Repozitorij Univerze v Novi Gorici

Izpis gradiva
A+ | A- | Pomoč | SLO | ENG

Naslov:Reaction mechanism and microkinetics of heterogeneously catalysed lignin depolymerisation and (de)functionalization : dissertation
Avtorji:ID Ročnik, Tina (Avtor)
ID Jasiukaityte, Edita (Mentor) Več o mentorju... Novo okno
ID Grilc, Miha (Mentor) Več o mentorju... Novo okno
Datoteke:.pdf Disertation_Rocnik_Kozmelj_sep_24.pdf (5,04 MB)
MD5: 5D077B633C4C7F98ABECCB23528E2001
 
Jezik:Angleški jezik
Vrsta gradiva:Doktorsko delo/naloga
Tipologija:2.08 - Doktorska disertacija
Organizacija:FPŠ - Fakulteta za podiplomski študij
Opis:Lignin, a complex aromatic polymer derived from lignocellulosic biomass, is a renewable resource for the production of aromatic-like chemicals and materials. However, its complex nature, depolymerisation and valorisation remain a major challenge for the bio-based community within biorefinery concepts. For this reason, lignin model compounds have been used to understand and design lignin depolymerisation, but insufficient attention has been paid to linking knowledge between simpler systems and applying it to a more complex problem. The objectives of this thesis were formulated accordingly to address the aforementioned gap in the literature. The objectives included a systematic approach correlating studies of lignin model compounds with lignin. Hydrodeoxygenation, cleavage of the β-O-4 bond and depolymerisation were investigated to evaluate the process- and structure-dependent correlations, effects on product distribution and kinetic parameters. The catalytic reactions were carried out in batch reactor and the conditions were applied and intensified according to the knowledge gained during the experimental work. The liquid samples for monomer yield evaluation were analysed by GC-MS, while the structural characteristics of lignin and oligomeric fragments, e.g. molecular weight, functionality/reactivity and structural features, were examined by SEC, quantitative 31P and 2D-HSQC NMR. Kinetic modelling was performed to determine the kinetic parameters (e.g. kinetic constants and activation energies) describing defunctionalisation, β-O-4 bond cleavage and depolymerisation. The study with monomeric lignin compounds contributed to the understanding of the key parameters leading to condensation during hydrotreatment. The unsaturated alkyl side-chain of eugenol and the reactive hydroxyl groups bound irreversibly and formed the carbonaceous species, while 4-propylphenol and 4-propylguaiacol provided important insights into the contribution of steric hindrances to a favourable reaction mechanism. An initial assessment of β-O-4 cleavage was performed with β-O-4-model compound, 2-phenoxy-1-phenylethanol, and linked to the lignin macromolecule by process- and structure-dependent correlations. Although the lignin model compound lacks the structural complexity of lignin, important insights into possible reaction processes were gained and accurate kinetic parameters were determined. Furthermore, lignin isolated in 50 vol% EtOH/H2O solutions was depolymerised and the optimal reaction conditions were defined at a temperature of 275 °C and a pressure of 1.5 MPa with regard to the product distribution and the changes in the structural characteristics of the corresponding oligomeric fragments. Depolymerisation of lignins isolated in different EtOH/H2O solutions showed the importance of the structural features, especially ethoxylation degree and the content of β-O-4 or α-ethoxylated β-O-4 bonds. A higher ethoxylation degree of lignin reduced its potential to depolymerise and achieve the theoretical monomer yield. Therefore, the structural characteristics of lignin play the main role in designing and prediction of lignin depolymerisation. The thesis represents a systematic approach of increasing the complexity of structures exposed to hydrodeoxygenation and depolymerisation. The approach contributed to incorporating the knowledge gained from less complex model compounds to real lignin samples by tailoring and designing lignin depolymerisation to exploit the potential of lignin for biorefinery concepts.
Ključne besede:model compounds, hydrodeoxygenation, organosolv lignin, depolymerisation, structural characteristics, kinetic modelling, dissertations
Status publikacije:Objavljeno
Verzija publikacije:Objavljena publikacija
Kraj izida:Nova Gorica
Kraj izvedbe:Nova Gorica
Založnik:T. Ročnik Kozmelj
Leto izida:2024
Leto izvedbe:2024
Št. strani:116 str.
PID:20.500.12556/RUNG-9414 Novo okno
COBISS.SI-ID:215687427 Novo okno
UDK:620.1/.2
NUK URN:URN:SI:UNG:REP:SBGS1ZQG
Datum objave v RUNG:08.11.2024
Število ogledov:962
Število prenosov:15
Metapodatki:XML DC-XML DC-RDF
:
ROČNIK, Tina, 2024, Reaction mechanism and microkinetics of heterogeneously catalysed lignin depolymerisation and (de)functionalization : dissertation [na spletu]. Doktorska disertacija. Nova Gorica : T. Ročnik Kozmelj. [Dostopano 3 april 2025]. Pridobljeno s: https://repozitorij.ung.si/IzpisGradiva.php?lang=slv&id=9414
Kopiraj citat
  
Skupna ocena:
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
(0 glasov)
Vaša ocena:Ocenjevanje je dovoljeno samo prijavljenim uporabnikom.
Objavi na:Bookmark and Share


Postavite miškin kazalec na naslov za izpis povzetka. Klik na naslov izpiše podrobnosti ali sproži prenos.

