Grön modifiering av den naturliga polymeren xylan förbättrar ett flertal materialegenskaper enligt ny licentiatavhandling av Johanna Persson.
En av de största drivkrafterna för bioraffinering är att ersätta dagens fossiloljebaserade produkter med sådana som tillverkats av förnybara resurser. Vedråvaran är både förnybar och finns i stor omfattning, men de största vinsterna görs om man kan ta tillvara restprodukterna från sulfatmassabruket som lakas ut under kokningen. Bland dessa restprodukter finns lignin och hemicellulosa. Innventia har framgångsrikt drivit forskning och utveckling av processer inom ligninområdet med många potentiella produkter som kolfiber, aktivt kol och dispergeringsmedel. Nu introduceras även hemicellulosa.
En avsevärd andel, upp till 30 procent, av lövved består av hemicellulosan xylan. Xylan är en naturlig polymer som lakas ut från fibrerna vid massakokning utan att förstöras i processen. Därmed skulle xylan kunna användas som råvara för att tillverka barriärfilmer till livsmedelsförpackningar eller andra polymera material. Det finns dock ett antal svårigheter med xylan: det är vattenlösligt, det är inte termiskt formbart och det är svårt att göra filmer av. Dessa utmaningar har Johanna Persson tagit sig an i sina studier.
– Utgångspunkten har varit att vi redan kan producera xylan från svartlut. Jag har sedan med hjälp av kemisk modifiering, en organisk syntes, försökt påverka de hydrofila, termiska och filmbildande egenskaperna, berättar Johanna Persson.
Modifieringen handlar om att laktid, som produceras från i växter, ympas på xylan och genom detta bildas grenar – sidokedjor – av så kallad polylaktid. Längden på dessa kedjor avgör vilka egenskaper materialet får.
– Problemet är att ha kontroll på kedjornas längd. Tack vare en artikel kom jag i kontakt med en katalysator (triazabicyklodeken) som har visat sig mycket effektiv. Nu kan vi framställa laktid-ympat xylan med specifik grenlängd och därmed få fram ett brett spektrum med olika material som är termiskt bearbetningsbara och som inte löses upp i vatten. Vi kan också göra starka självbärande filmer med en dragstyrka upp till 48 MPa, säger Johanna.
– Tack vare att vi använt oss av ”grön modifiering” kan det bli många nya applikationer från förnybara resurser såsom xylan, säger Olof Dahlman som varit Johannas handledare vid Innventia.
