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ETAPAS PRINCIPALES DEL DESARROLLO DE LA INVESTIGACIÓN
Procesos catalíticos para la valorización de compuestos oxigenados derivados
de la biomasa en productos de alto valor añadido
Alberto Fernández-Arroyo Naranjo (autor) y Marcelo E. Domine (Director) Programa de Doctorado en Química Sostenible
Instituto de Tecnología Química (UPV-CSIC)
Universidad Politécnica de Valencia - Consejo Superior de Investigaciones Científicas
Avda. de los Naranjos s/n 46022 Valencia
PRINCIPALES OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN
RESULTADOS PREVISTOS Y POSIBLES UTILIDADES
El cumplimiento de los objetivos supondrá un avance en el uso de catalizadores heterogéneos para la valorización de efluentes acuosos derivados de la biomasa en hidrocarburos y compuestos aromáticos que sirvan como combustibles, y también en productos químicos de alto valor añadido, utilizados como aditivos, disolventes o monómeros para la industria de polímeros. Estos procesos son de especial relevancia para la sostenibilidad y viabilidad económica de las industrias que utilizan biomasa como materia prima.
AGRADECIMIENTOS
Esta investigación se está llevando a cabo gracias a un contrato predoctoral del Programa Internacional de Doctorado de la Fundacion La Caixa-Severo Ochoa
INTRODUCCIÓN
La utilización de la biomasa como materia prima renovable supone una alternativa sostenible a las fuentes fósiles y permite disminuir los problemas asociados a éstas. [1][2]
REFERENCIAS [1] G.W. Huber, S. Iborra, A. Corma, Chem. Rev. 106 (2006) 4044 [2] M. J. Climent, A. Corma, S. Iborra, ChemSuschem, 2 (2009) 500 [3] G.W. Huber, J. N. Chheda, C. J. Barret, J. A. Dumesic, Science, 308 (2005) 1446 [4] J. M. Pinazo, M. E. Domine, V. Parvulescu, F. Petru, Catal. Today, 239 (2015) 17-24
La I+D+i es indispensable para la optimización y viabilidad económica de los procesos basados en materias primas de origen biológico: • Coproducción de biocombustibles y productos
químicos de alto valor añadido. • Valorización y reciclado de efluentes acuosos y
corrientes residuales de las biorrefinerías.
HIDROCARBUROS Y COMPUESTOS AROMÁTICOS C6-C16 COMO COMBUSTIBLES
Fuentes fósiles Biomasa
Refinería Biorrefinería
Problemas de disponibilidad y socioeconómicos
Problemas de agotamiento, medioambientales y socioeconómicos
PIRÓLISIS FERMENTACIÓN BIO-OILS
Producto Final Separación
Efluentes acuosos que contienen mezclas de compuestos
orgánicos oxigenados que no están siendo aprovechados [3]
ÁCIDO SUCCÍNICO
Mezclas acuosas de ácido succínico [4]
Mercado Bio-SA
COMPUESTOS QUÍMICOS DE ALTO VALOR AÑADIDO: DISOLVENTES, ADHESIVOS, MONÓMEROS,…
Ce0,5Zr0,5O2
CompuestosC6->C10 16,3%
Fácil separación de productos
Mezcla final
Ácido succínico
Anhídrido succínico (SAN)
Catalizador Presión
(bar) T
(ºC) Disolvente
Conversión SAN %
Rendimiento GBL %
TON
1,5%Pd/Al2O3-B 25 220 dioxano 36,7 36,7 53,5
1,5%Pd/Al2O3-B 48 185 dioxano 88,5 72,2 103
5% Ru/C 25 185 - 65,3 65,3 195
1,4-butanediol (BDO)
γ-butirolactona (GBL) α-MGBL
THF
-H2O
+H2
-H2O
+2H2
-H2O
-H2O
El uso de catalizadores multifuncionales puede permitir obtener selectivamente en cascada y una sola etapa GBL y/o α-MGBL
• Desarrollo de nuevos catalizadores y procesos catalíticos heterogéneos para la valorización de compuestos oxigenados presentes en fracciones acuosas derivadas de la biomasa en combustibles y productos químicos de alto valor añadido.
• Siguiendo los principios de la Química Sostenible, los catalizadores desarrollados deben ser materiales de gran estabilidad bajo las condiciones de reacción a
utilizar (presión y temperatura). Además deben ser capaces de llevar a cabo las reacciones deseadas en cascada y en una sola etapa. Se estudiarán catalizadores sólidos de bajo coste y fácil preparación basados en óxidos de metales de transición y óxidos mixtos (Ce, Zr, Zn, Ti, Mg, Al, La, etc.) de alta área superficial.
Mezcla inicial