Authors: Navas, Laura Emilce; Martinez, Fernando; Taverna, María Eugenia; Fetherolf, Morgan M.; Eltis, Lindsay D.; Nicolau, Veronica Viviana; Estenoz, Diana Alejandra; Campos, Eleonora; Benintende, Graciela Beatriz; Berretta, Marcelo Facundo
Publication Date: 2019.
Language: English.
Abstract:
Laccases are multicopper oxidases that are being studied for their potential application in pretreatment strategies of lignocellulosic feedstocks for bioethanol production. Here, we report the expression and characterization of a predicted laccase (LAC_2.9) from the thermophilic bacterial strain Thermus sp. 2.9 and investigate its capacity to delignify lignocellulosic biomass. The purified enzyme displayed a blue color typical of laccases, showed strict copper dependence and retained 80% of its activity after 16 h at 70 °C. At 60 °C, the enzyme oxidized 2,2′-azino-di-(3-ethylbenzthiazoline sulfonate) (ABTS) and 2,6-dimethoxyphenol (DMP) at optimal pH of 5 and 6, respectively. LAC_2.9 had higher substrate specificity (kcat/KM) for DMP with a calculated value that accounts for one of the highest reported for laccases. Further, the enzyme oxidized a phenolic lignin model dimer. The incubation of steam-exploded eucalyptus biomass with LAC_2.9 and 1-hydroxybenzotriazole (HBT) as mediator changed the structural properties of the lignocellulose as evidenced by Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy and thermo-gravimetric analysis (TGA). However, this did not increase the yield of sugars released by enzymatic saccharification. In conclusion, LAC_2.9 is a thermostable laccase with potential application in the delignification of lignocellulosic biomass.
Instituto de Microbiología y Zoología Agrícola
Author affiliation: Navas, Laura Emilce. INTA. Instituto de Microbiología y Zoología Agrícola; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina
Author affiliation: Martinez, Fernando. INTA. Instituto de Microbiología y Zoología Agrícola; Argentina.
Author affiliation: Taverna, María Eugenia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química; Argentina. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional San Francisco; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina
Author affiliation: Fetherolf, Morgan M. University of British Columbia. Department of Microbiology & Immunology; Canadá
Author affiliation: Eltis, Lindsay D. University of British Columbia. Department of Microbiology & Immunology; Canadá
Author affiliation: Nicolau, Veronica Viviana. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional San Francisco; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina
Author affiliation: Estenoz, Diana Alejandra. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química; Argentina.Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina
Author affiliation: Campos, Eleonora. INTA. Instituto de Biotecnología; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina
Author affiliation: Benintende, Graciela Beatriz. INTA. Instituto de Microbiología y Zoología Agrícola; Argentina
Author affiliation: Berretta, Marcelo Facundo. INTA. Instituto de Microbiología y Zoología Agrícola; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina
Repository: INTA Digital (INTA). Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria
Authors: Taverna, María Eugenia; Tassara, Oriana; Moran, Juan Ignacio; Spontón, Marisa Elisabet; Frontini, Patricia Maria; Nicolau, Veronica Viviana; Estenoz, Diana Alejandra
Publication Date: 2017.
Language: English.
Abstract:
In this work, the synthesis and characterization of phenol-formaldehyde resols modified with 10, 20 and 30 wt% of Kraft lignin (a waste from pulp industry) from hardwood were studied. In all cases, the Kraft lignin was activated by hydroxymethylation. The resols characterization involved industrial measurements of free formaldehyde, viscosity, total solids and density. The resins were used for the industrial impregnation of Kraft-type paper and the production of laboratory laminates. The mechanical and thermal properties of the laminates were determined. Mechanical measurements included tensile, flexural, impact and interlaminar tests. Thermogravimetric and dynamic mechanical analysis were used for the thermal characterization. In addition, the aging of materials in water was studied. No significant differences in mechanical and thermal properties between traditional and modified materials were found with replacement up to 20 wt% of phenol. Modified laminates exhibited better water resistance due to the lignin hydrophobicity. This work was carried out in collaboration with Centro S.A., San Francisco, Córdoba, Argentina, a high pressure-laminates industry.
Author affiliation: Taverna, María Eugenia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química; Argentina
Author affiliation: Tassara, Oriana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; Argentina
Author affiliation: Moran, Juan Ignacio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; Argentina
Author affiliation: Spontón, Marisa Elisabet. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química; Argentina
Author affiliation: Frontini, Patricia Maria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; Argentina
Author affiliation: Nicolau, Veronica Viviana. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional San Francisco; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina
Author affiliation: Estenoz, Diana Alejandra. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química; Argentina
Repository: CONICET Digital (CONICET). Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
Authors: Taverna, María Eugenia; Ollearo, Rocío; Moran, Juan Ignacio; Nicolau, Veronica Viviana; Estenoz, Diana Alejandra; Frontini, Patricia Maria
Publication Date: 2015.
Language: English.
Abstract:
Reducing the consumption of phenol during synthesis of phenolic resins is of great technological and scientific interest because of its economic and environmental implications. In this work, the use of hydroxymethylated lignins as a partial replacement for phenol in resol phenol-formaldehyde resins used for the production of decorative laminates was experimentally studied. The work involved: i) the industrial synthesis of traditional and modified resols with 10%w/w of sodium lignosulfonate and kraft-type lignin; ii) the industrial impregnation of kraft-type paper with the produced resins; iii) the production of laminates on both laboratory and industrial scales; and iv) the measurement of their final properties. The mechanical performance of the laminates was evaluated via the determination of the Young modulus, bending strength, biaxial impact strength, and Mode-I interlaminar fracture toughness. The (modified and traditional) laminates exhibited statistically significant differences in mechanical properties. However, the partial lignin replacement did not produce effects that were detrimental effects to the overall performance of the decorative laminates.
Author affiliation: Taverna, María Eugenia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química (i); Argentina
Author affiliation: Ollearo, Rocío. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Mar del Plata. Instituto de Investigación en Ciencia y Tecnología de Materiales (i); Argentina
Author affiliation: Moran, Juan Ignacio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Mar del Plata. Instituto de Investigación En Ciencia y Tecnología de Materiales (i); Argentina
Author affiliation: Nicolau, Veronica Viviana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química (i); Argentina. Universidad Tecnologica Nacional; Argentina
Author affiliation: Estenoz, Diana Alejandra. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química (i); Argentina
Author affiliation: Frontini, Patricia Maria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Mar del Plata. Instituto de Investigación en Ciencia y Tecnología de Materiales (i); Argentina
Repository: CONICET Digital (CONICET). Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
Authors: Taverna, María Eugenia; Busatto, Carlos Alberto; Lescano, Maia Raquel; Nicolau, Veronica Viviana; Zalazar, Cristina Susana; Meira, Gregorio Raul; Estenoz, Diana Alejandra
Publication Date: 2018.
Language: English.
Abstract:
Lignins are natural polymers of the lignocellulosic biomass. Nowadays, there is a growing interest in developing value-added products based on lignins due to their renewability, low cost and abundance. In this work, lignin microspheres from organosolv and ionic isolation processes were prepared for the controlled release of atrazine. Microspheres were prepared by the solvent extraction/evaporation technique. The controlled release of atrazine from organosolv and ionic lignins microparticles was studied in water. Mobility experiments were performed in an agricultural soil from Argentina. The results showed that microparticles prepared using dichloromethane as the dispersed phase were spherical, while lignins dispersed in ethyl acetate produce irregular microparticles. Organosolv lignin microparticles presented higher encapsulation efficiency for all herbicide loads. About 98% and 95% of atrazine was released in 24 and 48 h approximately from organosolv and ionic lignin microparticles, respectively. The release profiles of atrazine from both lignin microparticles were not affected by the herbicide load. Atrazine mobility experiments in soil showed that about 80% of free atrazine was leached in 37 days, while 65.0% and 59.7% of the herbicide was leached from ionic and organosolv lignin microparticles, respectively. Thus, atrazine-loaded microparticles could reduce leaching compared to a commercial formulation of free atrazine.
