26.1.2024

Doktorsavhandling om ett miljövänligare sätt att epoxidera växtoljor

M.Sc. (Tech.) Tommaso Coglianos doktorsavhandling i teknisk kemi och reaktionsteknik framläggs till offentlig granskning vid fakulteten för naturvetenskaper och teknik vid Åbo Akademi.

Avhandlingen heter Vegetable Oils Epoxidation: from Batch to Continuous Process.

Disputationen äger rum fredagen den 2 februari 2024, kl. 13 i Auditorium XXII, Agora, Vattenborgsvägen 3, Åbo. Opponent är professor Stefan Haase, Hochschule für Technik und Wirtschaft HTW-Dresden, Tyskland och kustos är akademiprofessor Tapio Salmi, Åbo Akademi.

Sammanfattning

Epoxider är kemiska komponenter som karakteriseras av funktionella oxirangrupper, Oxiran är en triangulär ring, som består av två kolatomer och en syreatom. Denna struktur innebär att oxiranringen är synnerligen reaktiv. På grund av den höga reaktiviteten är epoxiderna viktiga och värdefulla byggstenar i industriell syntes av flera organiska komponenter till exempel di- och polyalkoholer, β-hydroxiestrar och karbonater. I detta scenario representerar epoxiderade växtoljor, som erhålls från förnyelsebar råvara, en betydelsefull grön plattform för produktion av kemikalier och biomaterial. Epoxider som härstammar från växtoljor samt oljederivat har redan tillämpats bland annat som biosmörjmedel, som mjukgörare i polyvinylkloridhartser, som ersättare av ftalater, och som intermediärer för framställning av polyuretan, där användning av epoxider möjliggör en miljövänlig reaktionsrutt jämfört med den giftiga isocyanatreaktionen. På grund av detta är det lätt att förstå det intensiva akademiska och industriella forskningsintresset för dessa mycket värdefulla kemiska komponenter. Beklagligtvis baserar sig den industriella syntesmetoden av epoxiderade växtoljor fortfarande på halvkontinuerlig teknologi, vilket begränsar både produktiviteten och selektiviteten av dessa eftertraktade plattformkemikalier.

Epoxidering av växtoljor enligt Prilezhaevmetoden är den syntesrutt som studerades i detta doktorsarbete för produktion av epoxider utgående från ätbara och icke-ätbara växtoljor. Valet av syntesmetoden baserade sig på det faktum att Prilezhaevmetoden är hittills den enda industriellt relevanta tillämpningen för epoxidering av den miljövänliga råvaran och metoden hör definitivt till kategorierna grön kemi och grön processteknologi. Reaktionssystemet består av två icke-blandbara vätskefaser, där konsekutiva reaktioner pågår inne i dessa faser och vid fasgränsytan. Arbetet fokuserades huvudsakligen på studier av de olika reaktionsstegen i Prilezhaevmetoden för att effektivt kunna övergå från den nuvarande prekära halvkontinuerliga produktionsprocessen till en kontinuerlig process, som skulle innebära en snabbare syntes och förbättrad processäkerhet. Den kontinuerliga teknologin som baserar sig på en eller flera seriekopplade kolonnreaktorer visade sig vara överlägsen jämfört med det existerande halvkontinuerliga förfarandet: en klart högre reaktantomsättning och produktselektivitet uppnåddes i den kontinuerliga reaktoranläggningen som också modellerades matematiskt. 

Coglianos examen är en internationell dubbelexamen i samarbete med Università degli Studi di Napoli Federico II, Italien. 

Tommaso Cogliano är född 1993 i Italien. Han kan vid behov nås per e-post tommaso.cogliano@abo.fi.
 

Avhandlingen kan läsas i Åbo Akademis publikationsarkiv Doria.  

Klicka här för pressbild på disputanden.