DESLIGNIFICACIDESLIGNIFICACIÓÓN DE PASTA KRAFT DE EUCALIPTO N DE PASTA KRAFT DE EUCALIPTO CON EL POLIOXOMETALATO CON EL POLIOXOMETALATO SiWSiW1111 MnMnIIIIII EN UN EN UN

PROCESO MULTIETAPAS CON PEROXIDASA VERSPROCESO MULTIETAPAS CON PEROXIDASA VERSÁÁTIL TIL DE DE PleurotusPleurotus eryngiieryngii

Memoria del trabajo de fin de Máster en Estudios Avanzados en Química (Especialidad de Química Industrial y Medioambiental) por la Universidad de Sevilla

Tutor Prof. Alfonso Guiraum Pérez

Gisela Marques Silva

DESLIGNIFICACIDESLIGNIFICACIÓÓN DE PASTA KRAFT DE EUCALIPTO N DE PASTA KRAFT DE EUCALIPTO CON EL POLIOXOMETALATO CON EL POLIOXOMETALATO SiWSiW1111 MnMnIIIIII EN UN EN UN

PROCESO MULTIETAPAS CON PEROXIDASA VERSPROCESO MULTIETAPAS CON PEROXIDASA VERSÁÁTIL TIL DE DE PleurotusPleurotus eryngiieryngii

Gisela Marques Silva

Tutor del Máster: Alfonso Guiraum Pérez(Universidad de Sevilla)

Directores de tesis: Dres. Ana Gutiérrez y José Carlos del Río(IRNAS, CSIC, Sevilla)

Con la colaboración de Dmitry Evtuguin(Universidad de Aveiro, Portugal)

Abreviaturas

ABREVIATURAS

A Absorbancia

A245 Absorbancia a 245 nm

A480 Absorbancia a 480 nm

CED Cobre (II) –etilenodiamina

-E Etapa de extracción alcalina en los ensayos de blanqueo

ECF Elemental-Clorine Free

FAO Food and Agriculture Organization

h horas

HexA Ácidos hexenurónicos

IK Índice kappa

Ligninaox Productos de degradación oxidativa de la lignina

LiP Lignina peroxidasa

min Minutos

MnP Manganeso peroxidasa

POM Polioxometalato

POM 1- Primera etapa POM en los ensayos de deslignificación

-POM 2- Segunda etapa POM en los ensayos de deslignificación

POMox Polioxometalato oxidado

POMred Polioxometalato reducido

rpm Revoluciones por minuto

TAPPI Technical Association of the Pulp and Paper Industry

TCF Totally-Clorine Free

I

Abreviaturas

II

UV/VIS Espectroscopía de ultravioleta/visible

VP Peroxidasa versátil

-VP- Etapa en los ensayos de deslignificación donde se da la reoxidación del POM

ε Coeficiente de extinción molar

Índice

ÍNDICE

I

1

1

1

2

2

2

3

3

4

4

4

5

7

7

7

7

8

8

8

9

9

10

ABREVIATURAS.……..………………………………………………………………………

I. INTRODUCCIÓN……………....…………………………………………………………...

1. Perfil general sobre la industria de la pasta de papel...........…………………………

2. Fuentes de fibra para la fabricación de pasta de papel………………………………

2.1. Fibras procedentes de maderas……………………………………………………......

2.1.1. Maderas de coníferas……………………………………………………………..

2.1.2. Maderas de frondosas…………………………………………………………….

2.2. Fibras procedentes de materiales no madereros………………………………………

3. Composición química del material lignocelulósico………………………………

3.1. Sustancias macromoleculares…………………………………………………………

3.1.1. Celulosa………………………………………………………………………………..

3.1.2. Hemicelulosas………………………………………………………………………….

3.1.3. Lignina………………………………………………………………………………….

3.2. Sustancias de bajo peso molecular…………………………………………………….

3.2.1. Compuestos extraíbles………………………………………………………………….

3.2.2. Cenizas………………………………………………………………………………….

4. Breve descripción del proceso de obtención de pasta de papel……………………

4.1. Pastas mecánicas……………………………………………………………………....

4.2. Pastas químicas………………………………………………………………………..

4.2.1. Proceso a la soda………………………………………………………….....…............

4.2.2. Proceso kraft o al sulfato……………………………………………………….............

4.3. Pastas químico-mecánicas…………………………………………………………….

5. Proceso de blanqueo de la pasta…………………………………………………..

III

Índice

IV

6. Polioxometalatos como catalizadores de blanqueo……………………………....

6.1. Deslignificación oxidativa con oxígeno catalisada por polioxometalatos…………….

II. ANTECEDENTES Y OBJETIVOS………………...……………………………………..

III. MATERIAL Y MÉTODOS…...…………………………………………………………..

1. Muestras…………………………………...……………………………………….

2. Optimización de la cinética de oxidación de SiW11MnII con peroxidasa versátil

(VP) monitorizada por espectroscopia UV/VIS…………………………………………

3. Ensayos de deslignificación de la pasta kraft de eucalipto con SiW11MnIII…….....

4. Determinación de la humedad de las pastas……………………………………….

5. Determinación de índice kappa……………………………………………………

6. Determinación de la viscosidad intrínseca………………………………………..

7. Determinación de la cantidad en ácidos hexenurónicos…………………………..

IV. RESULTADOS Y DISCUSIÓN………………………………………………….

1. Optimización de la cinética de oxidación de SiW11MnII con peroxidasa versátil

(VP) monitorizada por espectroscopia UV/VIS………………..………………………

2. Ensayos de deslignificación de la pasta kraft de eucalipto con SiW11MnIII……...

V. CONCLUSIONES…………………………………………………………………

VI. REFERENCIAS………………………………………………………………….

VII. ANEXOS……………………………………..……………………………………

10

12

14

15

15

15

15

17

17

18

19

21

24

25

28

29

32

I. Introducción

I. INTRODUCCIÓN

1. Perfil general sobre la industria de la pasta de papel

La pasta de papel es el producto que resulta de la separación de las fibras de la madera u

otros materiales fibrosos y constituye un producto intermedio dentro del proceso global de

transformación de las materias primas en papel. Sus propiedades, que incidirán ampliamente en

las de los productos finales, papel y cartón, dependen de la fuente de fibras y del proceso de

pasteado utilizado, cuyo objetivo principal consiste en la liberación de las fibras por destrucción o

debilitación de los enlaces que las mantienen unidas en una estructura bien cohesionada [1].

Se cree que la fabricación de papel tiene su origen en China hacia el año 100 d. C, donde

se utilizaban trapos, cáñamo, paja y hierba como materias primas, golpeándose contra morteros

de piedra para separar la fibra original y utilizando extractos de agar y algas marinas para dar la

impermeabilidad necesaria y unir las fibras [2,3]. Las primeras máquinas continuas de papel se

patentaron en los años de cambio del siglo XIX al XX. Entre 1844 y 1884 se desarrollaron los

primeros métodos para la obtención de pasta a partir de madera, una fuente de fibra más

abundante que los trapos o las hierbas; estos métodos implicaban la abrasión mecánica y la

aplicación de procedimientos químicos basados en sosa cáustica, sulfitos y sulfatos. Con estos

cambios se inició la era moderna de la fabricación de pasta y de papel [2].

2. Fuentes de fibra para la fabricación de pasta de papel

Para la fabricación de pasta de papel se utilizan materiales lignocelulósicos de origen

forestal y agrícola. La madera es actualmente el material lignocelulósico más utilizado en la

fabricación de la pasta de papel en los países desarrollados [4].

Además de la madera, se pueden utilizar otras plantas como materia prima, entre ellas la

paja de cereales diversos como el trigo, el centeno, etc.; el arroz; cañas como el bagazo; tallos

leñosos del bambú, lino y cáñamo; y fibras de semillas, hojas y cortezas, como las del algodón, el

abacá y el henequén o sisal. El propio papel viejo puede ser reciclado, constituyendo por lo tanto

una fuente de materia prima para la obtención de pasta de papel [5].

1

I. Introducción

2.1. Fibras procedentes de maderas

La madera es un material natural muy complejo al que no se le puede atribuir

generalmente una composición química precisa y definitiva, dependiendo del árbol, de su

localización geográfica, de las características del suelo, entre otros [6].

Las fibras de celulosa, con relación a su configuración, pueden variar según su largura,

diámetro global y espesura de sus paredes. Relativamente a la calidad de la pasta que se desea

obtener, la dimensión de la fibra es una característica muy importante, fácilmente relacionada con

la resistencia del papel. Aparece así una diferencia entre pastas de fibra larga y pastas de fibra

corta. La fibra larga está asociada a las maderas de coníferas y la fibra corta a las maderas de

frondosas [5].

2.1.1. Maderas de coníferas

Las principales maderas de coníferas usadas para la fabricación de pasta de papel son el

pino y la picea. La estructura de estas maderas es sencilla, son ligeras y blandas por lo que son

fáciles de trabajar [7]. Están constituidas principalmente por traqueidas, que representan más del

90% de la madera siendo elementos morfológicos largos y que tienen como función el soporte

mecánico, conducción de agua y nutrientes [8, 9]. Otro tipo de célula en las coníferas es el

parénquima, el cual es no fibroso, corto, pudiendo estar agrupado radial o longitudinalmente y

tienen función de almacenamiento de nutrientes [7, 8, 10].

2.1.2. Maderas de frondosas

Las principales maderas de frondosas utilizadas para la fabricación de pasta de papel son

eucalipto y chopo o abedul. Estas maderas están constituidas por células de paredes gruesas, con

pequeños espacios huecos, por lo cual son más pesadas que las maderas de coníferas, y tienen un

tejido leñoso más compacto ofreciendo mayor resistencia y siendo por lo tanto más difíciles de

trabajar [7].

