Structure and properties of soda-type lignin from a modern biorefinery process
Lagerquist, Lucas (2022-05-27)
Lagerquist, Lucas
Åbo Akademi - Åbo Akademi University
27.05.2022
Publikationen är skyddad av upphovsrätten. Den får läsas och skrivas ut för personligt bruk. Användning i kommersiellt syfte är förbjuden.
Publikationens permanenta adress är
https://urn.fi/URN:ISBN: 978-952-12-4195-6
https://urn.fi/URN:ISBN: 978-952-12-4195-6
Abstrakt
På grund av oron kring användningen av råolja för produktion av bränsle och kemikalier har stora ansträngningar gjorts för att hitta förnybara och hållbara alternativ. Lignocellulosisk biomassa är den mest förekommande kolhaltiga naturresursen på jorden och består huvudsakligen av de strukturella komponenterna cellulosa, hemicellulosa och lignin. Jämfört med kolhydratkomponenterna är lignin strukturellt helt annorlunda. Lignin härrör från aromatiska monomerer och är därför en attraktiv råvara för förnybara kemiska produkter. I över ett sekel har massa- och pappersindustrin fraktionerat lignocellulosabiomassa för att isolera cellulosa och använda den resterande hemicellulosan och ligninet för värme- och energiproduktion. För att utveckla nya produkter från lignocellulosisk biomassa behöver ytterligare fraktioneringstekniker utvecklas. Ligninpolymeren är i sig komplex och kommer strukturellt inte bara att variera mellan växtarter, utan tekniska isoleringsmetoder förändrar ytterligare dess struktur. Detta leder till att varje fraktioneringsteknik kommer att ge en säregen typ av lignin med olika egenskaper jämfört med andra lignin. På grund av dessa orsaker är det väsentligt att förstå ligninets struktur för att avgöra det bästa tillämpningsområdet.
I denna avhandling undersöktes tre olika lignin, ett från lövträd och två från barrträd. Ligninet hade sitt ursprung från en biomassafraktioneringsteknik som använder sig av vattenextraktion under förhöjt tryck följt av en mild alkalisk sodaprocess. Ett tillvägagångssätt för att utfälla och rena ligninet utvecklades för att ge analytiskt rena ligninprover. De olika ligninfraktionerna analyserades och jämfördes med ligninprov med oförändrad nativ struktur för att förstå hur processen påverkade ligninets struktur. En mängd olika analysmetoder användes och den kombinerade informationen från analyserna kunde användas för att bestämma viktiga strukturella särdrag och egenskaper hos ligninet. Modellföreningar med specifika strukturer framställdes och deras spektroskopiska data användes för att underlätta strukturbestämningen av ligninet. För att vidare validera konceptet fraktionerades det renade ligninet till ännu mer homogena fraktioner genom enkel lösningsmedelsfraktionering. Kemiska modifieringar användes för att undersöka hur enkla modifieringar påverkade ligninets termiska egenskaper och för att underlätta strukturbestämningen.
I denna avhandling implementerades även 31P PULCON-metodik för att kvantitativt bestämma mängden av hydroxylgrupper i lignin. Metoden visade sig ha vissa fördelar jämfört med standardprotokollet.
I denna avhandling undersöktes tre olika lignin, ett från lövträd och två från barrträd. Ligninet hade sitt ursprung från en biomassafraktioneringsteknik som använder sig av vattenextraktion under förhöjt tryck följt av en mild alkalisk sodaprocess. Ett tillvägagångssätt för att utfälla och rena ligninet utvecklades för att ge analytiskt rena ligninprover. De olika ligninfraktionerna analyserades och jämfördes med ligninprov med oförändrad nativ struktur för att förstå hur processen påverkade ligninets struktur. En mängd olika analysmetoder användes och den kombinerade informationen från analyserna kunde användas för att bestämma viktiga strukturella särdrag och egenskaper hos ligninet. Modellföreningar med specifika strukturer framställdes och deras spektroskopiska data användes för att underlätta strukturbestämningen av ligninet. För att vidare validera konceptet fraktionerades det renade ligninet till ännu mer homogena fraktioner genom enkel lösningsmedelsfraktionering. Kemiska modifieringar användes för att undersöka hur enkla modifieringar påverkade ligninets termiska egenskaper och för att underlätta strukturbestämningen.
I denna avhandling implementerades även 31P PULCON-metodik för att kvantitativt bestämma mängden av hydroxylgrupper i lignin. Metoden visade sig ha vissa fördelar jämfört med standardprotokollet.
Collections
- 116 Kemi [51]