10.3.2025
Koneoppiminen raivaa tietä tulevaisuuden joustaville biojalostamoille
Puussa luonnostaan esiintyvässä ligniini-hiilihydraattikompleksissa on suuri potentiaali uudeksi biojalostamotuotteeksi, osoittaa tuore tutkimus Åbo Akademissa ja Aalto-yliopistossa. Tulokset osoittavat myös, miten koneoppimista voidaan käyttää nopeuttamaan uusien teknologioiden kehittämistä joustaville biojalostamokonsepteille.
Ligniini-hiilihydraattikompleksi, LCC, on tärkeä osa puun soluseinää ja antaa puulle sen jäykkyyden ja rakenteen. Klassisissa massaprosesseissa LCC:t hajotetaan sellun, hemiselluloosan ja ligniinin eristämisen mahdollistamiseksi. ”AI-4-LCC” -hankkeen tavoitteena on hyödyntää puun ligniini-hiilihydraattikompleksin (LCC) luonnollista synergiaa biopohjaisten antioksidanttien, tehokkaiden pinta-aktiivisten aineiden ja polymeerilisäaineiden valmistuksessa.
Biomassan muuttamista tuotteiksi ja energiaksi kutsutaan biojalostukseksi. Biojalostuksen uusista strategioista puhuttaessa pyritään maksimoimaan tuotevaihto luonnonvarojemme kokonaisvaltaisemmaksi hyödyntämiseksi. Tällaisten uusien prosessien kehittäminen on usein hidasta ja vaatii useiden parametrien optimointia. Tekoälyn integraatiolla (AI) voimme vauhdittaa tätä kehitystä.
Konsortion projektitiimit ovat yhdessä kehittäneet prosessin LCC:n tuottamiseen räätälöityine ominaisuuksineen ja korkealla saannolla. Tutkijat Åbo Akademin professori Chunlin Xun ryhmässä ovat arvioineet LCC:n potentiaalia korkealaatuisiin sovelluksiin analysoimalla pintajännitystä ja lasisiirtymälämpötilaa.
– LCC:n korkea hiilihydraattipitoisuus osoittautui hyväksi vesiliuosten lasittumislämpötilan ja pintajännityksen vähentämiseksi. Tämä tarkoittaa, että niitä voisi potentiaalisesti käyttää termoplastisissa muotoiluissa sekä biopohjaisina pinta-aktiivisina aineina. Vaikeissa käsittelyolosuhteissa, eli pitkään korkeassa lämpötilassa, valmistettu LCC osoitti huomattavaa antioksidanttiaktiivisuutta, sanoo Åbo Akademin tohtorikoulutettava Daryna Diment.
Projektiryhmät Patrick Rinken johdolla Aalto-yliopistossa ja Münchenin teknillisessä yliopistossa ovat keränneet tietoa ja tutkineet prosessiolosuhteiden, lämpötilan sekä nesteen ja kiinteän muodon välisen suhteen vaikutusta saantoon ja hiilihydraattisisältöön.
Projektitiimien yhteisen työn tulos osoittaa suurta etua verrattuna perinteisiin biojalostamoiden tapaan eristää LCC:tä, koska siinä on mukana vain vettä, lämpötilaa ja asetoniuutetta.
Konsortiohankkeen tutkimus ”AI-4-LCC: Exploiting Lignin-Carbohydrate Complex through Artificial Intelligence” julkaistiin hiljattain ChemSusChem -lehdessä ja se on luettavissa kokonaisuudessaan täältä.
Suomen Akatemia rahoittaa hanketta. Åbo Akademin osuus on hieman alle 350 000 euroa.
Lisätietoja:
Chunlin Xu, professori kuitu- ja biopolymeerikemiassa, Åbo Akademi
Sähköposti: chunlin.xu@abo.fi