Las fibras de las maderas de frondosas son principalmente del tipo libriforme, con

funciones de soporte, y también compuestas por vasos, con funciones de conducción. Las

proporciones relativas son de 50% para fibras, 30% para los vasos y cerca de 20% para el

parénquima. El porcentaje de parénquima es superior en las frondosas influyendo principalmente

en las propiedades físicas de la madera y en las pastas resultantes [8].

2

I. Introducción

2.2. Fibras procedentes de materiales no madereros

A partir de mediados del siglo XIX la madera ha sido la materia prima preferida para la

fabricación de pasta y papel debido a su disponibilidad en grandes cantidades, a la menor

presencia de material no fibroso, a la obtención de una pasta de características más uniformes y a

su mejor comportamiento en el proceso de fabricación. No obstante en los últimos años ha habido

un incremento importante en la demanda del papel, y la FAO (Food and Agriculture

Organization) ha pronosticado un incremento a nivel mundial del consumo anual de papel y

cartón que irá desde los 210 millones de toneladas en 1988 a alrededor de los 350 millones de

toneladas para el año 2010. Este continuo aumento de la demanda de papel puede causar, a nivel

mundial, una insuficiencia en el suministro de fibras madereras, conduciendo a un progresivo

aumento de la escasez de materia prima maderera y a una gradual deforestación en algunas áreas

del planeta. Una posible solución a este problema puede ser la utilización de fibras de origen

agrícola [11].

Esencialmente tres categorías de plantas son usadas en la producción de fibras no

madereras, aunque en teoría casi cualquier planta fibrosa puede ser utilizada; fibras procedentes

de plantas anuales como el cáñamo, kenaf, lino, yute, abacá; residuos agrícolas como la paja de

trigo, maíz, paja de arroz, bagazo de caña y sisal; hierbas silvestres como pastos, bambú, hierba

elefante; etc. [4]. Actualmente estas fibras representan una alternativa para países con baja

disponibilidad de maderas y para los que disponen de residuos agrícolas fibrosos o cultivos de

plantas fibrosas no madereras [12], así el uso de fibras naturales provenientes de plantas como

fuente de materia prima para la producción de pasta de celulosa y papel ha sido creciente,

especialmente en los países en vías de desarrollo, como la India, China y algunos países

latinoamericanos [4].

3. Composición química del material lignocelulósico

Los principales componentes de las fibras lignocelulósicas o de la biomasa

lignocelulósica son los polímeros constituyentes de todas las paredes celulares de materiales

vegetales: celulosa, hemicelulosa y lignina, además de algunos componentes minoritarios de bajo

peso molecular que pueden ser extraídos con disolventes orgánicos, siendo normalmente

designados por extraíbles y otros componentes inorgánicos [4, 8]. La composición química de las

fibras lignocelulósicas varía con las especies, pero de una forma general se puede decir que existe

3

I. Introducción

un mayor porcentaje de celulosa, entre un 40 y 50%, siendo a veces superior, entre un 10 y 30%

de lignina, de 20 a 30% de hemicelulosa y un pequeño porcentaje de extraíbles. El contenido en

cenizas varía de una forma sustancial, como en el caso de la madera cuyo contenido es inferior a

1% o en el caso de fibras de materiales no madereros que es superior [4].

3.1. Sustancias macromoleculares

3.1.1. Celulosa

La celulosa es la base estructural de las plantas, siendo químicamente definida como un

heteropolímero lineal constituido por unidades de D-glucopiranosa unidas mediante enlaces

glucosídicos en la configuración β(1-4), donde dos moléculas de glucosa se unen por la

eliminación de una molécula de agua entre dos grupos hidroxilo de los carbonos C1 y el C4 de la

otra unidad para formar la molécula de celobiosa, un disacárido que representa la unidad

constitutiva de la celulosa (Figura I. 1) [6, 8, 13].

Unidad de celobiosa

Figura I. 1. Estructura de la cadena de celulosa.

3.1.2. Hemicelulosas

Son heteropolisacáridos que, al igual que la celulosa, tienen la función general de soporte

en las paredes celulares y poseen un grado de polimerización inferior al de la celulosa [6, 8]. Las

hemicelulosas al contrario que la celulosa están compuestas por diferentes monosacáridos

formando cadenas más cortas y con ramificaciones, fácilmente hidrolizables en sus monómeros:

D-glucosa, D-manosa, D-xilosa, L-arabinosa, ácido 4-O-metil-D-glucurónico, ácido D-

galacturónico y L-ramnosa [4, 6]. Algunas hemicelulosas están asociadas a la porción celulósica,

mientras que otras están asociados a la lignina [14].

4

I. Introducción

El contenido en hemicelulosa, difiere mucho en función de las diferentes especies, tanto

por la cantidad como por la variedad, tanto en maderas como en otros materiales

lignocelulósicos. En el caso de la madera se puede apreciar una mayor cantidad de manosa y

galactosa en las coníferas, mientras que la xilosa y los grupos acetilo son más abundantes en las

frondosas [4].

3.1.3. Lignina

Después de la celulosa, es el polímero más abundante en el mundo vegetal y su función es

actuar como aglomerante de las fibras debido a su carácter hidrófobo, además de proteger contra

la humedad y los agentes atmosféricos [4, 14]. Es muy diferente de la celulosa y de las

hemicelulosas, pues es un polímero aromático formado por la condensación oxidativa de los

precursores fenólicos (alcohol p-cumarílico, alcohol coniferílico y alcohol sinapílico,

representados en la Figura I. 2). Es un polímero ramificado, tridimensional y amorfo, constituido

a partir de unidades de fenilpropano que se unen entre sí por enlaces del tipo éter alquil-arílico [4,

14, 15].

Alcohol p-cumarílico Alcohol coniferílico Alcohol sinapílico

Figura I. 2. Fórmula estructural de los precursores biosintéticos de la lignina.

La cantidad de lignina y su distribución a través de las paredes celulares difieren según su

origen, pues en las coníferas hay mayor porcentaje de lignina que en las frondosas. La estructura

básica de la lignina también difiere entre coníferas y frondosas. En las coníferas la estructura que

se repite predominantemente es la unidad de guayacilo (G), que contiene un único grupo

metoxilo en el anillo de fenilpropano y deriva del alcohol coniferílico (más de 95% de las

unidades estructurales). En el caso de las frondosas, hay predominantemente dos unidades que se

5

I. Introducción

repiten, la unidad guayacilo (G) y la unidad siringilo (S), conteniendo esta última dos grupos

metoxilo por núcleo de fenilpropano y deriva del alcohol sinapílico [14, 15]. Por otro lado, en la

lignina de fibras procedentes de materiales no madereros la estructura presenta unidades del tipo

p-hidroxifenilo (H), procedentes del alcohol p-cumarílico, y unidades S y G, en proporciones

variables dependiendo de la planta [14]. En la Figura I. 3 se muestra la complejidad de la

estructura de una lignina de conífera y se observan las diferentes subunidades.

4

1

2

3

5

Figura I. 3. Estructura química de la lignina de coníferas formada por diferentes tipos de sub estructuras. 1-4 son estructuras diméricas; siendo (1) éter guayacilglicerol-β-arílico, (2) fenilcumarano, (3) pinoresinol y (4) éter difenílico; y (5) es una estructura trimérica de dibenzodioxocina [14].

6

I. Introducción

Las unidades guayacilo, al contrario que las siringilo, tienen un único grupo metoxilo y la

posición C-5 está libre y disponible para la formación de enlaces carbono-carbono, por lo que

ligninas con mayor cantidad de unidades guayacilo tienen una estructura más condensada y por lo

tanto la lignina se elimina con mayor dificultad.

3.2. Sustancias de bajo peso molecular

Estos componentes existen en los materiales lignocelulósicos en una proporción mucho

menor que los otros constituyentes, pero tienen gran influencia en las propiedades y en el

procesado de estos materiales. Algunos protegen la madera de los insectos y son responsables de

dar color, olor y gusto a la madera. Pertenecen a diferentes clases de compuestos químicos pero

simplificando se pueden dividir en compuestos extraíbles y cenizas [4].

3.2.1. Compuestos extraíbles

Estas sustancias existen en menor proporción que los otros constituyentes y existen tanto

en maderas de frondosas como en coníferas y también en los materiales no madereros. Consisten

en compuestos orgánicos no poliméricos tanto lipofílicos como hidrofílicos, que pueden ser

extraídos con solventes orgánicos [16, 17]. La fracción lipofílica de los extraíbles comprende una

gran diversidad de compuestos como terpenos, ácidos grasos libres, hidrocarburos, alcoholes,

ceras, esteroles, ésteres de esteroles, glicéridos y otros compuestos oxidados [4, 17].

3.2.2. Cenizas

Son sustancias inorgánicas que se pueden determinar por incineración del material entre

575 y 850º. Fundamentalmente son sales inorgánicas de calcio, potasio y magnesio, así como

sílice en las maderas tropicales. Forman carbonatos, fosfatos, oxalatos y silicatos [4].

4. Breve descripción del proceso de obtención de pasta de papel

En el proceso de elaboración de la pasta de papel se separan las fibras de celulosa del

resto de los componentes de la madera, lignina fundamentalmente [18]. El fundamento principal

del proceso es la eliminación de la lignina afectando lo más mínimo posible la pared secundaria

de las fibras [8]. El proceso de pasteado u obtención de una suspensión de fibras en agua, consta

de varias fases [4]:

- Preparación de la materia prima: son operaciones tales como el lavado de troncos, corte,

descortezado y astillado que facilitan el tratamiento posterior.

