A lignina está na estrutura das árvores e de quase toda vegetação terrestre – inclusive na cana-de-açúcar ou, mais especificamente, no seu bagaço. Junto com a celulose e a hemicelulose, também presentes nas plantas, a lignina é um dos biopolímeros mais abundantes do planeta.
Entretanto, apesar dessa abundância, seus usos industriais ainda são limitados.
Subproduto na produção de papel e de biocombustíveis, a maior parte da lignina residual é ou descartada, ou queimada para produção de bioenergia, como acontece na Raízen. Estima-se que menos de 2% da lignina global seja aplicada em processos industriais de valor.
Mas, com novas tecnologias para purificação e transformação da molécula, isso está prestes a mudar.
Com características únicas, a lignina tem aplicações promissoras em diversos setores – desde a geração de energia até os biocombustíveis avançados, biomateriais e bioquímicos.
Este artigo explora a composição, propriedades, métodos de extração, aplicações industriais e os benefícios da lignina para a sustentabilidade.
O que é Lignina?
A lignina é um componente essencial da flora terrestre. Encontrada nas paredes celulares das plantas, ela faz a liga da celulose com a hemicelulose e confere resistência e rigidez às plantas, permitindo que cresçam e suportem seu próprio peso. 
Além disso, a lignina atua na defesa das plantas contra fungos e outros decompositores, o que contribui para a longevidade das estruturas vegetais.
Uma curiosidade: a lignina só está presente nas plantas terrestres, e não aquáticas. Ela é uma resposta da seleção natural para proteger as plantas no novo ambiente terrestre, que trouxe novos desafios e características, como a necessidade de estabilidade e proteção contra raios UV, além de funções antioxidantes e antimicrobianas. A vegetação aquática não precisa da lignina, pois se equilibra pela própria densidade da água, não tem incidência de sol, nem presença de oxigênio.
Propriedades da Lignina
Resistência é a principal propriedade da lignina. Diferentemente da celulose e da hemicelulose, a lignina é um biopolímero com anéis aromáticos em sua composição.
Esses anéis aromáticos conferem à lignina uma estrutura tridimensional complexa e altamente ramificada.
Essa complexidade, que dificulta a sua decomposição e protege as plantas, também representa um desafio para a sua extração e processamento industrial.
No entanto, é essa mesma característica que possibilita que ela substitua alguns químicos e/ou combustíveis de origem fóssil, e seja tão valiosa em aplicações que requerem durabilidade e estabilidade química.
Vale lembrar: ela é totalmente renovável e, sendo extraída de resíduos industriais, tem uma pegada de carbono muito baixa.
Processos de extração da Lignina
A lignina pode ser extraída de fontes como madeira, palha e resíduos agrícolas, incluindo o bagaço de cana-de-açúcar usado na produção de Etanol de Segunda Geração (E2G), pela Raízen.
Para isso, existem diferentes tratamentos físicos e/ou químicos e bioquímicos, de diferentes complexidades, a serem definidos conforme a matéria-prima e os usos que se pretende dar ao produto.
O mais comum é o método Kraft, que utiliza uma mistura de hidróxido de sódio e sulfeto de sódio em altas temperaturas para quebrar a lignina.
No método Organosolv, a lignina é extraída usando uma mistura de solventes orgânicos, como ácido acético, ácido fórmico e etanol, junto à água. Este método produz lignina mais pura e uniforme comparada a outros tipos
No caso da lignina obtida do bagaço de cana, a produção do Etanol de Segunda Geração (E2G) já constitui “meio caminho andado”. Vamos entender mais?
A extração da lignina do bagaço de cana - resíduo do E2G
A cana-de-açúcar tem celulose, hemicelulose e lignina em sua composição. Da moagem da cana, obtém-se o açúcar, o Etanol de Primeira Geração (etanol comum) e o biogás. Desse processo, sobra o bagaço da cana.
O bagaço também é composto de celulose, hemicelulose e lignina. A tecnologia da Raízen consegue, a partir de uma espécie de cozimento ácido, quebrar mais a fibra do bagaço e acessar os açúcares da celulose e da hemicelulose, transformando-os em mais etanol: o Etanol de 2ª Geração (E2G).
A Raízen é a única empresa do mundo a conseguir fazer isso em escala industrial. Conheça mais sobre o E2G
Esse processo gera outro resíduo: a lignina.
