Kemian alaan kuuluva väitöskirja tarkastetaan luonnontieteiden, metsätieteiden ja tekniikan tiedekunnassa. Tilaisuutta voi seurata Joensuun kampuksella.
Mikä on väitöstutkimuksesi aihe? Miksi aihepiiriä on tärkeää tutkia?
Väitöstutkimuksessani selvitettiin, kuinka biopohjaisista maa‑ ja metsätalouden sivuvirroista voidaan hydrotermisillä menetelmillä tuottaa uusia raaka-aineita uusiutuvien polttoaineiden tai kemikaalien valmistamiseksi. Menetelmillä voidaan myös eristää selektiivisesti pieniä orgaanisia yhdisteitä suhteellisen miedoissa reaktio-olosuhteissa, käyttäen liuottimena puhdasta vettä. Koska nämä nesteet ovat kemiallisesti erittäin monimutkaisia ja yksittäiset komponentit esiintyvät pieninä pitoisuuksina, niiden tarkka koostumuksellinen analyysi edellyttää analytiikkaa, joka tarjoaa korkean herkkyyden ja tarkkuuden. Työssäni koostumusanalyysiin käytettiin erityisesti korkean erotuskyvyn massaspektrometriaa.
Mitkä ovat väitöstutkimuksesi keskeiset tulokset tai havainnot?
Hydrotermisellä nesteytyksellä saadut nestemäiset tuotteet osoittautuivat kemiallisesti hyvin monimutkaisiksi, joka täytyy huomioida raakatuotteiden mahdollisessa jatkojalostuksessa sekä nesteytysprosessien strategisessa suunnitellussa, esimerkiksi eri prosessivaiheiden optimoinnissa ja integroinnissa. Sekä metsä- että agrobiomassoista saadut tuotteet olivat kemiallisesti monimutkaisia, sisältäen satoja tai jopa tuhansia yksittäisiä orgaanisia komponentteja. Prosessikehityksen näkökulmasta tulokset osoittavat, että tuoteselektiivisyyden parantamisen tulisi olla keskeinen tavoite hydrotermisessä biomassan käsittelyssä, erityisesti heterogeenisille jäteperäisille syötteille.
Tulokset osoittavat myös, että korkean erotuskyvyn massaspektrometriaan perustuva analytiikka tarjoaa erittäin tärkeää koostumustietoa sivuvirtojen potentiaalin varhaiseen arviointiin, sekä niiden soveltuvuuden määrittämiseen laajamittaiseen biojalostukseen tai kaupallisiin hyödyntämistarkoituksiin.
Miten väitöstutkimuksesi tuloksia voidaan hyödyntää käytännössä?
Työ korostaa käytetyn analytiikan merkitystä biopohjaisten sivuvirtojen jalostamisessa ja kannustaa siten teollisia toimijoita käyttämään sitä jo menetelmäkehityksensä yhteydessä. Tuotettujen nesteiden tarkka kemiallinen karakterisointi on keskeistä uusien biopohjaisten innovaatioiden kehittämisessä. Se mahdollistaa myös sellaisten uusien kemikaalien valmistuksen, joilla voidaan korvata fossiilisia raaka-aineita joko osittain tai kokonaan, sekä teollisuudessa että kaupallisissa tuotteissa.
Tulevissa tutkimuksissa olisi hyödyllistä keskittyä syötteiden esikäsittelyyn, monivaiheisiin uuttostrategioihin sekä prosessiolosuhteisiin, jotka vähentävät molekyylitason koostumuksen monimutkaisuutta jo prosessin aikana. Lisäksi tulevien analytiikkatutkimusten tulisi yhdistää ultrakorkean erotuskyvyn massaspektrometria ortogonaalisiin analyysimenetelmiin, kuten kromatografiaan ja spektroskopisiin menetelmiin, jotta rakenteellinen resoluutio ja yhdisteiden tunnistettavuus paranisivat.
Mitkä ovat väitöstutkimuksesi keskeiset tutkimusmenetelmät ja -aineistot?
Työssä valmistettiin erilaisista biopohjaisista raaka-aineista erilaisin hydrotermisin menetelmin nestemäisiä tuotteita, joiden kemiallista koostumusta analysoitiin ultrakorkean erotuskyvyn massaspektrometriaan perustuvilla menetelmillä. Työ suoritettiin kemian ja kestävän teknologian laitoksella, bio-orgaanisen kemian tutkimusryhmässä professori Janne Jäniksen ohjauksessa.
FM Eemeli Erosen kemian alaan kuuluva väitöskirja Compositional analysis of hydrothermal liquefaction products of forest and agricultural biomass side-streams with ultrahigh-resolution mass spectrometry (Metsä- ja agrobiomassoista saatavien hydrotermisten nesteytystuotteiden analyysi ultrakorkean erotuskyvyn massaspektrometrialla) tarkastetaan luonnontieteiden, metsätieteiden ja tekniikan tiedekunnassa, Joensuun kampuksella. Vastaväittäjänä toimii professori Boniek Gontijo Vaz, Universidade Federal de Goiás, Brasilia, ja kustoksena professori Janne Jänis, Itä-Suomen yliopisto. Tilaisuuden kieli on englanti.
Lisätietoja:
Eemeli Eronen, [email protected], p. 044 081 2995