7

I. Introducción

- Obtención de la pasta: se realizan de diversas formas (por métodos químicos, mecánicos y

químico-mecánicos), según la calidad que se desea obtener.

- Lavado: se realiza para eliminar las sustancias disueltas que acompañan la pasta.

- Depuración y acondicionamiento: las fibras se tratan para dejarlas sin sustancias extrañas y

con un tamaño y espesor adecuado para procesos posteriores.

- Blanqueo: consiste en la eliminación de la lignina residual y componentes coloreados de la

pasta.

4.1. Pastas mecánicas

El tratamiento mecánico tiene como objetivo la disgregación y separación física de las

fibras. La lignina que une la celulosa a las hemicelulosas no se disuelve, apenas se torna más

blanda [2, 4]. Las especies utilizadas para la fabricación de pasta mecánica son las maderas de

coníferas, pero se han utilizado frondosas [5]. La fabricación de pastas mecánicas ofrece la

ventaja de dar como resultado rendimientos elevados (90- 95%) [4].

4.2. Pastas químicas

En el pasteado o cocción química, la deslignificación se lleva a cabo con la ayuda de

agentes químicos ácidos o básicos, en digestores o reactores a altas temperaturas y presiones [4].

La pasta se produce con disolución de la lignina que se encuentra entre las fibras del material

lignocelulósico, sin dañar sustancialmente la celulosa.

En el pasteado químico, ya que la lignina y las hemicelulosas se pierden, los rendimientos

son normalmente de 40 a 60%, el producto es más resistente y de mejor calidad [2, 4]. Los

métodos químicos se dividen en ácidos o alcalinos dependiendo del pH del reactivo [4].

4.2.1. Proceso a la sosa

Es el más antiguo y el más simple de los procesos químicos alcalinos, donde su finalidad

es eliminar parte de la lignina contenida en la fibra. La fibra pretratada entra en la planta de pasta,

donde se somete a un proceso de cocción con sosa cáustica y vapor a alta presión y temperatura.

Esta operación se efectúa en digestores continuos [2, 4, 12].

El hidróxido de sodio, o sosa cáustica, es un producto muy útil para la deslignificación de

materias primas vegetales, principalmente de maderas, pajas de cereales y plantas fibrosas en

general [12].

8

I. Introducción

Además se puede utilizar antraquinona (AQ) que funciona como catalizador. Este aditivo

presenta dos efectos fundamentales como son la aceleración del proceso de deslignificación

alcalino y la estabilización de los carbohidratos, mejorando además los rendimientos respecto al

proceso convencional en las mismas condiciones de operación [12].

4.2.2. Proceso kraft o al sulfato

El proceso kraft para la obtención de pasta de papel es un proceso químico alcalino que

deriva del proceso a la sosa [1]. En este proceso, además de hidróxido de sodio se utiliza el

sulfuro sódico, siendo estos agentes de cocción conocidos como lejías blancas [2, 4].

El proceso se lleva a cabo en digestores que pueden ser tanto discontinuos como

continuos, en los que se introducen las astillas junto a las lejías blancas llevándose a cabo la

cocción a elevada temperatura (150-170ºC) y presión [1]. De un modo general el proceso tiene

lugar con una concentración de reactivos del 16-20% (expresados como peso de Na2O, en

relación al peso de la madera) y sus rendimientos varían entre un 40 y 60% (Figura 13) [4, 8]. La

ventaja de este proceso es que requiere tiempos de cocción relativamente bajos pues el sulfuro

acelera la deslignificación reduciendo la degradación del material celulósico y produciendo así

pastas de mejor calidad. La resistencia es su principal característica de donde deriva su nombre

“kraft”, del alemán resistencia [4, 8]. La muestra de pasta utilizada en el presente trabajo es una

pasta kraft de Eucalipto.

4.3. Pastas químico-mecánicas

Las pastas químico-mecánicas se obtienen por desfibrado de las maderas de frondosas o

coníferas en desfibradores del tipo clásico, habiendo la madera sufrido previamente un

tratamiento químico. La materia prima se introduce en autoclaves horizontales y se somete a la

acción de productos químicos, siendo más vulgarmente usada una solución caliente de bisulfito

sódico. La pasta pasa después por desfibradores, seguidamente se lava y se blanquea. La pasta

resultante es semejante a la pasta mecánica, pudiéndose no obstante utilizar maderas de frondosas

que no sirven como materia prima para la fabricación de pasta mecánica [5].

9

I. Introducción

5. Proceso de blanqueo de la pasta

En el proceso de blanqueo se trata químicamente la pasta de celulosa para eliminar la

lignina residual que queda después del proceso de cocción. Los componentes coloreados de la

lignina son degradados, disueltos y/o decolorados. El principal objetivo en este proceso es el

blanqueo de la pasta tratando que, un mínimo posible, o ningún, daño ocurra a los polisacáridos,

particularmente a la celulosa [19]. Todo el material coloreado, en el caso de las pastas químicas

no puede ser eliminado en una sola etapa, tratándose por tanto de un procedimiento multietapas.

En este proceso se utilizan dos tipos de reactivos: oxidantes, que se emplean para degradar y

decolorar la lignina; y el álcali, que se emplea para degradar la lignina, para hidrolizar y para

facilitar su disolución posterior [4]. El proceso de blanqueo se lleva a cabo hasta el punto de

blancura que se pretende, por lo que el número de etapas dependerá de la calidad de la pasta que

se desea obtener, utilizándose comúnmente cinco fases de blanqueo, donde entre cada dos fases

de blanqueo hay una etapa de extracción donde se neutraliza la pasta [5]. Los reactivos comerciales más utilizados para el blanqueo son el cloro gas, el hipoclorito,

el peróxido de hidrógeno y el dióxido de cloro; y el único álcali utilizado comercialmente es el

hidróxido de sodio que se usa en la operación de extracción alcalina [4].

En la actualidad, a causa de la imposición de límites estrictos en la emisión total de

compuestos clorados orgánicos, de haluros orgánicos absorbibles y dioxinas en los efluentes de

las plantas de blanqueo, se están imponiendo cada vez más las secuencias de blanqueo que

eliminan parcialmente (ECF: Elemental-Clorine Free) o totalmente (TCF: Totally-Clorine Free)

el uso de compuestos clorados [4]. Para esto se están utilizando procesos de blanqueo que

utilizan dióxido de cloro, oxígeno, ozono y peróxido de hidrógeno [5].

6. Polioxometalatos como catalizadores de blanqueo

Los polioxometalatos (POMs) son catalizadores de oxidación conocidos por sus síntesis

orgánicas homogéneas y heterogéneas. A mediados de la década de los 90, los POMs fueron

propuestos como catalizadores de alta selectividad para el blanqueo de pastas kraft. Los POMs

fueron sugeridos como alternativas adecuadas a los reactivos de blanqueo basados en cloro,

perjudiciales para el ambiente, y al blanqueo convencional alcalino con oxígeno [20]. El uso de

estos compuestos presenta ciertas ventajas, como poder ser regenerados y reutilizados en el

proceso de deslignificación.

10

I. Introducción

Los polioxometalatos se caracterizan por ser aniones que se pueden visualizar

estructuralmente como conjuntos agregados metal-oxígeno [21]. Presentan un centro metálico,

M, que está rodeado por un grupo de átomos. Los agregados metal-oxígeno son poliedros (Figura

I. 4), donde los más frecuentes son los octaedros MOx, las bipirámides pentagonales o pirámides

cuadrangulares [21]. La unidad básica y más común de construcción de los POMs, los octaedros,

está formada por un metal rodeado de seis oxígenos (MO6), pudiendo estas unidades unirse unas

a otras [22].

Figura I. 4. Representación poliédrica de algunos polioxometalatos. a) Anión de Keggin α-[XM12O40]m-; b) Anión de Keggin del tipo α-[XM11M’(H2O)O39]n-; c) Anión tipo sándwich [(XW9O34)2M´4(H2O)2]p-; y d) Anión de Dawson [P2W18O62]p-.

En los POMs, los átomos ligantes son los átomos de oxígeno. En general presentan

unidades MOy, donde “y” indica el numero de coordinación de M. Además de M, O y otros

elementos, que usualmente son designados por X, pueden formar parte de la estructura de los

POMs. Pueden ser clasificados como isopolianiones o heteropolianiones, con fórmulas generales

[MmOy]p- y [XxMmOy]q- respectivamente, donde x≤m, M= Mo, W, V, Nb, Ta y X, que representa

11

I. Introducción

el heteropoliátomo introducido en la estructura y que está localizado en el centro de la molécula,

puede ser P, Si, Ge, B, As entre otros [21, 23].

Los polioxometalatos presentan una estructura organizada en unidades discretas y, a pesar

de que sus fórmulas generales son bastante simples, la composición de un grupo puede ser

altamente compleja, con varios elementos M formando parte de la estructura [22].

Los polioxometalatos con estructura de Keggin (Figura I. 4, a y b) son los más

importantes y los más estudiados actualmente ya que son los más estables y los más fácilmente

disponibles [22]. El anión de Keggin está compuesto por un tetraedro central XO4 rodeado por 12

octaedros MO6, metal-oxígeno, compartiendo aristas y vértices. Los octaedros se encuentran en

cuatro grupos M3O13. Cada grupo comparte los átomos de oxígeno de los vértices con otros tres,

formando el polioxometalato con estructura de Keggin, con la fórmula [XM12O40]m-, en que

XM12 es la fórmula abreviada. Los heteroátomos más comunes en los aniones de Keggin son los

heteropolitungstatos [XW12O40]m- y los heteropolimolibdatos [XMo12O40]m [22].

