Lignin extracted from olive pomace as a natural enhancer of agricultural soils (Q3216393)

El orujo de oliva es un residuo con un contenido alto de lignina (> 25%) y generado en grandes volúmenes. La lignina es un polímero fenólico sin olor el cual es insoluble en agua. Los lignosulfonatos se utilizan como sustitutos del ácido fúlvico en los potenciadores del suelo agrícola. A este respecto, los compuestos basados en lignina presentes en las formulaciones se pueden considerar como ácidos fúlvicos. Los ácidos fúlvicos son quelantes naturales, que facilitan la absorción de los nutrientes en el cultivo. Desde el grupo de investigación prevemos que la lignina del material lignocelulósico (orujo de oliva) puede reemplazar los ácidos fúlvicos de los potenciadores del suelo como lo hacen actualmente los lignosulfonatos. Sin embargo, la lignina extraída de la biomasa lignocelulósica utilizando nuestra metodología no se puede utilizar directamente en los suelos agrícolas. Necesita una transformación química adecuada de los grupos fenólicos para que sea soluble en agua. Entonces, la lignina se puede convertir en un quelante natural. Un quelante tiene la capacidad de atrapar minerales del medio ambiente y facilitar su ingesta para la planta. Un quelante también permite que el suelo retenga más agua y puede aumentar la infiltración de ésta. Además, la lignina modificada puede evitar que ciertas toxinas presentes en el suelo alcancen las raíces del cultivo. En esencia, la lignina modificada, en forma de un agente quelante presente en una formulación potenciadora del suelo agrícola, no solo aumenta las propiedades físicas y químicas del propio suelo, sino que también mejora las interacciones de las plantas con los microorganismos para su correcto desarrollo. Los porcentajes de ácido fúlvico en las formulaciones del suelo pueden llegar al 15%. Por lo tanto, se necesitan cantidades relativamente altas de lignina para compensar la cantidad de ácidos fúlvicos. Hasta la fecha, se suelen usar lignosulfonatos procedentes de la industria papelera. En la búsqueda de una economía circular, estimamos que, a partir de la producción total de alrededor de 1.600.000 toneladas de aceite de oliva virgen en España, el orujo de oliva representa más de 3 millones de toneladas. La lignina del orujo de oliva contiene hasta un 37%, lo que se traduce en más de 1 millón de toneladas de lignina generadas en España. Esto equivaldría a la demandada global de lignina procedente de la industria papelera (lignosulfonatos). Las propiedades físico-químicas de la lignina dependen en gran medida del método de extracción. En el grupo de investigación hemos desarrollado una metodología sostenible utilizando un líquido iónico el cual es reciclable. A diferencia de los lignosulfonatos, el peso molecular de la lignina que obtenemos es mayor (superior a 30.000 Da), con un contenido en cenizas muy bajo y de gran pureza. Por todo ello, creemos que la lignina modificada del orujo de oliva puede reemplazar a los ácidos fúlvicos y lignosulfonatos de las formulaciones potenciadoras del suelo. (Spanish)

