2015-‐02-‐04 En möjlig modiﬁering av massakoket Yan Wang, Kers>n Jedvert, Mikael Lindström, Hans Theliander och Gunnar Henriksson Agenda •  Introduk>on -‐ bakgrund –  Materialbioraﬃnaderiet –  Sulfatkokning är inte så tokigt –  FörbäQringspoten>al • 
• 
• 
• 
Vårt bidrag i dag Försöksupplägg Resultat Slutord 1 2015-‐02-‐04 Materialbioreﬁnaderi I polymer form
Cellulosa
Ved
Låg
t
rg
ene
ho
ibe
v
Lignin
Xylan
(Galacto)glucomannan
Högt materialutbyte
Sulfatmassakoket •  Polymer form: Cellulosa, lignin och delvis xylan. •  Materialutbyte: totalt 35-‐55 % + ev. lignin. –  Cellulosa: 80-‐90% (i cellulosaﬁbern) –  Lignin: 0-‐30% (LignoBoost) –  Xylan: 0-‐50% (i cellulosaﬁbern) –  Glucomannaner: 0-‐30% (i cellulosaﬁbern) •  Energibehov: Har minskat de senaste 30 åren, men kan förbäQras en hel del. 2 2015-‐02-‐04 Utmaningar •  Det låga utbytet av främst glukomannaner men även xylan. •  Främst peelingreak>oner, men även alkalisk hydrolys (sekundär peeling). •  Hur skall vi extrahera ut hemicellulosorna? Åtgärder för aQ minska peeling •  Modiﬁera ändgrupper: –  Oxiderande metoder (polysulﬁder, AQ) –  Reducerande metoder (NaBH4, H2S) •  En möjlig realis>sk reducerande kemikalie: Natriumdi>onit (Na2S2O4). 3 2015-‐02-‐04 Hur aQ extrahera hemicellulosorna? •  Många har undersökt extrak>on med varm(het)vaQen. •  Vi har undersökt mild ångexplosion: –  Energieﬀek>vt. –  Ger rela>vt högt utbyte på ﬂis. –  Ger eQ snabbare kok. –  Lägre kokkemikaliebehov. Vår undersökning •  Kombina>on av förbehandling av ﬂisen med natriumdi>onit och mild ångexplosion innan koket. Vedﬂis Impregnering Massa-‐ kok Ång-‐ Expl. Hemi Natrium-‐ di>onit Milda förhållanden Massa Normala förhållanden 4 2015-‐02-‐04 Vår undersökning -‐ försöksplan Granflis
Impregnering
med Na2S2O4
Normalt sulfatkok
(D_0 prov)
Mild STEX
7 bar
Normalt sulfatkok
(D_S7 prov)
Sulfatkok+Na2S2O4
(0_0 prov)
Mild STEX
4 bar
Normalt sulfatkok
(D_S4 prov)
Mild STEX
4 bar
Normalt sulfatkok
W_S4 prov)
Impregnering
med vatten
Mild STEX
7 bar
Normalt sulfatkok
(W_0 prov)
Normalt sulfatkok
(W_S7 prov)
Resultat 1.  Mild ångexplosion 2.  Massan emer koket 5 2015-‐02-‐04 Mild ångexplosion Extraherat >ll vätskan emer ångexplosionen Komponent Gal Glu Xyl Man Lignin Prov (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) Di>onit – 7 bar Di>onit – 4 bar VaQen – 7 bar VaQen – 4 bar 143 41 180 81 88 17 295 148 105 21 241 37 61 20 958 276 9 3 1057 563 Mild ångexplosion Molekylviktsfördelning av komponenterna i vätskan emer ångexplosionen (7 bar) Di>onit RI respons (mV) UV respons (mAU) RI respons (mV) VaQen Tid (min) Tid (min) 6 2015-‐02-‐04 Emer sulfatkoket Massans sammansäQning Komponent Klason Cellulosa lignin (%) Prov (%) VaQen – 0 bar VaQen – 4bar VaQen – 7bar Di>onit – 0bar Di>onit – 4bar a) Di>onit – 7bar S n + HS
Bildad under
sulfatkok
5.1 4.9 5.9 3.0 3.1 2.7 GGM (%) Xylan (%) 7.3 6.9 5.6 7.9 7.7 7.8 6.7 5.8 4.5 6.9 6.9 6.6 73 71 76 73 74 74 S n+12 + H
b)
S
S
S
S
S
Homolys
S
S
S
S
c)
S
S
S
S
S
S
Den lägre ligninhalten S
•  Under koket bildas kinoner: Ligninstrukturer OH
O
OH
OH
som är stabila o
ch r
eagerar i
nte v
idare. O
O
O
O
•  Dessa kan dock reduceras >Disproporttionering
ll fenoler. Stabila och färgade produkter
d)
SO32
S2O42
O
O
Kinon HO
HO
OH
SO32
H
Kan sulfonera O
Ofärgad
produkt som
Fenol kan brytas ner vidare. lignin Kan reagera vidare 7 2015-‐02-‐04 Emer koket -‐ Viskositet Viskositet (dm3/kg) Imp. med vaQen Imp. med di>onit Kappatal ( -‐ ) 4% (på ved) Na2S2O4 >llsäQs, måste således genereras i fabriken. •  Kan produceras från SO2. Ved Vitluts-‐ beredning Kokare Massa Di>onit-‐ beredning Soda-‐ panna 8 2015-‐02-‐04 Slutord •  Ångexplosion: Di>onitbehandling stabiliserar hemicellulosorna och lignin; utbytet vid ångexplosionen blir markant lägre; selek>viteten förbäQras. •  Massakoket: Di>onitbehandlingen förbäQrar kokutbytet och deligniﬁeringshas>gheten. •  Med olika typer av förbehandlingar kan vi extrahera ut en viss mängd hemicellulosa emer ångexplosion/
enzyma>sk behandling/extrak>on och “skräddarsy” vilken typ av cellulosamassa vi får emer massakoket. Då tackar jag för mig! Några frågor?? 9