Procesos Cataliticos Sostenibles para la Transformacion de Derivados de Biomasa en Productos Quimicos
La biomasa de tipo ligno celulosica proveniente de residuos agricolas y forestales se presenta como una alternativa para la produccion de productos quimicos y combustibles, reduciendo asi nuestra dependencia de las materias primas de origen fosil. Sin embargo, actualmente los procesos para la valorizacion de la biomasa resultan mas costosos que los procesos petroquimicos convencionales. Por ello pensamos que un importante desafio para los quimicos es desarrollar rutas cataliticas eficientes para convertir la biomasa y/o sus derivados en productos de interes industrial. En esta tesis doctoral se desarrollaron catalizadores solidos basados en distintos metales (i.e. Pd, Pt y Ru) soportados sobre oxidos metalicos (i.e. Al2O3, ZrO2, MgO, etc. con variadas propiedades quimicas y superficiales. Estos catalizadores han sido aplicados en el estudio de procesos cataliticos, para poder llevar a cabo distintas transformaciones de compuestos derivados de biomasa mediante reacciones en cascada, obteniendo productos quimicos de alto valor anadido. Las valorizaciones de derivados de biomasa estudiadas comprendieron tanto compuestos plataforma derivados de fracciones ricas en celulosa y hemi celulosa (i.e. furfural y 2 metilfurano) como de aquellos derivados de fracciones ricas en lignina. Para el proceso de hidrogenacion de furfural se ha determinado que los catalizadores basados en Pt soportado resultaron altamente selectivos al alcohol furfurilico independientemente del tipo de soporte del catalizador. Por otro lado, se lograron excelentes rendimientos al alcohol tetrahidro furfurilico al utilizar catalizadores del tipo Ru/Al2O3 y Ru/ZrO2. Con este ultimo se alcanzaron los mejores resultados, mostrando gran estabilidad con los re usos, incluso en medios de reaccion acuosos. Ademas, se ha demostrado que la presencia de distintos polimorfos del ZrO2 influyen en la actividad catalitica de estos materiales. Para el proceso de eterificacion reductiva de furfural con diversos alcoholes (i.e. butanol, pentanol, etc. mediante un proceso en cascada se han desarrollado catalizadores basados en Pd soportado sobre distintos oxidos metalicos. Los mejores resultados se obtuvieron para los catalizadores Pd/ZrO2 y Pd/TiO2 que resultaron activos y selectivos para la sintesis de eteres furfurilicos, compuestos con aplicacion como aditivos de combustibles. Partiendo de otro derivado furanico (i.e. 2 metilfurano) se ha desarrollado un proceso de hidrolisis/condensacion que utiliza un catalizador solido acido tipo resina polimerica de intercambio ionico en combinacion con un sistema reactivo/disolvente benigno (2 MF/agua etanol) el cual resulta ventajoso con respecto a los procesos hasta ahora conocidos que utilizan acidos minerales u organicos. Los productos obtenidos mediante este proceso son interesantes intermedios para la produccion de hidrocarburos en el rango de la fraccion diesel. Por ultimo, se ha estudiado la transformacion catalitica de compuestos fenolicos derivados de la lignina en una mezcla acuosa a traves del proceso de hidrogenacion/hidrodesoxigenacion catalizada por materiales basados en Pd, Pt y Ru soportados sobre distintos oxidos metalicos, demostrandose que la capacidad de hidrodesoxigenacion de estos materiales resulto ser dependiente del tipo de metal y del tipo de soporte utilizado. Con catalizadores de Ru y Pd se alcanzaron los mejores rendimientos a productos de hidrodesoxigenacion (HDO) resultando ademas activos para la mejora de una fraccion de oligomeros derivados de la despolimerizacion de lignina, con buenos rendimientos a monomeros fenolicos y C6 C8 alcoholes. En definitiva, el trabajo aqui desarrollado muestra como a traves del estudio de distintos catalizadores solidos multifuncionales y bajo adecuadas condiciones de reaccion, se pueden desarrollar procesos cataliticos para transformar compuestos plataforma derivados de la biomasa en una serie de productos quimicos con diversas e interesantes aplicaciones.