Aktiivihiilituetut metallikatalyytit furfuraalin ja glukoosin katalyyttisessä konversiossa

Suomessa metsä- ja sahateollisuus sekä paperi- ja selluteollisuus ovat keskeisiä teollisen tuotannon toimialoja. Tuotannossa syntyvät arvokkaat sivuvirrat, kuten sahanpuru- ja ligniinifraktiot hyödynnetään tänä päivänä suurelta osin energiantuotannossa polttamalla. Nämä arvokkaat sivuvirrat voidaan hyödyntää energiantuotannon sijaan biojalostamokonsepteissa korkeamman lisäarvon tuotteiksi, kuten uusiksi biomassapohjaisiksi biomateriaaleiksi ja -kemikaaleiksi.

Biojalostamokonsepteissa katalyyttiset menetelmät ovat tärkeässä roolissa mahdollistaen energiatehokkaammat prosessit. Uusien katalyyttisten menetelmien kehittäminen biomassan konvertoimiseksi biokemikaaleiksi ja -materiaaleiksi on tavoiteltavaa. Biopohjaisilla aktiivihiilikatalyyteillä voidaan myös korvata nykyisiä ei-uusiutuvia katalyyttejä.

Tässä väitöskirjatutkimuksessa on tutkittu lignoselluloosapohjaisten sivuvirtamateriaalien soveltuvuutta aktiivihiilipohjaisten katalyyttimateriaalien valmistukseen sekä näiden katalyyttien käyttöä sovelluksissa. Valmistettujen katalyyttien soveltuvuutta konversioreaktioissa korkean lisäarvon tuotteiksi biojalostamosovelluksiin on tutkittu: erityisesti biomassapohjaisten molekyylien kuten furfuraalin ja glukoosin konversiota 2-metyylifuraaniksi, 5-hydroksimetyylifurfuraaliksi, maitohapoksi ja maitohapon esteriksi etyylilaktaatiksi.

Tutkimus tuo uutta tietoa lignoselluloosapohjaisten sivuvirtamateriaalien hyödyntämisestä ja soveltuvuudesta biopohjaisten aktiivihiilikatalyyttien valmistuksessa sekä käytöstä katalyyttisissä sovelluksissa korkean lisäarvon kemikaalien tuotannossa. Tutkimuksessa havaittiin, että lignoselluloosapohjaisia sivuvirtoja voidaan hyödyntää korkealaatuisten aktiivihiilikatalyyttimateriaalien valmistuksessa. Valmistetut hiilipohjaiset katalyytit osoittivat potentiaalia tutkituissa sovelluksissa ja tutkimus viittasi siihen, että hiilipohjaiset katalyyttitukiaineet tulee räätälöidä eri sovelluksiin.