Lignin valorization is a key component of the total utilization of biomass in the biorefinery industry. Lignin has seen some use in several different applications, but a breakthrough is still yet to happen, and there is still a need to find more areas where lignin can be used as an alternative feedstock or as the main component. Lignin nanoparticles (LNPs) could be an alternative route towards lignin valorization offering many areas of application. However, research around LNPs still has to overcome many challenges, primarily related to the complex structure of lignin, with composition and structure of lignin depending on its botanical origin and on the pulping process used to isolate the lignin from other components in biomass. This study investigates how spruce lignin originating from Kraft and Organosolv pulping will affect the properties of lignin nanoparticles. Particles from organosolv spruce lignin were prepared using a solvent exchange method with acetone/water as solvent and water as antisolvent. This resulted in spherical LNPs with hollow centers, sizes ranging from 104.6- 270.3 depending on initial lignin concentration and average zeta-potential of -35mV. Comparing Organosolv LPN’s with Kraft LNPs produced with the same experimental procedure, reviled that Organosolv LNPs were larger in and had lower absolute zeta potential, presumably due to the kraft lignin having higher phenolic-OH content. Furthermore, a larger comparison is made with LNPs from previous studies which indicated that LNP properties are further dependant Mw of lignin raw material, phenolic-OH content, and the method applied to produce the particles. In conclusion, this study proves that the pulping process used to isolate lining will affect the properties of NPs. But to strengthen and generalize this conclusion beyond the limitations of this study, more experimental data are needed, to further investigate the relationship between LNP properties and the properties of lignin raw material. / En av utmaningarna för framtidens bioraffinaderier är att fullständigt utnyttja samtliga komponenter av råvaran. Historiskt sett har cellulosa varit den mest värdefulla komponenten av biomassan medan lignin har klassats som en biprodukt och har därför primärt bränts som bränsle vid framställning av pappersmassa. Även om lignin produceras på industriell skala saknas idag värdeskapande applikationsområden där lignin kan utnyttjas ur ett ekonomiskt hållbart perspektiv. Ett alternativ till valorisering av lignin är att använda det som råmaterial för framställande av nanopartiklar , vilket är ett relativ nytt område med stor potential framförallt inom biomedicin. Dock kvarstår en del utmaningar i forskningen runt lignin nanopartiklar. Framförallt relaterat till lignins komplexa och inhomogena struktur, som varierar beroende på botaniskt ursprung och vilken typ av massaframställningsprocess som används för att isolera ligninet från biomassan. Den här studien undersöker hur granlignin från två olika massaframställningsprocesser, Organosolv- och Kraftprocessen, påverkar egenskaper hos NP av lignin. Under den experimentella delen av arbetet framställdes NP från Organosolv granlignin, vilket resulterade i sfäriska och ihåliga partiklar som varierade i storlek mellan 104.5–270.3 nm, beroende på den initiala lignin koncentrationen, samt en genomsnittlig zeta potential kring -35 mV. Egenskaperna hos Organosolv nanopartiklarna som jämfördes med nanopartiklar av Kraflignin som producerats med samma metod. Slutsatsen drogs att organosolv partiklar var större och hade lägre absolut zeta-potential. Vilket troligtvis kan förklaras med den betydligt högre halten av fenoliska-OH enheter i Kraft ligninet. En bredare jämförelse med tidigare studier som producerat olika lignin nanopartiklar visar dessutom att molekylvikten, fenolisk-OH halt och produktionsmetoden, är bidragande faktorer till lignin nanopartiklars egenskaper. Sammanfattnings visar den här studien att den massaframställningsprocess som används för att isolera lignin kommer påverka egenskaperna hos lignin nanopartiklar. Men för att kunna generalisera och stärka slutsatsen krävs dock utökad experimentella, för att vidare undersöka hur lignin nanopartiklars egenskaper beror på egenskaperna hos ligninet som använts för att producera partiklarna.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-278834 |
| Date | January 2020 |
| Creators | Guthenberg, Kristoffer |
| Publisher | KTH, Skolan för kemi, bioteknologi och hälsa (CBH) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
Page generated in 0.0021 seconds