LIGsp

Projekta apraksts

Biomasas un tās pārstrādes atlikumu izmantošana ir viens no siltumnīcas efekta samazināšanas risinājumiem. Pašlaik biorafinēšanā attīstās tehnoloģijas, kas izmanto biomasas cukurus produktu ar augstu pievienoto vērtību radīšanā, taču lignīna izmantošana joprojām ir problēma.

Projekta LIGsp mērķis ir sintezēt oglekļa mikrosfēras no biorafinēšanas blakusproduktiem- lignīna un fenolus saturošu bioeļļas frakciju, izmantojot divus paņēmienus- hidrotermisko karbonizāciju un Stobera metodi.

Oglekļa mikrosfēras raksturojas ar kontrolējamu caurlaidību, funkcionalitāti, augstu virsmas tilpuma attiecību un termisko stabilitāti, kas padarā tās par daudzsološu materiālu enerģijas uzkrāšanas un pārveides ierīcēs. Iegūtās oglekļa mikrosfēras tiks papildus termoķīmiski aktivētas, kā rezultātā tiks iegūtas ar slāpekli dopēts oglekļa materiāls, kuras varēs izmantot superkondensātoros un degvielas šūnās. Projekta realizācija dos ieguldījumu lignīna un to saturošo atlieku izmantošanas veicināšanā pārejā uz “zaļu” un energoefektīgu ekonomiku.

Projekta kopējais finansējums: 300 000 eur

Projekta ilgums: 36 mēneši

Projekta īstenošanas vieta: Latvijas Valsts koksnes ķīmijas institūts

Projekta īstenošanas gaita

01.07.2026.

Projekta progresa ziņojums par periodu no 01.04-30.06.2026.

Aktivitāte Nr.1 (Ang. Val. WP1: Study the synthesis of carbon microspheres from biooil).
Tika veikti Stöbera eksperimenti :

• izmantojot fenolu frakciju, kura iegūta pēc cukuru atdalīšanas,  bet sintēzes iznākums šīm sintēzēm bija ļoti zems iznākums (10 %).
• T pielietojot rezocīnu un fenolu frakciju vienādās attiecībās. Tika iegūti sfēru aglomerāti, līdzīgi kā ar vanilīnu iepriekšejos eksperimentos, taču iznākums bija ļoti augsts (89%).

Aktivitāte Nr. 2 (Ang. Val. WP2: Study the synthesis of carbon microspheres from SW-lignin).

• Ūdens – etanola vidē hidrotermiski karbonizētā lignīna daļiņām noteiktas virsmas funkcionālās grupas izmantojot titrēšanas metodi.

• Izmantojot HTC šķidros blakusproduktos no 10% lignīna HTC ūdens – etanola vidē, tika veikta Stöbera sintēze un iegūtas smalkas daļiņas.

Aktivitāte Nr. 3 (Ang. Val. WP3: Development of thermal and thermochemical treatment process of CS and it impact on electrochemical parameters).

• Ar Stöbera metodi no rezorcīna iegūtās sfēriskās daļiņas tika termiski stabilizētas, kam sekoja termoķīmiskā aktivācija. Aktivācijas laikā daļiņas saglabāja savu sfērisko formu un tika iegūts augst virsmas laukums (BET = 2693 m² g^-1) un vidējais poru diametrs 2.009 nm.

Aktivitāte Nr. 4 (Ang. Val. WP3: Dissemination and outreach). 

•  Ēnu dienas 2026 ietvaros divas 9. klases skolnieces tika iepazīstinātas ar zinātnieka darbu institūtā, tai skaitā LiGsp projektā plaši pielietotām metodēm, kā hidrotermisko karbonizāciju un skenējošā elektronmikroskopa (SEM) izmantošanu.

• 14-16.04  Rūta Vicinska ar stenda referātu “LIQUID-PHASE PRODUCT CHARACTERIZATION AFTER HYDROTHERMAL PROCESSING OF LIGNIN AND PHENOLIC BIO-OIL RESIDUES”un Alīna Solere ar stenda referātu “ANALYSIS OF SURFACE CHEMICAL PROPERTIES AND FUNCTIONAL GROUPS OF BIOCHAR AND HYDROCHAR”  piedalījās Latvijas Universitātes 84. starptautiskā zinātniskā konferencē.

• no 6-8.05.2026 LIGsp darba grupas zinātniskais asistents Kalvis Liepiņš piedalījās Konferencē “International Conference for Young Scientists on Biorefinery Technologies and Products BTechPro!” ar mutisko referātu “Synthesis of nitrogen doped carbon microspheres from pyrolysis biooil for electrochemical applications” prezentējot projekta 1. un 3. aktivitātē iegūtos rezultātus.  Savukārt Rūta Vicinska prezentēja “EFFECT OF REACTION MEDIUM ON THE HYDROTHERMAL CONVERSION OF LIGNIN AND PHENOLIC BIO-OIL RESIDUES”. Papildus tam šīs konferneces ietvaros Kalvis piedalījās institūta veidotajā izstādē, kur iepazīstināja konferences dalībniekus ar dažādiem institūtā iegūtiem oglekļa materiāliem un izmantotajām karbonizācijas metodēm.

