Väitös puunjalostuksen kemian alalta, DI Saara Hanhikoski

Väitöskirjan nimi: Fractionation of softwood into lignin-containing fibres and fibrils and lignosulphonates through neutral sulphite pulping

Väittelijä: Saara Hanhikoski
Vastaväittäjä: Prof. Bin Yang, Washington State University, Yhdysvallat
Kustos: Prof. Tapani Vuorinen, Aalto-yliopiston kemian tekniikan korkeakoulu

Puuvarojen ollessa rajalliset sekä taloudellisten ja ympäristöhaasteiden kasvaessa metsäteollisuus pyrkii hyödyntämään saatavilla olevan puuraaka-aineen kokonaisvaltaisesti ja valmistamaan siitä pitkälle jalostettuja arvokkaampia tuotteita. Selluteollisuus etsii ratkaisuja tähän haasteeseen kehittämällä tuotantoprosesseja, joilla puusta valmistetun sellun saantoa voidaan kasvattaa sekä hyödyntää puusta prosessoinnin aikana liuenneet ainesosat tuotteina sen sijaan että ne poltettaisiin energiaksi. Tämä väitöskirjatutkimus tarkastelee havupuun puolikemiallista sellunvalmistusta yhtenä vaihtoehtoisena prosessina, jolla voitaisiin valmistaa korkeasaantoisia sellukuituja ja hyödyntää keittoliuokseen päätyneet puun komponentit sivutuotteina.

Tutkimuksessa keskityttiin männyn sulfiittikeittoprosessiin neutraalilla sekä lievästi alkalisella pH-alueella (NS-keittomenetelmä). Tutkituilla prosessiolosuhteilla voitiin valmistaa kuituja, joiden saanto puusta oli lähellä tyypillistä teollisesti valmistettua puolikemiallista sellua, mutta myös kuituja, joiden saanto oli lähellä kemiallisen sellun saantotasoa. Havupuun NS-keittomenetelmän keskeinen etu on, että puun selluloosa ja hemiselluloosa säilyvät kuiduissa hyvin. Sen sijaan NS-keiton aikana puusta liukeni arvokkaita komponentteja, kuten lignosulfonaatteja ja karboksyylihappoja. Näistä mahdollisista sivutuotteista erityisesti lignosulfonaatteja käytetään jo kaupallisiin tarkoituksiin, mikä tukee puun kokonaisvaltaisempaa hyödyntämistä. Lisäksi kuidut voitiin fibrilloida helposti nanokokoluokan materiaaliksi, mikä tarjoaa mahdollisuuden käyttää kuituja kustannustehokkaana ligniinipitoisten selluloosananofibrillien raaka-aineena.

Tämä tutkimus osoittaa, että havupuun NS-keittomenetelmällä voidaan valmistaa ligniinipitoisia kuituja ja fibrillejä sekä lignosulfonaatteja. Lisäksi niiden tutkitut ominaisuudet auttavat tunnistamaan niille mahdollisia loppukäyttökohteita. Sellunteollisuuden etsiessä menetelmiä puun tehokkaampaan hyödyntämiseen, puolikemialliset sellunvalmistusprosessit, kuten havupuun NS-keittomenetelmä, tarjoavat lupaavan vaihtoehdon.

Avainsanat: antrakinoni, galaktoglukomannaani, havupuu, jäännösliuos, ligniinipitoiset selluloosananofibrillit, lignosulfonaatti, neutraali sulfiittisellunvalmistus, NSSC, puolikemiallinen sellunvalmistus

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