Author affiliation: Taverna, María Eugenia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química; Argentina
Author affiliation: Busatto, Carlos Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química; Argentina
Author affiliation: Lescano, Maia Raquel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química; Argentina
Author affiliation: Nicolau, Veronica Viviana. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional San Francisco; Argentina
Author affiliation: Zalazar, Cristina Susana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química; Argentina
Author affiliation: Meira, Gregorio Raul. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química; Argentina
Author affiliation: Estenoz, Diana Alejandra. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química; Argentina
Repository: CONICET Digital (CONICET). Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
Abstract:
Author affiliation: Taverna, María Eugenia. Universidad Nacional del Litoral. Facultad de Ingeniería Química; Argentina.
Las ligninas son polímeros polifenólicos naturales obtenidos principalmente como subproducto en la industria papelera. En la actualidad, las ligninas se utilizan como reemplazo parcial de fenol que es un recurso no renovable, caro y tóxico; en la formulación de resinas fenólicas. Sin embargo, las ligninas deben ser modificadas químicamente para aumentar su reactividad hacia el formaldehído. En la literatura hay mucha información acerca del uso de resinas fenólicas modificadas con ligninas en adhesivos para la producción de aglomerados. Sin embargo, el uso de resoles modificados con ligninas para obtener laminados de alta presión ha sido escasamente estudiado. Un laminado consiste en una superficie decorativa y un sustrato de papeles del tipo Kraft impregnados con resinas fenólicas. En esta tesis, se emplearon ligninas comerciales provenientes de madera dura (lignosulfonato de sodio y del tipo Kraft) modificadas por hidroximetilación, en la síntesis de resinas fenólicas. Las resinas modificadas se emplearon para producir laminados. El trabajo implicó: i) la modificación de ligninas por hidroximetilación, ii) la caracterización de las ligninas y las ligninas hidroximetiladas por técnicas volumétricas, gravimétricas, espectroscópicas y cromatográficas; iii) el desarrollo de un modelo matemático sobre la hidroximetilación del lignosulfonato de sodio; iv) la síntesis de resinas fenólicas industriales (tradicionales y modificadas), v) la producción y caracterización de laminados (de laboratorio e industriales), incluyendo el análisis dinamomecánico para comparar las condiciones de curado; y la medición del módulo de tracción, resistencia a la flexión biaxial y resistencia a la fractura interlaminar en Modo-I, a fin de evaluar el rendimiento mecánico.
Lignins are natural and renewable polyphenolic polymers obtained mainly as a byproduct from the pulp industry. Nowadays, lignins are used as partial replacement of phenol that it is a non renewable resource, expensive and toxic, in the formulation of phenolic resins. However, lignins must be chemically modified to increase their reactivity toward formaldehyde. In the literature there is a lot of information about the use of phenolic resins modified with lignins as adhesives for the production of wood based composites. However, the use of modified resols for paper impregnation to obtain high pressure laminates has been scarcely studied. A laminate comprises a decorative paper-based surface and a substrate of Kraft-type papers impregnated with phenolic resins. In this thesis, commercial hardwood (sodium lignosulfonate and Kraft-type) lignins were modified by hydroxymethylation and used to replace phenol in phenolic resins. The modified resins were employed to produce laminates. The work involved: i) the modification of lignins by hydroxymethylation, ii) the characterization of lignins and hydroxymethylated lignins by volumetric, gravimetric, spectroscopic and chromatographic techniques; iii) the development of a mathematical model of the hydroxymetylation of sodium lignosulfonate; iv) the synthesis of industrial (conventional and modified) phenolic resins by replacement of different percents of phenol, v) the production and characterization of (laboratory and industrial) laminates including dynamic mechanical analysis to compare conditions of curing and the measurement of tensile modulus, bending strength, biaxial flexural impact strength and Mode-I interlaminar fracture toughness in both processing directions to evaluate the mechanical performance.
