Affordable Access

Comparison of Miscanthus grass lignin with spruce lignin from organosolv process for nanoparticles production / En jämförelse mellan organosolvlignin från Miscanthusgräs och gran för nanopartikeltillverkning

Authors
  • la Placa, Antonia
Publication Date
Jan 01, 2020
Source
DiVA - Academic Archive On-line
Keywords
Language
English
License
Green
External links

Abstract

There is a growing global energy demand and the society is forced to shift towards renewable energy sources due to the depletion of fossil fuels. Lignocellulosic biomass is a renewable resource available in vast amounts and could therefore have the potential to become a primary source for fuel production. Lignin, as a substantial part of the biomass, is underutilized due to its complex structure which can limit the potential of applying lignin towards value- adding products. However, one way to promote lignin valorization is to produce lignin nanoparticles (LNPs) that are considered valuable in the biomedical field. The aim of this report was to investigate if different botanical origins will affect the properties of LNPs, such as size, polydispersity index, 𝜁-potential and morphology. LNPs from Miscanthus sinensis grass lignin, obtained by the organosolv process, was successfully produced via solvent exchange and compared with LNPs from spruce organosolv lignin. The experimental part resulted in Miscanthus LNPs ranging from 133.7 to 377.4 nm, where a higher initial concentration yielded larger particles, and the average ζ- potential was -38.7 mV. This work has shown that the botanical origin will affect both size and shape of LNPs produced with the same method. Miscanthus LNPs were larger in size and ellipsoidal in shape compared to the spherical spruce LNPs. The lignin concentration influenced the particle size for both origins and the difference in LNP size became more significant as the concentration increased. However, to only explore two different types of plant origins is not sufficient enough to reach a general conclusion. Also, there are many influential steps from plant origin to LNP and to reach a more generalized conclusion, it is arguable that there is a necessity to explore and determine both the applied pulping method, the process to isolate the lignin and the method used to produce the LNPs. / Det globala energibehovet ökar och samhället tvingas därmed att växla till förnybara resurser eftersom de fossila bränslena kan ta slut. Biomassa är en förnybar resurs som finns tillgänglig i stora mängder och kan därför bli en potentiell primär energikälla. Lignin, som är en väsentlig del av biomassan, används inte i lika stor utsträckning på grund av dess komplexa struktur. Komplexiteten begränsar därför användandet av lignin i värdeskapande produkter. Men en väg för att ta tillvara på lignins värdefulla egenskaper kan vara framställandet av nanopartiklar (NP), vilket öppnar upp för användning av lignin inom det biomedicinska fältet. Syftet med den här rapporten är att undersöka om lignin från olika botaniska ursprung påverkar nanopartiklarnas egenskaper, som exempelvis storlek, polydispersitet, 𝜁-potential och morfologi. NP av lignin från gräsarten Miscanthus sinensis framställdes genom solvent exchange och jämfördes sedan med NP från granlignin. Både miscanthus- och granligninet var isolerat genom organosolvprocessen. Den experimentella delen av arbetet visade att NP from miscanthuslignin gav partiklar inom intervallet 133.7 to 377.4 nm, där högre koncentration gav större partiklar, och medelvärdet för 𝜁-potentialen var -38.7 mV. Resultatet från arbetet visade att det botaniskt ursprunget påverkar både storleken och formen på NP av lignin som framställts med samma metod. NP från miscanthuslignin var större och hade en mer elliptisk form, i jämförelse med de mer sfäriska partiklarna från granlignin. Ligninkoncentrationen påverkade partikelstorleken för båda typerna av lignin, dessutom blev skillnaden i partikelstorlek större när koncentrationen ökade. Däremot var det svårt att dra någon generell slutsats genom att bara undersöka två olika ursprung. Eftersom det finns flera steg i processen från växters ursprung till NP av lignin som kan påverka partiklarnas egenskaper kan det vara nödvändigt att utforska både den tillämpade massaprocessen, isoleringsmetoden och metoden som används för att framställa NP av lignin.

Report this publication

Statistics

Seen <100 times