Hemiselluloosan hyödyntämisprosessin synteesin kehittäminen hyödyntäen molekyylisuunnittelun työkaluja

HemiProMo-projektissa konseptuaalisen suunnittelun fokuksessa on teollisesti relevantti hemiselluloosan valorisointiprosessi. Prosessikonseptissa hyödynnetään orgaanista liuotinta hemiselluloosapohjaisen furfuraalin hapettamisessa, tähdäten nelihiilisiin laktoneihin ja dihappoihin prosessissa, jossa yksikköoperaatiot kytkeytyvät toisiinsa.

Koska käytettävän liuottimen suorituskyky riippuu voimakkaasti kohdeprosessista, mutta samanaikaisesti kohdeprosessin suorituskyky on riippuvainen käytettävästä liuottimesta, muodostaa liuottimen valinta haastavan prosessisuunnitteluongelman. Käyttämällä tietokoneavusteisia molekyylisuunnittelun (CAMD) työkaluja, kuten kvanttikemiaan perustuvia laskennallisen kemian metodologioita, on mahdollista ennakoda puhtaiden aineiden ja seosten termodynaamisia ominaisuuksia. Tätä informaatiota voidaan vuorostaan käyttää perustana kemiantekniikan yksikköoperaatioiden mallintamisessa, mikä mahdollistaa lopulta potentiaalisten liuotinkandidaattien arvioimisen ja luokittelun perustuen prosessitason suorituskykyyn. Metodologinen kehitystyö CAMD-työkalujen ja konseptuaalisen prosessisuunnittelun rajapinnassa, ottaen huomioon holistisesti prosessin avainsuorituskykykriteerit, on HemiProMo-projektin korkeamman tason tavoitteena.

Ennustavien laskennallisten työkalujen edistysaskeleista huolimatta, reaktiivisten systeemien tutkimisessa korkeatasoinen kokeellinen tutkimus on yhä käytännön kemiallisen reaktiotekniikan kulmakivenä. Reaktiovaiheen optimoinnille, lupaavimpien katalyyttien kokeelliselle seulonnalle ja perusteelliselle reaktioiden kineettiselle mallintamiselle kohdennetaan siten erityistä huomiota projektissa.