Ekstrahētas bērza tāss pārstrāde dabīgā un inovatīvā poliolā, kas piemērots cieto poliuretāna izolācijas putu industriālai uzklāšanai (SAMPUR)
01.07.2026. – 30.09.2026. periodā projektā tika veiktas šādas aktivitātes:
DP1 – T.1.1 – Suberīnskābju maisījuma (SAM) iegūšana un optimizācija
Ir beigusies aktivitāte, kur veikta bērza tāss depolimerizācija etanola vidē 80 °C temperatūrā, izmantojot pilno faktoru eksperimentālo plānošanu (sārma veids, koncentrācija, laiks, paskābināšanas pH), un iegūta vismaz 1 kg optimālā suberīnskābju maisījuma (SAM) frakcija ar attiecīgo cieto atlikumu (~1 kg). Visas frakcijas ir raksturotas un sagatavotas attiecībā uz piemērotību turpmākai frakcionēšanai (T.1.2) un poliola izstrādei (T.2.2), kas tiks izmantota cieto PU putu formulācijās (T.3.1). Ir sagatavota publikācija par SAM iegūšanas un optimizācijas rezultātiem, kas apliecina depolimerizācijas parametru ietekmi uz karboksilgrupu un hidroksilgrupu veidošanos. Atticīgi ir sagatavota arī atskaite par suberīnskābju maisījuma (SAM) iegūšanu un optimizāciju. T.1.1 ietvaros turpinās izejvielu sagatavošana un materiālu nodrošināšana citām 1., 2. un 3. DP aktivitātēm.
DP1 – T.1.2 – Suberīnskābju frakcionēšanas parametru izvēle
Iepriekšējā periodā tika izstrādāta un sākotnēji pārbaudīta suberīnskābju maisījuma frakcionēšanas pieeja, izmantojot dažādus sorbentus un izvērtējot frakciju sadalījumu pēc molekulmasas un polaritātes. Tika noteikts, ka būtiska daļa suberīnskābju maisījuma sastāv no oligomēriem un augstākas molekulmasas savienojumiem, kas ierobežo efektīvu individuālo komponentu atdalīšanu ar klasiskām kolonnas hromatogrāfijas metodēm. Tādēļ tika izstrādāta pieeja, kas paredz suberīnskābju maisījuma sadalīšanu relatīvi zemākas molekulmasas, monomēriem bagātākās un oligomēriem bagātākās frakcijās, izmantojot izmēru atdalīšanas principu un turpmāku iegūto frakciju raksturošanu.
Šajā pārskata periodā uzsākta šīs pieejas sistemātiska pielāgošana un optimizācija projekta vajadzībām. Tiek veikta frakcionēšana, izmantojot Sephadex LH-20 sorbentu un THF kā eluenta sistēmu, ar secīgu nelielu frakciju savākšanu un to salīdzināšanu pēc molekulmasu sadalījuma un ķīmiskā sastāva. Iegūtās frakcijas tiek raksturotas ar GPC, GC-MS un FTIR, lai noteiktu, kurās frakcijās koncentrējas zemākas molekulmasas savienojumi un monomērās suberīnskābes, bet kurās saglabājas oligomērie komponenti. Balstoties uz analīžu rezultātiem, paredzēts apvienot ķīmiski līdzīgās frakcijas un izvērtēt to piemērotību turpmākai bio-poliolu sintēzei.
DP1 – T.1.3 – Suberīnskābju alkilesteru iegūšana un optimizācija
Šajā aktivitātē laboratorijas mērogā depolimerizācija un suberīnskābju alkilesteru izolācija. Īpaša uzmanība tiek pievērsta iegūto alkilesteru ķīmiskajam sastāvam un no tiem iegūto poliolu viskozitātei, jo tas ir kritiski svarīgs to piemērotībai bio poliolu sintēzei aktivitātē T.2.1 un turpmākai izmantošanai cieto PU putu formulāciju izstrādē aktivitātē T.3.1. Tika realizēts pilnais faktoriālais eksperimens, sistemātiski mainot depolimerizācijas parametrus. Šajā pārskata periodā ir pabeigtas visas depolimerizācijas etanola vidē, izmantojot KOH, NaOH un HNO₃ kā reaģentus. Iegūtie suberīnskābju esteri tika nodoti aktivitātei T.2.1, lai izvērtētu tās piemērotību turpmākajiem eksperimentiem un noteiktu, vai šie alkilesteri ir atbilstoši poliola izstrādei aktivitātē T.2.2 un tālākai izmantošanai T.3.1. Pirmie rezultāti ir daudzsološi.