• 27.05.2026 publicēts raksts “Hydrothermal Synthesis of Carbon Microspheres from Lignocellulosic Bio-Oil” MDPI žurnālā C; https://www.mdpi.com/2311-5629/12/2/47?utm_source=researchgate.net&utm_medium=article
• 1-3.06.2026 Kalvis Liepiņš projektā iegūtos rezultātu prezentēja arī konferencē “Renewable Resources & Biorefineries 2026” Lēvenā, Beļģijā ar stenda referātu “Two step synthesis of nitrogen-doped carbon microspheres from pyrolysis biooil and its different fractions”.
• 4.06.2026 Alīna Solere par “HIDROTERMISKI KARBONIZĒTA LIGNĪNA FUNKCIONĀLO VIRSMAS GRUPU RAKSTUROŠANA” un Rūta Vicinska par “Šķidrā produkta raksturojums pēc lignīna, fenolu frakcijas hidrotermiskās karbonizācijas” Latvijas Universitātes Medicīnas un dzīvības zinātņu fakultātē Ķīmijas nodaļā aizstāvēja bakalaura darbus.

• 7-11.2026 Aivars Žūriņš ar stendara referātu “Study of liquid and solid product formation after hydrothermal processing of carbohydrate and aromatic biomass derivatives” piedalījās konforencē “25th International Symposium on Analytical and Applied Pyrolysis - PYRO2026”.

31.03.2026.

Projekta progresa ziņojums par periodu no 01.01-31.03.2026.

Aktivitāte Nr.1 (Ang. Val. WP1: Study the synthesis of carbon microspheres from biooil).

• Tika turpināti ekperimenti ar rezorcīnu. Papildus tika novērtēta dažu sintēzes apstākļu, kā laika un šķīduma koncnetrācijas ietekme uz iznākumu.
• Tika veikti eksperimenti, kā modeļvielu izmantojot vanilīnu, kurš ir dominējošais fenolu tipa komponets bioeļā.  Kā modeļvielu izmantojot vanilīnu cietie produkti netika iegūti. Tālāk tika veikts eksperimets izmantojot gan rezorcīnu, gan vanilīnu vienādās attiecībās. Tika iegūti daļēji aglomerizējušās bet izteiktas sfēras un sintēzes iznākums bija nedaudz augstāks nekā izmantojot tikai rezorcīnu.

Aktivitāte Nr. 2 (Ang. Val. WP2: Study the synthesis of carbon microspheres from SW-lignin).

• Veikti 10% lignīna hidrotermālā karbonizācija ūdens etanola vidē iegūto daļiņu  morfoloģijas ( skatīt 2. att a,b) un ķīmiskā sastāva salīdzinājums Van Krevelene diagrammā.

• Veikta lignīna depolimerizācija dimetilformamīdā un iegūts viendabīgs šķīdums. Veikat Stöbera sintēze un iegūtas smalkas daļiņas.

Tika uzsākta aktivitāte Nr. 3 (Ang. Val. WP3: Development of thermal and thermochemical treatment process of CS and it impact on electrochemical parameters).

• Turpinās sfēriskā oglekļa modeļvielas termoķīmiskā apstrāde. 

   

30.12.2025.

Projekta progresa ziņojums par periodu no 01.10.-31.12.2025.

Aktivitāte Nr.1 (Ang. val. WP1: Study the synthesis of carbon microspheres from biooil).

• Izveidots bioeļļas un tās frakciju hidrotermiskās karbonizācijas produktu salīdzinājums, kurā parādīts, ka oglekļa sfēras bioeļļai un anhidrocukuriem veidojas zemākās temperatūrās (200-250 °C), bet fenolu frakcijai augstākā temperatūrā (300 °C).
• Tika veikti eksperimenti, kā modeļvielu izmantojot rezorcīnu, un parādīts, ka ar Stöbera metodi ir iespējams iegūt viendabīgas sfēras. Kā modeļvielu izmantojot vanilīnu, cietie produkti netika iegūti.

Aktivitāte Nr. 2 (Ang. val. WP2: Study the synthesis of carbon microspheres from SW-lignin).

