Alcohol incorporation as a tool for efficient lignin extraction and utilization
| Promotie: | Dhr. D.S. (Douwe) Zijlstra |
| Wanneer: | 23 juni 2023 |
| Aanvang: | 09:00 |
| Promotors: | prof. dr. P.J. (Peter) Deuss, prof. dr. ir. H.J. (Hero Jan) Heeres |
| Waar: | Academiegebouw RUG |
| Faculteit: | Science and Engineering |
Betere afbraak van lignocellulose
Een van de grootste uitdagingen voor het ontwikkelen van duurzame en economisch competitieve alternatieven van de petrochemische industrie is de gebruik van lignocellulose, de meest voorkomende grondstof op onze planeet, voor de productie van allerlei hoogwaardige componenten. Een groot obstakel hierbij is de afbraak van de uiterst stabiele lignine structuur via commercieel aantrekkelijke bewerkingsmethodes. De afbraak vindt doorgaans plaats onder extreme condities.
Douwe Zijlstra onderzocht het gebruik van mildere extractie condities in combinatie met alcohol inbouw. Extracties onder milde condities (<100 °C) in alcohol/water mengsels zorgt voor goed behoud van de β-O-4 binding gecombineerd door verbeterde lignine extractie vanwege alcohol inbouw op de benzylische positie. De inbouw van alcohol zorgt voor een verbeterde oplosbaarheid in organisch oplosmiddelen en een hogere stabiliteit, wat positief is voor zowel de extractie opbrengst als de kwaliteit van de verkregen lignine.
De aanpassing van alcohol/water mengsels naar alcohol/aceton mengsels laat een verdere verbetering zien van de lignine opbrengst en een hogere mate van alcohol inbouw in de structuur, zelfs bij een temperatuur van 60 °C. Zijlstra vond verdere verbetering door over te gaan van batch extracties naar continue doorstroom reacties. Dit zorgt ervoor dat er minder zijreacties plaats kunnen vinden en dat de extractie bij hogere temperaturen plaats kan vinden.
Bijna volledige delignificatie (> 95%) kan bereikt worden met milde butanosolv extracties op 120 °C met een lignine opbrengst van 85% en uitstekend behoud van de β-O-4 structuur met waardes die dichtbij de oorspronkelijke lignine structuur zitten, maar met modificatie middels n-butanol inbouw. Zijlstra onderzocht nieuwe chemische reactieroutes met deze goed gedefinieerde lignine structuur met alcohol inbouw, waaruit naar voren kwam dat er hoge potentie is voor meerdere toepassingen.
Het promotieonderzoek van Douwe Zijlstra vond plaats bij de afdeling Chemische Technologie van het Engineering and Technology institute Groningen (ENTEG) met financiering via een beurs van de RUG. Hij werkt nu als onderzoeker/innovator bij TNO.