Väitös: Kemiallinen ja entsymaattinen happihapetus teknisen ligniinin valorisoinnissa materiaalisovelluksia varten

11.8.2015

Kemiallisen massan valmistus ja yleistyvät biojalostamot tuottavat suuria määriä ligniiniä sivuvirtana. Vaikka ligniinin poltto säästääkin fossiilisia polttoaineita, on ligniinin arvoa mahdollista nostaa kehittämällä siitä erilaisia tuotteita. DI Anna Kalliolan väitöskirjatyön päätavoitteena oli soveltaa happihapetusta teknisten ligniinien muokkaukseen, jotta niiden käyttö polymeerisenä kemikaalina ja materiaalisovelluksissa helpottuisi. O2-hapetus toteutettiin joko alkalisissa olosuhteissa tai entsyymiavusteisesti lakkaasilla.

Soodaligniinille kehitettiin yksinkertainen korkeassa ligniinipitoisuudessa tapahtuva alkali-O2 -hapetusmenetelmä, joka nostaa ligniinin vesiliukoisuutta dispergointisovelluksia varten. Sekä ligniinin negatiivista varausta että moolimassaa hallittiin hapetusparametreilla, erityisesti pH:n avulla. Hapetettuja soodaligniiniliuoksia käytettiin sellaisenaan parantamaan tuoreen betonin työstettävyyttä. Ne toimivat selvästi paremmin kuin kaupallinen lignosulfonaattinotkistin ja olivat vertailukelpoisia suhteessa synteettisiin tehonotkistimiin.

Sekä lakkaasi- että alkalikatalysoitua O2-hapetusta käytettiin ligniiniperäisten, pienimolekyylisten fenoleiden polymerointiin sulfaattiligniinissä. Näin pyrittiin vähentämään haihtuvien yhdisteiden määrää ja edistämään ligniinin käyttöä komposiittisovelluksissa. Käsittelyt vähensivät hajua ja haihtuvien yhdisteiden muodostumista korkeissa lämpötiloissa, mutta eivät kuitenkaan johtaneet riittävään hajun poistoon yhdisteiden hyvin matalan hajukynnyksen takia. Lisäksi ligniiniin yritettiin liittää hydrofiilinen fenolinen yhdiste, jotta sen lasinsiirtymälämpötila alenisi. Yhdiste kuitenkin homopolymeroitui sen sijaan, että olisi liittynyt ligniiniin.

Alkali-O2 -hapetuksen toimintaolosuhteita optimoimalla saavutetaan hyvin todennäköisesti haluttuja ligniiniominaisuuksia, mikä edistäisi teknisten ligniinien sovelluspotentiaalia entisestään.

Väitöstilaisuus 14.8.

DI Anna Kalliolan väitöskirja Chemical and enzymatic oxidation using molecular oxygen as a means to valorize technical lignins for material applications tarkastetaan perjantaina 14.8.2015 klo 12. Aalto-yliopistossa (Puu2-sali, Tekniikantie 3, Espoo).  Vastaväittäjänä on Assistant Professor Claudia Crestini, Università di Roma Tor Vergata (University of Rome Tor Vergata), Italia. Valvojana toimii professori Tapani Vuorinen.

Asiakaspalvelu
Sähköpostiinfo@vtt.fi
Puhelin020 722 7070
Avoinna arkisin klo 9.00 - 11.00 ja 12.00 - 15.00