Ko spēj šī iekārta? Jaunais masspektrometrs paplašina biomasas un materiālu analīzes iespējas
Latvijas Valsts koksnes ķīmijas institūta analītisko iekārtu klāstu papildinājis viena kvadrupola masspektrometrs (MS), kas integrēts ar institūtā jau izmantoto gāzu hromatogrāfu (GC), liesmas jonizācijas detektoru (FID) un Headspace paraugu ievades sistēmu. Šādi izveidota vienota analītiskā sistēma ļauj ne tikai noteikt dažādu gaistošo organisko savienojumu daudzumu, bet arī precīzi identificēt to ķīmisko sastāvu un struktūru.
Gāzu hromatogrāfs atdala sarežģītu vielu maisījumu atsevišķās sastāvdaļās, savukārt masspektrometrs darbojas kā sava veida molekulu “pirkstu nospiedumu lasītājs”, palīdzot noteikt, kādi savienojumi paraugā atrodas. Tas ir īpaši svarīgi pētniecībā, kur bieži jāanalizē sarežģīti biomasas pārstrādes produkti ar desmitiem vai pat simtiem dažādu ķīmisko savienojumu.
Viena kvadrupola masspektrometrs (MS)
Molekulu “pirkstu nospiedumu lasītājs”
Gāzu hromatogrāfija ļauj atdalīt sarežģītus vielu maisījumus atsevišķos komponentos. Savukārt masspektrometrs palīdz noteikt, kādi savienojumi šajos maisījumos atrodas. To var salīdzināt ar molekulu “pirkstu nospiedumu lasītāju” – katrai vielai ir raksturīgs masas spektrs, kuru iespējams salīdzināt ar starptautiskām datubāzēm un identificēt pat iepriekš nezināmus savienojumus.
Papildus sistēma aprīkota ar FID detektoru, kas nodrošina augstu precizitāti organisko savienojumu kvantitatīvā noteikšanā. Masspektrometra integrēšana esošajā sistēmā ļauj vienlaikus iegūt gan kvalitatīvu, gan kvantitatīvu informāciju par analizējamajiem paraugiem.
Pētniece Daniela Godiņa iestata nepieciešamos parametrus gāzu hromatogrāfam biomasas izcelsmes savienojumu analīzei un raksturošanai.
Plašas iespējas biomasas un materiālu analīzē
Ar masspektrometru papildinātā analītiskā sistēma piemērota dažādu biomasas pārstrādes produktu un materiālu analīzei. To iespējams izmantot lignīna, koksnes ekstraktvielu un citu dabas produktu sastāva noteikšanai, terpēnu un fenolu identificēšanai, kā arī šķīdinātāju, procesa blakusproduktu un materiālu emisiju analīzei.
Būtiska priekšrocība ir Headspace paraugu ievades sistēma, kas ļauj analizēt tikai gaistošās vielas, neievadot pašā iekārtā cietus vai šķidrus paraugus. Tas samazina piesārņojuma risku un ļauj efektīvāk strādāt ar sarežģītiem materiāliem, piemēram, koksnes produktiem, biomasu, polimēriem vai eļļām.
Rezultātu analīze.
Pielietojums bērza tāss pārstrādes pētījumos
Viens no paplašinātās analītiskās sistēmas izmantošanas piemēriem ir ERAF projekts SAMPUR, kurā tiek pētītas no bērza tāss iegūtas suberīnskābes un to izmantošana bio-poliolu un poliuretāna materiālu izstrādē. Projekta laikā tiek raksturoti sarežģīti savienojumu maisījumi, kuros var būt desmitiem dažādu komponentu.
Masspektrometrs ļauj identificēt šos savienojumus un izvērtēt bērza tāss depolimerizācijas procesa efektivitāti, savukārt FID detektors palīdz noteikt to daudzumu. Šāda informācija ir būtiska, lai izstrādātu jaunus biobāzētus materiālus no atjaunojamiem resursiem.
Biorafinēšanas laboratorijas pētniece Daniela Godiņa ir izstrādājusi vairākas analītiskās metodes, kas ļauj identificēt, raksturot un kvantitatīvi noteikt dažādus savienojumus biomasas pārstrādes produktos. Jaunais masspektrometrs būtiski paplašina šo pētījumu iespējas un stiprina institūta kapacitāti biorafinēšanas, koksnes ķīmijas, materiālzinātnes un vides analītikas jomās.
No bērza tāss ir iespējams izdalīt ekstraktvielas, kur dominējošais savienojums ir betulīns, kā arī papildus tāsi depolimerizējot sārmainā vidē iespējams iegūt suberīnu ar tālāku pielietojumu cieto poliuretāna izolācijas putu izstrādē.
Iekārta iegādāta projekta Nr. 1.1.1.2/1/25/I/003 "Bioekonomikas ekselences centra attīstīšana Latvijas Valsts koksnes ķīmijas institūtā (WoodChemPlus)" ietvaros. Projektu līdzfinansē Eiropas Savienība.