Los polioxometalatos presentan una serie de propiedades peculiares, entre ellas su

dimensión iónica relativamente grande, pues ya se han aislado y caracterizado estructuralmente

POMs de hasta 4nm. También son resistentes a la degradación oxidativa y presentan

generalmente una estabilidad térmica elevada. La solubilidad de las sales de

heteropolioxoaniones está principalmente determinada por el contra-ión, ya que estos compuestos

presentan una energía de red relativamente baja y la energía de solvatación del anión es

igualmente baja. Así, las sales de potasio, sodio y amonio son solubles en agua [21, 24].

Los POMs son susceptibles de recibir electrones, en procesos reversibles e irreversibles.

Las propiedades redox de estos complejos, pueden ser alteradas variando la estructura del POM o

el tipo o número de los sustituyentes. Este hecho es de especial interés en experimentos de

catálisis oxidativa, tal como la deslignificación de pasta de papel.

6.1. Deslignificación oxidativa con oxígeno catalizada por polioxometalatos

Los polioxometalatos son utilizados en procesos de deslignificación oxidativa con

oxígeno, cuyo objetivo principal es la oxidación selectiva de la lignina residual.

La degradación oxidativa de la lignina es un proceso relativamente fácil en este sistema,

ya que la lignina presenta un potencial redox inferior al de los polisacáridos. A pesar de haber

diferentes estructuras químicas redox y diferentes potenciales para cada polioxometalato en

12

I. Introducción

13

particular, en general las reacciones redox envueltas en la degradación oxidativa de la lignina

pueden ser descritas de la siguiente forma:

(1) POMox + Lignina → POMred + Ligninaox

(2) POMred + (m/4)O2 + mH+ → POMox + (m/2)H2O

En donde POMox y POMred son las formas oxidadas y reducidas del polioxometalato,

respectivamente, y Ligninaox representa los productos de bajo peso molecular procedentes de la

degradación oxidativa de la lignina.

En este proceso se pueden considerar dos sistemas principales: un sistema anaeróbico, en

que las dos reacciones ocurren en etapas separadas, donde el POM tiene función de oxidante

regenerativo, que consta de una primera etapa en condiciones anaeróbicas (1) y una segunda

etapa en condiciones fuertes de presión de oxígeno y de temperatura (2); y un sistema aeróbico,

en el cual las dos reacciones ocurren en la misma etapa, en la presencia de oxígeno y donde el

POM tiene la función de catalizador oxidativo.

Para la oxidación de la lignina y la reoxidación del POM es necesario que existan

condiciones termodinámicas favorables. De este modo, los polioxometalatos deben tener un

potencial redox más elevado que las unidades de lignina, para poder oxidar la lignina, y más baja

que el oxígeno para permitir su posible reoxidación por el oxígeno. La degradación oxidativa de

la lignina puede ocurrir a potenciales de 0,6-0,8V para las unidades fenólicas de la lignina y,

cerca de 1,0V para las unidades no fenólicas a pH 2 [25]. El potencial redox O2/H2O es de 1,22V

a pH 0, de este modo, los POM con potenciales redox entre 0,6 y 1,22V son posibles

catalizadores para la deslignificación por oxígeno. Sin embargo, existen otros factores, como los

cinéticos, que pueden limitar la reoxidación práctica de los POMs [24].

II. Antecedentes y objetivos

II. ANTECEDENTES Y OBJETIVOS

Anteriormente se han realizado ensayos de deslignificación de pasta de papel con oxígeno

molecular en la presencia del POM [SiW11MnIII(H2O)O39]5- [24, 26]. Este sistema surgió como

una alternativa para la reducción del uso de compuestos clorados y se demostró como uno de los

más selectivos para la oxidación de la lignina en pastas de papel sin afectar la viscosidad de las

pastas. Sin embargo, se verificó que el POM después del ensayo de deslignificación se encuentra

en un estado de oxidación predominantemente reducido, lo que inviabiliza la reutilización de los

licores resultantes en nuevas etapas/ ciclos de deslignificación. Anteriormente, se pretendió

resolver este problema utilizando una enzima que reoxide el POM, para de este modo poder

reutilizar el POM en una nueva etapa para deslignificación. La enzima utilizada en estos trabajos

fue la lacasa de Trametes versicolor, pero los resultados no fueron muy esperanzadores para una

posible aplicación industrial, pues era necesario mucho tiempo para que la lacasa reoxidase el

POM y la reoxidación no era completa [20, 24, 27, 28].

Durante la realización de este proyecto se pretendió resolver el problema de la

reoxidación del POM utilizando una enzima de tipo peroxidasa (peroxidasa versátil- VP). Esta

enzima se denomina peroxidasa versátil por su capacidad para oxidar tanto Mn2+ como diferentes

compuestos aromáticos (fenólicos y no fenólicos) y colorantes.

Al poseer capacidad para oxidar el Mn2+ se pensó que esta VP podría ser adecuada para

oxidar este POM que contiene Mn. El proceso puede ser descrito por las ecuaciones 1 y 2. En una

primera etapa, tendría lugar en el reactor la deslignificación de la pasta Kraft con oxígeno y

[SiW11MnIII(H2O)O39]5-, a 110 ºC o 100ºC, durante 1 o 2 horas, ecuación 1. En un paso

intermedio el POM se recuperaría, esto es, el líquido de filtrado obtenido de la primera etapa, se

reoxidaría por la enzima, en presencia de H2O2, a temperatura ambiente, ecuaciones 2.

Finalmente, se realizaría una nueva etapa POM reutilizando el POM reoxidado por la VP,

ecuación 1.

(1) Lignina + [SiW11MnIII(H2O)39]5- ligninaox + [SiW11MnII(H2O)39]6-.

(2) VP + H2O2 VPox + H2O

[SiW11MnII(H2O)39]6- + VPox [SiW11MnIII(H2O)39]5- + VP

14

III. Material y métodos

III. MATERIAL Y MÉTODOS

1. Muestras

La pasta de papel utilizada para los ensayos de deslignificación fue suministrada por la

empresa ENCE (Pontevedra, España), una pasta kraft de eucalipto (Eucalyptus globulus) sin

blanquear.

La enzima, peroxidasa versátil de Pleurotus eryngii (VP), fue suministrada por el Centro

de Investigaciones Biológicas (CIB, CSIC, Madrid) con una concentración de 35,5 μM.

La solución acuosa de [SiW11MnIII(H2O)O39]5- (SiW11MnIII) fue preparada a partir de α-

K8[SiW11O39]·13H2O, KMnO4 y Mn(CH3COO)2·4H2O. Se disolvieron aproximadamente 9,6 g de

K8[SiW11O39]·13H2O en 13 mL de agua, a 95 ºC aproximadamente. En vasos separados se

disolvieron, a temperatura ambiente, aproximadamente 0,095 g de KMnO4 en 10 mL de HCl

0,6mM y 10 mL de agua y aproximadamente 0.6 g de Mn(CH3COO)2·4H2O en 10 mL de agua.

Al vaso conteniendo K8[SiW11O39]·13H2O a 95 ºC se le adicionó poco a poco y

consecutivamente las disoluciones de los otros dos vasos y se dejó unos 25 minutos a 95 ºC. Se

guardó la disolución preparada hasta el dia siguiente para filtrarla y diluirla para 100 mL de modo

a la concentración final ser de aproximadamente 30 mM.

2. Optimización de la cinética de oxidación de SiW11MnII con peroxidasa versátil

(VP) monitorizada por espectroscopía UV/VIS Se realizaron varias pruebas en tampón acetato 0,1 M, pH 4,5 en el sentido de maximizar

la oxidación del POM con VP/H2O2, variando para esto la relación H2O2/POM y POM/VP. Las

lecturas se realizaron a un valor de longitud de onda fijo (490 nm) para intervalos de tiempo de 1

minuto, considerando ε en cm-1mol-1L de (SiW11MnIII)=327 y de (SiW11MnII)=19.

Todas las medidas espectrofotométricas se realizaron en un espectrofotómetro Jasco V-

560 UV/Vis a temperatura ambiente.

3. Ensayos de deslignificación de la pasta kraft de eucalipto con SiW11MnIII

Los ensayos de blanqueo se llevaron a cabo en un reactor PARR modelo 4842 (0,25 L)

equipado con un sistema de control de temperatura y mecanismo de agitación (Figura III. 1).

15

III. Material y métodos

Para cada uno de los ensayos, se dejó aproximadamente 8 g de pasta en remojo en unos

600 mL de agua destilada y en agitación constante durante dos noches. Se filtró la pasta, se pasó

al reactor y se adicionó 67 mL de tampón acetato de sodio 0,2 M pH 4,5 (concentración final de

0,1 M), disolución de POM concentrado (entre 12,5 a 13,5 mL para que la concentración final de

POM en la mezcla fuera de aproximadamente 3 mM) y agua destilada hasta 134 mL de volumen

total (considerando todavía la contribución del agua retenida en la pasta filtrada), para obtener

una consistencia final de 6%. Se presurizó el reactor con pO2=5 bar, se encendió la agitación

mecánica y se llevó hasta la temperatura pretendida (dependiendo del ensayo). Una vez acabado

el ensayo, se filtró la pasta y se lavó con agua destilada (POM 1-). En los casos en que los

líquidos de filtrado conteniendo el POM fueron reoxidados (-VP-), se adicionó a estos la enzima

y el peróxido de hidrógeno en las cantidades necesarias (obtenidas a través de los ensayos de

optimización), manteniendo agitación constante y a temperatura ambiente (para no

desnaturarlizar la enzima), durante aproximadamente 10 min (aunque a los seis minutos la

reoxidación ya se estimaba como completa). El filtrado conteniendo el POM reoxidado se añadió

nuevamente a la pasta filtrada reiniciando una nueva etapa de deslignificación (-POM 2-).

