Metsäbiomassan korkean jalostusarvon kemikaalien hävikki toimitusketjussa

Koko: px

Aloita esitys sivulta:

Download "Metsäbiomassan korkean jalostusarvon kemikaalien hävikki toimitusketjussa"

Esa Tuominen
7 vuotta sitten
Katselukertoja:

1 Metsäbiomassan korkean jalostusarvon kemikaalien hävikki toimitusketjussa FT Hanna Brännström BIOKOKKOLA-SEMINAARI

2 Esityksen sisältö 1. Puun kemiallinen koostumus 2. Uuteaineet Uuteaineiden hyödyntäminen Varastoinnin vaikutus uuteaineisiin 3. Forest Refine hankkeen tuloksia 4. Johtopäätökset 5. Projektikonsortio ja lisätietoa hankkeesta

3 Puun kemiallinen koostumus Soluseinämä Fibrilli Kuitusolu Hemiselluloosa, 25-35% Puun runko Uuteaineet, 2-5% Selluloosa, 40-45% Ligniini, 20-30% Muokattu lähteestä:

4 Tavallisimpien pohjoismaisten puulajien uuteainepitoisuudet, % kuivapainosta Kuusi Picea abies Mänty Pinus sylvestris Riippakoivu Betula pendula Hieskoivu Betula pubescens Runkopuu Pintapuu P. sylvestris Asetoniliukoiset uuteaineet kannoissa: Sydänpuu Oksat Kanto Juuret Kuori Sisäkuori P. abies Ulkokuori Lehvästö Lähde: Hakkila, P., Folia Forestalia, 224, HUOM! Käytetty liuotin sekä uuttomenetelmä vaikuttavat uuteaineiden saantoon uutossa sekä myös uuteainefraktion koostumukseen. 4

5 Uuteaineet monipuoliset käyttömahdollisuudet

Arvokkaiden bioaktiivisten uuteaineiden lähteet Mäntyöljy Sitosteroli Konjugoidut linolihapot Sulfaattisellun valmistus Oksat Kuori Kannot, juuret?

6 Arvokkaiden bioaktiivisten uuteaineiden lähteet Mäntyöljy Sitosteroli Konjugoidut linolihapot Sulfaattisellun valmistus Oksat Kuori Kannot, juuret? Paperin valmistus Lignaanit Terveysruoat Flavonoidit Stilbeenit Lisäravinteet Lääkkeet Stilbeenit Betulinoli Kosmetiikka Tanniiinit Tek.antioksidantit Muokattu lähteestä: Course material, Åbo Akademi, Wood Extractives in Pulping and Papermaking, Bjarne Holmbom,

7 Varastoinnin vaikutus uuteaineisiin Heti puun kaatamisen jälkeen uuteainepitoisuus alkaa laskea ja uuteainefraktion kemiallinen koostumus muuttua. Tapahtuviin reaktioihin ja niiden nopeuteen vaikuttavat kaikki käsittelyketjun vaiheet alkaen puun kaadosta ja kuljetuksesta päättyen varastointiin. Reaktioihin ja reaktioiden etenemisnopeuteen vaikuttavat mm. puulaji, varastointiaika, sääolosuhteet/ympäristöolosuhteet (lämpötila, sade) sekä palakoko

8 Kemialliset muutokset varastoinnin aikana Tärkeimmät varastoinnin aikana tapahtuvat kemialliset muutokset voidaan jaotella kolmeen ryhmään: (1) Triglyseridien nopea hydrolyysi ja vahojen, etenkin steryyliestereiden, hitaammin tapahtuva hydrolyysi (2) Hartsihappojen, tyydyttymättömien rasvahappojen, sekä jossain määrin myös muiden tyydyttymättömien yhdisteiden, hapetus/hajoamis/polymerisaatioreaktiot (3) Terpenoidien, erityisesti monoterpenoidien, haihtuminen Spruce chips Assarsson, A., Croon, I., Donetzhuber, A. (1963). Svensk Papperstidning, 22, pp

9 Koejärjestelyt Sellutehtaan kuorimon havupuu- ja koivukuori, murskattu männyn kuorija latvusmassa, murskatut männyn kannot (tuoreet ja ylivuotiset) Raaka-aineen toimitus: UPM Pietarsaari, UPM Metsä

10 Näytteiden otto Viikoilla 0, 1, 2, 4,

11 Uuteaineanalyysit Luonnonvarakeskus, Kannus JYU, Kemian laitos Näytteet Esikäsittely (kylmäkuivaus ja jauhaminen) Soxhlet-uutto Uuteaineet Gravimetrinen määritys Uuteaineryhmät GC/FID Yksittäiset yhdisteet GC/MSD ja GC/FID Vapaat uuteaineet Esteröityneet uuteaineet

12 Gravimetrinen uuteainemäärä Sellutehtaan koivukuori ja havupuukuori Tuoreet kuoret 0-näytteet

13 Uuteaineryhmät Sellutehtaan koivukuori

14 Uuteaineryhmät Sellutehtaan havupuukuori

15 Gravimetrinen uuteainemäärä ja uuteaineryhmät Ketjukarsintajäte (murskattu männyn kuori ja latvusmassa)

16 Uuteaineryhmät Tuoreet kannot (FS) ja vuoden maassa olleet kannot (OS)

17 Johtopäätökset Kuori ja muut jätefraktiot ovat houkutteleva vaihtoehto bioaktiivisten yhdisteiden raaka-aineeksi. Uuteainepitoisuus on erityisen korkea kuoressa. Uuteaineita vapautuu käsittelyn kaikissa vaiheissa. Uuteaineiden määrä vähenee huomattavasti varastoinnin aikana. Uuteainefraktiossa tapahtuu merkittäviä muutoksia jo neljän ensimmäisen varastointiviikon aikana. Raaka-aineen tuoreus on erittäin tärkeä tekijä, kun halutaan hyödyntää uuteaineita biojalostuksen raaka-aineina

18 Forest Refine-hankekonsortio Lisätietoja Forest Refine-hankkeesta ja tuloksista:

19 Kiitos!

Samankaltaiset tiedostot

Uuteaineet biojalostuksen raaka aineina. Hanna Lappi 14.5.2013

Uuteaineet biojalostuksen raaka aineina Hanna Lappi 14.5.2013 Esityksen sisältö 1. Puun kemiallinen koostumus 2. Uuteaineet 3. Uuteaineiden hyödyntäminen Historiallista taustaa ja nykypäivän tilanne Tulevaisuuden