Forest4LV rezultāti: no bioloģiskas izcelsmes izejvielām līdz augstākas pievienotās vērtības materiāliem
Valsts pētījumu programmas Forest4LV ietvaros veikto pētījumu spektrs aptver ne tikai meža ekosistēmu aizsardzību, bet arī meža resursu pārstrādi un pārveidi augstākas pievienotās vērtības produktos. Šajā rakstu cikla otrajā publikācijā uzmanība pievērsta trim pētījumiem, kuros meža biomasa aplūkota kā daudzfunkcionāla izejviela koksnes ķīmijā, biorafinēšanā un jaunu materiālu izstrādē.
Pētījumi izgaismo dažādus meža resursu izmantošanas posmus – sākot no bērza mizas un lignocelulozes frakciju ķīmiskas pārveides līdz bioloģiskas izcelsmes poliuretāna putuplastu un vidi saudzējošu saplākšņu izstrādei. Kopīgais šo darbu fokuss ir zinātniski pamatotu tehnoloģisku risinājumu meklējumi, kas ļauj efektīvāk izmantot vietējos meža resursus, samazināt fosilo izejvielu īpatsvaru un paplašināt koksnes izmantošanas iespējas rūpniecībā.
Ph.D. Aigas Ivdres prezentētajā pētījumā novērtētas bērza mizas suberīna depolimerizācijas frakcijas (SA1, SA2, SA3) un to ietekme uz poliolu īpašībām, kā arī uz iegūto cieto poliuretāna (PU) putuplastu mehānisko izturību, termisko stabilitāti un degamību. Polioli sintezēti, izmantojot suberīnskābes, taleļļas vai epoksidētās taleļļas taukskābes un trimetilolpropānu. Testētas vairākas alternatīvas plaši lietotā, taču atzītam par kancerogēnu, antipirēna tris(1-hloro-2-propil)fosfāta (TCPP) aizstāšanai.
Pētījuma "Cieto poliuretāna putuplastu izstrāde no suberīnskābēm un taleļļas produktiem" rezultātu vizuāls kopsavilkums.
Ja PDF neparādās, atver jaunā cilnē .
Autori: Ph.D. Aiga Ivdre, Ph.D. Daniela Godiņa, Mg.chem. Arnis Āboliņš, Mg.chem. Laima Vēvere, Ph.D. Miķelis Kirpļuks, Mg.sc.ing. Rūdolfs Bērziņš, Dr.chem. Māris Lauberts, Dr.sc.ing.Jānis Rižikovs.
Pētījuma galvenās atziņas:
- SA1 frakcijai (iegūta pie pH=1) konstatēts augstākais iznākums, savukārt SA3 (frakcija, kas apstrādāta ar FeCl3) polioliem – zemākā viskozitāte, kas atvieglo to izmantošanu putuplasta iegūšanā.
- Iegūtajiem PU putuplastiem raksturīgs šķietamais blīvums 40–45 kg/m³ un siltumvadītspēja ~20 mW/(m·K), kas norāda uz piemērotu siltumizolācijas funkciju.
- Degamības rādītāji frakcijām būtiski neatšķīrās, taču SA2 sistēmām novērota zemāka termiskā stabilitāte.
- SAR pildvielas pievienošana (līdz 12 %) palielināja atjaunojamo izejvielu īpatsvaru, saglabājot materiāla mehāniskās un termiskās īpašības.
- TCPP aizstāšanai piemērots trietilfosfāts, kas nodrošināja labāku reakcijas maisījuma apstrādamību.
Rezultāti sniedz pamatotu novērtējumu par dažādos apstākļos iegūtu suberīnskābju ietekmi uz biobāzētu PU putuplastu īpašībām.
Savukārt Dr.sc.ing. Māra Puķes prezentētajā pētījumā novērtēta bērza lēveru šķeldas priekšapstrāde fosforskābes vidē ar mērķi selektīvi pārveidot hemicelulozes furfuroli saturošos produktos, vienlaikus saglabājot celulozes frakciju lignocelulozes atlikumā. Eksperimentālā programma tika veikta pilotiekārtā (TRL 6), sistemātiski mainot temperatūru, reakcijas ilgumu, katalizatora daudzumu un tvaika plūsmas ātrumu.