Figura III. 1. Imagen del sistema usado para los ensayos de deslignificación.

16

III. Material y métodos

Finalmente, todas las pastas deslignificadas se sometieron a extracción alcalina con NaOH

(-E) 2% durante 1 hora a 70 ºC. Después de las extracciones alcalinas, se lavaron las pastas con

agua destilada, hasta alcanzar pH neutro en el líquido de filtrado y se dejaron secar a temperatura

ambiente durante 4 días. Se realizaron análisis posteriores de humedad, índice kappa, viscosidad

intrínseca y ácidos hexenurónicos.

Ensayos de deslignificación realizados:

- Blanco 2h/110ºC (sin POM).

- Blanco 2h/110ºC (sin POM/sin O2).

- POM1 (1h/110ºC).

- POM1 (2h/110ºC).

- POM1 (2h/100ºC).

- POM1 (2h/110ºC) – POM2 (2h/110ºC).

- POM1 (1h/110ºC) – VP – POM2 (1h/110ºC).

- POM1 (2h/110ºC) – VP – POM2 (2h/110ºC).

4. Determinación de la humedad de las pastas

La humedad de las pastas se determinó secando aproximadamente 0,5 g de pasta a una

temperatura de 105±1ºC hasta obtener un peso constante.

5. Determinación del índice kappa

El procedimiento standard utilizado en la industria para determinar el grado de

deslignificación en una pasta química es la determinación del índice kappa por la norma TAPPI

T 236cm-85 (volumen en mL de una disolución de KMnO4 0,1 N consumido por 1 g de pasta).

La lignina de la pasta reacciona con el permanganato y la cuantificación del permanganato

consumido se determina por titulación con tiosulfato de sodio [29].

Se desintegraron, con ayuda de una batidora de mano, entre 1,4 a 1,6 g de pasta (ver

Anexo 1) en 140 mL de agua destilada y se lavó el pie de la batidora con 50 mL de agua. Se

colocó en agitación constante y se adicionó una mezcla de 25 mL de KMnO4 0,1 N y 25 mL de

H2SO4 0,2 N. Al cabo de 5 minutos se midió la temperatura y al cabo de 10 minutos se paró la

reacción con 5 mL de KI 1,0 N, se colocaron unas gotas de solución indicadora de almidón al

17

III. Material y métodos

0,2% y se tituló el I2 liberado con una disolución de Na2S2O3 0,2 N. Previamente se realizó

siempre un ensayo en blanco que no contenía pasta.

El índice kappa se calculó por la expresión:

[ ])25(013,01 tw

fpIK −+×

=

⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛ −=

1,0)( Nabp

Con:

IK= índice kappa

p= Volumen de permanganato de potasio 0,1 N consumido en el ensayo (mL)

f= factor de corrección para un consumo de 50 % de permanganato de potasio y que

depende de p (Anexo 2, [29]).

w= peso de pasta seca (g)

b= volumen consumido de tiosulfato de sodio para determinación del blanco (mL)

a= volumen consumido de tiosulfato de sodio para determinación de la muestra (mL)

N= normalidad de la disolución de tiosulfato de sodio

T= Temperatura del medio de reacción (ºC).

6. Determinación de la viscosidad intrínseca

La viscosidad de las pastas está directamente relacionada con el grado de polimerización

de las moléculas de celulosa y por lo tanto con la resistencia de las fibras. Se determinó la

viscosidad intrínseca de las pastas a través de la norma SCAN-CM 15:85 [30]. Este método

permite determinar la viscosidad de las pastas celulósicas solubles en una disolución de cobre

(II)-etilendiamina (CED) en un viscosímetro capilar.

Se pesó entre 0,15-0,20g de pasta (ver Anexo 3) y se transfirieron a frascos propios de 61

mL, se adicionó 25 mL de agua destilada y 5 hilos de cobre. Se colocaron los frascos a agitar

durante aproximadamente 30 minutos en un agitador de brazos. Seguidamente, se adicionó 25

mL de CED 1,0 M para dar lugar a la disolución de los polisacáridos. Se completó el volumen del

frasco con disolución de CED 0,5 M usando una bureta, se cerraron los frascos de modo a no

dejar burbujas de aire y se colocaron de nuevo sobre agitación durante otros 30 minutos.

Finalmente, se anotó el tiempo de escurrido de 1 mL de pasta disuelta en CED, repitiendo la

18

III. Material y métodos

lectura 3 veces para cada frasco, usando un viscosímetro capilar a una temperatura controlada de

25 ºC.

La viscosidad relativa de las pastas fue determinada por la expresión:

ηrel= h*tn

Con:

h= constante del viscosímetro, obtenida por calibración (0,0928 s-1)

tn= tiempo de escurrido (s)

A partir de la tabla que se encuentra en anexo (Anexo 4, [30]), se lee el valor del producto

[η]*C, que corresponde al valor de la viscosidad relativa obtenido:

ηrel= [η]*C

Con:

[η]= viscosidad intrínseca (mL/g)

C= concentración de la pasta seca en CED (g/mL).

7. Determinación de la cantidad en ácidos hexenurónicos (HexA)

Durante el proceso kraft, los ácidos 4-O-metil-D-glucurónicos, presentes en la cadena

principal de los xilanos, se convierten en los ácidos insaturados correspondientes a través de la

pérdida del grupo metanol- ácidos hexenurónicos. Estas estructuras se forman en la fase más

rápida de la cocción kraft y son de gran interés ya que interaccionan con los agentes químicos de

blanqueo y otros reactivos. De esta forma, la eliminación de los ácidos hexenurónicos reduce el

consumo de los reactivos de blanqueo y aumenta la blancura de las pastas [31, 32].

Los ácidos hexenurónicos interfieren con el método de determinación de la lignina

residual, índice kappa, ya que reaccionan con el permanganato de potasio, haciendo que se

obtenga un valor más elevado de lignina residual que el real. Es importante determinar la

cantidad de ácidos hexenurónicos presentes en las pastas para así medir el valor de índice kappa

sin la influencia de éstos [31, 32].

Los ácidos hexenurónicos se determinaron a través del método de la hidrólisis ácida,

norma TYÖOHJE C/6 15/07/98 [32]. En este método, los ácidos hexenurónicos son

selectivamente convertidos en derivados del furano. La determinación de la cantidad de HexA,

presentes en la pasta, se basea en la cuantificación de los derivados del furano que se forman a

través del análisis del espectro de UV/VIS.

19

III. Material y métodos

20

Para la determinación de los ácidos hexenurónicos, se pesaron aproximadamente 0,75 g

de pasta y se adicionaron 0,75 mL de tampón formato de sodio 10 mM. Se dejó impregnar la

pasta sobre agitación durante una noche. Esta mezcla se transfirió al reactor, se substituyó el aire

por nitrógeno durante 5 minutos, se encendió la agitación mecánica y se llevó la temperatura

hasta 110ºC durante 1h y con agitación constante. Una vez acabada la reacción se filtró la pasta y

se lavó, recogiendo siempre el líquido de filtrado, diluyéndose todo hasta 500 mL. Se leyó

entonces el valor de la absorbancia a 245 nm y 480 nm. Se realizó también un ensayo en blanco.

La cantidad de HexA existentes en las pastas se determinó por la expresión:

=CmAA

×−

7,8)( 480245

Con:

C= cantidad de HexA en la pasta (meq/Kg)

A245= absorbancia a 245 nm

A480= absorbancia a 480 nm

m= peso de la pasta seca (Kg)

8,7 mM-1cm-1= coeficiente de extinción molar a 245 nm con relación a los HexA.

IV. Resultados y discusión

IV. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

En el proceso de deslignificación se pretende eliminar la lignina residual, reduciendo el

índice kappa, con una disminución mínima de la viscosidad. De este modo, el análisis de

parámetros como el kappa, la viscosidad y los ácidos hexenurónicos determinan la selectividad

del proceso de deslignificación.

El POM SiW11MnIII ha sido previamente sugerido como catalizador en ensayos de

deslignificación de pastas kraft con oxígeno [24, 26-28]. Sin embargo, factores como los

cinéticos, limitan la reoxidación del POM por el oxígeno. Para solucionar este problema, en

trabajos anteriores, se utilizó para la reoxidación del POM una lacasa del hongo Trametes

versicolor, pero los tiempos transcurridos para obtener la reoxidación del POM eran enormes y

además la reoxidación no era completa. En este estudio, se utilizó otra enzima para la reoxidación

del POM, la peroxidasa versátil, VP, del hongo Pleurotus eryngii, Figura IV. 1. La VP es una

enzima que comparte las propiedades catalíticas de una lignina peroxidasa (LiP) y de una

manganeso peroxidasa (MnP), pudiendo oxidar lignina y compuestos de manganeso, con

preferencia por compuestos de manganeso [33, 34].

Figura IV. 1. Hongo Pleurotus eryngii.

Por un lado, la LiP está envuelta en mecanismos de degradación de la lignina. Esta

enzima es una glicoproteína con hierro protoporfirínico IX como grupo prostético, dependiente

de H2O2 para su actividad [33-35].Inicialmente es oxidada por peróxido de hidrógeno H2O2,

21

IV. Resultados y discusión

oxidando núcleos aromáticos de la molécula de lignina (fenólicos y no fenólicos), generando

radicales catiónicos. Estos interactúan espontáneamente con nucleófilos (principalmente H2O) y

con oxígeno molecular, generando una “combustión enzimática” donde los enlaces C-C e C-O se

rompen, despolimerizando la lignina y abriendo los anillos aromáticos. El ciclo catalítico de esta

enzima se puede observar en la Figura IV. 2A.