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Olive pomace is a waste with high lignin content (>25%) and generated in high volumes. Lignin is an odourless phenolic polymer that is insoluble in water. Lignosulfonates are used as substitutes of fulvic acid in soil conditioners. In this respect, lignin based compounds can be considered within fulvic acid materials in those formulations. Fulvic acids are natural chelators, which facilitate crop¿s absorption and use of nutrients. We envisage that lignin from lignocellulosic material (olive pomace) can replace fulvic acids from soil conditioners as lignosulphonates currently do. However, extracted lignin from the lignocellulosic biomass using our approach cannot be used directly into the soil. It needs an appropriate chemical transformation of the phenolic groups to make it water soluble. Then, lignin can be converted into a natural chelator. A chelator has the capacity to trap minerals from the environment and facilitate their ingestion for the plant. A chelator also enables the soil to keep more water and can increase the water infiltration of the soil. Additionally, modified lignin may prevent certain toxins present in the soil from reaching the crop¿s roots. In essence, modified lignin in the form of a chelator in a soil enhancer formulation increases the physical and chemical properties of the soil as well as interactions with microorganisms for the proper plant development. The percentages of fulvic acid in soil formulations can be as high as 15%. Therefore, relatively high amounts of lignin are needed to compensate the quantity of fulvic acids. To date, lignosulphonates from sulphite pulping are used for soil enhancers. In the pursue of having a circular economy, we estimate that from the total production of about 1,600,000 tons of virgin olive oil in Spain, the olive pomace represents more than 3 million tons. Lignin from olive pomace contains up to 37%, which it is translated into more than 1 million tons of lignin generated in Spain. This would equal the global production of isolated lignin for lignosulphonate production. The physico-chemical properties of the lignin are highly dependent on the extraction method. We have developed a sustainable methodology using a recyclable ionic liquid. Unlike the lignosulphonates, the molecular weight of the lignin that we obtain is higher (over 30,000 Da), with a very low ash content and high purity. We believe that modified lignin from olive pomace can replace fulvic acids and lignosulfonates from soil enhancer formulations. (English)

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Le marc d’olive est un résidu à forte teneur en lignine (> 25 %) et produit en grands volumes. La lignine est un polymère phénolique inodore qui est insoluble dans l’eau. Les lignosulfonates sont utilisés comme substituts de l’acide fulvic dans les rehausseurs de sols agricoles. À cet égard, les composés à base de lignine présents dans les formulations peuvent être considérés comme des acides fulvic. Les acides Fulvic sont des chélatages naturels qui facilitent l’absorption des nutriments dans la culture. Du groupe de recherche, nous prévoyons que la lignine de matière lignocellulosique (pomace d’olive) peut remplacer les acides fulvic des améliorateurs du sol comme le font aujourd’hui les lignosulfonates. Cependant, la lignine extraite de la biomasse lignocellulosique selon notre méthodologie ne peut pas être utilisée directement dans les sols agricoles. Il a besoin d’une transformation chimique adéquate des groupes phénoliques pour être soluble dans l’eau. La lignine peut alors devenir un chélateur naturel. Un chélateur a la capacité de piéger les minéraux de l’environnement et de faciliter son apport pour la plante. Un chélatage permet également au sol de retenir plus d’eau et peut augmenter l’infiltration d’eau. En outre, la lignine modifiée peut empêcher certaines toxines présentes dans le sol d’atteindre les racines de la culture. En substance, la lignine modifiée, sous la forme d’un agent chélatant présent dans une formulation améliorant le sol agricole, non seulement augmente les propriétés physiques et chimiques du sol lui-même, mais améliore également les interactions des plantes avec les micro-organismes pour leur bon développement. Les pourcentages d’acide ulvic dans les formulations du sol peuvent atteindre jusqu’à 15 %. Par conséquent, des quantités relativement élevées de lignine sont nécessaires pour compenser la quantité d’acides ulvics. À ce jour, les lignosulfonates de l’industrie papetière sont souvent utilisés. Dans la recherche d’une économie circulaire, nous estimons que, sur la production totale d’environ 1,6 million de tonnes d’huile d’olive vierge en Espagne, le marc d’olive représente plus de 3 millions de tonnes. La lignine de grignons d’olive contient jusqu’à 37 %, ce qui se traduit par plus d’un million de tonnes de lignine produite en Espagne. Cela équivaudrait au défendeur mondial pour la lignine de l’industrie papetière (lignosulfonates). Les propriétés physico-chimiques de la lignine dépendent dans une large mesure de la méthode d’extraction. Dans le groupe de recherche, nous avons développé une méthodologie durable utilisant un liquide ionique recyclable. Contrairement aux lignosulfonates, le poids moléculaire de la lignine que nous obtenons est plus élevé (plus de 30 000 Da), avec une teneur en cendres de très faible et de haute pureté. Par conséquent, nous pensons que la lignine modifiée de grignons d’olive peut remplacer les acides fulvic et les lignosulfonates des formulations améliorant le sol. (French)

