19.1.2024

Doktorsavhandling om utvecklingen av hållbara och förnybara bränslen av lignin

M.Sc. (Tech.) Mark Martínez-Klimovs doktorsavhandling i teknisk kemi och reaktionsteknik framläggs till offentlig granskning vid fakulteten för naturvetenskaper och teknik vid Åbo Akademi.

Avhandlingen heter Hydrodeoxygenation of lignin-derived model compound for sustainable aviation fuel production using bifunctional catalysts.

Disputationen äger rum fredagen den 26 januari 2024 kl. 13 i auditorium XXII, Agora, Vattenborgsvägen 3, Åbo. Opponent är professor David P. Serrano, IMDEA Energy Institute, Spanien och kustos är professor Dmitry Murzin, Åbo Akademi.

Sammanfattning

Utvecklingen av hållbara och förnybara bränslen drivs av det nuvarande beroendet av fossila bränslen och av ett behov att minska utsläppen av förorenande gaser och följa klimatrelaterade bestämmelser. Den största utmaningen i synnerhet för flygindustrin är övergången till renare energikällor. En lovande lösning är att tillverka kolväten från förnybara källor, vilket minimerar miljöpåverkan och de höga kostnaderna för alternativ grön teknik. 

Lignin anses vara en lovande källa till material och biobränslen, eftersom det kan omvandlas till värdefulla produkter genom olika termokemiska processer. För att få flytande kolväten måste lignin genomgå pyrolys, vilket resulterar i bioolja, som i sin tur kräver ytterligare uppgradering på grund av dess låga värmevärde, höga viskositet och surhet. Hydrodeoxygenering kan användas för att avlägsna syregrupperna och erhålla kolväten som är kompatibla med den nuvarande befintliga distributionsinfrastrukturen för bränslen. 

I detta arbete undersöktes hydrodeoxygenering av isoeugenol, en ligninbaserad modellförening, med olika bifunktionella katalysatorer i både sats- och kontinuerliga reaktorer. En serie bimetalliska platina-renium-katalysatorer på mesoporöst aktivt kol studerades i syfte att undersöka de båda metallernas roll i hydrering och i deoxygenering. Det visade sig att en högre reniumhalt resulterade i förbättrad deoxygeneringsaktivitet på grund av tillgängligheten av ett större antal vakanta syresäten. 

En annan serie med platina som den aktiva metallen på betazeolit samt ett bindemedel testades också. Experimenten utfördes både i sats- och kontinuerliga reaktorer med syftet att undersöka uppskalning av processen för att hydrodeoxygenera den ligninbaserade modellföreningen. Placeringen av platina påverkade de katalytiska resultaten. Det påvisades att platina som ligger nära sura säten förbättrade aktiviteten med ca 20% jämfört med platina deponerat på bindemedlet. Extrudaten visade god stabilitet, bara en liten minskning av den katalytiska aktiviteten observerades efter 30 timmars drift. 

Mark Martínez-Klimov är född 1992 i Mexico City, Mexiko. Han kan vid behov nås per e-post mark.klimov@abo.fi.
 
Avhandlingen kan läsas i Åbo Akademis publikationsarkiv Doria.

Klicka här för pressbild på disputanden.