DP1 – T.1.4 – Izstrādāto suberīnskābju identifikācija un raksturojums
Iepriekšējā periodā suberīnskābju maisījumu sastāvs tika raksturots ar GC-MS un GC-FID, identificējot galvenās monomēro savienojumu grupas un izmantojot pieejamās references vielas un masas spektru bibliotēku datus. Tomēr lielai daļai suberīnskābju monomēru komerciāli references standarti nav pieejami, tādēļ atsevišķu savienojumu kvantifikācija līdz šim bija iespējama tikai ar strukturāli līdzīgu references vielu palīdzību.
Šajā pārskata periodā uzsākta GC-MS metodes pilnveidošana, papildinot references vielu klāstu ar jaunām zemas molekulmasas skābēm, hidroksiskābēm, dikarbonskābēm un citiem suberīnskābju maisījumiem raksturīgiem savienojumiem. Tiek precizēti derivatizācijas un instrumentālās analīzes nosacījumi, kā arī veidotas kalibrācijas līknes pieejamajām references vielām. Tas ļaus palielināt atsevišķu savienojumu identificēšanu un uzlabot kvantitatīvās analīzes precizitāti, īpaši frakcionēšanas rezultātā iegūtajām zemas molekulmasas frakcijām.
DP2-T.2.1 – Poliolu sintēzes metodes izstrāde, izmantojot esterificētas un frakcionētas suberīnskābes
Šajā periodā turpināts darbs pie poliolu sintēzes metodes izstrādes, izmantojot esterificētas suberīnskābes. Sintēzes pieeja un reakcijas apstākļi tiek pilnveidoti, balstoties uz iepriekš iegūtajiem rezultātiem un suberīnskābju esteru raksturojumu. Darbojoties ar dažādām suberīnskābju esteru frakcijām, novērots, ka iespējams iegūt poliolus ar būtiski atšķirīgu viskozitāti, tostarp arī augstas viskozitātes poliolus. Tas norāda uz esteru frakcijas sastāva nozīmīgu ietekmi uz iegūto poliolu īpašībām. Turpmāk paredzēts izvērtēt dažādu esteru frakciju piemērotību poliolu sintēzei un iegūto poliolu potenciālu izmantošanai dažāda veida poliuretānu materiālos.
DP2-T.2.2 – Poliolu sintēzes metodes izstrāde, izmantojot SAM pārstrādi ar oksialkilēšanas metodi
Pārskata periodā tika turpināta poliolu sintēzes metodes pilnveidošana, izmantojot DP1 (T.1.1 un T.1.2) iegūtos suberīnskābju maisījumus (SAM). Turpmākajā metodes izstrādē kā galvenās poliolu sintēzes komponentes tiek izmantots propilēnkarbonāts (PC) un dažādas molekulmasas polietilēnglikoli (PEG). Tiek pilnveidots poliolu sastāvs, variējot SAM, PC un PEG savstarpējās attiecības un izvērtējot šo izmaiņu ietekmi uz iegūto produktu īpašībām. Šāda pieeja ļauj mērķtiecīgi mainīt poliolu sastāvu un īpašības, lai turpmāk identificētu piemērotākās sistēmas dažādu poliuretānu materiālu iegūšanai.
