Trekjemi

Cellulose

Lignocellulose består av tre hovedkomponenter: cellulose, hemicelluloser og lignin.

Lignocellulose består av tre hovedkomponenter: cellulose, hemicelluloser og lignin. Mens cellulose og hemicelluloser er polysakkarider som kan hydrolyseres til sukker og deretter flytende biodrivstoff (etanol), kan lignin ikke brukes i fermenteringsprosesser, men det kan være nyttig for andre formål (kjemisk ekstraksjon eller energiproduksjon).

 

Cellulose (C6H10O6)n

Cellulose er polysakkaridet utgjør 40-50 % av tørt tre og er en lineær polymer satt sammen av monomeren glukose. Glukose har den generelle formelen C6H12O6. Glukoseenhetene, opptil 12000 enheter, slutter seg sammen til lange kjeder som ligger tett inntil hverandre. Dette skyldes dannelsen av hydrogenbindinger mellom hydroksylgruppene (OH grupper) på glukosemolekylene. Hvert glukosemolekyl har tre hydroksylgrupper. OH gruppene gjør cellulosen hygroskopisk, det vil si at den kan reagere med vann. De lange glukosekjedene kalles også for fibriller og består av krystallinske og amorfe områder. I de krystallinske områdene holdes kjedene parallelt sammen i en tredimensjonal struktur, i de amorfe områdene har kjedene en mer tilfeldig arrangering. De krystallinske områdene utgjør ca. 6 % av fibrillene. Cellulose regnes for å være plantecelleveggens viktigste stoff.

 

Hemicelluloser (C5H8O5)n

Hemicellulose er et polysakkarid bygd opp av en rekke ulike monomere, hovedsakelig hexose og pentose, men også mannose, gallaktose, xylose arabinose, glukose og galakturonsyre. I motsetning til cellulose som er en lineær og krystallinsk polymer, er hemicellulose amorf og forgrenet. Hemicellulose har mange frie hydroksylgrupper som kan danne bindinger til vann og cellulose. Hemicellulose består av kortere kjeder som fyller ut rommet mellom cellulosekjedene og stabiliserer og holder cellulosenettverket sammen. Hemicellulosen forhindrer og at cellulosen blir for krystallinsk. Hemicellulose finnes i plantenes cellevegg og utgjør ca. 25-40 % av tørt tre.

 

Lignin (C9H10O2(OCH3)n)

Lignin er en heterogen, amorf polyfenolisk polymer utgjør 15-20 % av tørt tre og er forskjellig i løvtrær og bartrær. Den består hovedsakelig av p-coumaryl, coniferyl, og sinapyl alkoholer. Lignin er i hovedsak limet som gir den generelle stivheten til strukturen av planter og trær. Den inneholder hydroksylgrupper som binder seg til hemicellulose og inneholder cellulosenettverket sammen samtidig som det gir styrke og beskyttelse til trestammen. Lignin er motstandsdyktig mot de fleste nedbryter organismer i naturen og utgjør en utfordring i biomasse konvertering. Mye forskningsinnsats har derfor gått med til å finne ut hvordan man kan fjerne lignin fra trevirke for å gjøre det enklere å bryte trevirket videre ned til sukker. Men det har de siste årene også blitt gitt økt oppmerksomhet til lignin som den primære råvarekilden.

 

Ekstraktiver

Innholdet av ekstraktiver i trevirke er vanligvis mindre enn 10 %, men kan variere opp til 40 % av den totale tørre tremasse. Ekstraktiver består av et bredt utvalg av individuelle hydrofile og hydrofobe forbindelser. Ekstraktiver har stor betydning og er viktige fordi de kan brukes for produksjon av høyverdige produkter, f.eks. antioksidanter og antimikrobielle forbindelser. 

S&L_MG_0716_Thomas Ekström.jpg
Foto: Thomas Ekström, NIBIO

Publikasjoner

Til dokument

Sammendrag

The paper focuses on the use of thermogravimetric analysis (TGA) as a fast method for estimating the change of lignocellulosic materials during fungal degradation in laboratory trials. Traditionally, evaluations of durability tests are based on mass loss. However, to gain more knowledge of the reasons for differences in durability and strength between wooden materials, information on the chemical changes is needed. Pinus sylvestris sapwood was incubated with the brown rot fungus Gloeophyllum trabeum and the white rot fungus Trametes versicolor. The TGA approach used was found to be reproducible between laboratories. The TGA method did not prove useful for wood deteriorated by white rot, but the TGA showed to be a convenient tool for fast estimation of lignocellulosic components both in sound wood and wood decayed by brown rot.