26.4.2019
Doktorsavhandling i teknisk kemi och reaktionsteknik
MSc Andrea Pérez Nebredas doktorsavhandling i teknisk kemi och reaktionsteknik framläggs till offentlig granskning fredag 3.5.2019 vid fakulteten för naturvetenskaper och teknik vid Åbo Akademi.
Avhandlingen heter Valuable monomers and oligomers from hemicelluloses.
Bioraffinaderikonceptet spelar en central roll i hållbar utveckling. Biomassa som består av lignocellulosa är den globalt sett största förnyelsebara naturresursen. Komponenter i biomassa kan omvandlas till olika slags biobränslen och biokemikalier, vilket i framtiden kan leda till att mänskligheten gradvis blir oberoende av tillgången till fossila råvaror.
Lignocellulosisk biomassa består av tre huvudkomponenter: cellulosa, hemicellulosor och lignin. Andelen hemicellulosor i lignocellulosa kan gå upp till 20-40 procent av den totala torrvikten av materialet, men hemicellulosorna blir oftast dåligt utnyttjade av industrin. Det bör dock påpekas att hemicellulosor är heteropolysackarider som kan spjälkas till monomerer, d.v.s. pentos- och hexossocker som kan förädlas vidare till specialkemikalier.
Vattenextraktion under förhöjt tryck (PHWE) är en miljövänlig metod som kan användas för att extrahera hemicellulosor utan att förstöra sockermonomerernas strukturer. Extraktion av hemicellulosor med hett vatten ur tall, ek och gran undersöktes i arbetet.
Hydrolys av två strukturellt olika hemicellulosor, O-acetylgalaktoglukomannan och inulin, studerades i olika reaktor-konfigurationer i närvaro av syrakatalysatorer. Reaktionsprodukterna var huvudsakligen sockermonomerer.
Hydrolys av hemicellulosor i närvaro av en homogen syrakatalysator undersöktes i en kontinuerlig tubreaktor. Resultaten visade att en kontinuerlig produktion av sockermonomerer utan degradering av dem till lågmolekylära produkter kan förverkligas under optimala betingelser.
Reaktionsmekanismen och kinetiken för hydrolys av inulin till fruktos i närvaro av en fast katalysator, vilken är mycket enklare att separera från produkterna jämfört med homogena katalysatorer, undersöktes i en satsreaktor. En detaljerad matematisk modell utnyttjades framgångsrikt för att beskriva den verkliga hydrolyskinetiken. Kinetiska data användes för design av ett kontinuerligt reaktorsystem med en packad katalysatorbädd. Höga utbyten av fruktos erhölls i hydrolys av inulin i den kontinuerliga reaktorn. En detaljerad karakterisering av strömningsbetingelserna, där massöverföringseffekterna var inkluderade genomfördes.
Sammanfattningsvis kan konstateras att resultaten som erhölls i detta arbete demonstrerar möjligheten av effektiv hydrolys av hemicellulosor i kontinuerliga reaktorer i närvaro av heterogena syrakatalysatorer. Resultaten bidrar till processplanering och evaluering av hydrolysprocessens prestanda.
Andrea Pérez Nebreda disputerar fredagen den 3 maj 2019 kl. 14 i Auditorium Salin, Axelia, Biskopsgatan 8, Åbo. Opponent är professor Rüdiger Lange, Technische Universität Dresden, Tyskland och kustos biträdande professor Henrik Grénman, Åbo Akademi.
Andrea Pérez Nebreda är född 18.11.1989 i Burgos, Spanien. Hon avlade studentexamen 2007 vid IES La Marina, Spanien och MSc-examen 2013 vid Universidad de Cantabria, Spanien.
Andrea Pérez Nebreda kan vid behov nås per telefon 040 511 4321 eller e-post andrea.pereznebreda@neste.com.
Avhandlingen finns elektroniskt i Doria:
www.doria.fi/handle/10024/168436?locale=lsv.
Klicka på bilden för att få fram en tryckduglig version.
Bilden får fritt användas av medierna.