Tutvustus

Tselluloos kui biosfääris enamlevinud polümeer on suure potentsiaaliga asendamaks fossiilsetel maavaradel põhinevaid plaste. Tselluloosil on mitmeid eeliseid: see ei konkureeri toiduainetega, on süsinikuneutraalne, omab häid mehaanilisi omadusi, on termiliselt stabiilne ja vastupidav orgaanilistele lahustitele. Mõni eelis on ka puudusteks: hea termiline stabiilsus (tselluloos ei ole termoplastne) ei võimalda rakendada klassikalisi plastitööstuse tehnoloogiaid (nt. ekstrusioon).  Töötlemiseks sulandina tuleb tselluloos esmalt lahustada ning seejärel keemiliselt modifitseerida termoplastsele kujule. Modifitseerimise peamiseks eesmärgiks on tselluloosi hüdroksüülrühmade asendamine muude kõrvalrühmadega, mis vähendavad sulamist takistavate makromolekulide vaheliste vesiniksidemete arvu. See ongi TTÜ polümeeride ja tekstiilitehnoloogia ning puidutehnoloogia laborite koostöös toimiva töörühma peamiseks teadus- ja arendustöö ülesandeks.

Otsitakse uudseid võimalusi tselluloosi jätkusuutlikuks väärindamiseks, rakendades uusi, taaskasutatavaid lahustikeskkondi, biopõhiseid keemilise modifitseerimise reagente ja energiasäästliike tehnoloogiaid. Lahustitena kasutatakse uusi, destilleeritavaid ioonseid vedelikke. Uuritakse looduslike õlide kasutamist tselluloosi esterdamiseks ja sünteesikeskkonnana arendatakse reaktiivse ekstrusiooni tehnoloogiat. Selgitatakse uute materjalide tehnoloogilisi omadusi ja rakendatavust erinevates tarbe- ning kõrgtehnoloogilistes rakendustes.

Liikmeskond

Prof. Andres Krumme Rühma juht
Prof. Jaan Kers Rühma juht
Dr. Elvira Tarasova
Dr. Heikko Kallakas
Dr. Illia Krasnou
Dr. Tiia Plamus
Dr. Viktoria Gudkova
Nutan Bharat Savale Doktorant
Umair Qasim Doktorant
Catherine Kilumets Magistrant

Valitud publikatsioonid

Qasim, U.; Rafiq, S.; Jamil, F.; Ahmed, A.; Ali, T.; Kers, J.; Khurram, M. S.; Hussain, M.; Inayat, A.; Park, Y.-K. (2021). Processing of lignocellulose in ionic liquids: A cleaner and sustainable approach. Journal of Cleaner Production, 129189. DOI: 10.1016/j.jclepro.2021.129189

Javed, K.; Krumme, A.; Krasnou, I.; Mikli, V.; Viirsalu, M.; Plamus, T.; Vassiljeva, V.; Tarasova, E.; Savest, N.; Mendez, J. D. (2018). Impact of 1-butyl-3-methylimidazolium chloride on the electrospinning of cellulose acetate nanofibers. Journal of Macromolecular Science Part A, 55 (2), 142−147. DOI: 10.1080/10601325.2017.1387861.

Krasnou, I.; Gårdebjer, S.; Tarasova, E.; Larsson, A.; Westman, G.; Krumme, A. (2016). Permeability of water and oleic acid in composite films of phase separated polypropylene and cellulose stearate blends. Carbohydrate Polymers, 152, 450−458. DOI: 10.1016/j.carbpol.2016.07.016

Krasnou, I.; Tarasova, E.; Märtson, T.; Krumme, A. (2015). Thermoplastic cellulose stearate and cellulose laurate: melt rheology, processing and application potential. International Polymer Processing, 30 (2), 210−216. DOI: 10.3139/217.2980.

Tarasova, E.; Šumigin, D.; Kudrjašova, M.; Krumme, A. (2013). Preparation of Cellulose Stearate and Cellulose Acetate Stearate in 1-Butyl-3-Methylimidazolium Chloride. In: J. Zicans, R. M. Meri (Ed.). Baltic Polymer Symposium (105−111). . Trans Tech Publications Ltd. (Key Engineering Materials; 559)

Tehniline võimekus

Tehnoloogilised seadmed

  • 100 ja 250 ml laboratoorsed reaktorid töötamiseks rõhul kuni 3 bar ja temperatuuril 0 – 200°C
  • Kiledestillatsiooniseade töötamiseks rõhul 1000…0,01 mbar ja aurusti temperatuuril 50 – 250°C
  • Elektroketrusseadmed
  • Laboratoorne minikompaunder termoplastsete materjalide segamiseks
  • Pideva protsessiga laboratoorne kompaunder tootlikkusega kuni 1 kg/h
  • Survevaluseadmed
  • Kuumpress
  • Kalander
  • Kile valmistamine puhumismeetodil
  • Nugapurusti
  • Tsentrifuug
  • Ultrahelisegisti
  • Vaakumkuivatus

Analüütilised ja katseseadmed

  • Infrapunaspektroskoopia (FTIR)
  • Diferentsiaalne skaneeriv kaorimeetria (DSC)
  • Geelkromatograafia (GPC)
  • Reomeeter
  • Viskosimeeter
  • Automaatne titraator
  • pH ja juhtivuse mõõtjad
  • Potentsiostaadid
  • Kontaktnurga määramise seade
  • Pinna kareduse ja värvuse määramise seadmed
  • Mehaanilise katsetuse (tõmme, paine, surve) seadmed
  • Roomekatseseadmed
  • Löögisitkuse katseseade
  • Tiheduse määramine kaalumismeetodil

Jooksvad projektid

RESTA10 “Tselluloosi keemiline väärindamine ioonsete vedelike keskkonnas (1.09.2020−31.08.2023)” (ETIS)

RESTA7 “Lignotselluloosse biomassi keemiline konverteerimine monomeerideks ja polümeriseerimine kõrgtehnoloogilisteks polümeerideks (1.11.2020−31.08.2023)” (ETIS)

NUTIKAS „Madalakvaliteediliste puiduliikide väärindamine läbi uudsete komposiitmaterjalide arendamise (1.09.2019−31.08.2022)“ (ETIS)