apresentou uma equação com coeficiente de correlação eficiente para predizer o resultado de S/G pela técnica de pirólise. A metodologia proposta empregando os marcadores de lignina mostrou-se útil na determinação da relação S/G em madeiras de eucalipto por Pi-CG/EM, em função da rapidez de análise e do consumo de pequenas quantidades de amostras.

During Kraft pulping and subsequent pulp bleaching, almost all of the lignin is removed. Therefore, it is important to know about quantity and quality of lignin, cellulose and hemicellulose in the wood to predict the pulp extraction process and the final product’s quality with good precision. It is known that the lignin composition concerning the amounts of syringyl units (S) and guaiacyl (G) can affect the efficiency of kraft pulping. Syringyl/guaiacyl ratio (S/L) was determined in Eucalyptus clones, grown in Guanhães region, Minas Gerais state, by pyrolysis coupled to gas chromatography and mass spectrometry (Py-GC/MS). Samples were pyrolyzed at 550 ° C and 39 compounds were identified - 14 derived from carbohydrates and 25 derived from lignin. Syringyl/guaiacyl ratio was calculated based on area values of the signals recorded in the pyrogram and compared with the results obtained by nitrobenzene alkaline oxidation method. Guaiacol,4-methyl- 1,2-Benzenediol, 4-vinyl guaiacol, vanillin, eugenol and Isoeugenol were used as guaiacyl type markers and Metoxyeugenol; cis-4-propenylsyringol, syringaldehyde, 4-vinylsiyringol and trans-4-propenylsyringol as syringyl type markers to perfom S/G ratio calculations. These markers were used in the analysis of the main componentes, which can separate the clones and identify the compounds responsible for the separation and observe the similarity of the peaks of the compounds for analysis by hierarchical clustering. The proposed methodology using lignin markers was proved useful in determining the S/G ratio in eucalyptus wood by Py-GC/MS, insofar as the analysis speed and the small amounts of samples consumption.