Tekniikan tohtori Elina Warsta tutki väitöstutkimuksessaan neutraalien natriumsulfiittiliuosten reaktioita puun, puumassojen sekä niiden kemiallisten ainesosien – ligniinin, selluloosan ja hemiselluloosien – kanssa.
”Neutraalisulfiittikemia ja siihen liittyvät prosessit ovat vain vähäisessä määrin käytössä teollisessa mittakaavassa, ja sen takia aiheeseen liittyvää tutkimusta on vähän”, hän kertoo.
”Yliopistoissa ja tutkimuslaitoksissa voidaan kuitenkin tutkia myös sivupolkuja, joista on mahdollista löytää jotain uutta ja arvokasta.”
Nopea analyysimenetelmä
Tutkimuksessa kehitettiin uusi analyyttinen menetelmä ligniinin fenolisten hydroksyyliryhmien mittaamiseen UV-resonanssi-Raman-spektroskopian avulla.
”Menetelmän avulla voidaan mitata nopeasti suuria määriä erilaisia näytteitä ilman ligniinin kemiallista erottamista tai aikaa vieviä vaiheita, jotka muuttavat ligniinin rakenteita. Näytteet voivat olla esimerkiksi puuta, sellua tai ligniiniliuosta, ja nopeasti pH:ta säätämällä voidaan analysoida ligniinin reaktiivisuutta. Se taas antaa tietoa, miten erilaiset käsittelyt ovat onnistuneet. Vaikka kyse on vain analytiikasta, se on tärkeää uusien tuotteiden kehittämisen kannalta.”
Mahdollisia sovelluksia
Osana tutkimusta tehtiin laboratoriokeittoja, joissa sulfaattimassoille kokeiltiin neutraalisulfiittikäsittelyä. Niiden tuloksena muodostui mikrokiteistä selluloosaa, mikä oli yllätys.
”Mikrokiteiselle selluloosalle on jo paljon sovelluksia: sitä hyödynnetään esimerkiksi kosmetiikassa. Lisäksi olosuhteissa, joissa teimme kokeita, muodostuu oletettavasti myös sulfonoitua selluloosaa, jota voidaan käyttää kiinteänä happokatalyyttinä kemianteollisuudessa, vaikkapa biodieselin tuotannossa.”
Katalyytti voisi korvata perinteisiä kemiallisia katalyytteja.
”Nykyiset katalyytit aiheuttavat korroosiota, mikä on laitteistojen kannalta haasteellista. Myrkyllisinä ne vaativat myös jätelietteiden neutralointia. Siksi tällainen harmiton vaihtoehto olisi tarpeellinen.”
Tutkimuksessa kokeiltiin myös havupuumassan valmistusta neutraalisulfiittikeitossa, jolloin saatiin aikaan korkeasaantoista massaa ja voimakkaasti varautuneita kuituja.
”Tällaisia massoja voitaisiin hyödyntää esimerkiksi monikerrosratkaisuja vaativissa pakkauksissa, joilla korvataan muovia.”
Warsta kuitenkin painottaa, että kokeita tehtiin puhtaasti kemiallisesta näkökulmasta.
”Emme esimerkiksi arvioineet, olisivatko tällaiset sovellukset taloudellisesti mahdollisia.”
Elina Warstan väitöskirja
Reactions of neutral sodium sulphite solutions with chemical components of wood and wood pulps, Aalto-yliopiston kemian tekniikan korkeakoulu, biotuotteiden ja biotekniikan laitos. Aalto University publication series Doctoral Theses, 27/2026.
