Ligniinin talteenotto mustalipeästä kromatografian avulla
Laatikainen, Akseli (2022)
Kandidaatintyö
2022
School of Engineering Science, Kemiantekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2022051836500
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2022051836500
Tiivistelmä
Ligniini on monimutkainen biopolymeeri, jota voisi oikein jalostettuna käyttää fossiilista alkuperää olevien kemikaalien korvaamiseen. Ligniiniä on noin 30 prosenttia sellunvalmistuksen sivuvirtana syntyvästä mustalipeästä. Nykyisillä menetelmillä sen erottaminen mustalipeästä on kuitenkin kallista ja kemikaaleja kuluttavaa toimintaa. Suurin osa tuotetusta ligniinistä poltetaan matalaenergisenä energianlähteenä soodakattilassa.
Tämän työn tarkoituksena oli löytää ligniinin kromatografiseen talteenottoon soveltuva erotusmateriaali ja optimoida sen käyttöolosuhteita. Työn kirjallisuusosassa tutustuttiin ligniiniin, sellunvalmistuksesta syntyvään mustalipeään ligniinin lähteenä ja olemassa oleviin ligniini erotusmenetelmiin. Työssä esiteltiin myös kromatografisia erotusmenetelmiä ja erotusmateriaaleja sekä tutustuttiin aiheeseen liittyviin aikaisempiin tutkimuksiin. Työn kokeellisessa osassa tutkittiin kuuden eri erotusmateriaalin sopivuutta ligniinin erottamiseen mustalipeästä. Eluenttina erotuskokeissa käytettiin puhdasta vettä. Lämpötilan vaikutusta erotusmateriaalin erotustehokkuuteen tarkasteltiin 25 ja 50 °C:n lämpötiloissa. Tämän lisäksi tutkittiin kolonnin latauksen (syöttötilavuus) suuruuden vaikutusta ligniinin saantoon, tuottavuuteen ja eluentin kulutukseen. Erotusmateriaaleina tutkittiin Mn 200, Mn 270, Mn 500, Cellufine GCL-2000HF, CS16GC ja Cellufine GH-25
Saatujen tulosten perusteella Cellufine GH-25:n todettiin erottavan ligniiniä hyvällä saannolla mustalipeästä lämpötilassa 25 °C. Optimaalinen lataus sadan prosentin ligniinin puhtaustavoitteella oli 0,15 BV. Pienemmillä puhtausasteilla suuremmat lataukset olivat erotustehokkuuden kannalta parempia. Tutkimuksessa huomattiin, että myös hydroksihapot sekä natriumhydroksidi saadaan erotettua ligniinistä sekä toisistaan kohtuullisella puhtaudella, kun erotusmateriaalina käytetään Cellufine GH-25:ta.
Tämän työn tarkoituksena oli löytää ligniinin kromatografiseen talteenottoon soveltuva erotusmateriaali ja optimoida sen käyttöolosuhteita. Työn kirjallisuusosassa tutustuttiin ligniiniin, sellunvalmistuksesta syntyvään mustalipeään ligniinin lähteenä ja olemassa oleviin ligniini erotusmenetelmiin. Työssä esiteltiin myös kromatografisia erotusmenetelmiä ja erotusmateriaaleja sekä tutustuttiin aiheeseen liittyviin aikaisempiin tutkimuksiin. Työn kokeellisessa osassa tutkittiin kuuden eri erotusmateriaalin sopivuutta ligniinin erottamiseen mustalipeästä. Eluenttina erotuskokeissa käytettiin puhdasta vettä. Lämpötilan vaikutusta erotusmateriaalin erotustehokkuuteen tarkasteltiin 25 ja 50 °C:n lämpötiloissa. Tämän lisäksi tutkittiin kolonnin latauksen (syöttötilavuus) suuruuden vaikutusta ligniinin saantoon, tuottavuuteen ja eluentin kulutukseen. Erotusmateriaaleina tutkittiin Mn 200, Mn 270, Mn 500, Cellufine GCL-2000HF, CS16GC ja Cellufine GH-25
Saatujen tulosten perusteella Cellufine GH-25:n todettiin erottavan ligniiniä hyvällä saannolla mustalipeästä lämpötilassa 25 °C. Optimaalinen lataus sadan prosentin ligniinin puhtaustavoitteella oli 0,15 BV. Pienemmillä puhtausasteilla suuremmat lataukset olivat erotustehokkuuden kannalta parempia. Tutkimuksessa huomattiin, että myös hydroksihapot sekä natriumhydroksidi saadaan erotettua ligniinistä sekä toisistaan kohtuullisella puhtaudella, kun erotusmateriaalina käytetään Cellufine GH-25:ta.