Kuusen kuoren tanniinin hyödyntäminen ja sen käyttö biokoagulanttina vedenkäsittelyssä

Yksi metsäteollisuuden merkittävimmistä sivuvirroista on puun kuori. Kuusen osuus Suomen metsävaroista on noin 30 prosenttia ja se on merkittävä puun kuoren lähde. Kuusen kuori on tyypillisesti poltettu energian tuottamiseksi, mutta sillä on suhteellisen alhainen lämpöarvo. Kuusen kuori sisältää arvokkaita yhdisteitä, kuten kondensoituneita tanniineja ja muita fenolisia komponentteja. Tanniinit voidaan helposti uuttaa kuumalla vedellä ja käyttää kestävien biopohjaisten koagulanttien tuottamiseen. Tämän työn tavoitteena on hyödyntää kuusen kuoren uutteita tanniinilähteenä tanniinipohjaisten koagulanttien valmistamiseksi. Aminometylaatioreitistä, amiinilähteestä ja uutteiden puhtaudesta riippuen kuusenkuoriuutteista voidaan valmistaa tanniinikoagulantteja, joiden varaustiheys on 0,83–3,38 meq/g. Tutkimus osoitti, että talvella kerätty kuusen kuori sisälsi korkeamman pitoisuuden kondensoituneita tanniineja, ja kylmävesiuutto (23 °C) esikäsittelynä ennen varsinaista kuumavesiuuttoa (90 °C) lisäsi tanniiniuutteiden (WCHW) puhtautta riittävästi, mikä johti tehokkaampiin ja korkeamman varauksen omaaviin tanniinikoagulantteihin. Koagulaatiokokeet kaoliinista ja jokivedestä valmistetulla mallivedellä osoittivat, että sameuden vähentämiseksi (90 %) tarvittiin vain 15 mg/l annos WCHW-koagulanttia. Lisäksi kuusenkuoriuutteesta kehitetyn tanniinikoagulantin tehokkuutta testattiin vanadiinin poistamisessa kaivoksen jätevesistä eri pH-alueilla (pH 9, 7 ja 4). Tulokset osoittivat, että happamat olosuhteet kasvattivat tanniinikoagulantin vanadiininpoistokykyä johtuen lisääntyneestä sähköstaattisesta vetovoimasta vanadaatti-ionien ja koagulantin protonoitujen amiiniryhmien välillä. Tämä väitöskirja tarjoaa kattavan tutkimuksen kuusen kuoren tanniinien hyödyntämisestä biopohjaisten koagulanttien raaka-aineena ja kehitettyjen koagulanttien suuresta potentiaalista erilaisissa vedenkäsittelysovelluksissa.