Marvin H. Chávez-Sifontes (Autor) Dr. Marcelo E. Domine (Director)

Universidad Politécnica de Valencia - Instituto de Tecnología Química (UPV-CSIC)

Avda. de los Naranjos s/n 46022, Valencia

BIOMASA

PRODUCCIÓN

BIOMASA

PROCESAMIENTO

PRODUCTOS

QUÍMICOS

COMBUSTIBLES

Y

ENERGÍA BIOMASA

Aceites de

Semillas

Residuos

Cultivos

Celulosa

Hemicelulosa

Lignina

Fibras

Aceites

Almidón

Carbohidratos

Aromáticos

Glicerol

Ácidos Grasos

Biopolímeros

Combustibles

Químicos

Energía

Alimentos

Fármacos

Materiales

Materia

primaMaterial

extraído

Material

procesado

Operaciones

complejas

Productos

refinados

Conversión

Química

Biológica

Mecánica

Ciclo sostenible para el aprovechamiento de la biomasa[1] Esquema para el procesamiento de la biomasa “Bio-refineria”

[2-3]

Industria Petroquímica

Problemas: agotamiento de los recursos

fósiles y medioambientales.

Alternativa

Estudiar la transformación de derivados de biomasa rica en celulosa y

hemi-celulosa.

a) Obtención de productos a partir del furfural mediante procesos de eterificación/reducción/alquilación en cascada

b) Obtención de productos a partir de derivados de furfural (2-metilfurano) mediante procesos de hidrólisis/condensación en

“one-pot”.

Estudiar la transformación de derivados de biomasa rica en lignina.

a) Conversión de compuestos aromáticos oxigenados a mezclas de hidrocarburos mediante hidrogenación catalítica selectiva

b) Transformación catalítica de compuestos aromáticos oxigenados a compuestos de interés industrial (ej.: disolventes,

combustibles, aditivos químicos, etc.)

Obtención de moléculas de interés industrial a partir de compuestos furánicos derivados de la biomasa:

1. Obtención de un producto (rendimiento 80 %mol)[4]

con interés industrial para la síntesis de mezclas de

hidrocarburos[5]

o fármacos.[6]

2. Uso de un catalizador heterogéneo recuperable (ej.: Amberlyst 15) en sustitución de un catalizador

homogéneo (ej.: ácido mineral).[4]

3. Aplicación de un proceso en cascada (ej.: hidrólisis-condensación) que evita el uso de reactivos extras

(ej.: aldehídos o cetonas).[4]

O

O O

2-metilfurano5,5-bis(5-metil-2-furil)-pentan-2-ona

O

Amberlyst 15

EtOH/H2O (85%)

Catalizador

R

R

R

R

Hidrocarburos

4. Estudio de factores óptimos para el proceso: a) temperatura de reacción: 100 °C, b) cantidad de catalizador: 10 %p/p y c) sistema de disolvente: EtOH/H2O: 85%.

[4]

a) b) c)

−𝒓𝟎,𝟐𝐌𝐅= 𝑲𝒌𝒊𝒏 ∗𝐑 𝟎

𝟏 + 𝑲𝟏 𝐑 𝟎

Se contempla: a) el diseño de nuevos catalizadores sólidos multifuncionales para la

transformación de derivados de la biomasa en productos de interés industrial, b)

aplicación de estos catalizadores en procesos como alquilación, condensación,

hidrogenación, hidrodesoxigenación, etc.

Este estudio contribuirá al desarrollo del conocimiento sobre los procesos catalíticos

necesarios para un mejor aprovechamiento de los compuestos derivados de la biomasa,

y con ello avanzar en la utilización de la biomasa como fuente alternativa de

combustibles y productos químicos, reduciendo así nuestra dependencia del petróleo.

[1] Gallezot P., Chem. Soc. Rev., 41 (2012), 1538.

[2] Gallezot P., Catal. Today, 121 (2007), 76.

[3] Huber G.W., Iborra S., Corma A., Chem. Rev., 106 (2006), 4044.

[4] Chávez-Sifontes M., Domine M.E., Valencia, S., Catal. Today, (2015) [DOI:

10.1016/j.cattod.2015.04.018]

[5] Stroganova T.A., Butin A.V., Kul´nevich V.G., Chem. Heterocycl. Compd., 37 (2001), 939.

[6] Corma A., Renz M., de la Torre Alfaro O., WO 2011/070210 A1 (2011), [CSIC-UPV]

5. Estudio del tipo de resina: A: D-50WX2-100, B: D-50WX2-200,

C: D-50WX4-100, D: D-50WX8-200 y E: Amberlyst 15.[4]

6. Estudio del modelo cinético y la energía de activación del proceso.[4]

𝑲𝒌𝒊𝒏 = 𝐀 ∗ 𝒆 −𝐄𝐚𝐑𝐓

𝐋𝐧 𝑲𝒌𝒊𝒏 = 𝐋𝐧 𝐀 − 𝐄𝐚𝐑 ∗ 𝟏 𝐓

𝑬𝒂 = 𝟖𝟐. 𝟔𝟕 𝐤𝐉𝐦𝐨𝐥− 𝟏

Alquilación

Condensación

Hidrogenación

Hidrodesoxigenación

Composición

Biomasa

Moléculas

plataforma

Compuestos

de

interés industrial

Hidrólisis

Despolimerización

• Combustibles

• Aditivos químicos

• Surfactantes

• Fármacos

• Materiales

Bio-polímeros

constituyentes

OOCHO

OH3C CH3

OCH2OH

OCH3

OHOH2C CHO

Derivados furanicos

OH

OCH3HO

OCH3OH

H3CO

OH

HO

OCH3

H3CO

H3CCHO

OCH3

Derivados fenolicos

OOHO

OH

OH

OO

HOOH

O

OH

O

HOOH

OH

OO

HOOH

O

OH

OOHO

OCH3 OO

HO

O

OO

HOOH O

O

O OCH3

O

OHO2C

HOOH

HO2C

CH2OHOH

HO O

Celulosa: 38-50%

Hemicelulosa: 23-32%

O

OCH3

HOO

OH

OCH3

OH

OH

OCH3

O

OHHO

O

OCH3

O

HO

OCH3

O

O

OCH3

O

OH

HO

OCH3

O

Lignina: 15-25%