(A)

(B)

MnP (nativa) MnP (I)

MnP (II)

MnP (nativa) MnP (I)

MnP (II)

Alcoholveratrílico

Radical catiónicoAlcohol veratrílico

Figura IV. 2. Ciclos catalíticos de (A) LiP y de (B) MnP.

22

IV. Resultados y discusión

Por otro lado, la MnP también es una glicoproteína con hierro protoporfirínico IX como

grupo prostético y dependiente de H2O2 para su actividad, pero la oxidación por esta enzima es

también dependiente de la disponibilidad de iones manganeso. Su ciclo catalítico es semejante al

de la LiP; sin embargo, el Mn2+ actúa como dador de electrones para generar el compuesto MnPII

[33- 35], Figura IV. 2B.

En este caso concreto, en que la VP es utilizada para reoxidar el POM, el proceso se inicia

por el enlace del peróxido al hierro nativo de la enzima, formando un complejo radical hierro-

peróxido. La rotura subsiguiente del enlace O-O del peróxido requiere la transferencia de dos

electrones del grupo hemo de la enzima, que resulta en la formación de un radical complejo Fe4+-

oxo-porfirina (compuesto 1 de la Figura IV. 3). Una reducción siguiente tiene lugar formando el

complejo Fe4+-oxo-porfirina no radicalar (compuesto 2 de la Figura IV. 3). Un ión Mn2+

(proveniente del POM) actúa como dador de 1 electrón para ese complejo intermediario y es

oxidado a Mn3+. La reducción del compuesto 2 se produce de manera similar y otro Mn3+ se

forma a partir de un Mn2+, dando lugar a la forma original de la enzima [33]. En la Figura IV. 3

además del ciclo catalítico de la enzima por si sola, también se muestra la oxidación de la lignina

por el POM.

Figura IV. 3. Ciclo catalítico propuesto para la VP para la reoxidación del POM en los ensayos de deslignificación realizados, adaptado de [33].

H2O2H2O

Compuesto 1 (enzima activa)

Ligninaox

H2O

Lignina

Ligninaox

Compuesto 2

Lignina

23

IV. Resultados y discusión

La reoxidación del POM por la VP fue monitorizada por espectroscopía de UV/VIS. El

color amarillo del POMred, SiW11MnII, cambiaba gradualmente durante la oxidación con la VP a

un color rosa característico del POMox, SiW11MnIII, (Figura IV. 4A-b), mostrando una banda de

transición d-d* con un máximo de Absorbancia a 490-495 nm (Figura IV. 4B).

(a) (b)(a) (b)

(A)

(B)

Figura IV. 4. (A), Colores característicos de (a): SiW11MnIII y (b): SiW11MnII; (B) Espectros de UV/VIS de disoluciones acuosas de a: SiW11MnII, b-d: diferentes porcentajes de oxidación hasta e: SiW11MnIII (la oxidación máxima).

1. Optimización de la cinética de oxidación de SiW11MnII con peroxidasa versátil

(VP) monitorizada por espectroscopía UV/VIS Se realizaron diversas pruebas en con la finalidad de maximizar la oxidación del POM

con VP y H2O2, variando la relación H2O2/POM y POM/VP. También se realizaron estas pruebas

24

IV. Resultados y discusión

en el líquido de filtrado resultante de la etapa POM1- de la deslignificación para ver de qué

manera los compuestos disueltos en esa lejía afectaban la reoxidación del POM por la enzima.

Comparando los resultados obtenidos en las pruebas en agua y en las lejías, se obtuvieron

mejores resultados en las lejías, lo que demuestra que los compuestos disueltos en las lejías,

provenientes de los productos de la primera etapa de deslignificación, favorecen el proceso de

reoxidación del POM. En la tabla 1 se muestra una selección de los resultados obtenidos en las

pruebas con la lejía.

Tabla1. Resultados de la oxidación de SiW11MnII con VP/H2O2 en el líquido de filtrado resultante de la etapa POM1- de la deslignificación.

[POM]final/mM H2O2/MnP H2O2/POM POM/MnP Absmax %oxidación tiempo/min

2,64 0 0,00 2195 0,24 23 2 2,62 472 0,21 2195 0,55 62 2 2,61 896 0,41 2195 0,83 97 6 2,59 1321 0,60 2195 0,68 79 27 2,58 1769 0,81 2195 0,44 49 25 2,56 2217 1,01 2195 0,36 39 20

Según los resultados que se muestran en la tabla 1, la máxima oxidación del

polioxometalato se obtiene para una cantidad de enzima y peróxido correspondientes a una

relación H2O2/POM =0,4, H2O2/VP~900 y POM/VP~2200 y en aproximadamente 6 minutos.

2. Ensayos de deslignificación de la pasta kraft de eucalipto con SiW11MnIII

Se realizaron diferentes ensayos de deslignificación de la pasta kraft de eucalipto con

SiW11MnIII. En la tabla 2 se muestran los resultados de los diferentes ensayos realizados. Entre

éstos resultados se encuentran el número kappa de la pasta (parámetro relacionado con la

cantidad presente de lignina y ácidos hexenurónicos), la viscosidad intrínseca (parámetro

relacionado con el grado de polimerización de los polisacáridos) y el contenido en ácidos

hexenurónicos. Inicialmente se realizó un ensayo POM2h/110 ºC con una velocidad de agitación

en el reactor de ~50 rot/min, pero una vez que se obtuvieron mejores resultados con una

25

IV. Resultados y discusión

velocidad de agitación de 220 rot/min el resto de los ensayos se realizaron con esta velocidad y

los resultados que se muestran en la tabla son todos para 220 rot/min. En los ensayos en que se

utiliza la enzima para reoxidar el POM, la temperatura de cada etapa POM es de 110ºC (mejores

resultados que a 100 ºC) y la etapa VP es realizada a temperatura ambiente para evitar la

desnaturalización de la enzima.

Estos ensayos de deslignificación con POM son llevados a cabo a temperaturas

relativamente altas y en medio ácido, lo que por sí solo contribuye a la disminución del índice

kappa y a la eliminación de ácidos hexenurónicos, HexA, (que también contribuyen en 3-4

unidades de índice kappa) [25]. Esta contribución de las condiciones experimentales se puede

observar en la disminución del índice kappa observado en los ensayos en blanco, en donde en el

ensayo realizado con oxígeno el kappa disminuye más aún.

Tabla 2. Resultados obtenidos en los diferentes ensayos de deslignificación.

PASTAS humedad IK viscosidad A-Hex IK IK' Grado % viscos.

(%) (cm3/g) (meq/Kg) (HexA) deslignif. perdidaPasta inicial 7,9 13,6 1215 61,2 4,5 9,1 - - blanco2h/110ºC (sin POM/con O2)

8,1

6,8

875

15,7

1,1

5,7

50,0

28,0

blanco2h/110ºC (sin POM/sin O2)

8,0

7,8

1115

18,9

1,4

6,4

42,6

8,2

POM1(1h/110ºC) 7,1 8,2 1180 28,5 2,1 6,1 39,7 2,9 POM1(2h/110ºC) 7,9 6,8 1140 18,4 1,3 5,5 50,0 6,2 POM1(2h/100ºC) 7,3 8,5 1190 32,5 2,4 6,1 37,5 2,1 POM1(2h/110ºC)- -POM2(2h/110ºC)

7,3

5,2

1085

8,2

0,6

4,6

61,8

10,7

POM1(1h/110ºC)-VP--POM2(1h/110ºC)

7,8

6,5

1130

16,8

1,2

5,3

52,2

7,0

POM1(2h/110ºC)-VP--POM2(2h/110ºC)

7,6

5,2

1080

9,3

0,7

4,5

61,8

11,1

Condiciones experimentales: consistencia de la pasta 6,0%; [SiW11MnIII]= 2,9 mM; pH 4,5; Pº (O2)= 5 bar. A todos los ensayos les sigue una etapa –E.

26

IV. Resultados y discusión

27

Los resultados obtenidos en los ensayos de deslignificación con POM confirman que el

sistema [SiW11MnIII(H2O)O39]5-/O2 es altamente selectivo para la deslignificación, ya que la

pérdida de viscosidad es siempre ≤11% para una reducción de kappa de ~62% frente al blanco

(sin POM) en donde hay una pérdida de viscosidad de ~28%. Además, comparando los

resultados de los ensayos POM1(2h/110ºC)-POM2(2h/110ºC) y POM1(2h/110ºC)-VP-

-POM2(2h/110ºC) se observa que de hecho si es posible implantar un proceso multietapas con el

sistema [SiW11MnIII(H2O)O39]5-/O2 utilizando la peroxidasa versátil para la reoxidación del

polioxometalato, ya que lo consigue reoxidar en su totalidad y la disminución del índice kappa

en los ensayos de deslignificación en los dos casos es semejante.

V. Conclusiones

V. CONCLUSIONES

En el presente trabajo se ha abordado la problemática surgida en ensayos de

deslignificación de pasta de papel con el sistema [SiW11MnIII(H2O)O39]5-/O2, en donde era

imposible la reutilización del polioxometalato en sistemas multietapas ya que el POM después

del ensayo de deslignificación se encontraba en un estado de oxidación predominantemente

reducido. Para esto, se ha probado una enzima, la peroxidasa versátil del hongo Pleurotus

eryngii, que se creía capaz de reoxidar el polioxometalato ya que es una enzima que oxida del

manganeso. Se ha conseguido hacer frente a este problema con la utilización de dicha enzima,

pues de hecho se verificó que reoxida el POM y además se consiguió optimizar la cinética de

oxidación de SiW11MnII para obtener una reoxidación completa, manteniéndose este grado de

reoxidación del POM cuando se implementó en los ensayos de deslignificación. La reoxidación

completa se consiguió en un intervalo de tiempo bastante pequeño lo que es de bastante interés

para la industria.

