Analysis of Degradation Products from Wood and Methods for Detoxification of Lignocellulose Hydrolysates

Sammanfattning: Popular Abstract in Swedish Med dagens alla transporter finns det ett mycket stort behov av tillgång till billigt och miljövänligt drivmedel. Det bränsle som används i särklass mest är bensin framställd från råolja. Ett problem med bensinen är att den inte tillverkas från förnyelsebara råvarukällor. Detta innebär att när oljan tar slut så går det inte att tillverka mer bensin. Däremot är det idag möjligt att tillverka bränsleetanol från förnyelsebara råvaror från växtriket, t ex trä. En mycket stor fördel med att använda bränsleetanol i jämförelse med bensin, som är ett fossilt bränsle, är att det tillförs ingen extra koldioxid till atmosfären. Det vill säga att den koldioxid som frigörs vid tillverkningen och förbränningen av etanolen kan tas upp igen av växtligheten. Däremot vid förbränning av bensin frigörs stora mängder koldioxid som varit bunden i miljontals år. Tyvärr har dagens växtlighet ingen möjlighet att ta tillvara all denna koldioxid och som en konsekvens av detta ökar koldioxidhalten i atmosfären och växthuseffekten skyndas på ytterligare. Idag kan man ganska lätt och kostnadseffektivt tillverka bränsleetanol från t ex majs och sockerrör. Tyvärr så är tillgången på majs och sockerrör begränsad och dessutom så är råvaran förhållandevis dyr. Däremot finns det stora mängder skogsavfall, jordbruksrester samt industriavfall som kan användas som billig råvara för etanoltillverkning. I Sverige finns det framförallt stora mängder barrved. Trä består till största delen av cellulosa, hemicellulosa och lignin. Cellulosan och hemicellulosan är polymerer som är uppbyggda av sockermolekyler. Dessa sockermolekyler måste frigöras innan de går att jäsa till etanol. För att frigöra dessa sockermolekyler krävs det att man bryter ned (hydrolyserar) träet. Detta kan göras genom behandling med syra vid höga temperaturer. Tyvärr så bildas och frisätts andra ämnen än sockermolekylerna under hydrolysen. Ett flertal av dessa ämnen har visat sig hämma (inhibera) den jäst som används vid jäsningen. Således krävs det att inhibitorerna oskadliggörs innan fermentationen för att etanoltillverkningen ska vara ekonomiskt försvarbar. Detta kan genomföras med olika detoxifieringsmetoder som antingen tar bort eller bryter ner de aktuella inhibitorerna. I detta arbete har två olika detoxifieringsmetoder undersökts. Dels detoxifiering med alkali, dvs. behandling vid höga pH-värden. Dels har en ny metod utvecklats som är baserad på extraktion av inhibitorerna med koldioxid vid höga tryck i ett flödessystem. För att kunna utvärdera de kemiska effekterna av dessa detoxifieringsmetoder måste de misstänkta inhibitorerna kunna analyseras. Därför utvecklades även analysmetoder baserade på vätskekromatografi för ett flertal kända inhibitorer.