Universidad Tecnológica Nacional
Agencia Nacional de Promoción Científica y Tecnológica
Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
Universidad Nacional del Litoral
Keywords: Lignina; Resol; Laminado decorativo; Lignin; Resol; Decorative laminates.
Repository: Biblioteca Virtual (UNL). Universidad Nacional del Litoral
Authors: Taverna, María Eugenia; Orellao, R.; Moran, Juan Ignacio; Frontini, Patricia Maria; Nicolau, Veronica Viviana; Estenoz, Diana Alejandra
Publication Date: 2016.
Language: English.
Abstract:
The reduction of phenol and/or formaldehyde consumption during phenolic resin synthesis is of great technological and scientific interest because of its economic and environmental implications. In this work, the addition of sodium lignosulfonate as par-tial replacement of phenol in the phenolic resol base resins used for decorative laminates production is experimentally studied. The work involves: i) the characterization and reactivation of lignosulfonate, ii) the industrial synthesis of traditional and modified resoles by replacement of 10%w/w of phenol, iii) the industrial impregnation of Kraft-type papers with the produced resins, iv) the production of laminates at laboratory and industrial scale, and, v) the measurement of their final properties. Tensile, bending and impact strength were evaluated. Modified laminates exhibited mechanical properties statistically comparable with those of traditional laminates. Industrial tests were carried out at Centro S.A, San Francisco, Córdoba.
Author affiliation: Taverna, María Eugenia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química; Argentina
Author affiliation: Orellao, R.. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; Argentina
Author affiliation: Moran, Juan Ignacio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; Argentina
Author affiliation: Frontini, Patricia Maria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; Argentina
Author affiliation: Nicolau, Veronica Viviana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química; Argentina
Author affiliation: Estenoz, Diana Alejandra. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química; Argentina
Keywords: laminates; resol; lignosulfonate; mechanical properties.
Repository: CONICET Digital (CONICET). Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
Authors: Gilbert, Elangeni Ana; Taverna, María Eugenia; Dieser, M.F.; Morales, G.; Spontón, Marisa Elisabet; Estenoz, Diana Alejandra
Publication Date: 2018.
Language: English.
Abstract:
In this work, novel thermosetting systems of high performance based on multi-functional benzoxazines were developed. First, 3-(2-hydroxyethyl)-3,4-dihydro-2H-1,3-benzoxazine (BzOH) and bis(3-(2-hydroxyethyl)-3,4-dihydro-2H-1,3- benzoxazinyl) isopropane (BzPOH) monomers were synthesized by reaction between phenol or bisphenol A, paraformaldehyde, and ethanolamine. Then, BzOH and BzPOH were functionalized with maleic anhydride using a stoichiometric ratio of oxazine: maleic anhydride (1:1) to produce low molar mass species with carboxylic acid groups, named BzFA and BzPFA. The products were characterized by Nuclear Magnetic Resonance (NMR), Size-Exclusion Chromatography (SEC), and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR). BzFA and BzPFA exhibited weight-average molecular weights of 5000 g.mol−1and 50,000 g.mol−1, respectively. Mixtures between the new precursors and the conventional benzoxazine (BzBA) derived from bisphenol A and aniline [bis(3-phenyl-3,4-dihydro-2H-1,3benzoxazinyl) isopropane] were prepared. The curing process was studied by FTIR and Differential Scanning Calorimetry (DSC), and viscoelastic, mechanical, thermal, and morphological properties of the materials were also evaluated. Materials obtained exhibited better thermal, viscoelastic and mechanical properties than conventional polybenzoxazine. Scanning Electron Microscope (SEM) measurements indicated homogeneous material surfaces.
Author affiliation: Gilbert, Elangeni Ana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química; Argentina
Author affiliation: Taverna, María Eugenia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química; Argentina
Author affiliation: Dieser, M.F.. Universidad Nacional del Litoral; Argentina
Author affiliation: Morales, G.. Centro de Investigacion En Quimica Aplicada, Saltillo; México
Author affiliation: Spontón, Marisa Elisabet. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química; Argentina
Author affiliation: Estenoz, Diana Alejandra. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química; Argentina
Repository: CONICET Digital (CONICET). Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas