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