SO2-ethanol-water fractionation and enzymatic hydrolysis of forest biomass

Julkaisun otsikon käännös: Metsäbiomassan SO2-etanoli-vesi-fraktiointi ja entsymaattinen hydrolyysi

Minna Yamamoto

    Tutkimustuotos: Doctoral ThesisCollection of Articles

    Abstrakti

    Työssä tutkittiin metsähakkuutähteiden käyttöä eräässä biopolttoaineen valmistusprosessissa. Erityisesti perehdyttiin raaka-aineen kemialliseen koostumukseen sekä sen vaikutuksiin prosessissa. Metsäbiomassaa fraktioitiin SO2-etanoli-vesi-keitolla, ja prosessille määriteltiin suotuisat olosuhteet. Lisäksi tutkittiin fraktioinnista saatavan kiinteän jakeen eli kuitujen entsymaattista hydrolyysiä. Raaka-aineena käytettiin sekä havu- että lehtipuubiomassaa, joka koostui pääosin puun oksista ja latvuksista. Biomassan kemiallinen koostumus poikkesi selvästi runkopuusta johtuen sekä hakkuutähteiden sisältämistä kuoresta että erilaisista solukoista, kuten reaktiopuusta. Tutkittu fraktiointimenetelmä liuotti biomassasta tehokkaasti sekä hemiselluloosaa että ligniiniä, mutta selluloosa ei hajonnut fraktioinnin aikana. Keittonesteeseen liuenneiden sokerien hajoaminen käsittelyn aikana oli erittäin vähäistä, ja näin ollen fermentaatiota estäviä kemikaaleja ei syntynyt merkittävästi normaaleissa käsittelyolosuhteissa. Voimakkaampi käsittely nosti kuitenkin hajoamistuotteiden pitoisuutta. Hemiselluloosan liukeneminen ja lehtipuubiomassan delignifiointi olivat verrattavissa runkopuun vastaaviin tuloksiin, mutta havupuubiomassan delignifiointi oli huomattavasti heikompaa johtuen etenkin havupuukuoren fenolihapoista. Havupuukuoren haitallinen vaikutus todistettiin myös tutkimalla kuoripitoisuuden kasvattamisen vaikutusta rejektien määrään ja laatuun: puurejektin määrä lisääntyi selvästi kuoripitoisuuden noustessa. Lehtipuulla vastaavaa vaikutusta ei havaittu, vaan rejekti koostui pääosin kuoresta. Sekä havu- että lehtipuukuidut hydrolysoituivat tehokkaasti kaupallisen entsyymiliuoksen avulla, mutta havupuubiomassa vaati huomattavasti korkeampia entsyymiannoksia. Tutkitulla fraktiointimenetelmällä valmistettujen kuitujen ominaisuuksista erityisesti korkean ligniinipitoisuuden todettiin heikentävän entsymaattista hydrolyysiä, mikä osaltaan vaikeutti havupuukuitujen käsittelyä. Ligniinin lisäksi myös kuoren fenolihapot voivat sitoa entsyymejä heikentäen niiden tehokkuutta. Havupuukuori heikensi entsymaattista hydrolyysiä merkittävästi, kun taas lehtipuukuorella oli negatiivinen vaikutus vain huomattavan korkeissa kuoripitoisuuksissa. Lisäksi tutkimuksessa arvioitiin, että pinta-aktiivisten aineiden käyttö entsymaattisessa hydrolyysissä on paras tapa vähentää kuoren haittavaikutuksia. Näiden kaupallisten kemikaalien sijaan fraktioinnissa syntyviä lignosulfonaatteja voitaisiin mahdollisesti hyödyntää saantojen parantamisessa.
    Julkaisun otsikon käännösMetsäbiomassan SO2-etanoli-vesi-fraktiointi ja entsymaattinen hydrolyysi
    AlkuperäiskieliEnglanti
    PätevyysTohtorintutkinto
    Myöntävä instituutio
    • Aalto-yliopisto
    Valvoja/neuvonantaja
    • van Heiningen, Adriaan, Vastuuprofessori
    • Iakovlev, Mikhail, Ohjaaja
    Kustantaja
    Painoksen ISBN978-952-60-5822-1
    Sähköinen ISBN978-952-60-5823-8
    TilaJulkaistu - 2014
    OKM-julkaisutyyppiG5 Tohtorinväitöskirja (artikkeli)

    Tutkimusalat

    • biojalostamo
    • entsymaattinen hydrolyysi
    • kuori
    • metsäbiomassa
    • rikkidioksidi-etanoli-vesi-fraktiointi

    Sormenjälki

    Sukella tutkimusaiheisiin 'Metsäbiomassan SO2-etanoli-vesi-fraktiointi ja entsymaattinen hydrolyysi'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.

    Siteeraa tätä