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Titelaufnahme

Titel
Current biorefinery scenarios : studies into ammoxidation of lignocellulosic material and periodate oxidation of cellulose / eingereicht von Karl Michael Hans Klinger
VerfasserKlinger, Karl Michael Hans
Begutachter / BegutachterinEvtuguin, Dmitry ; Srebotnik, Ewald
Betreuer / BetreuerinRosenau, Thomas
Erschienen2014
UmfangX, 120 S. : graph. Darst.
HochschulschriftWien, Univ. für Bodenkultur, Diss., 2014
Anmerkung
Zsfassung in dt. Sprache
SpracheEnglisch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (DE)Bioraffinerie / Ammonoxidation / Huminstoffe / Maillard-Reaktion / Periodat-Oxidation / Dialdehydcellulose / N-modifiziertes Lignin / Größenausschlusschromatographie / Gaschromatographie-Massenspektrometrie
Schlagwörter (EN)Biorefinery / ammoxidation / humic substances / Maillard reaction / periodate oxidation / dialdehyde cellulose / N-modified lignin / size exclusion chromatography / gas chromatography-mass spectrometry
Schlagwörter (GND)Bioraffinerie / Lignocellulose / Ammonoxidation / Cellulose / Periodate / Oxidation / Dialdehydcellulose
URNurn:nbn:at:at-ubbw:1-16389 Persistent Identifier (URN)
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Current biorefinery scenarios [2.81 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Die vorliegende Arbeit behandelt zwei Themen im Gebiet „materialbasierte Bioraffinerie“. Der erste Teil befasst sich mit dem Reaktionsverhalten von Mono- und Polysacchariden unter Ammonoxidations (A.)-Bedingungen. Lignin kann durch A. in ein Bodenverbesserungsmittel umgewandelt werden. Dieses enthält immer eine gewisse Menge an Kohlenhydraten, weswegen genaue Kenntnis über deren Reaktionsverhalten und mögliche Toxizität der Reaktionsprodukte wichtig ist. Deshalb wurden Cellulose, Xylan, Glucose und Xylose unterschiedlichen A.-Bedingungen unterworfen und mittels GPC, GC/MS nach Derivatisierung und Algeninhibitionstests untersucht. Polysaccharide unterlagen zwar Abbaureaktionen, erzeugten aber nur geringe Mengen an niedermolekularen und phytotoxischen Verbindungen. Monosaccharide erzeugten über 100 verschiedene niedermolekulare Verbindungen, sowohl N-Heterozyklische (Imidazole, Pyrazine, Pyridine) als auch Offenkettige (Zucker, Aminozucker, Aldonsäuren, -Hydroxyamide und -Aminosäuren). Die Kinetiken und Reaktionsmechanismen wurden untersucht und diskutiert. Im Algeninhibitionstest zeigten basische, heterozyklische Verbindungen mittlerer Hydrophilie die stärkste Wirkung, während hydrophilere und weniger basische Derivate keine Wirkung zeigten. Der zweite Teil befasst sich mit Herstellung, Charakterisierung und Reaktionsverhalten von hoch periodat-oxidierter Cellulose, der sogenannten "Dialdehydcellulose". D. lässt sich aus verschiedensten Cellulose-Quellen wie mikrokristalliner Cellulose, Zellstoff, Altpapier oder Baumwoll-Linters herstellen. Die erzeugten Lösungen und ihre Reaktionen in homogener Phase lassen sich gut mittels Flüssig-NMR untersuchen. Untersuchungen mittels wässriger GPC offenbaren eine starke Abhängigkeit des Molekulargewichtes von Auflösebedingungen, Laufmittel und Lagerung der Proben. D. wird durch multifunktionelle Amine vernetzt. Die entstehendenen vernetzten Polymere wurden mittels NMR, FTIR und DSC untersucht.

Zusammenfassung (Englisch)

The present thesis is concerned with two topics in the field of material-based biorefineries. The first part addresses the reaction behavior of mono- and polysaccharides under ammoxidation (a.) conditions. By a., lignin can be turned into a soil improving material. Technical lignin always contains a certain amount of carbohydrates, which makes exact knowledge of their reaction behavior and the potential toxicity of their reaction products necessary. Therefore, cellulose, xylan, xylose and glucose were subjected to different a. conditions and analysed by GPC, GC/MS after derivatization and algae growth inhibition tests. Polysaccharides did show degradation, but produced only small amounts of low molecular and phytotoxic substances. Monosaccharides produced over 100 different compounds, N-heterocyclic compounds (imidazoles, pyrazines, pyridines) as well as open-chain compounds (sugars, amino sugars, aldonic acids, -hydroxyamides, -amino acids). The kinetics and reaction mechanisms were investigated and discussed. In the algae growth inhibition test, basic heterocycles of intermediate hydrophilicity showed the highest response, while more hydrophilic or less basic ones exhibited no inhibition. The second part is concerned with the preparation, characterization and reaction behavior highly periodate-oxidized cellulose, i.e. “dialdehyde cellulose” (DAC). DAC may be produced from various resources, such as microcrystalline cellulose, pulp, waste paper or cotton linters. The prepared solutions and their reactions in homogeneous phase can conveniently be analyzed by liquid state NMR. Analysis by size exclusion chromatography reveals a strong dependence of the molar mass from dissolution conditions, eluent and storage of the samples. By reaction with multifunctional amines, dialdehyde cellulose is cross-linked. The crosslinking products are analyzed by NMR, FTIR and DSC.