Kemian tekniikan korkeakoulun väitöskirjat ovat saatavilla yliopiston ylläpitämässä avoimessa Aaltodoc-julkaisuarkistossa.
Väitös biotuotetekniika alalta, M.Sc. Daryna Diment
Ligniinin muokkauksen edistäminen rakenne–ominaisuus–suorituskyky-yhteyksien avulla biopohjaisten vaihtoehtojen kehittämiseksi.
Väitös Aalto-yliopiston kemian tekniikan korkeakoulusta, biotuotteiden ja biotekniikan laitokselta.
Väitös Aalto-yliopiston kemian tekniikan korkeakoulusta, biotuotteiden ja biotekniikan laitokselta.
Väitöskirjan nimi:
³Õä¾±³Ù³Ù±ð±ô¾±Âáä: Daryna Diment
³Õ²¹²õ³Ù²¹±¹Ã¤¾±³Ù³ÙäÂáä: Prof. Yuki Tobimatsu, Kyoto University, Japani
Kustos: Prof. Michael Hummel, Aalto-yliopiston kemian tekniikan korkeakoulu
Maailmanlaajuinen vihreän siirtymän vauhdittuminen on lisännyt kiinnostusta ligniiniä kohtaan biopohjaisena vaihtoehtona fossiiliperäisille materiaaleille. Ligniini on runsas, myrkytön, biohajoava ja taloudellisesti houkutteleva biopolymeeri, jolla on rikas rakenteellinen toiminnallisuus. Sen monimutkainen ja heterogeeninen rakenne on kuitenkin rajoittanut sen laajamittaista hyödyntämistä korkean lisäarvon sovelluksissa. Tämä väitöskirja vastaa näihin haasteisiin ligniinin muokkauksen avulla, mahdollistaen ligniinin sekä ligniini–hiilihydraattikompleksien (LCC) kohdennetun suunnittelun tiettyihin käyttötarkoituksiin. Lähestymistapa perustuu rakenne–ominaisuus–suorituskyky-yhteyksiin, jotka yhdistävät ligniinin rakenteen sen fysikaaliskemiallisiin ominaisuuksiin ja toiminnalliseen suorituskykyyn. Ligniinin muokkaus toteutettiin selektiivisellä kemiallisella modifioinnilla, jossa kohdennettuja funktionaalisia ryhmiä muutettiin muiden rakenteellisten osien pysyessä muuttumattomina, minkä jälkeen suoritettiin kattava ominaisuuksien ja suorituskyvyn arviointi. Näin voitiin tutkia yksittäisten funktionaalisten ryhmien vaikutusta ligniinin käyttäytymiseen ja sen suorituskykyyn metyleenisinisen adsorptiossa. Lisäksi räätälöityjä LCC-yhdisteitä tuotettiin optimoiduissa biojalostusprosesseissa, joissa saavutettiin 8–15 painoprosentin saannot ja jopa 60/100 Ar hiilihydraattipitoisuudet. Ligniini ja LCC:t osoittivat myös merkittäviä antioksidanttisia ominaisuuksia, joita hyödynnettiin täysin biopohjaisissa lignoselluloosapohjaisissa UV-suojaavissa kalvoissa, jotka estivät jopa 92 % UV-säteilystä ligniinin pitoisuuden ollessa 1,5 painoprosenttia. Lisäksi kehitettiin uusi nopea seulontamenetelmä ligniinin antioksidanttisen aktiivisuuden määrittämiseksi käyttäen DPPH-määritystä. Tämä työ korostaa ligniinin monipuolisuutta ja sen suurta potentiaalia kestävissä sovelluksissa, joissa vaaditaan tehokasta UV- ja antioksidanttisuojaa, sekä edistää ligniinin laajempaa teollista hyödyntämistä.
Avainsanat: Ligniinin muokkaus, AqSO-biojalostamo, ligniini–hiilihydraattikompleksit, NMR-spektroskopia, antioksidanttinen aktiivisuus, lasisiirtymälämpötila, UV-suojaustehokkuus
Linkki väitöskirjan sähköiseen esittelykappaleeseen (esillä 7 päivää ennen väitöstä): .
Yhteystiedot:
daryna.diment@aalto.fi
LinkedIn:
Kemian tekniikan korkeakoulun väitöskirjat
Zoom pikaopas