10.3.2025
Maskininlärning banar väg för framtidens flexibla bioraffinaderier
Ämnet lignin-kolhydratkomplex som förekommer naturligt i trä uppvisar stor potential att bli en ny bioraffinaderiprodukt, visar en ny studie vid Åbo Akademi och Aalto-universitetet. Resultaten visar också hur maskininlärning kan användas för att påskynda utvecklingen av ny teknik för flexibla bioraffinaderikoncept.
Lignin-kolhydratkomplex, LCC, är viktiga komponenter i träets cellvägg och ger träet dess styvhet och struktur. I klassiska massaprocesser sönderdelas LCC:erna för att göra det möjligt att isolera cellulosa, hemicellulosa och lignin. Målsättningen med projektet ”AI-4-LCC” är att utnyttja den naturliga synergin hos lignin-kolhydratkomplex från trä för att framställa biobaserade antioxidanter, effektiva ytaktiva ämnen och polymertillsatser.
Att omvandla biomassa till produkter och energi kallas bioraffinering. Då man talar om nya strategier för bioraffinering syftar man till att maximera produktutbytet för att på ett mer helhetsmässigt sätt utnyttja våra naturresurser. Utvecklingen av sådana nya processer är ofta långsam och kräver att flera parametrar optimeras. Genom att integrera artificiell intelligens (AI) kan vi påskynda den här utvecklingen.
Projektteamen inom konsortiet har tillsammans utvecklat en process för att producera LCC med skräddarsydda egenskaper och högt utbyte. Forskarna i professor Chunlin Xus grupp vid Åbo Akademi har arbetat med att utvärdera LCC:s potential för högvärdiga applikationer genom att analysera ytspänning och glasomvandlingstemperatur.
– Det visade sig att högt kolhydratinnehåll i LCC är fördelaktigt för att minska glasövergångstemperaturen och ytspänningen i vattenlösningar. Det innebär att de har potential att användas i termoplastiska formuleringar och som biobaserade ytaktiva ämnen. LCC som framställts under svåra bearbetningsförhållanden, alltså i hög temperatur under lång tid, uppvisade en anmärkningsvärd antioxidantaktivitet, säger Daryna Diment, doktorand vid Åbo Akademi.
Projektgrupperna vid Aalto universitetet och Münchens tekniska universitet, under ledning av professor Patrick Rinke, har arbetat med att samla in data och studera hur processförhållanden, temperatur och förhållandet mellan vätska och fast form påverkar utbyte och kolhydratinnehåll.
Resultatet av projektteamens gemensamma arbete visar på en stor fördel jämfört med traditionella bioraffinaderier för isolering av LCC eftersom den endast involverar vatten, temperatur och acetonextraktion.
Studien inom ramen för konsortieprojektet “AI-4-LCC: Exploiting Lignin-Carbohydrate Complex through Artificial Intelligence” publicerades nyligen i tidskriften ChemSusChem och kan läsas i sin helhet här.
Projektet finansieras av Finlands Akademi. Åbo Akademis andel är strax under 350 000 euro.
Mera information:
Chunlin Xu, professor i fiber- och biopolymerkemi vid Åbo Akademi
E-post: chunlin.xu@abo.fi