• Tika veikta 10% lignīna hidrotermiskā karbonizācija ūdens-etanola vidē 150, 200, 250, 300 °C ar karsēšanas laiku 2, 4, 8 un 16 stundas.
• Pēc hidrotermiskās karbonizācijas šķidrās daļas, reakcijas gaitā ūdenī un spirtā izšķīdušajai lignīna frakcijai tika veikta Stöbera sintēze
• Tika veikta iegūto daļiņu ķīmiskā analīze, izmantojot elementu analīzi, Py-GC/MS, un tika noteikta morfoloģija un daļiņu izmērs, izmantojot SEM.

Tika uzsākta aktivitāte Nr. 3 (Ang. val. WP3: Development of thermal and thermochemical treatment process of CS and it impact on electrochemical parameters).

• Ar Stöbera metodi no rezorcīna iegūtās un termiski stabilizētās sfēriskās oglekļa daļiņas tika izmantotas, lai sagatavotu bateriju elektodus un uzsāktu “coin cell” mērījumus.
• Uzākta sfēriskā oglekļa modeļvielas termoķīmiskā apstrāde.

Aktivitāte Nr. 4 (Ang. val. WP4: Dissemination and outreach).

• Projekta ietvaros skolnieks izstrādā zinātniski petniecisko darbu, pirolizējot jūras aļģes, lai iegūtu ogles un bioeļļu. 

30.09.2025

Projekta progresa ziņojums par periodu no 01.04-30.09.2025

Aktivitāte Nr.1 (Ang. Val. WP1: Study the synthesis of carbon microspheres from biooil).

•  Atdalītā fenola frakcija analizēta, izmantojot ķīmiskās analīzes metožu kombināciju, piemēram, jodometrisko cukura titrēšanu, skābju un aldehidu potenciometrisko titrēšanu, fenolu spektrofotometrisko noteikšanu ar GC-FID/MS un HPLC-UV/ELSD/MS. Kvantitatīvās analīzes mērķis - novērtēt produktu funkcionālo grupu ķīmisko sastāvu, lai izprastu komponentu ietekmi uz sfēru veidošanu.
• No fenola frakcijas sintezētas oglekļa sfēras. Veikta iegūto daļiņu ķīmiskā analīze, izmantojot elementu analīzi, Py-GC/MS, un noteikta morfoloģija, daļiņu izmērs, izmantojot SEM.
• Tika uzsākti eksperimenti, lai iegūtu oglekļa mikrosfēras ar Stöbera metodi no fenola frakcijas.

Aktivitāte Nr. 2 (Ang. Val. WP2: Study the synthesis of carbon microspheres from SW-lignin).

Tika uzsākti eksperimenti, lai iegūtu oglekļa mikrosfēras:

• Stöbera metode ūdenī un spirtā izšķīdinātai lignīna frakcijai,
• lignīna hidrotermiskā karbonizācija ūdens vidē.

Tika veikta iegūto daļiņu ķīmiskā analīze, izmantojot elementu analīzi, Py-GC/MS, un tika noteikta morfoloģija un daļiņu izmērs, izmantojot SEM.

Tika uzsākta aktivitāte Nr. 3 (Ang. Val. WP3: Development of thermal and thermochemical treatment process of CS and it impact on electrochemical parameters).

• Iegūtās daļiņas tika stabilizētas 800 °C temperatūrā.
• Tika konstatēts, ka pēc termiskās apstrādes ir iespējams saglabāt daļiņu morfoloģiju – sfēras.

Aktivitāte Nr. 4 (Ang. Val. WP3: Dissemination and outreach). 

Dalība Zinātnieku naktī 2025, iesaistot sabiedrību zinātnes popularizēšanas aktivitātēs

Projekta progresa ziņojums par periodu no 01.01-30.03.2025
Periodā, atbilstoši darba plānam, tika uzsāktas trīs projekta aktivitātes.

Uzsākta aktivitāte Nr.1 (Ang. Val. WP1: Study the synthesis of carbon microspheres from biooil).

• Atskaites periodā veikta bērza un egles koksnes sagatavošana ( materiāla smalcināšana, sijāšana, apstrāde ar 0,5% sērskābi ), ātrā pirolīze ( ūdens tvaiks, 400°C) un iegūta bioeļļa.
• Uzsākta  fenolu frakcijas izdalīšana.
• Uzsākti eksperimenti, lai iegūtu oglekļa mikrosfēras hidrotermiski karbonizējot bioeļļu.

Uzsākta aktivitāte Nr. 2 (Ang. Val. WP2: Study the synthesis of carbon microspheres from SW-lignin).

No Igaunijas firmas “Fibenol ” tika iegādāts 5 kg LIGNOVA™ Crude lignīnas.

Uzsākta aktivitāte Nr. 5 (Ang. Val. WP5: Management and coordination). 

Sagatavots un publicēts Datu pārvaldības plāns.

01.01.2025.

Uzsākta projekta īstenošana.