Efecto de sitios ácidos y básicos en catalizadores bimetálicos en reacciones para obtención de biocombustibles

Abstract

En este proyecto se evaluaron las propiedades ácidas-básicas (sitios Lewis y Brönsted) de catalizadores óxidos mixtos para la producción de moléculas de plataforma como 5-hidroximetilfurfural (5-HMF) y ácido levulínico (AL). Estas moléculas plataformas son de suma importancia porque se puede producir biocombustibles de segunda generación como 2,5-dimetilfurano (2,5-DMF) y - valerolactona (gVL) a partir de catalizadores mono y bimetálicos. Para la producción de moléculas plataformas se evaluaron óxidos mixtos Al2O3- TiO2-ZrO2 (ATZ) variando su composición % para la conversión de monosacáridos (fructosa y glucosa) a 5-hidroximetilfurfural (5-HMF). Estos catalizadores se caracterizaron por un análisis termogravimétrico y calorimetría diferencial de barrido, Fisisorción de nitrógeno, Difracción de Rayos X (DRX), Espectroscopía Raman, Espectroscopía Ultravioleta-Visible por Reflectancia Difusa (UV‐Vis DRS), Espectroscopía Infrarroja con Transformada de Fourier (FTIR), Microscopía Electrónica de Barrido (MEB), Desorción a Temperatura Programada (TPD-CO2), Espectroscopía Infrarrojo con Transformadas de Fourier con adsorción de Piridina (FT-IR Pyad) y Microscopía Electrónica de Transmisión (MET). Las reacciones se llevaron a cabo 175 °C y 30 bar de Ar en un sistema bifásico (THF/H2O) por 3 h de reacción. Los rendimientos del 5-HMF se analizaron mediante un HPLC. La alta acidez (Lewis) de catalizadores óxidos mixtos realizó la deshidratación directa de los monosacáridos a 5-HMF en cortos periodos de tiempo, produciendo un 78% de rendimiento máximo de 5-HMF a partir de glucosa y un 63% de rendimiento a partir de la fructosa estos óxidos mixtos llevaron a cabo una deshidratación directa de los monosacáridos a 5-HMF en 30 min de reacción. Los productos de reacción como 5-HMF, ácido levulínico (AL) y el ácido fórmico (FA) se analizaron y elucidaron mediante espectroscopía de resonancia magnética nuclear (RMN) de H1 y C13