El siguiente paso a seguir es intentar implementar este sistema a gran escala y en

continuo, donde el POM pueda ser continuamente recirculado para otro reactor donde ocurra su

reoxidación, volviendo luego al de deslignificación y así sucesivamente.

28

VI. Referencias

VI. REFERENCIAS

[1] García J. A., Colom J. F. 1992. El proceso al sulfato: aspectos químicos de la cocción. Escuela técnica superior de ingenieros industriales de Terrassa. España. [2] http://www.aspapel.es/upload/historia.pdf [3] http://www.mtas.es/insht/encOIT/pdf/tomo3/72.pdf [4] http:// www.Tdx.Cesca.es/tesis-urv [5] Almeida J. C., Videira J. G. A industria da pasta para papel. Evolução recente e perspectivas. 1979. Lisboa, Portugal. [6] Bolé I. M. R. 1996. Modificação química dos polissacarídeos da madeira com iões inorgânicos. Tese de mestrado em engenharia de materiais. Aveiro, portugal. [7] http:// www.Asturtalla.Com/mno.htm [8] Rodrigues P. C. 2000. Comportamento da lenhina de Eucalyptus globulus durante o processo de deslenhificação kraft. Aveiro, Portugal. [9] Parhan A., Gray R. L. 1990. The practical identification of wood pulp fibers. Tappi press. USA. [10] Stevens C. F. B., Kocurek M. J. 1983. Pulp and paper manufacture: properties of fibrous raw materials and their preparation for pulping. Technical section Canadian Pulp and Paper Association. USA. [11] http://www.tdx.cesca.es/tesis_upc/available/TDX_0325103-125233/11Brv11de20.pdf [12] Aparecida M. L. 2001. Produção de polpa celulósica a partir do engaço da bananeira. Dissertação apresentada à Escola Superior de Agricultura “Luis queiroz”, Universidade de São Paulo, para obtenção do titulo de mestre em ciências. [13] Freire C. S. R. 2003. Eucalyptus globulus low molecular weight organic compounds: behaviour during wood kraft pulping and pulp bleaching. Aveiro, Portugal. [14] García O. 2003. Utilización de fibras de lino en la fabricación de papel. Nuevas secuencias de blanqueo y aplicación de sistemas enzimáticos. Tesis Doctoral, Universidad Politécnica de Cataluña, España. [15] Lin S., Dence C. 1992. Methods in lignin Chemistry. Springer-Verlag. New York. [16] Sjöström E. 1993. Wood chemistry: Fundamentals and applications. Academis press, INC.New York.

29

VI. Referencias

[17] Duarte A. C. P. 1991. Estudo da composição química dos extractivos de Eucalyptus globulus. Universidade da Beira Interior. Covilhã, Portugal. [18] http://www.geocities.Yahoo.Com.Br/gpechp/biocarvão.Htm [19] McDonald R. G. 1970. Pulp and paper manufacture. Vol. II, Chap. 4, McGraw-Hill, New York [20] Gamelas J. A. F., Pontes A. S. N., Evtuguin D. V., Xavier A. M. R. B., Esculcas A. P. 2007. New polyoxometalete-laccase integrated sistem for kraft pulp delignification. Biochemical Engineering Journal. 33, 141-147. [21] Pope M. T. Springer Verlag. 1983. Heteropoly and Isopoly Oxometalates. Inorganic Chemistry concepts. V 8. Berlin. [22] Weinstock I. A., Atalla R.H., Reiner R. S., Moen M.A. Hammel K. E., Houtman C. J., Hill C. L., Harrup M. K. 1997. A new wnvironmentally bening technology for transforming wood pulp into paper. Engineering polyoxometalates as catalysts for multiple processes. Journal of Molecular Catalysis A: Chemical. 116, 59-84. [23] Gamelas J. A. F., Cavaleiro A., Santos I., Balula M. 2003. Os polioxometalatos. Do anião de Keggin às nanocápsulas. Boletim da Sociedade Portuguesa de Química. 90, 45-51. [24] Gaspar A. R., Gamelas J. A. F., Evtuguin D. V., Pasocal Neto C. 2007. Alternatives for lignocellulosic pulp delignification using polyoxometalates and oxygen: a review. Green Chemistry. 9, 717-730. [25] Evtuguin D. V. 2006. Highly selective oxygen delignification process under acidic conditions. Summary of reviewing lecture. University of Aveiro. Portugal. [26] Jonas E. 2002. Polyoxometalates as bleach catalysts. Évfolyam. 6, 222-227. [27] Tavares A. P. M., Gamelas J. A. F., Gaspar A. R., Evtuguin D. V., Xavier A. M. R. B. 2004. A novel approach for the oxidative catalysis employing polyoxometalate-laccase system: application to the oxigen bleaching of kraft pulp. Catalysis Communications. 5, 485-489. [28] Gamelas J. A. F., Tavares A. P. M., Evtuguin D. V., Xavier A. M. R. B. 2005. Oxygen bleaching of kraft pulp with polyoxometalates and laccase applying a novel multi-stage process. Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic. 33, 57-64. [29] Norma TAPPI T 236cm-85. [30] Norma SCAN-CM 15:85. [31] Göran G., Liebing L. 1996. An HPLC method for the quantitative determination of hexenuronic acid groups in chemical pulps. Carbohydrate Research. 294, 41-51.

30

VI. Referencias

31

[32] Norma Finlandesa TYÖOHJE C/6 15/07/98. [33] Neto S. L. 2006. Enzimas ligninolíticas produzidas por Psilocybe castanella CCB444 em solo contaminado com hexaclorobenzeno. Tesis Doctoral. Sao Paulo. Brazil. [34] Pérez M. 2003. Expresión heteróloga y estudios estructura-función de una nueva peroxidasa versátil de Pleorotus eryngii. Tesis Doctoral. Madrid. España. [35] Ruiz F. J. 1998. Caracterización molecular de un nuevo tipo de peroxidasa ligninolítica. Tesis Doctoral. Madrid. España.

VII. Anexos

VII. ANEXOS

Anexo 1. Peso de pasta ideal (c/ ≈ 7,5% humedad) para la determinación del índice kappa. Adaptado de un documento realizado por Armindo Gaspar.

IK peso ideal/g peso seco/g 70,0 0,190 0,176 65,0 0,204 0,189 60,0 0,221 0,205 55,0 0,242 0,224 50,0 0,266 0,246 45,0 0,295 0,273 40,0 0,332 0,308 35,0 0,380 0,351 30,0 0,443 0,410 25,0 0,531 0,492 20,0 0,664 0,615 19,0 0,699 0,647 18,0 0,738 0,683 17,0 0,781 0,724 16,0 0,830 0,769 15,0 0,886 0,820 14,0 0,949 0,879 13,0 1,022 0,946 12,0 1,107 1,025 11,0 1,208 1,118 10,0 1,328 1,230 9,0 1,476 1,367 8,0 1,661 1,538 7,0 1,898 1,757 6,0 2,214 2,050 5,0 2,657 2,460 4,0 3,321 3,705 3,0 4,428 4,100 2,0 6,642 6,150 1,0 13,284 12,300

32

VII. Anexos

Anexo 2. Factores f de corrección del consumo de permanganato usado en la determinación del índice kappa. [29].

f+ 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 30 0,958 0,960 0,962 0,964 0,966 0,968 0,970 0,973 0,975 0,99740 0,979 0,981 0,983 0,985 0,987 0,989 0,991 0,994 0,996 0,99850 1,000 1,002 1,004 1,006 1,099 1,011 1,013 1,015 1,017 1,01960 1,002 1,024 1,026 1,028 1,030 1,033 1,035 1,037 1,039 1,04270 1,004

33

VII. Anexos

Anexo 3. Peso de pasta ideal (c/ ≈ 7,5% humedad) para la determinación de la viscosidad intrínseca. Adaptado de un documento realizado por Armindo Gaspar.

Volumen del frasco/ml Viscosidad 56 58 61

1400 0,129 0,134 0,1411350 0,134 0,139 0,1461300 0,139 0,144 0,1521250 0,145 0,150 0,1581200 0,151 0,156 0,1651150 0,158 0,163 0,1721100 0,165 0,171 0,1791050 0,173 0,179 0,1881000 0,181 0,188 0,197950 0,191 0,198 0,208900 0,201 0,209 0,219850 0,213 0,221 0,232800 0,227 0,235 0,247750 0,242 0,250 0,263700 0,259 0,268 0,282

34

VII. Anexos

Anexo 4. Valores del producto [η]C para diferentes valores de ηrel [30].

0,00 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,091,0 0,000 0,010 0,020 0,030 0,040 0,049 0,059 0,069 0,078 0,0881,1 0,097 0,107 0,116 0,125 0,134 0,144 0,153 0,162 1,171 0,1801,2 0,189 0,198 0,207 0,216 0,224 0,233 0,242 0,250 0,259 0,2681,3 0,276 0,285 0,293 0,302 0,310 0,318 0,326 0,335 0,343 0,3511,4 0,359 0,367 0,375 0,383 0,391 0,399 0,407 0,415 0,423 0,4311,5 0,438 0,446 0,454 0,462 0,469 0,477 0,484 0,492 0,499 0,5071,6 0,514 0,522 0,529 0,537 0,544 0,551 0,558 0,566 0,573 0,5801,7 0,587 0,594 0,601 0,608 0,615 0,622 0,629 0,636 0,643 0,6501,8 0,657 0,664 0,671 0,678 0,684 0,691 0,698 0,705 0,711 0,7181,9 0,725 0,731 0,738 0,744 0,751 0,757 0,764 0,770 0,777 0,783

2,0 0,790 0,796 0,802 0,809 0,815 0,821 0,827 0,834 0,840 0,8462,1 0,852 0,858 0,865 0,871 0,877 0,883 0,889 0,895 0,901 0,9072,2 0,913 0,919 0,925 0,931 0,937 0,943 0,949 0,954 0,960 0,9662,3 0,972 0,978 0,983 0,989 0,995 1,001 1,006 1,012 1,018 1,0232,4 1,029 1,035 1,040 1,046 1,051 1,057 1,062 1,068 1,073 1,0792,5 1,084 1,090 1,095 1,101 1,106 1,111 1,117 1,122 1,127 1,1332,6 1,138 1,143 1,149 1,154 1,159 1,164 1,170 1,175 1,180 1,1852,7 1,190 1,196 1,201 1,206 1,211 1,216 1,221 1,226 1,231 1,2362,8 1,241 1,246 1,251 1,256 1,261 1,266 1,271 1,276 1,281 1,2862,9 1,291 1,296 1,301 1,306 1,310 1,316 1,320 1,325 1,330 1,335

3,0 1,339 1,344 1,349 1,354 1,358 1,363 1,368 1,373 1,377 1,3823,1 1,387 1,391 1,396 1,401 1,405 1,410 1,414 1,419 1,424 1,4283,2 1,433 1,437 1,442 1,446 1,451 1,455 1,460 1,464 1,469 1,4733,3 1,478 1,482 1,487 1,491 1,496 1,500 1,504 1,509 1,513 1,5173,4 1,522 1,526 1,531 1,535 1,539 1,544 1,548 1,552 1,556 1,5613,5 1,565 1,569 1,573 1,578 1,582 1,586 1,590 1,595 1,599 1,6033,6 1,607 1,611 1,615 1,620 1,624 1,628 1,632 1,636 1,640 1,6443,7 1,648 1,653 1,657 1,661 1,665 1,669 1,673 1,677 1,681 1,6853,8 1,689 1,693 1,697 1,701 1,705 1,709 1,713 1,717 1,721 1,7253,9 1,729 1,732 1,736 1,740 1,744 1,748 1,752 1,756 1,760 1,764

4,0 1,767 1,771 1,775 1,779 1,783 1,787 1,790 1,794 1,798 1,8024,1 1,806 1,809 1,813 1,817 1,821 1,824 1,828 1,832 1,836 1,8394,2 1,843 1,847 1,851 1,854 1,858 1,862 1,865 1,869 1,873 1,8764,3 1,880 1,884 1,887 1,891 1,894 1,898 1,902 1,905 1,909 1,9124,4 1,916 1,920 1,923 1,927 1,930 1,934 1,937 1,941 1,944 1,948

35

VII. Anexos

0,00 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09

4,5 1,952 1,955 1,959 1,962 1,966 1,969 1,973 1,976 1,979 1,9834,6 1,986 1,990 1,993 1,997 2,000 2,004 2,007 2,010 2,014 2,0174,7 2,021 2,024 2,028 2,031 2,034 2,038 2,041 2,044 2,048 2,0514,8 2,054 2,058 2,061 2,064 2,068 2,071 2,074 2,078 2,081 2,0844,9 2,088 2,091 2,094 2,098 2,101 2,104 2,107 2,111 2,114 2,117

5,0 2,120 2,124 2,127 2,130 2,133 2,137 2,140 2,143 2,146 2,1495,1 2,153 2,156 2,159 2,162 2,165 2,168 2,172 2,175 2,178 2,1815,2 2,184 2,187 2,191 2,194 2,197 2,200 2,203 2,206 2,209 2,2125,3 2,215 2,219 2,222 2,225 2,228 2,231 2,234 2,237 2,240 2,2435,4 2,246 2,249 2,252 2,255 2,258 2,261 2,264 2,267 2,270 2,2735,5 2,276 2,280 2,283 2,286 2,288 2,291 2,294 2,297 2,300 2,3035,6 2,306 2,309 2,312 2,315 2,318 2,321 2,324 2,327 2,330 2,3335,7 2,336 2,339 2,342 2,345 2,347 2,350 2,353 2,356 2,359 2,3625,8 2,365 2,368 2,371 2,374 2,376 2,379 2,382 2,385 2,388 2,3915,9 2,394 2,396 2,399 2,402 2,405 2,408 2,411 2,413 2,416 2,419

6,0 2,422 2,425 2,427 2,430 2,433 2,436 2,439 2,441 2,444 2,4476,1 2,450 2,452 2,455 2,458 2,461 2,463 2,466 2,469 2,472 2,4756,2 2,477 2,480 2,783 2,485 2,488 2,491 2,494 2,496 2,499 2,5026,3 2,504 2,507 2,510 2,512 2,515 2,518 2,521 2,523 2,526 2,5296,4 2,531 2,534 2,537 2,539 2,542 2,545 2,547 2,550 2,552 2,5556,5 2,558 2,560 2,563 2,566 2,568 2,571 2,573 2,576 2,579 2,5816,6 2,584 2,587 2,589 2,592 2,594 2,597 2,599 2,602 2,605 2,6076,7 2,610 2,612 2,615 2,617 2,620 2,623 2,625 2,628 2,630 2,6336,8 2,635 2,638 2,640 2,643 2,645 2,648 2,651 2,653 2,656 2,6596,9 2,661 2,663 2,666 2,668 2,671 2,673 2,676 2,678 2,681 2,683

7,0 2,686 2,688 2,690 2,693 2,695 2,698 2,700 2,703 2,705 2,7087,1 2,710 2,713 2,715 2,718 2,720 2,722 2,725 2,727 2,730 2,7327,2 2,735 2,737 2,739 2,742 2,744 2,747 2,749 2,752 2,754 2,7567,3 2,758 2,761 2,764 2,766 2,768 2,771 2,773 2,775 2,778 2,7807,4 2,783 2,785 2,787 2,790 2,792 2,794 2,797 2,799 2,801 2,8047,5 2,806 2,809 2,811 2,813 2,816 2,818 2,820 2,823 2,825 2,8277,6 2,829 2,832 2,834 2,836 2,839 2,841 2,843 2,846 2,848 2,8507,7 2,853 2,855 2,857 2,859 2,862 2,864 2,866 2,869 2,871 2,8737,8 2,875 2,878 2,880 2,882 2,885 2,887 2,889 2,891 2,894 2,8967,9 2,898 2,900 2,903 2,905 2,907 2,909 2,911 2,914 2,916 2,918

36

VII. Anexos

37

0,00 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09

8,0 2,920 2,923 2,295 2,927 2,929 2,932 2,934 2,936 2,938 2,9408,1 2,943 2,945 2,947 2,949 2,951 2,954 2,956 2,958 2,960 2,9628,2 2,964 2,967 2,969 2,971 2,973 2,975 2,978 2,980 2,982 2,9848,3 2,986 2,988 2,991 2,993 2,995 2,997 2,999 3,001 3,003 3,0068,4 3,008 3,010 3,012 3,014 3,016 3,018 3,020 3,023 3,025 3,0278,5 3,029 3,031 3,033 3,035 3,037 3,040 3,042 3,044 3,046 3,0488,6 3,050 3,052 3,054 3,056 3,058 3,061 3,063 3,065 3,067 3,0698,7 3,071 3,073 3,075 3,077 3,079 3,081 3,083 3,085 3,087 3,0908,8 3,092 3,094 3,096 3,098 3,100 3,102 3,104 3,106 3,108 3,1108,9 3,112 3,114 3,116 3,118 3,120 3,122 3,124 3,126 3,128 3,130

9,0 3,132 3,134 3,136 3,138 3,340 3,142 3,144 3,147 3,149 3,1519,1 3,153 3,155 3,157 3,159 3,161 3,163 3,165 3,166 3,168 3,1709,2 3,172 3,174 3,176 3,178 3,180 3,182 3,184 3,186 3,188 3,1909,3 3,192 3,194 3,196 3,198 3,200 3,202 3,204 3,206 3,208 3,2109,4 3,212 3,214 3,216 3,218 3,220 3,222 3,223 3,225 3,227 3,2299,5 3,231 3,233 3,265 3,237 3,239 3,241 3,242 3,245 3,247 3,2499,6 3,250 3,252 3,254 3,256 3,258 3,260 3,262 3,264 3,266 3,2689,7 3,270 3,271 3,273 3,175 3,277 3,273 3,281 3,283 3,285 3,8879,8 3,288 3,290 3,292 3,294 3,296 3,298 3,300 3,302 3,303 3,3059,9 3,307 3,309 3,311 3,313 3,315 3,316 3,318 3,320 3,322 3,324

10 3,326 3,344 3,363 3,381 3,399 3,416 3,434 4,452 3,469 3,48711 3,504 3,521 3,538 3,554 3,571 3,588 3,604 3,620 3,636 3,65312 3,669 3,684 3,700 3,716 3,731 3,747 3,762 3,777 3,792 3,80713 3,822 3,837 3,852 3,866 3,881 3,895 3,910 3,924 3,938 3,95214 3,966 3,980 3,994 4,008 4,021 4,035 4,048 4,062 4,075 4,08815 4,101 4,115 4,128 4,141 4,153 4,166 4,179 4,192 4,204 4,21716 4,229 4,242 4,254 4,266 4,279 4,291 4,303 4,315 4,327 4,33917 4,351 4,362 4,374 4,386 4,397 4,409 4,420 4,432 4,443 4,45518 4,466 4,477 4,488 4,499 4,510 4,521 4,532 4,543 4,554 4,56519 4,576 4,586 4,597 4,608 4,618 4,629 4,639 4,650 4,660 4,670