Riku Andersson 2025: Advanced NMR analytics as a tool to investigate the lignocellulose biomass for emission free pulping / Edistyneiden NMR menetelmien käyttö lignoselluloosa biomassan tutkimisessa päästövapaassa massan valmistuksessa.: 3000 eur

Walter Ahlströmin säätiön myöntämällä kannustusapurahalla on ollut merkittävä vaikutus tutkimukseeni, joka on osana kansainvälistä Emission Free Pulping-projektia. Tutkimukseni ensimmäinen osa keskittyi edistyneiden NMR-tekniikoiden (Nuclear Magnetic Resonance/ydinmagneettinen resonanssi) hyödyntämiseen lignoselluloosabiomassan ominaisuuksien tutkimisessa. Yhteistyössä Oulun yliopiston NMR-tutkimusyksikön kanssa hyödynsimme erilaisia NMR-menetelmiä sukeltaaksemme syvemmälle puun fysikaalisiin ja kemiallisiin ominaisuuksiin. Tavoitteena oli ymmärtää, miten vesi diffusoituu puurakenteiden läpi ja miten uusi kemiallinen vesipohjainen tiourea-käsittely vaikuttaa tähän ilmiöön. Tämä tutkimus menee perinteisiä fysikaaliskemiallisia karakterisointimenetelmiä pidemmälle ja tutkii puun ilmiöitä, kuten veden liikkeen muuttumista erilaisissa kemiallisissa ympäristöissä. Tämä lähestymistapa ei ainoastaan lisää ymmärrystämme puukemiasta, vaan avaa myös uusia mahdollisuuksia kehittää uudenlaisia kestäviä ja tehokkaita sellunvalmistusmenetelmiä. Tavoitteena on optimoida nämä menetelmät korkealaatuisten kuitujen luomiseksi mahdollisimman vähäisin ympäristövaikutuksin, mikä on myös linjassa projektin tavoitteiden kanssa edistää päästötöntä massanvalmistusta. 

Keskeisinä tuloksina tutkimuksesta voidaan nostaa muun muassa uuden vesipohjaisen tiourea-menetelmän toimivuus tehokkaana kemiallisena käsittelynä puulle myös lyhyellä reaktioajalla käyttäen matalaa noin 100 °C lämpötilaa. Kuituanalyysitulosten perusteella tioureakäsittely tuotti samankaltaisia tuloksia Kraft-prosessin kanssa ja kuidut olivat vertailukelpoisia keskenään. NMR-tekniikoita, joita aiemmin on hyödynnetty mm. historiallisten puunäytteiden analytiikassa, voitiin soveltaa toimivasti kemiallisesti prosessoidun puun ominaisuuksien ja rakenteen tutkimuksessa, kuten huokoskoon ja koostumuksellisten muutoksien määrittämisessä.

Yhteenvetona voidaan todeta, että tutkimuksesta saadut tiedot ovat tärkeitä kuidun valmistusprosessien optimoinnissa ja tutkimuksen seuraavan vaiheen toteuttamisessa. 

Kuva 1. Puunäytteitä ennen ja jälkeen kemiallisen käsittelyn.