Desmitgadēm ilga pieredze un jauni risinājumi: LVKĶI pētījumi pirolīzes jomā
Biomasas termoķīmiskā pārstrāde ir viens no Latvijas Valsts koksnes ķīmijas institūta (LVKĶI) ilggadējiem pētniecības virzieniem. No fundamentāliem pētījumiem par pirolīzes procesiem līdz jaunu materiālu izstrādei enerģijas uzkrāšanas tehnoloģijām – institūta pētnieki jau vairākus gadu desmitus strādā pie risinājumiem, kas palīdz efektīvāk izmantot atjaunojamos resursus un samazināt atkarību no fosilajām izejvielām.
Jaunākie pētījumu rezultāti šovasar tika prezentēti 25. Starptautiskajā analītiskās un lietišķās pirolīzes simpozijā PYRO2026, kas norisinājās Pizā, Itālijā un pulcēja simtiem pētnieku no visas pasaules.
Ilggadēja pieredze pirolīzes pētniecībā
Biomasas termoķīmiskā pārstrāde ietver pirolīzi, karbonizāciju un citas tehnoloģijas, kurās biomasa tiek karsēta bezskābekļa vidē, iegūstot tādus produktus kā oglekļa materiāli un vērtīgi ķīmiskie savienojumi. LVKĶI šajā jomā uzkrāta ievērojama pieredze. Jau pagājušā gadsimta 80. gados institūtā tika attīstīta biorafinēšanas pieeja, kurā hemicelulozes pārvērta furfurolā, bet lignocelulozes atlikumu izmantoja ātrās pirolīzes procesos, iegūstot šķidros produktus ar augstu levoglikozāna saturu. Gan furfurols, gan levoglikozāns ir nozīmīgas atjaunojamo resursu izcelsmes izejvielas ķīmiskajai rūpniecībai. Arī šobrīd institūtā turpinās ātrās pirolīzes pētījumi, izmantojot oriģinālas konstrukcijas reaktorus gan zinātniskajos projektos, gan sadarbībā ar industrijas partneriem.
Par LVKĶI ieguldījuma nozīmību liecina arī atpazīstamība starptautiskajā pirolīzes pētnieku sabiedrībā. Kā norāda pētniece Kristīne Meile, ārvalstu kolēģi un nozares eksperti regulāri atsaucas uz Gaļinas Dobeles un Aivara Žūriņa publikācijām, kas devušas būtisku ieguldījumu izpratnē par pirolīzes procesiem, īpaši anhidrocukuru veidošanās mehānismiem.
No kokoglēm līdz superkondensatoriem
Papildus pirolīzes procesu izpētei institūtā tiek attīstīts arī otrs nozīmīgs termoķīmisko procesu virziens – progresīvo oglekļa materiālu izstrāde no biomasas. LVKĶI pētnieki jau kopš 20. gadsimta 90. gadiem sadarbojušies ar kokogļu ražotājiem un snieguši ieguldījumu karbonizācijas tehnoloģiju attīstībā. Aivars Žūriņš palīdzējis praksē ieviest karbonizācijas risinājumus vairāk nekā desmit kokogļu ražotājiem Latvijā un Igaunijā, un sadarbība ar nozari turpinās arī šodien.
Pēdējos gados institūta zinātniskais fokuss arvien vairāk virzīts uz strukturētu oglekļa materiālu izstrādi baterijām, superkondensatoriem un citām enerģijas uzkrāšanas tehnoloģijām. Šādi starpdisciplināri pētījumi tiek īstenoti ciešā sadarbībā ar ārvalstu zinātniskajiem un industriālajiem partneriem.
Aktuālie projekti un pētījumi
Šobrīd institūtā tiek īstenoti vairāki projekti, kas aptver gan biomasas pārveidošanu augstākas pievienotās vērtības produktos, gan jaunu oglekļa materiālu izstrādi. To vidū ir pēcdoktorantūras projekts “SugarPot”, kura mērķis ir izskaidrot anhidrocukuru izomēru veidošanos biomasas pirolīzes laikā un atrast veidu, kā no atjaunojamiem resursiem iegūt jaunus “zaļos” ķīmiskos savienojumus un šķīdinātājus. Savukārt projektā “ARMS” tiek attīstīti biomasas izcelsmes oglekļa materiāli nākamās paaudzes superkondensatoriem. Pētījumi tiek veikti arī projektu “LIGsp” un “HTCelect” ietvaros.
Pētījumu rezultāti prezentēti konferencē PYRO2026
No 7. līdz 11. jūnijam Pizā, Itālijā, norisinājās 25. Starptautiskais analītiskās un lietišķās pirolīzes simpozijs PYRO2026. Konference pulcēja 330 dalībniekus no 54 valstīm un ir viena no nozīmīgākajām starptautiskajām platformām pirolīzes un termoķīmisko procesu pētniekiem. Tās laikā tika apspriesti jaunākie pētījumi par pirolīzes reakciju mehānismiem, biomasas un atkritumu valorizāciju, plastmasas pārstrādi, modernām analītiskajām metodēm un jauniem materiāliem.
Konferencē LVKĶI pārstāvēja Aivars Žūriņš, Ance Pļavniece, Aleksandrs Voļperts un Kristīne Meile, prezentējot četrus pētījumus:
- Ance Pļavniece, Gaļina Dobele, Kristīne Meile – Comparative Study on the Hydrothermal Carbonization of Glucose and Levoglucosan: Understanding Carbon Sphere Formation Pathways;
- Aivars Žūriņš, Ance Pļavniece, Kristīne Meile, Kalvis Liepiņš, Gaļina Dobele – Study of liquid and solid product formation after hydrothermal processing of carbohydrate and aromatic biomass derivatives;
- Aleksandrs Voļperts, Ance Pļavniece, Gaļina Dobele, Aivars Žūriņš – Optimizing Activated Carbon Properties: The Role of Precursor Source, Carbonization and Activation Parameters;
- Kristīne Meile, Gaļina Dobele, Viktorija Jurkjāne, Aivars Žūriņš – Py-GC/MS Investigation of the Formation of Various Anhydrosugars from Carbohydrates for Efficient Green Chemical Synthesis.
Konferencē tika prezentēti pētījumi, kas īstenoti projektu “SugarPot”, “ARMS”, “LIGsp” un “HTCelect” ietvaros. Projekti aptver gan biomasas pirolīzes procesu izpēti un jaunu bioizcelsmes ķīmisko savienojumu iegūšanu, gan progresīvu oglekļa materiālu izstrādi vides un enerģētikas tehnoloģijām.
Dalība starptautiskās konferencēs ļauj ne tikai prezentēt jaunākos pētījumu rezultātus, bet arī stiprināt sadarbību ar ārvalstu partneriem, sekot līdzi nozares attīstībai un veidot jaunus projektus. Vienlaikus tā apliecina, ka LVKĶI termoķīmisko procesu pētniecība turpina attīstīties, apvienojot ilggadēju pieredzi ar mūsdienīgiem risinājumiem bioekonomikas, zaļās ķīmijas un enerģētikas vajadzībām.