Ao submeter esse resíduo ao processo de solvólise desenvolvido pela startup holandesa Vertoro, obtém-se uma lignina superpurificada, de baixo peso molecular. Combinando a grande escala da produção de E2G da Raízen com a tecnologia de purificação de lignina, obtém-se grandes quantidades de lignina pura a ser aplicada nos mais diversos setores.
Aplicações da Lignina na indústria
Atualmente, o principal uso da lignina é a queima para geração de bioeletricidade. Parte da lignina industrial também é usada como aglutinante na produção de compensados, corantes e concreto. Além disso, existem usos no curtimento de couro ou em condicionadores de solo.
Na Raízen, atualmente, a lignina é queimada para gerar bioeletricidade. O processo proporciona a autossuficiência dos bioparques de energia da Raízen, e o restante da energia elétrica é comercializado na rede de distribuição.
Mas a purificação da lignina permite extrair ainda mais de seu potencial, possibilitando usos mais avançados que geram maior valor agregado ao produto.
Ela pode ser utilizada em misturas para biocombustíveis para navegação e aviação, por exemplo. Além disso, por ter anéis aromáticos, a lignina pode substituir o petróleo na indústria química e até na produção de cosméticos.
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Benefícios da Lignina para a sustentabilidade
A utilização da lignina promove a economia circular, ao transformar resíduos industriais em produtos valiosos. Isso reduz a quantidade de resíduos gerados e minimiza os impactos ambientais, contribuindo para um futuro mais sustentável.
O aproveitamento da lignina, que é um resíduo da produção de biocombustíveis como o E2G, maximiza o aproveitamento da cana-de-açúcar.
Como biocombustível, a lignina desempenha um papel importante na redução da dependência de combustíveis fósseis ao fornecer uma alternativa renovável e de baixo carbono para setores que precisam de alta performance (e que, por isso, não podem ser facilmente eletrificados), como aviação e navegação.
Além disso, suas aplicações em materiais avançados e produtos químicos podem substituir substâncias derivadas do petróleo, contribuindo ainda mais para a descarbonização de diferentes indústrias.
Com essas vantagens, a lignina se torna um componente essencial à transição energética, impulsionando inovações para uma economia de baixo carbono.
Inovações e tendências futuras
Ainda existe muito espaço para novos desenvolvimentos na transformação e aproveitamento da lignina, como destacou este levantamento da Embrapa. A cana-de-açúcar está entre as principais fontes para obtenção de lignina nesse sentido.
Estudo de caso: uso de Lignina na Raízen
Firmes no nosso propósito de redefinir o futuro da energia, estamos mudando a forma como a lignina é utilizada.
Como única produtora mundial de Etanol de Segunda Geração (E2G) em escala industrial, a Raízen gera grandes quantidades de lignina como resíduo. É aí que entra a importância da parceria com a Vertoro.
Além de aproveitar esse resíduo na geração de bioeletricidade, queremos transformar essa lignina em biocombustíveis avançados, produtos químicos e materiais.
Nesse sentido, os grandes objetivos desse projeto são:
- Desenvolver escala comercial de lignina pronta para ser aplicada em diversos setores através de tecnologia proprietária. Este produto poderá ser utilizado como:
- combustíveis sustentáveis de aviação (SAF) e marítimo (SMF);
- substituto renovável em biomateriais;
- alternativa sustentável para produção de bioquímicos e bioplásticos.
- Desenvolver parcerias com players que poderão avaliar a viabilidade desse produto em refinarias e outras indústrias químicas
A colaboração se concentrará, inicialmente, na produção de amostras em larga escala na unidade de demonstração da Vertoro na Holanda, a partir de julho de 2024.
Essas amostras serão distribuídas a produtores selecionados nos setores de combustível, produtos químicos e materiais para testes de aplicação. O objetivo da parceria é desenvolver um novo produto, a partir de resíduos, fortalecendo o portfólio de soluções renováveis da Raízen. Assim, maximizamos o potencial da cana-de-açúcar!
Conheça mais sobre o potencial da cana e descubra como a Raízen trabalha para chegar a 100% de aproveitamento dele por meio de aproveitamento de resíduos Cana-de-açúcar: entenda o potencial da cana na transição energética
Autor
Times de Trading, Transição Energética e Investimentos e Comunicação Corporativa da Raízen
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