DP2-T.2.3 – Analītiskā un instrumentālā suberīnskābju poliolu analīze
Vienlaikus ar poliolu sintēzes metožu pilnveidošanu tiek veikta iegūto poliolu raksturošana, nosakot hidroksilskaitli, skābes skaitli, mitruma saturu un viskozitāti. Veiktās sintēzes ļauj iegūt poliolus ar plašu fizikāli ķīmisko īpašību diapazonu, tostarp atšķirīgu hidroksilskaitli un viskozitāti. Iegūtie rezultāti tiek savstarpēji salīdzināti, izvērtējot izmantoto izejvielu, esteru frakciju, PEG molekulmasas un komponentu savstarpējo attiecību ietekmi uz poliolu īpašībām. Poliolu raksturošana tiek izmantota kā pamats sintēzes apstākļu turpmākai pilnveidošanai un perspektīvāko poliolu sistēmu izvēlei izmantošanai dažāda veida poliuretānu materiālos.
DP2-T.2.4 – Suberīnskābju poliolu sintēžu vides novērtējums, izmantojot LCA
Aktivitāte ir uzsākta: ir izstrādātas un partneriem nosūtītas LCA datu ievades veidlapas, kurās DP1–2 var ievadīt savus materiālu, enerģijas un procesu datus optimālajām depolimerizācijas un poliola ražošanas shēmām. Ir definēta datu vākšanas struktūra un sākotnējās sistēmas robežas atbilstoši ISO 14040/14044 un ILCD vadlīnijām. Ir uzsākta inventarizācijas datu apkopošana no ķīmijas un procesu inženieriem, lai sagatavotu priekšplāna LCI datubāzi. Partneri ir informēti par datu iesniegšanas kārtību, un process ir aktīvi uzsākts.
DP4-Rezultātu izmantošana, izplatīšana un datu pārvaldība
Šajā ceturksnī SAMPUR projekta ietvaros ir uzrakstīta un iesniegta izskatīšanā viena publikācija zinātniskajā žurnālā Processes, kas indeksēts SCOPUS datubāzē. Nosaukums un autori:
Deciphering the Effects of Depolymerization Conditions on Birch Bark Suberinic Acids Using a Fractional Factorial Design – Janis Rizikovs, Daniela Godina, Aigars Paze, Kalvis Liepins, Raimonds Makars, Ketrina Plantus and Mikelis Kirpluks.
Publicēta arī BtechPro2026 konferences publikācija, kur dalība ņemta iepriekšējos periodos:
Effect of depolymerization conditions on the structure and reactivity of suberinic acids for polyurethane polyol production. K. Liepiņš, R. Bērziņš, D. Godiņa, A. Pāže, Arnis Abolins, Darta Lina Eihe, J. Rižikovs. In book: Proceedings of the International Conference for Young Scientists on Biorefinery Technologies and Products BtechPro2026. Publisher: Sciendo. August 2026. DOI: 10.2478/9788368412291-002
Rezultātā ir nodrošināta projekta rezultātu starptautiska redzamība un sagatavota platforma turpmākai zinātniskai komunikācijai. Tādējādi aktivitāte T.4.1 šajā periodā ir ne tikai izpildīta atbilstoši plānotajam, bet jau sasniegti rādītāji kas bija paredzēti sasniegt uz projekta vidusposmu.
DP5-Komunikācijas un vizuālās identitātes prasību nodrošināšanas pasākumi
25. septembrī ņemta dalība Eiropas Zinātnieku naktī, par ko arī sagatavotas publikācijas Facebook un LinkedIn platformās:
https://www.facebook.com/photo?fbid=28715289188106234&set=pcb.28715306994771120
https://www.linkedin.com/feed/update/urn:li:activity:7511750053972054017
Rezultātā ir nodrošināta projekta rezultātu starptautiska redzamība un sagatavota platforma turpmākai zinātniskai komunikācijai. Tādējādi aktivitāte T.4.1 šajā periodā ir izpildīta atbilstoši plānotajam. Vadošais partneris un sadarbības partneri izvietojuši informāciju par projekta īstenošanas progresu savās mājaslapās (kopā 3 reizes).
