Tekijä:Kivilinna, Jussi
Päivämäärä: 13.04.2011
Tyyppi: Kandidaatin tutkielma
Kandidaatintutkielmassani perehdyin ligniinin ja sitä kautta lignosulfonaatin ominaisuuksiin ja lignosulfonaatin tuotantoon sulfiittiprosessissa sekä tarkastelin lignosulfonaatin nykyisiä eri käyttösovellutuksia.
Ligniini on toiseksi yleisin luonnossa esiintyvä raaka-aine. Kasveissa ligniini kovettaa ja vahvistaa soluseinämiä ja tekee kasvin kudoksesta kovaa ja kestävää – puuta. Ligniini muodostuu kasveissa fenyylipropaanijohdannaisten radikaalipolymerisoituessa. Se on rakenteeltaan hyvin monimutkainen kolmiuloitteinen polymeeri ja sen rakenne vaihtelee kasvilajien kesken suuresti. Puusta eristetty ligniini on hydrofobisten ryhmiensä ja suuren molekyylikoonsa johdosta heikkoliukoista veteen ja moniin muihin liuottimiin.
Lignosulfonaatti on sulfiittisellunkeitosta saatava sivutuote. Sulfiittiprosessissa puun delignifointiin käytetään bisulfiittiliuosta, jossa kationeina toimii yleensä kalsium-, magnesium-, natrium- tai ammoniumionit. Sulfiittiprosessissa puumassan ligniini pilkotaan hydrolyysillä ja sulfonoidaan, jolloin ligniinistä tulee vesiliukoista lignosulfonaattia. Sulfiittisellunkeitosta saadaan tuotteeksi veteen liukenematonta selluloosakuitua sekä jäteliuosta, joka koostuu lignosulfonaatista ja muista vesiliukoisista komponenteista kuten puusokereista. Aiemmin nämä sulfiittijäteliuokset laskettiin puhdistamatta lähimpään vesistöön.
Nykyään jäteliuosta poltetaan sellutehtaiden yhteydessä palatuspolttimissa, jolloin sen sisältämä orgaaninen aines käytetään polttoaineena ja jäteliuoksen rikki sekä metalli-ionit saadaan kierrätettyä. Niissä tuotantolaitoksissa, joissa ei käytetä palautuspolttoa, sulfiittiprosessin jäteliuosta hyödynnetään jatkokäsittelemällä. Jäteliuoksen puusokereista saadaan käymisteitse valmistettua etanolia ja hiivauutetta. Jäteliuoksesta saadaan myös eristettyä lignosulfonaattia, jolle on monia erilaisia käyttösovellutuksia. Konsentroitua ja kuivattua jäteliuosta myydään myös sellaisenaan heikkolaatuisena ”lignosulfonaattina” tai ”ligniininä”. Lignosulfonaattia tuotetaan arviolta noin miljoona tonnia vuodessa ja ligniinillä on arvioitu käytävän kauppaa 300 miljoonalla dollarilla vuodessa.
Heikkolaatuista lignosulfonaattia käytetään mm. pölynsidonta-aineena, rehupellettien sideaineena ja rehujen lisäaineena. Puhdistettua lignosulfonaattia käytetään mm. vanilliinin valmistuksessa, betoniteollisuudessa, lyijyakuissa, dispergointiaineena musteissa, maataloudessa rehujen ja lannoitteiden sideaineena sekä ravinteiden kompleksointiaineena. Myös lignosulfonaatin käyttöä puupellettien sideaineena on tutkittu.