Teksti Kemia-lehti, kuva VTT
Menetelmässä ligniini voidaan eristää muodossa, jossa se on suoraan hyödynnettävissä eri applikaatioissa. Biojalostamoiden sivuvirtana syntyvä ligniini voisi korvata fossiilisia kemikaaleja ja materiaaleja muun muassa hartsi- tai energiavarastoinnin sovelluksissa.
Tällä hetkellä kaupallisesti saatavilla olevaa ligniiniä on vaikea hyödyntää sellaisenaan erilaisiin applikaatioihin, sillä sen käyttö edellyttää muokkaamista. Ligniiniä voidaan muokata esimerkiksi kemiallisesti tai siitä voidaan muodostaa nanopartikkeleita.
VTT:llä kehitetyssä menetelmässä ligniini voidaan eristää sellaisessa muodossa, jossa se on suoraan hyödynnettävissä eri applikaatioissa.
Elinkaarianalyysin perusteella prosessi tuottaa vähemmän kemikaalijätettä kuin käytössä olevat ligniininsaostusmenetelmät. Uusi menetelmä on paitsi ympäristöystävällisempi myös edullisempi.
”Yritysten rooli on ollut tutkimustyössä merkittävä.”
VTT:n menetelmä kehitettiin Business Finlandin rahoittamassa SmartRecovery-hankkeessa.
Tavoitteena oli edistää suomalaisten teollisuusalojen siirtymää biopohjaisiin ratkaisuihin vauhdittamalla ligniinin kaupallistamista ja mahdollistamalla uusien ligniinipohjaisten tuotteiden ja materiaalien markkinoille tulon.
Kaksivuotisen SmartRecovery – to boost lignin commersialization -hankkeen rahoittajina toimivat Business Finlandin lisäksi yrityskonsortion jäsenet Metsä Fibre, Fortum, Chempolis, LignEasy, Andritz, Natural Element Oy ja Prosolve ja Prefere Resins.
”Yritysten rooli on ollut tutkimustyössä merkittävä. Olemme saaneet yrityksiltä arvokasta palautetta ja kehitysehdotuksia koko projektin ajan. Myös tutkimuksessa käytettävät pääraaka-aineet olivat heiltä”, VTT:n tutkija ja hankkeen projektipäällikkö Miriam Kellock kertoo.
Hyvä hiiltämiseen ja energiavarastointiin
Nyt kehitetyllä teknologialla eristetty ligniini soveltuu erityisen hyvin hiiltämiseen ja kovahiilenä energiavarastointiin.
Projektissa kehitetty ligniini käyttäytyy ainutlaatuisella tavalla korkeissa lämpötiloissa.
Kehitetyllä teknologialla talteen otettu ligniini on stabiili eikä kuohu hiillon aikana, kuten kaupallinen ligniini. Tämän takia ligniini pysyy irrallisena jauhona kuumennuksen jälkeenkin.
Tämä on ehdoton etu kovahiilen jatkojalostamisessa, kun työläs ja energiaintensiivinen jauhatusvaihe jää kokonaan pois kuumennuksen jälkeen.
”Ensimmäisten tulosten perusteella kovahiili toimii yhtä hyvin Li-ioniakuissa kuin kaupallinen kovahiili. Tulokset ovat hyvin lupaavia erilaisiin energiavarastointisovelluksiin,” kertoo VTT:n tutkimuspäällikkö Katariina Torvinen.
Nopeampaa laadunvalvontaa teollisiin olosuhteisiin
Projektin aikana kehitettiin myös ligniinin analytiikkaa. Perinteisesti ligniinianalytiikka on työlästä ja aikaa vievää.
Tasalaatuisen ligniinituotteen varmistamiseksi tarvitaan tekniikoita, joilla ligniinin laatua voidaan arvioida nopeasti ja helposti.
”Hyödyntämällä kemometriaa olemme luoneet mallin, jolla voidaan arvioida ligniinin puhtautta sekä ominaisuuksia suoraan FTIR-spektristä ilman työlästä ligniinin karakterisointivaihetta. Menetelmän oletetaan soveltuvan esimerkiksi ligniinin laadunvalvontaan tehdasolosuhteissa”, Kellock sanoo.
Projektissa saatiin perustavanlaatuista tietoa ligniinipartikkelien sisäisestä rakenteesta sekä laboratorioympäristössä että teollisissa olosuhteissa.
”SmartRecovery-projektin ansiosta olemme voineet käyttää edistyneitä tutkimusmenetelmiä, kuten synkrotronisäteilyä, teollisuudelle tärkeiden ligniininäytteiden tutkimiseen. Työn tulokset tukevat ligniinin karakterisointimenetelmien kehittämistä ja ovat myös mielenkiintoisia ligniinin vuorovaikutusten ja saostumiskäyttäytymisen näkökulmasta”, kertoo akatemiatutkija Paavo Penttilä Aalto-yliopistosta.
Lue myös:
LigniOx-prosessin kehittäjä Anna Kalliola: ”Emme arvanneet, että se olisi ihmeellinen juttu”
