Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Chemical methods to increase the reactivity  of lignin: In the context of green chemistry  and education for sustainable development
KTH, School of Education and Communication in Engineering Science (ECE).
2015 (English)Independent thesis Advanced level (professional degree), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

The research  concerning lignin in high value applications has increased  during the last years due to its renewability and availability in the black liquor from pulp mills. Today  the major part of kraft lignin found  in the black liquor is used as fuel to gain energy  in the recovery boiler. Lignin functions as natural  glue in plants so that the function of kraft lignin as a phenol replacement in wood adhesives has been researched. Due to lignin's low reactivity the molecule must be modified  prior to use. Demethylation is a method  to increase the phenolic content  in lignin to produce  more reactive  sites. Thiol  mediated  and iodine mediated demethylation was performed. Demethylated lignin was characterized by changes  in phenolic and hydroxylic groups,  molecular  mass, elemental  composition and other  properties  using methods including  UV, SEC and 31 P NMR.

 

The results showed  a decrease in the phenolic  content  contrary  to the increase  that was expected. Really low yields were also gained  which makes the results non-representative. Size evaluation showed  that the percentage of high molecular  content  in the demethylated lignin sample  had increased,  which  point towards the loss of low molecular mass fractions.  Due to demethylation lignin may have been more hydrophilic and soluble  in DMF and water. In addition  to this bond cleavage  may have produced  smaller  fragments which also increase  the solubility. The results point towards  the loss of smaller  fragments in the DMF and water phases.

 

The applied demethylation methods were evaluated  in context of green chemistry. Production, waste,  involving chemicals and efficiency were discussed  and analyzed. The applied demethylation methods  use DMF as solvent  which  is not a green alternative, greener solvents such as water or other energy  adding  methods  could  be used to make the process  greener.  The use ofNaOMe produces  methanol  as a byproduct  which could be eliminated by using NaOH, future studies  on the efficiency of the bases in the needs to be done.

 

Nature science  has a reputation  of being hard and firm. By bringing  in social  issues in science education new ways of looking  at science  opens  up. A social problem  and at the same time an environmental problem  in today's  society  is the large plastic mountain in the Pacific Ocean. An educational material  of the "Samhallsfragor med Naturvetenskapligt Innehiill",SNI, (Societal  issues with scientific content)  principle  has been evaluated with respect  to the abilities that can developed together  with whether  students  increase  their science  knowledge through  this. The study showed  that students  can develop  almost  all abilities  described  in the curriculum and their knowledge in science  by this type of material.

Keywords Biomaterial, lignin reactivity,  thiol mediated  demethylation, iodine mediated demethylation, green chemistry, SNl-fall.

 

Abstract [sv]

Forskning kring lignin i produkter har ökat under de senaste åren på grund av lignins fornyelsebarhet och tillganglighet i svartluten från massabruken. Idag används den största delen av sulfatligninet från svartluten som bränsle for att producera energi i sodapannan. Lignin fungerar som ett naturligt lim i växter och på grund av detta undersöks funktionen av kraftlignin som fenolersättning i trälim. Med anledning av ligninmolekylens låga reaktivitet behover lignin modifieras fore användning i produkter. Demetylering är en metod för att öka fenolhalten i lignin och skapa en högre reaktivitet. I denna studie utfördes Tiolmedierad och jodidmedierad demetylering. Det demetylerade ligninet utvärderades med avseende på forändringar i  fenol-och hydroxylgrupper, molekylvikt, elementarsammansättning och andra egenskaper med hjälp av olika metoder,inklusive UV, SEC och 31 P NMR.

 

Resultaten visade en minskning i fenolinnehall  i motsats till den ökning som förväntades. Riktigt låga utbyten påvisades också vilket gör att resultaten inte är representativa. Storleksutvärdering  visade att andelen med högt molekylviktsinnehåll i det demetylerade ligninproven hade ökat, vilket pekar mot förlust av lågmolekylära fraktioner. På grund av demetyleringen kan ligninet ha blivit mer hydrofilt och lösligt i DMF och vatten. Utöver detta kan bindningsklyvning ha skapat mindre fragment som också ökat lösligheten. Resultaten pekar mot förlust av mindre fragment i DMF-och vattenfaserna.

 

De tillämpade demetyleringsmetoderna  utvärderades med avseende på grön kemi. Produktion, avfall, kemikalier och effektivitet diskuterades och analyserades. De tillämpade demetyleringsmetoderna  använder DMF som lösningsmedel, vilket inte är ett grönt alternativ. Grönare lösningsmedel såsom vatten, eller andra typer av energitillsättning, kan användas för att göra processen miljövänligare. Användandet av NaOMe i den thiolmedierade demethyleringen skapar metanol som en biprodukt vilket kan bytas ut mot vatten om NaOH istället används. Vidare studier behöver göras för att undersöka de båda baserna effektivitet.

 

Naturvetenskapen har ett rykte om att vara hård och fast. Genom att föra in sociala frågor i den naturvetenskapliga utbildningen kan nya sätt att se på vetenskapen skapas. Ett samhälls problem och samtidigt ett miljöproblem i dagens sämhalle är det stora plast berget i Stillahavet. Ett undervisningsmaterial för"Samhällsfrågor Med Naturvetenskapligt Innehåll", SNI, principen har utvärderats med avseende på vilka förmågor som kan tränas tillsammans med huruvida eleverna kan öka sin vetenskapliga kunskap. Studien visade att eleverna kan utveckla nästan alia formågor som beskrivs i läroplanen och sina kunskaper inom naturvetenskapen genom denna typ av utbildningsmaterial.

 

Nyckelord Biomaterial, ligninreaktivitet, tiol medierad demetylering, jodmedierad demetylering,grön kemi, SNI-fall.

Place, publisher, year, edition, pages
2015. , 67 p.
Keyword [en]
Biomaterial, lignin reactivity, thiol mediated demethylation, iodine mediated demethylation, green chemistry, SNl-fall.
Keyword [sv]
Biomaterial, lignin reaktivitet, tiol medierad demetylering, jod medierad demetylering, gron kemi, SNI-fall
National Category
Chemical Sciences
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-171044OAI: oai:DiVA.org:kth-171044DiVA: diva2:841609
External cooperation
Stockholms Universitet
Subject / course
Chemical Engineering
Educational program
Master of Science in Engineering - Engineering and of Education
Supervisors
Examiners
Available from: 2015-07-14 Created: 2015-07-13 Last updated: 2015-07-14Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(3923 kB)319 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 3923 kBChecksum SHA-512
7bb3f12a9df673da9e992c07685505d08915317e9fe8a329281479c61aefcae567a7a71a2d9350bdd38f185eab92f10e4257a172b260ae0d9030b52f5193ac74
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
School of Education and Communication in Engineering Science (ECE)
Chemical Sciences

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 319 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 422 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf