Extraction and characterization of lignins and their application in the development of biobased products
Author(s)
Bergamasco, Sara
Date Issued
July 4, 2024
Type
Doctoral Thesis
Abstract
With the advent of biorefineries, the valorization of lignins has become an integral part of a more sustainable approach to the production of bio-based chemicals and high-value materials. Long considered a waste stream of the pulp and paper industry, this doctoral work aims to highlight industrial lignin isolation processes and green biomass fractionation techniques that are more environmentally friendly in order to obtain a lignin product with the highest achievable degree of purity. The lignins used in this study include an industrial Organosolv lignin from beech wood supplied by Fraunhofer Center for Chemical-Biotechnological Processes CBP (Leuna, Germany) and two lignins extracted in the laboratory using two different isolation techniques, namely acidolysis and ionic liquids, respectively. The comparison between these two methodologies allowed to highlight structural differences resulting from the different isolation techniques. Another important aspect of this work concerns the application of both industrial and extracted lignins. For this purpose, lignins have been used in the development of coating materials, specifically for wood coatings. Organosolv lignin was employed as a structural analogue of a polyol for the synthesis of polyurethane materials. In the second nanotechnological application, acidolysis lignin was used to create a nanocoating via electrospraying for the control of wettability and antibacterial activity of polycaprolactone (PCL) membrane surfaces produced via electrospinning technology. These membranes are intended for water treatment applications.
Con l’avvento delle bioraffinerie, la valorizzazione delle lignine è diventata una parte integrante di un approccio più sostenibile alla produzione di sostanze chimiche e materiali di alto valore a base biologica. A lungo considerata uno scarto dell'industria della polpa e della carta, questo lavoro di dottorato mira a evidenziare i processi di isolamento industriale della lignina e le tecniche di frazionamento green della biomassa più rispettose dell'ambiente, al fine di ottenere lignina con il più alto grado di purezza raggiungibile. Le lignine utilizzate in questo studio includono una lignina industriale Organosolv da legno di faggio fornita dal Fraunhofer Center for Chemical-Biotechnological Processes CBP (Leuna, Germania) e due lignine estratte in laboratorio utilizzando due diverse tecniche di isolamento, vale a dire l’acidolisi e i liquidi ionici, rispettivamente. Il confronto tra queste due metodologie ha permesso di evidenziare differenze strutturali risultanti dalle diverse tecniche di isolamento. Un altro aspetto importante di questo lavoro riguarda l'applicazione sia delle lignine industriali che di quelle estratte. A tal fine, le lignine sono state utilizzate nello sviluppo di materiali di rivestimento. La lignina Organosolv è stata impiegata come analogo strutturale di un poliolo per la sintesi di materiali poliuretanici. Nella seconda applicazione nanotecnologica, la lignina da acidolisi è stata utilizzata per creare un nanorivestimento tramite elettrospruzzatura per il controllo della bagnabilità e dell'attività antibatterica delle superfici delle membrane di policaprolattone (PCL) prodotte tramite tecnologia di elettrospinning. Queste membrane sono destinate ad applicazioni di trattamento delle acque.
Additional information
Dottorato di ricerca in Scienze, Tecnologie e Biotecnologie per la Sostenibilità
File(s)![Thumbnail Image]()
Name
sbergamasco_tesid.pdf
Size
4.37 MB
Format
Adobe PDF
Checksum (MD5)
ff2eb9f0d0c078c79c0db1e3dc767673