11.12.2024
Tohtorinväitös glukoosin ja ksyloosin elektrokatalyyttisestä muuntamisesta kestäviksi kemiallisiksi yhdisteiksi
M.Sc. (Tech.) Jay Pee Permejo Oñan väitöskirja prosessi- ja energiatekniikan (teknillinen kemia ja reaktiotekniikka) alalta esitetään julkisesti tarkastettavaksi Åbo Akademin luonnontieteiden ja tekniikan tiedekunnassa.
Väitöskirjan otsikkona on Electrocatalytic conversion of glucose and xylose into value-added chemicals.
Väitöstilaisuus järjestetään perjantaina 20. joulukuuta 2024 klo. 12 osoitteessa auditorium Helikon, Arken, Tehtaankatu 2, Turku. Väitöstilaisuutta voi myös seurata etänä. Vastaväittäjänä toimii professori Têko W. Napporn, CNRS Université de Poitiers, Ranska ja kustoksena professori Henrik Grénman, Åbo Akademi.
Yhteenveto
Sokerit glukoosi ja ksyloosi kuuluvat puiden ja muun kasvibiomassan pääkomponentteihin. Tämä väitöskirja keskittyy näiden sokereiden elektrokatalyyttiseen muuntamiseen kemiallisiksi yhdisteiksi, joilla on laajat käyttömahdollisuudet mm. elintarvike- ja lääketeollisuudessa sekä uusien kestävästi tuotettujen polymeeristen materiaalien ja sideaineiden valmistuksessa.
Elektrokatalyysillä on potentiaalia olla huomattavan tehokas ja ympäristöystävällinen vaihtoehto sokerialkoholien ja sokerihappojen valmistamiseksi. Tehokkuus johtuu siitä, että elektrokatalyysi mahdollistaa suoraan kestävästi tuotetun sähköenergian käytön kemiallisten reaktioiden mahdollistamiseksi ja nopeuttamiseksi huoneenlämpötilassa, eikä korkeita lämpötiloja tai paineita tarvita. Toinen merkittävä etu tulee siitä, että näissä reaktioissa tarvittava happi ja vety saadaan suoraan sokeriliuoksen sisältämän veden sähkökemiallisesta pilkkomisesta eikä niitä tarvitse tuottaa, kuljettaa ja syöttää reaktoriin erikseen.
Väitöskirjatyössä tutkittiin glukoosin ja ksyloosin elektrokatalyyttistä hydrausta sorbitoliksi ja ksylitoliksi sekä glukoosin ja ksyloosin hapetusta glukonihapoksi ja ksylonihapoksi. Kokeelliset tulokset osoittavat, että sokerin hydrauksen nopeuteen vaikuttavat metallikatalyytin kemiallinen koostumus ja pintaominaisuudet. Tutkituista hydrauskatalyyteistä tehokkaimmaksi osoittautui kuparivaahtokatalyytti, jolla on suuri pinta-ala ja karkea pinnan koostumus. Glukoosin ja ksyloosin elektrokatalyyttinen hapetus tuotti pääasiassa glukonihappoa ja ksylonihappoa. Hapetusreaktiot suoritettiin emäksisissä olosuhteissa käyttämällä kulta-nanokatalyyttejä mesohuokoisella Sibunit-hiilellä. Reaktionopeuteen vaikuttivat kultaklusterien koko, reaktiolämpötila ja pH. Sokerin sähkökemiallisen hapetuksen reaktiomekanismeja tutkittiin myös käyttämällä kvanttikemiallisia laskelmia (Grand Canonical Density Function Theory (GC-DFT)), jotka osoittivat, että adsorboituneiden hydroksidi-ionien konsentraatiolla on merkittävä rooli sokerihappojen muodostumisen selektiivisyyden säätelyssä.
Kyseinen tutkimus myötävaikuttaa katalyyttien kehittämiseen, reaktio-olosuhteiden valintaan ja reaktiomekanismien ymmärtämiseen sokereiden elektrokatalyyttisessä muuntamisessa arvokkaiksi kemiallisiksi tuotteiksi biomassasta. Aktiivisimpia tutkittuja katalyyttejä käytettiin myös osoittamaan, että sokerialkoholien ja sokerihappojen samanaikainen tuottaminen samasta sokeriliuoksesta on mahdollista. Tämä luo perustan merkittävään prosessin intensifiointiin.
Jay Pee Permejo Oña on tavoitettavissa puhelimitse numerosta +358 46 842 2913 ja sähköpostitse osoitteesta jay.ona@abo.fi.
Väitöskirja on luettavissa Åbo Akademin julkaisuarkistossa Doriassa.
Tästä linkistä voit ladata lehdistökuvan väittelijästä.
Ohjeet tohtorinväitöstilaisuuden seuraamiseksi etänä:
Jotta voisit seurata tohtorinväitöstilaisuutta etänä, tarvitset ohjelman nimeltä Zoom tai Google Chrome -selaimen. Sinun ei tarvitse luoda Zoom-tiliä voidaksesi seurata väitöstilaisuutta. Jos asennat Zoom-sovelluksen tulee sinun napauttaa tapahtuman linkkiä (yllä) ja hyväksyä, että Zoom avaa linkin.