point in time

5 December 2021

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Oliventrester ist ein Rückstand mit einem hohen Ligningehalt (> 25 %) und erzeugt in großen Mengen. Lignin ist ein geruchloses Phenolpolymer, das in Wasser unlöslich ist. Lignosulfonate werden als Ersatz für Fulvosäure in landwirtschaftlichen Bodenverstärkern verwendet. In diesem Zusammenhang können Lignin-haltige Verbindungen in Formulierungen als Fulvosäuren betrachtet werden. Fulvosäuren sind natürliche Chelatate, die die Aufnahme von Nährstoffen in der Ernte erleichtern. Von der Forschungsgruppe sehen wir vor, dass Lignin von lignozellulosehaltigem Material (Oliventrester) die Fulvosäuren von Bodenverstärkern ersetzen kann, wie Lignosulfonate heute. Lignin, gewonnen aus lignozellulosischer Biomasse nach unserer Methodik, kann jedoch nicht direkt in landwirtschaftlichen Böden verwendet werden. Es bedarf einer angemessenen chemischen Umwandlung von Phenolgruppen, um in Wasser löslich zu sein. Dann kann Lignin ein natürlicher Chelatator werden. Ein Chelatator hat die Fähigkeit, Mineralien aus der Umwelt zu fangen und seine Aufnahme für die Anlage zu erleichtern. Ein Chelatat ermöglicht es dem Boden auch, mehr Wasser zu halten und die Wasserinfiltration zu erhöhen. Darüber hinaus kann modifiziertes Lignin verhindern, dass bestimmte im Boden vorkommende Toxine die Wurzeln der Ernte erreichen. Im Wesentlichen erhöht modifiziertes Lignin in Form eines Chelatbildners, das in einer landwirtschaftlichen Bodenverbesserungsformulierung vorhanden ist, nicht nur die physikalischen und chemischen Eigenschaften des Bodens selbst, sondern verbessert auch die Wechselwirkungen von Pflanzen mit Mikroorganismen für ihre ordnungsgemäße Entwicklung. Der Anteil an Ulvosäure in Bodenformulierungen kann bis zu 15 % betragen. Daher werden relativ hohe Mengen an Lignin benötigt, um die Menge an Ulvosäuren zu kompensieren. Bis heute werden Lignosulfonate aus der Papierindustrie häufig verwendet. Auf der Suche nach einer Kreislaufwirtschaft schätzen wir, dass Oliventrester von der Gesamtproduktion von rund 1,6 Millionen Tonnen nativem Olivenöl in Spanien mehr als 3 Millionen Tonnen ausmacht. Lignin aus Oliventrester enthält bis zu 37 %, was in Spanien mehr als 1 Million Tonnen Lignin bedeutet. Dies wäre dem globalen Angeklagten für Lignin aus der Papierindustrie (lignosulfonate) gleichwertig. Die physikalisch-chemischen Eigenschaften von Lignin hängen weitgehend von der Extraktionsmethode ab. In der Forschungsgruppe haben wir eine nachhaltige Methodik mit einer recycelbaren Ionenflüssigkeit entwickelt. Im Gegensatz zu Lignosulfonaten ist das Molekulargewicht von Lignin, das wir erhalten, größer (über 30.000 Da), mit einem sehr niedrigen und hochreinen Aschegehalt. Daher glauben wir, dass modifiziertes Lignin von Oliventrester die Fulvosäuren und Lignosulfonate von bodensteigernden Formulierungen ersetzen kann. (German)

point in time

10 December 2021

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Lleida

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Spanish Kohesio ID

IU68-016979

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Lignin extracted from olive pomace as a natural enhancer of agricultural soils (Q3216393)

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