Biomassahydrolysaattien puhdistus uutolla
Suikkanen, Tuomas (2013)
Kandidaatintyö
2013
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe201311056995
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe201311056995
Tiivistelmä
Lignoselluloosasta koostuvasta biomassasta valmistetaan hydrolysoimalla sokereita, jotka jatkojalostetaan fermentoimalla bioetanoliksi. Bioetanolia käytetään fossiilisten polttoaineiden korvaajana esimerkiksi ajoneuvoissa. Bioetanolin valmistuksessa pyritään mahdollisimman hyvään saantoon, jotta sen valmistus olisi taloudellisesti kannattavaa.
Hydrolyysin aikana syntyy sokerien lisäksi orgaanisia happoja, furaanin johdannaisia sekä fenolisia yhdisteitä. Yleisimpiä syntyviä yhdisteitä ovat muun muassa etikkahappo, furfuraali ja hydroksimetyylifurfuraali. Nämä yhdisteet haittaavat sokerien fermentointiprosessia ja pienentävät etanolin saantoa.
Fermentointiprosessia haittaavien yhdisteiden poistoon hydrolysaattiliuoksesta voidaan käyttää esimerkiksi haihdutusta, membraanierotusta, adsorptiota, saostusta, sekä uuttoa. Tämän työn tarkoituksena oli tutkia leikkaussekoittimen soveltuvuutta biomassahydrolysaatin epäpuhtauksien erotukseen. Lisäksi kirjallisuusosassa on esitetty hydrolysointiprosessissa syntyviä haitta-aineita ja niiden erotusmenetelmiä. Hydrolysis of lignocellulosic biomass is used to produce sugars that are processed to bioethanol using fermentation. Bioethanol is used as an alternative for fossil fuels for example in vehicles. Primary target is to achieve good efficiency in bioethanol production so that ethanol production is economical.
During the hydrolysis process in addition to sugars there forms several other compounds such as organic acids, furan derivatives and fenolic compounds. For example acetic acid, furfural and hydroxymethylfurfural are common compounds that derive from lignocellulosic biomass. These compounds inhibit fermentation process and reduces ethanol yield.
Different separation methods, such as pervaporation, membrane separation, adsorption, over-liming and extraction, have been developed to remove these compounds from hydrolysate solution. The main objective of this thesis was to examine reactive liquid-liquid extraction combined with High Shear Mixer (HSM) as a separation method for biomass hydrolysate inhibitors. Additionally, different inhibitors and separation methods that have been developed to overcome these inhibitors are introduced in the literature part of the thesis.
Hydrolyysin aikana syntyy sokerien lisäksi orgaanisia happoja, furaanin johdannaisia sekä fenolisia yhdisteitä. Yleisimpiä syntyviä yhdisteitä ovat muun muassa etikkahappo, furfuraali ja hydroksimetyylifurfuraali. Nämä yhdisteet haittaavat sokerien fermentointiprosessia ja pienentävät etanolin saantoa.
Fermentointiprosessia haittaavien yhdisteiden poistoon hydrolysaattiliuoksesta voidaan käyttää esimerkiksi haihdutusta, membraanierotusta, adsorptiota, saostusta, sekä uuttoa. Tämän työn tarkoituksena oli tutkia leikkaussekoittimen soveltuvuutta biomassahydrolysaatin epäpuhtauksien erotukseen. Lisäksi kirjallisuusosassa on esitetty hydrolysointiprosessissa syntyviä haitta-aineita ja niiden erotusmenetelmiä.
During the hydrolysis process in addition to sugars there forms several other compounds such as organic acids, furan derivatives and fenolic compounds. For example acetic acid, furfural and hydroxymethylfurfural are common compounds that derive from lignocellulosic biomass. These compounds inhibit fermentation process and reduces ethanol yield.
Different separation methods, such as pervaporation, membrane separation, adsorption, over-liming and extraction, have been developed to remove these compounds from hydrolysate solution. The main objective of this thesis was to examine reactive liquid-liquid extraction combined with High Shear Mixer (HSM) as a separation method for biomass hydrolysate inhibitors. Additionally, different inhibitors and separation methods that have been developed to overcome these inhibitors are introduced in the literature part of the thesis.