Os biocombustíveis constituem alternativa promissora aos combustíveis fósseis quando se tem como objetivo o desenvolvimento sustentável e a independência com relação às fontes finitas de petróleo, colocando o desenvolvimento e viabilização comercial do etanol de segunda geração (2G) em local de destaque. Para tal, se faz necessário a busca por matérias-primas alternativas de baixo custo e abundantes, além de processos otimizados, onde todos os componentes da biomassa possam ser aproveitados, dentro do conceito moderno de biorrefinaria. Para obtenção do etanol 2G, é necessário a execução de uma etapa de pré-tratamento da biomassa, cujo objetivo é romper a alta recalcitrância dos materiais lignocelulósicos e expor os polissacarídeos a uma etapa posterior de hidrólise. Os materiais lignocelulósicos possuem diferentes composições e estruturas, o que implica na necessidade de otimização de condições de pré-tratamento para cada fonte de matéria-prima e processo. Dentro deste contexto, o objetivo deste trabalho foi estudar condições operacionais do pré-tratamento Organosolve (utilizando etanol) aplicado à palha de soja, visando a máxima sacarificação da biomassa pré-tratada após hidrólise enzimática, além de caracterizar preliminarmente a lignina recuperada a partir dos licores de pré-tratamento obtidos nas melhores condições encontradas. Inicialmente, estudou-se por metodologia de superfície de resposta as principais variáveis ligadas ao processo de pré-tratamento Organosolve: temperatura, tempo de reação e porcentagem de etanol. A partir dos resultados obtidos, otimizou-se sequencialmente a porcentagem de etanol, e posteriormente a concentração de um catalisador alcalino (NaOH). A influência da adição de ácido bórico (H₃BO₃), reconhecido agente complexante de substâncias fenólicas, ao meio Organosolve alcalino também foi estudado, vislumbrando possíveis efeitos na estrutura da lignina recuperada dos licores de pré-tratamento. Nas três melhores condições encontradas, o meio teve composição (m/v) de 3,20% de NaOH (ausência de H₃BO₃), 4,5% de NaOH com 1,0% de ácido bórico e 4,5% de NaOH com 2,0% de ácido bórico, sendo que em todas as condições, a porcentagem de etanol foi de 20% (v/v), temperatura de 170°C e tempo de pré-tratamento de 50 minutos. Nas três condições a recuperação de glicose foi de aproximadamente 73% (m/m) com relação às glicanas presentes na biomassa bruta, o que demonstra a alta eficiência dos processos. As ligninas recuperadas nos processos apresentaram diferenças marcantes: na ausência de H₃BO₃ a massa molar numérica média foi de 2318 g/mol e a polidispersidade de 4,43, enquanto que na condição onde se tem 1,0% de H₃BO₃ presente a massa molar numérica média foi de 1826 g/mol e a polidispersidade de 3,17. No pré-tratamento onde se tem 2,0% de H₃BO₃ obteve-se um resultado intermediário, com a lignina apresentando massa molar numérica média foi de 2188 g/mol e polidispersidade de 3,67. A hipótese proposta é que o H₃BO₃ forma complexos com os fragmentos de lignina solubilizados durante o processo, impedindo sua repolimerização e nova deposição na biomassa sólida. Os resultados sugerem ainda que na condição onde se tem H₃BO₃ presente, a deslignificação e remoção de hemicelulose é mais acentuada, restando mais hemicelulose e lignina na biomassa pré-tratada somente com NaOH, o que justifica recuperações de glicose similares em todas as condições. Análises morfológicas e estruturais comparativas realizadas pelas técnicas de MEV, FTIR, DRX e TG/DTG dão suporte às hipóteses acima formuladas.

Biofuels are a promising alternative to fossil fuels when the objective is sustainable development and independence from finite oil sources, placing the development and commercial viability of second generation ethanol (2G) in a prominent position. To this end, it is necessary to search for low-cost and abundant alternative raw materials, in addition to optimized processes, where all the components of the biomass can be used within the modern concept of biorefinery. To obtain 2G ethanol, it is necessary to perform a biomass pretreatment step, whose objective is to break the high recalcitrance of the lignocellulosic materials and expose the polysaccharides to a subsequent hydrolysis step. Lignocellulosic materials have different compositions and structures, which implies the need to optimize the pretreatment conditions for each source of raw material and process. In this context, the objective of this work was to study the operational conditions of Organosolv pretreatment (using ethanol) applied to soybean straw, with the aim of achieving maximum saccharification of the pretreated biomass after enzymatic hydrolysis, in addition to preliminarily characterization of the lignin recovered from pretreatment liqueurs obtained under the best conditions. Initially, the main variables related to the Organosolv process were studied using response surface methodology: temperature, time, and percentage of ethanol. From the results obtained, the percentage of ethanol and the concentration of an alkaline catalyst (NaOH) were sequentially optimized. The influence of the addition of boric acid (H₃BO₃), a recognized complexing agent of phenolic substances, to the alkaline Organosolv medium was also studied, assuming possible effects on the structure of the lignin recovered from the pretreatment liquors. In the three best conditions found, the medium had a composition (w/v) of 3.20% NaOH (absence of H₃BO₃), 4.5% NaOH with 1.0% boric acid and 4.5% NaOH with 2.0% boric acid, and under all conditions the percentage of ethanol was 20% (v/v), temperature 170 ° C and pretreatment time of 50 minutes. In all three conditions, glucose recovery was approximately 73% (w/w) in relation to the glycans present in the raw biomass, demonstrating the high efficiency of the processes. The recovered lignins in the processes showed marked differences: In the absence of H₃BO₃, the number average molecular weight was 2318 g/mol and the polydispersity was 4.43, while in the condition where 1.0% H₃BO₃ was present, the number average molecular weight was 1826 g/mol and the polydispersity was 3.17. In the pretreatment where there was 2.0% H₃BO₃, an intermediate result was obtained, with lignin presenting a number average molecular weight of 2188 g/mol and a polydispersity of 3.67. The proposed hypothesis is that H₃BO₃ forms complexes with solubilized lignin fragments during the process, preventing its repolymerization and new deposition in solid biomass. The results also suggest that in the condition where H₃BO₃ is present, the delignification and removal of hemicellulose is more pronounced, leaving more hemicellulose and lignin in the pretreated biomass in the absence of H₃BO₃, which justifies similar glucose recoveries under both conditions. Comparative morphological and structural analyzes performed using SEM, FTIR, XRD, and TG/DTG techniques support the hypotheses formulated above.