Väitös kemian tekniikan alasta, M. Sc. Mingze Yang

Väitöskirjan nimi: Lignin-derived compounds valorization on metal-free carbon catalysts

Väittelijä: Mingze Yang
Vastaväittäjä: Prof. Dmitry Murzin, Åbo Akademi, Suomi
Kustos: Prof. Ville Alopaeus, Aalto-yliopiston kemian tekniikan korkeakoulu

Biomassa on lupaava vaihtoehto fossiilisille polttoaineille, sillä se tarjoaa ratkaisuja kasvavaan energiantarpeeseen ja tukee samalla hiilineutraaliutta. Biomassan pääkomponenteista ligniini on runsas, mutta toistaiseksi alihyödynnetty, mikä tekee sen tehokkaasta arvonlisäyksestä tärkeän tutkimuskohteen. Perinteiset menetelmät, kuten oksidatiivinen dehydrogenointi (ODH) ja alkylointi–hydrodeoksygenointi, käyttävät usein myrkyllisiä reagensseja tai jalometallikatalyyttejä, mikä herättää ympäristöön ja talouteen liittyviä huolia. Siksi kestävät ja metallittomat lähestymistavat ovat kipeästi tarpeen – hiilipohjaiset katalyytit tarjoavat lupaavan ja ympäristöystävällisen vaihtoehdon.

Tämä väitöskirja tutkii ligniinin arvonlisäyksen reittejä hiilipohjaisia katalyyttejä hyödyntäen, keskittyen niiden reaktiomekanismeihin ja suorituskyvyn vertailuun perinteisiin metallikatalyyttijärjestelmiin. Arvonlisäyksen kohteina ovat kaksi tärkeää korkean lisäarvon tuotekategoriaa: hienokemikaalit ja biopolttoaineet, jotka molemmat ovat keskeisiä kestävän kehityksen edistämisessä. Kokeelliset tulokset osoittivat, että hiilikatalyytit ovat hyvin kierrätettäviä ja laajasti sovellettavissa ODH-reitillä biaryyli- ja diaryyliamiinien tuottamiseksi. Lisäksi esitettiin mahdollisia strategioita hiilikatalyyttien muokkaamiseksi alkylointisuorituskyvyn parantamiseksi. Nämä havainnot edistävät hiilikatalyyttien teollista soveltamista ja tarjoavat vihreämpiä reittejä ligniinin hyödyntämiseksi.

Avainsanat: ligniini, karbokatalyysi, oksidatiivinen dehydrogenointi, alkylointi, kiinteä hapokatalyytti

Linkki väitöskirjan sähköiseen esittelykappaleeseen (esillä 10 päivää ennen väitöstä): Aaltodoc