Isolation and purification of lignin and silica from the black liquor generated during the production of bioethanol from rice straw

 K. Minu, K. Kurian Jiby, V.V.N. Kishore

Bioethanol production from lignocellulosic agricultural residues is an attractive futurebiofuel option from the standpoints of food security and environment friendliness. Thesafe disposal of the black liquor produced during the process of lignocellulosic ethanolproduction however remains a challenge. In this study, a method has been developed forthe efficient recovery of lignin and silica from black liquor. Rice straw was pre-treated intwo different steps, with dilute acid hydrolysis followed by alkaline peroxide delignification.Lignin and silica were isolated from the black liquor by precipitation method usingdilute sulphuric acid for reducing the pH of the black liquor. The pH values required for therecovery of lignin and silica were optimised separately. Two different precipitation andseparation methods were followed for product recovery from black liquor. Chemicalcharacterisation of isolated lignin was done by FTIR and compared with commercial ligninto evaluate its potential industrial applications. The quality of the filtrate after precipitateseparation was also monitored in each step by COD and TDS analyses. Two-stage treatmentof black liquor, which involves isolation of silica and lignin separately, was found toprovide superior quality products and cleaner effluent than the direct precipitation oflignin without the separation of silica from black liquor.

 Key words: bioethanol, rice straw, black liquor, lignin, silica

Produksi bioetanol berbahan dasar lignoselulosa limbah pertanian merupakan pilihan bioenergi masa depan yang menarik sehubungan dengan katahanan pangan dan teknologinya yang ramah lingkungan. Meskipun demikian, limbah buangan yang aman dari lindi hitam hasil produksi lignoselulosa masih menjadi tantangan. Pada penelitian ini, telah digunakan metode yang efektif untuk mengisolasi lignin dan silika dari lindi hitam. Jerami padi diberi pra-perlakuan dalam dua metode berbeda dengan hirolisis larutan asam yang dilanjutkan dengan delignifikasi basa peroksida Lignin dan silika diisolasi dari lindi hitam melalui metode pengendapan menggunakan larutan asam sulfat untuk menurunkan pH lindi hitam. Optimasi nilai pH maksimum untuk isolasi dilakukan secara terpisah. Dua metode pengendapan dan pemisahan tersebut dilanjutkan dengan isolasiproduk dari lindi hitam. Karakterisasi kimiawi dari lignin hasil isolasi dilakukan dengan metode FTIR dan diperbandingkan hasilnya dengan lignin komersial guna mengevaluasi potensi aplikasi industri. Kualitas filtrat setelah pemisahan endapan juga dipantau melalui analisis COD dan TDS. Metode pengolahan dua-langkah yang dilakukan dalam isolasi lignin dan silika menghasilkan produk dengan kualitas terbaik dengan efluen yang lebih ramah lingkungan dibandingkan metode pengendapan langsung tanpa pemisahan silika terlebih dahulu.

Kata kunci: bioetanol, jerami padi, lindi hitam, lignin, silika

Oleh : Dwi Ernawati, Raina Verina, Sigit Eko Januar dan Andhika Gusti Heriyanto