Pētījuma "Biorafinēšanas tehnoloģijas integrētai meža resursu izmantošanai augstvērtīgu produktu ražošanā" rezultātu vizuāls kopsavilkums.
Ja PDF neparādās, atver jaunā cilnē .
Autori: Mg.sc.ing. Māris Puķe, Dr.sc.ing. Prans Brazdausks, Ph.D. Daniela Godiņa
Pētījuma galvenie novērojumi:
- Etiķskābes iznākums sasniegts 97,57–100 % no teorētiski iespējamā.
- Furfuroļa iznākums bija 8,75–10,41 % no sausnas (56,81–67,59 % no teorētiskā).
- Celulozes zudumi variēja 5,69–0,64 % robežās, norādot uz selektīvu hemiceluložu noārdīšanos un nelielu C6 frakcijas degradāciju.
- No lignocelulozes atlikuma iegūts 5-HMF iznākums 36,84 %.
- Testētie procesa apstākļi: 155–175 °C, reakcijas ilgums 30–70 min, katalizatora daudzums 2,5–5,5 %, tvaika plūsma 80–120 mL/min, fosforskābes koncentrācija 55 % (skat. procesa shēmu posterī).
Šie dati kvantitatīvi raksturo fosforskābes priekšapstrādes efektivitāti furfuroļa iegūšanā un celulozes saglabāšanā, kā arī nosaka procesa parametrus, kas nodrošina augstu selektivitāti lignocelulozes biorafinēšanas shēmās.
Ja Dr.sc.ing. Māra Puķes prezentētais pētījums iezīmē būtisku posmu meža resursu pārveides ķēdē, parādot, kā, selektīvi apstrādājot lignocelulozi, iespējams iegūt augstvērtīgus ķīmiskos starpproduktus ar potenciālu turpmākai izmantošanai, tad Dr.sc.ing. Ramūna Tupčiauska prezentētajā pētījumā analizēta kokskaidu plātņu izgatavošana, izmantojot priedes garenskaidas un reciklētās mēbeļu skaidas kombinācijā ar suberīnskābju (SA) biosaistvielu. Novērtēta atšķirīgu izejmateriālu un blīvumu ietekme uz mehāniskajām īpašībām, mitrumizturību un adhēziju.
Pētījuma "Uz biosaistvielu bāzēts koksnes kompozīts mēbeļu un būvniecības konstrukcijām" rezultātu vizuāls kopsavilkums.
Ja PDF neparādās, atver jaunā cilnē .
Autori: Dr.sc.ing.Ramūnas Tupčiauskas, Mg.sc.ing. Andris Bērziņš, Mg.sc.ing. Rūdolfs Bērziņš, Ph.D. Mārtiņš Andžs
Pētījuma galvenie novērojumi:
- SA biosaistviela nodrošināja efektīvu skaidu salīmēšanu abos gadījumos; konstatēta pietiekama adhēzija un mitrumizturība (skat. uzbriešanas datus posterī).
- Mehāniskās īpašības būtiski korelēja ar blīvumu: 650 kg/m³ plātnes neatkarīgi no skaidu veida uzrādīja zemākus rādītājus.
- Plātnes no reciklētām skaidām sasniedza augstākus lieces stiprības un skrūvju izraušanas rādītājus (skat. tabulu posterī).
- Atsevišķi fizikāli-mehāniskie parametri daļēji atbilda LVS EN 312, P2 prasībām.
- Izgatavots korpusa mēbeles prototips, kas ļāva novērtēt materiāla pielietošanas iespējas TRL 5 līmenī.
Rezultāti nodrošina datu bāzi SA biosaistvielas izmantošanas potenciāla izvērtējumam kokskaidu plātņu ražošanā un parāda galvenos virzienus mehānisko īpašību optimizācijai.
