Desarrollo de Procesos catalíticos para la valorización de biomasa residual y subproductos de la fabricación industrial de bio-etanol.

Abstract

El objetivo general de este proyecto es obtener ésteres valiosos a partir de ácido levulínico y succínico con etanol y ácido acético con alcohol isoamílico empleando catálisis heterogénea. Los ácidos y alcoholes empleados provienen de biomasa residual o son subproductos de la valorización de la misma. De esta forma, el presente proyecto promueve el desarrollo sustentable de procesos para la valoración de residuos agrícolas y forestales abundantes en la zona mediante reacciones de esterificación. Los objetivos específicos a abordar en este proyecto son: a) Desarrollar procesos heterogéneos de esterificación catalítica basados en catalizadores sólidos ácidos que sean activos y selectivos hacia las reacciones propuestas (obtención de los ésteres etil levulinato, dietil succínico y acetato de isoamilo). Para esto, se diseñarán, prepararán, caracterizarán y ensayarán en reacción diversos catalizadores sólidos con diferentes densidades, naturaleza y fuerza de sitios ácidos. En principio, se pretende llevar a cabo las reacciones en fase líquida en continuo y discontinuo y en ausencia de solvente (o bien empleando el mismo alcohol como reactivo y solvente) a temperaturas no mayores a 100-150ºC y presiones autógenas o bajas. También se prevee ensayar la esterifiación de alcohol isoamílico con ácido acético en fase gaseosa y a presión atmosférica. b) Determinar las condiciones de reacción óptimas para maximizar el rendimiento a los productos de interés. Luego de seleccionar los catalizadores más promisorios y las condiciones óptimas de reacción, se profundizará el estudio del mecanismo de reacción involucrado así como la desactivación de los catalizadores y su potencial reusabilidad, de manera de lograr desarrollar catalizadores activos, selectivos y estables.

The aim of this project is to obtain valuable esters from levulinic and succinic acid with ethanol and acetic acid with isoamyl alcohol using heterogeneous catalysis. The acids and alcohols used in this project come from residual biomass or are by-products of biomass processing. In this way, this project promotes the sustainable development of processes for the valorization of abundant agricultural and forest residues in the area through esterification reactions. The specific objectives to be addressed in this project are: a) To develop catalytic esterification processes based on acidic solid catalysts that are active and selective towards the proposed reactions (obtaining the ethyl levulinate, diethyl succinic and isoamyl acetate esters). Several solid catalysts with different densities, nature and strength of acid sites will be designed, prepared, characterized and used in reaction. The reaction will be carried out in continuous and discontinuous liquid phase n the absence of solvent (or using the same alcohol as reagent and solvent) at temperatures no higher than 100-150 ºC and autogenous or low pressures. It is also planned to test the esterification of isoamyl alcohol with acetic acid in the gas phase and at atmospheric pressure. b) Determine the optimal reaction conditions to maximize the yield to the products of interest. After selecting the most promising catalysts and the optimal reaction conditions, the study of the reaction mechanism involved will be deepened, as well as the deactivation of the catalysts and their potential reusability.