Effect of prehydrolysis on delignification efficiency of hemp hurds

Loading...
Thumbnail Image
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Kemian tekniikan korkeakoulu | Master's thesis
Date
2022-08-23
Department
Major/Subject
Biomass refining
Mcode
CHEM3021
Degree programme
Master's Programme in Chemical, Biochemical and Materials Engineering
Language
en
Pages
65 + 7
Series
Abstract
The aim of this thesis was to study hemp hurd biomass as a possible cheap source of cellulose-rich pulp and determine the effect that a diluted acid hydrolysis pretreatment has on the delignification of hemp biomass. Earlier studies have concluded that hemp is harder to delignify while maintaining good yields when compared to hardwoods. In this work, hemp biomass was pretreated with dilute acid hydrolysis at different temperatures. After pretreatment hemp was delignified via kraft pulping. Results were compared to non-pretreated hemp biomass delignified the same way. Dilute acid hydrolysis before kraft pulping shows some positive results when compared to samples with no pretreatment. This positive effect is only present in samples pulped in low H-factors where residual alkali amount is relatively high and lignin condensation is most unlikely to occur. As fibrillation did not occur in any of the samples and the lowest pulping yield was around 55% for 22 % alkalinity soda pulping, none of the hurd delignifications can be considered successful. The best results from prehydrolysis kraft pulping results were achieved via prehydrolysis in 160 °C with 2 % acid charge of dry pulp weight. During this work it was noticed that the delignification efficiency of hemp hurds does not correlate with the kappa number determined for the pulp as the HexA production during kraft pulping is high. Hemp hurds seem to respond better to soda pulping than kraft pulping producing less HexA while pulping.

Tämän opinnäytetyön tavoitteena oli tutkia hamppua mahdollisena halpana selluloosan lähteenä erilaisten kuitutuotteiden valmistukseen. Aiemmat tutkimukset aiheesta olivat tulleet siihen tulokseen, että verrattuna lehtipuihin hamppu on vaikeampi prosessoida selluksi. Tarkoituksena oli selvittää laimennetun happohydrolyysi esikäsittelyn vaikutus hamppukorren päistäreen delignifikaation tehokkuuteen. Hampun biomassa esikäsiteltiin laimealla happohydrolyysillä eri lämpötiloissa. Esikäsittelyn jälkeen hamppu delignifikoitiin sulfaattikeitolla. Esikäsitellyn ja esikäsittelemättömän hampun eroja tutkittiin sulfaattikeiton jälkeen. Laimennettu happohydrolyysi ennen sulfaattikeittoa vaikuttaa positiivisesti delignifikaatioon verrattuna näytteisiin, joita ei ole esikäsitelty. Tämä positiivinen vaikutus on havaittavissa vain pienien H-tekijä keitoissa, jolloin jäännösalkali määrä on suhteellisen korkea ja ligniinin kondensoituminen takaisin kuidun pinnalle on epätodennäköisintä. Koska fibrillaatiota ei esiintynyt yhdessäkään näytteessä ja alhaisin saanto oli noin 55 %, ei yhtäkään delignifikaatiota voida kutsua onnistuneeksi. Parhaat esihydrolyysi-sulfaattikeittotulokset saavutettiin esihydrolyysillä 160 °C:ssa 2 % happopanoksella kuivamassasta. Työn aikana havaittiin, että päistärelastujen delignifikaation tehokkuus ei korreloi massalle määritetyn kappaluvun kanssa, koska sulfaattikeiton aikana HexA:a muodostuu paljon. Päistärelastut näyttävät reagoivan paremmin soodakeittoon kuin sulfaattikeitto ja tuottavana vähemmän HexA:ta kypsennyksen aikana.
Description
Supervisor
Kontturi, Eero
Thesis advisor
Eilamo, Tomi
Keywords
hemp cannabis sativa, hurd, bast fiber, prehydrolysis, delignification, kraft pulping
Other note
Citation