Vodja projekta: dr. Blaž Likozar

Ključni vidik trajnostne biorafinacije lesa je zmanjšanje ogljičnega odtisa, kar je mogoče doseči z učinkovitejšo rabo razpoložljivih surovin. Lignin, ki je eden bolj razširjenih naravnih polimerov, ima izjemen potencial za valorizacijo, vendar je njegova industrijska uporaba še vedno omejena zaradi strukturne kompleksnosti. Namesto homogene spojine je lignin heterogena polimerna mreža sestavljena iz različnih aromatskih enot povezanih s številnimi kemijskimi vezmi. Ta strukturna heterogenost otežuje njegovo selektivno pretvorbo v kemikalije z dodano vrednostjo, kar predstavlja pomemben izziv za razvoj učinkovitih katalitskih procesov.

Prihodnost trajnostne katalize se mora spoprijeti s težavami pri valorizaciji lignina za učinkovito uporabo lesa, kar predstavlja ključen izziv za pristop zelene kemije. Ogljični odtis izražen kot proizvedeni CO₂ in njegovi ekvivalenti za potrebe reakcije bo v veliki meri odvisen od selektivnosti hidrodeoksigenacije (možna dekarboksilacija kislih komponent v ligninu), morebitnih metanacijskih reakcij, morebitnega hidrokrekanja (nastanek C₁–C₄ ogljikovodikov), vira vodika, uporabnosti morebitnih plinskih produktov ter izbire in stabilnosti katalizatorja. Vendar pa, če izvzamemo pripravo katalizatorja, toploto, potrebno za vzdrževanje procesa, in postavitev reaktorja ter predpostavimo uporabo zelenega vodika, proces ne načrtuje vnosa ogljika iz fosilnih goriv v ogljikov cikel.

Ta projekt je zasnovan za odgovor na vprašanja o mehanizmih valorizacije lignina prek prepletanja racionalne sinteze katalizatorja, ki ji sledijo katalitski preizkusi selektivne hidrogenacije modelnih komponent lignina proti fenolnim produktom (z namenom preprečitve nasičenja obroča) ter več-ravenske modelne simulacije procesov valorizacije lignina.

Projekt financira ARIS v okviru cenovne kategorije C za obdobje 3 let v obsegu 281.529 EUR. Pričetek financiranja je 01.07.2023.

Sestava projektne skupine s povezavami na SICRIS

Na Kemijskem inštitutu v projektni skupini sodelujejo:

Dr. Blaž Likozar; 25446; Blaž Likozar (cobiss.net)

Dr. Miha Grilc; 34522; Miha Grilc (cobiss.net)

Dr. Matej Huš; 34342; Matej Huš (cobiss.net)

Dr. Tina Ročnik Kozmelj; 54883; Tina Ročnik Kozmelj (cobiss.net)

Taja Žibert; 54620; Taja Žibert (cobiss.net)

DP1: Sinteza in karakterizacija

• Načrtovanje in sinteza katalizatorjev
• Osnovna karakterizacija katalizatorjev
• Napredna karakterizacija katalizatorjev in osnovni katalitski preizkusi

DP2: Več-ravenske modelne simulacije

• Kinetika kemijskih reakcij na površini katalizatorja
• Napoved optimalne strukture katalizatorja
• Prenos v funkcionalnost lignina

DP3: Vrednotenje katalitske učinkovitosti

• Presoja pripravljenih katalizatorjev
• Optimizacija procesnih pogojev delovanja
• Ponovno načrtovanje katalizatorjev po modeliranju

DP4: Razvoj katalizatorjev

• Optimizacija katalizatorjev
• Povezovanje lastnosti katalizatorjev s katalitsko učinkovitostjo
• Implementacija metod strojnega učenja

DP5: Diseminacija in poročanje