Bioetanolin valmistuksessa käytettävän lignoselluloosan esikäsittelyvaiheiden analysointi

Thumbnail Image

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Kemian tekniikan korkeakoulu | Master's thesis

Authors

Date

2014-05-06

Department

Major/Subject

Biotekniikka ja elintarviketekniikka

Mcode

KE3002

Degree programme

KEM - Kemian tekniikan koulutusohjelma

Language

fi

Pages

75+6

Series

Abstract

Lignoselluloosamateriaalien esikäsittelyllä on suuri rooli etanolin tuotannossa, jotta prosessi saadaan kannattavaksi. Useimmissa esikäsittelymenetelmissä rakenne hajotetaan korkeassa lämpötilassa ja paineessa hapon tai emäksen läsnä ollessa. Rajujen olosuhteiden aiheuttamat muutokset materiaalin ominaisuuksiin tuovat lukuisia haasteita analytiikkaan. Tämä diplomityö käsittelee lignoselluloosamateriaalin esikäsittelymenetelmiä ja tutkimuksessa keskitytään erityisesti esikäsitellyn lignoselluloosan analytiikkaan. Tämän työn yhtenä tarkoituksena oli tutkia happohydrolyysin soveltuvuutta esikäsitellylle lignoselluloosamateriaalille. Happohydrolyysiä ennen raaka-aineille suoritettiin uutot kahdella eri liuoksella ja tarkasteltiin uuttojen vaikutusta kokonaissokerimääritykseen. Happohydrolyysien tuloksia analysoitiin analysointilaitteilla, jotka ajettiin ylös osana tutkimusta. Analysointilaitteet olivat korkean erotuskyvyn nestekromatografi sekä ionikromatografi, joiden menetelmien tarkkuus määritettiin ennen näytteiden analysointia. Kokeiden aikana HPLC:n todettiin soveltuvan esikäsitellyn lignoselluloosan sokerianalytiikkaan. Happohydrolyysin yhteydessä tehdyillä uutoilla saatiin poistettua esikäsitellystä raaka-aineesta vapaita sokereita, minkä todettiin parantavan happohydrolyysin kokonaissokerimäärän määrityksen luotettavuutta. Toisen liuoksen todettiin uuttavan huonommin vapaita sokereita esikäsitellystä lignoselluloosasta, mutta sen todettiin poistavan hyvin uuteaineita esikäsittelemättömästä raaka-aineesta.

The pretreatment process of lignocellulosic raw material has a significant impact on the feasibility of lignocellulosic ethanol production. Majority of the pretreatment methods utilize high temperatures and pressures, usually in the presence of acids or bases. These methods are designed to break down the structure of the material matrix, however, the extreme conditions inflict other alterations to the material, bringing additional challenges to the analytics. In this thesis, pretreatments of lignocellulosic materials are introduced and analytical methods for lignocellulosic materials are investigated. In this thesis the applicability of acid hydrolysis on pretreated lignocellulosic materials was researched. Raw materials were extracted with two different solutions and the effect of the extraction on the total sugar composition analysis was investigated. The results of the acid hydrolysis were analyzed with a high-performance liquid chromatographer and an ion chromatographer, both of which were set up during the experiments. The accuracy of both analytical methods was determined. During the course of this research, the high-performance liquid chromatographer was proven to be a reliable instrument for the saccharide analytics of all lignocellulosic materials. The extractions were proven to remove most of the free saccharides from the raw material, which in turn improved the accuracy of the total structural carbohydrate determination. The other solution was less efficient in removing the free saccharides from the raw material, but was proven to remove extractives efficiently from non-pretreated lignocellulosic raw material.

Description

Supervisor

Laakso, Simo

Thesis advisor

Maunuksela, Jyri

Keywords

lignoselluloosa, happohydrolyysi, esikäsittely, analytiikka, lignocellulose, acid hydrolysis, pretreatment, analytics

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-201405221868

Collections

[dipl] Kemian tekniikan korkeakoulu / CHEM