Väitös biotuotetekniikan alalta, DI A. Topias Kilpinen

Väitöskirjan nimi: Hydrolysis of biomass into sugars and other commodities with gaseous hydrogen chloride

Tohtoriopiskelija: DI A. Topias Kilpinen
Vastaväittäjä: professori Mark Mascal, University of California, Davis, USA
Kustos: professori Eero Kontturi, Aalto-yliopiston kemian tekniikan korkeakoulu

Biomassan muuntaminen sokereiksi ja muiksi hyödykkeiksi kloorivetykaasun avulla

Lignoselluloosabiomassan sisältämistä makromolekyyleistä selluloosa ja hemiselluloosa voidaan pilkkoa hydrolyysin avulla monosakkarideiksi, jotka ovat erittäin monipuolisia alustakemikaaleja. Perinteiset biomassan hydrolyysiprosessit ovat tyypillisesti olleet neste-kiinteäprosesseja, joissa kiinteän biomassan hydrolyysiin käytetään nestemäistä happoa. Hydrolyysi voidaan kuitenkin toteuttaa myös kaasu-kiinteäprosessilla korvaamalla nestemäinen happo kaasumaisella kloorivedyllä (HCl). 

Kaasu-kiinteäprosessissa kaasumainen HCl reagoi kiinteän biomassan sisältämän veden kanssa huoneenlämpötilassa, muodostaen suolahappoa ja katalysoiden hydrolyysin soluseinärakenteen sisällä. Vedettömän HCl-kaasun käyttö biomassan hydrolyysiin tarjoaa useita etuja perinteisiin neste-kiinteäprosesseihin verrattuna, kuten esimerkiksi mahdollisuuden hydrolysoida lähes kuivaa biomassaa (<10% kosteuspitoisuus), korkean sokerisaannon (>90%) ja kloorivedyn helpon erottamisen haihduttamalla.

Tämä väitöskirja tutkii biomassan hydrolyysiä sokereiksi ja muiksi hyödykekemikaaleiksi hyödyntämällä vedetöntä HCl-kaasua suhteellisen matalalla 0,1 MPa ylipaineella. Raaka-aineena HCl-kaasulla katalysoituun hydrolyysiin ja metanololyysiin käytettiin puujauhoa haavasta. Väitöskirja koostuu kolmesta tutkimuksesta: Vertailusta kaasumaisen HCl hydrolyysin ja konsentroidun suolahappohydrolyysin välillä, C5-sokereiden valikoivasta erottamisesta biomassasta HCl-kaasun avulla sekä furfuraalin tuotannosta metyyli-ksylosideista, jotka valmistettiin HCl-kaasun katalysoimalla metanolyysillä haapapuujauhosta.

Kaiken kaikkiaan väitöskirjan tulokset tarjoavat laajan katsauksen HCl-kaasun hyödyntämiseen biomassan hydrolysointiin suhteellisen matalassa ylipaineessa. Lisäksi väitöskirjassa esitellään HCl-kaasuhydrolyysin uusia sovelluksia biomassan esikäsittelyyn.
 

→Linkki väitöskirjan sähköiseen esittelykappaleeseen (esillä 10 päivää ennen väitöstä)

Yhteystiedot:
A. Topias Kilpinen
[email protected]

→Kemian tekniikan korkeakoulun väitöskirjat

Zoom pikaopas