11. juunil tuleb Eesti Maaülikoolis kaitsmisele doktoritöö, mis keskendub jätkusuutlikele energiakandjatele. 

Margareta Novian Cahyanti kaitsmisele tulevast doktoritööst "Sustainable energy carriers for renewable energy systems: exploring the potential of torrefied lignocellulosic biomass" ("Jätkusuutlikud energiakandjad taastuvenergiasüsteemidele: torrefitseeritud lignotselluloosse biomassi potentsiaali uurimine") selgub, et torrefitseerimistemperatuuri kasvades ja reatktsiooni aja pikenedes hemitselluloosi ja tselluloosi sisaldus biomassis väheneb. 

Töö peamine eesmärk oli uurida torrefitseerimist kui eeltöötlusmeetodit rõhuasetusega energia kandjate tootmisel. Eelkõige vaadeldi torrefitseeritud biomassi kasutusvõimalusi tahke energia kandjana ja selle edasise töötlemise võimalusi vedelaks energia kandjaks nagu bioetanool.

Selleks uuriti torrefitseerimistemperatuuri ja reaktsiooniaja mõju jääkpuitmassi biokeemilisele koostisele, niiskuse sisaldusele, niiskuse absorbeeimisvõimele, elementkoostisele ja kalorsusele. Töö teine etapp keskendus peamiselt torrefitseeritud biomassi muundamisele vedelaks energia kandjaks, bioetanooliks. Selleks viidi esmalt läbi delignifitseerimine naatrium hüdroksiidi abil, et vähendada ligniini sisaldust torrefitseeritud jääkpuitmassis.

Delignifitseerimise järgselt analüüsiti järelejäänud tahke massi algsuhkrute sisaldust. Seejärel viidi läbi ensümaatiline hüdrolüüs. Saadud hüdrolüsaadis määrati vabade suhkrute ja orgaaniliste hapete sisaldus.

Järgmises etapis viidi läbi hüdrolüsaadi fermentatsioon kasutades selleks kuivpärmi Saccharomyces cerevisiae. Analoogset rada pidi uuriti erinevaid biomasse: jääkpuitmassi, kuusepuitu, kasepuitu ja männipuitu. Torrefitseerimisprotsess viidi läbi kolmel erineval temperatuuril (225°C, 275°C ja 300°C) kahe erineva reaktsiooniajaga (30 min ja 60 min).

Tulemused näitasid, et torrefitseerimistemperatuuri kasvades ja reatktsiooni aja pikenedes hemitselluloosi ja tselluloosi sisaldus biomassis väheneb, samas kui ligniini sisaldus näitab kasvutrendi. Torrefitseerimisprotsessis muutub biomassi iseloom hüdrofiilsest hüdrofoobseks, mida on võimalik täheldada niiskuse absorptsiooni biomassis mõõtes.

Biomassi kütuse karakteristikud paranevad samuti: biomassi kütteväärtus kasvab, kuna hapniku molekulid hulk selles väheneb ning süsiniku osakaal kasvab. Torrefitseeritud biomass suunati uurimuse teises osas delignifitseerimisse ning seejärel ensümaatilise hüdrolüüsi ja fermentatsiooni protsessidesse, et toota bioetanooli.

Delignifitseerimine alandab selgelt ligniini sisaldust biomassis ning mõningal määral ka hemitselluloosi sisaldust, samas kui tselluloosi osakaal vastavalt kasvab. Ka struktuursete suhkrute sisaldus muutub delignifitseerimisprotsessis.

Glükoosi osakaal kasvab, samas kui ksüloosi osakaal väheneb. Sarnast tendentsi võib täheldada ka ensümaatilise hüdrolüüsi järel. Inhibiitoritest äädikhappe sisaldus kasvab torrefitseerimistemperatuuri kasvades kuid delignifitseerimise järgselt on äädikhappe kontsentratsioon selgelt madalam.

Bioetanooli saagised torrefitseeritud biomassist on delignifitseerimise järgselt enam kui 30% kõrgemad võrrelduna delignifitseerimisprotsessita teostatud bioetanooli tootmisega.

Käesoleva uurimuse tulemuste taustal peaks torrefitseeritud biomassi kasutamist väljaspool energiasektorit veelgi enam uurima. Torrefitseeritud biomass omab mitmeid eeliseid töötlemata jääkpuitmassi ees ning võiks olla potentsiaalseks toormeks erinevate biokemikaalide ja biomaterjalide tootmisel. Samuti peaks järgnevad uuringud vaatlema kogu biomassi efektiivset kasutamist, et väärindamist leiaksid ka biomassi teised koostisosad peale tselluloosi.

Margareta Novian Cahyanti kaitseb filosoofiadoktori väitekirja 11. juunil kell 12 F. R. Kreutzwaldi 56 (Tehnikamaja) ruumis B136. Doktoritöö juhendaja on professor Timo Kikas, oponendid on professor Shiplu Sarker (Norwegian University of Science & Technology (NTNU), Norra) ja professor Alar Konist (Tallinn University of Technology, Eesti). Dissertatsiooniga saab tutvuda Eesti Maaülikooli digitaalarhiivis EMU DSpace.