Licence

Licenca:CC BY-NC-ND 4.0, Creative Commons Priznanje avtorstva-Nekomercialno-Brez predelav 4.0 Mednarodna
Povezava:http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/deed.sl
Opis:Najbolj omejujoča licenca Creative Commons. Uporabniki lahko prenesejo in delijo delo v nekomercialne namene in ga ne smejo uporabiti za nobene druge namene.

Sekundarni jezik

Jezik:Slovenski jezik
Naslov:Reakcijski mehanizem in mikrokinetika heterogeno katalizirane depolimerizacije in (de)funkcionalizacije lignina : disertacija
Opis:Lignin kompleksen aromatski polimer del lignocelulozne biomase je obnovljiv vir za proizvodnjo kemikalij in materialov z aromatsko strukturo. Vendar so njegova kompleksna struktura, depolimerizacija in valorizacija še vedno velik izziv pri pretvorbi in uporabi v okviru konceptov biorafinerije. Za razumevanje in načrtovanje depolimerizacije lignina se uporabljajo modelne komponente lignina, vendar je premalo pozornosti namenjene povezovanju znanja med preprostejšimi sistemi in nadgradnji pri kompleksnejšem problemu. Cilji te disertacije so bili oblikovani, da bi se odpravila zgoraj omenjena vrzel v literaturi. Cilji vključujejo sistematičen pristop s povezovanjem študij modelnih komponent lignina z ligninom. Raziskala sem hidrodeoksigenacijo, cepitev β-O-4 vezi in depolimerizacijo za predvidevanje procesno in strukturno definiranih korelacij, učinke na porazdelitev produktov in kinetične parametre. Katalitske reakcije so potekale v šaržnem reaktorju, pogoji reakcij pa so bili opredeljeni in prilagojeni glede na rezultate pridobljene med eksperimentalnim delom. Tekoči vzorci za oceno izkoristkov monomerov so bili analizirani z GC-MS, strukturne značilnosti lignina in oligomernih fragmentov, npr. molekulska masa, funkcionalnost/reaktivnost in strukturne značilnosti, pa so bile preučene s SEC, kvantitativno 31P in 2D-HSQC NMR analizami. Kinetične parametre (kinetične konstante in activacijske energije) sem določila s kinetičnim modeliranjem, ki opisujejo defunkcionalizacijo, cepitev β-O-4 vezi in depolimerizacijo. Študija z monomernimi ligninskimi komponentami je prispevala k razumevanju ključnih parametrov, ki vodijo h kondenzaciji med hidrodeoksigenacijo. Nenasičena alkilna stranska veriga evgenola in reaktivne hidroksilne skupine so se ireverzibilno povezale in tvorile ogljikove spojine, medtem ko sta 4-propilfenol in 4-propilguajakol omogočila pomemben vpogled v prispevek steričnih ovir k reakcijskemu mehanizmu. Začetna ocena cepitve β-O-4 vezi je bila opravljena z β-O-4-modelno komponento, 2-fenoksi-1-feniletanolom, in korelirana glede na proces in strukturo z molekulo lignina. Čeprav modelna komponenta lignina nima strukturne kompleksnosti lignina, je bil pridobljen pomemben vpogled v možne reakcijske mehanizme, pri tem pa so bili določeni natančni kinetični parametri. Z depolimerizacijo lignina izoliranega v 50 vol% raztopini EtOH/H2O sem določila optimalne reakcijske pogoje pri temperaturi 275 °C in tlaku 1,5 MPa. Optimalni pogoji so bili definirani glede na porazdelitev produktov in spremembe strukturnih lastnosti pridobljenih oligomernih fragmentov. Depolimerizacija različnih ligninov izoliranih v različnih raztopinah EtOH/H2O je pokazala pomen strukturnih lastnosti, zlasti stopnje etoksilacije in vsebnosti β-O-4 in α-etoksiliranih β-O-4 vezi. Višja stopnja etoksilacije lignina je zmanjšala njegov potencial za depolimerizacijo in doseganje teoretičnega izkoristka monomerov. Posledično imajo tudi strukturne lastnosti lignina eno izmed glavnih vlog pri načrtovanju in napovedovanju depolimerizacije lignina. Disertacija predstavlja sistematičen pristop k povečanju kompleksnosti struktur izpostavljenih hidrodeoksigenaciji in depolimerizaciji. Pristop je prispeval k nadgrajevanju znanja pridobljenega z manj kompleksnimi modelnimi komponentami z dejanskimi vzorci lignina, ki omogoča prilagojeno in ustrezno načrtovanje depolimerizacije lignina za izkoriščanje njegovega potenciala pri konceptih biorafinerije.
Ključne besede:modelne komponente, hidrodeoksigenacija, organosolv lignin, depolimerizacija, strukturne lastnosti, kinetično modeliranje, disertacije


Nazaj