Producción de polioles a partir de salvado de trigo y usando catalizadores sólidos estructurados

Abstract

Los modelos basados en la dependencia del petróleo no son sostenibles y a nivel mundial se promueve un cambio de la matriz energética. En este sentido, los residuos biomásicos representan una de las materias primas más atractivas para la sustitución de combustibles fósiles y para la obtención de productos químicos y energía. En particular, la biomasa lignocelulósica es una de las fuentes más abundantes y menos costosa. Argentina es un importante productor a nivel mundial de cereales y oleaginosas; donde la región centro-litoral se caracteriza por producir en cantidades elevadas salvado de cereal como fuente de materia prima aprovechable. El proyecto se centra en la valoración de residuos de la industria agroalimentaria (salvado de trigo) donde mediante procesos adecuados es posible obtener alcoholes. Previo a ello, la biomasa será tratada mediante un fraccionamiento hidrotérmico e hidrólisis catalítica para depolimerizar la celulosa, hemicelulosa y lignina y obtener los azúcares característicos del salvado: xilosa, arabinosa y glucosa. El hidrolizado será sometido a un proceso de hidrogenación para la obtención de los alcoholes correspondientes (xilitol, arabitol y sorbitol) y sus derivados. Para el desarrollo de una industria química basada en la biomasa (biorefinerías), la catálisis juega un papel clave, debido a que la producción y selectividad en los procesos están ligadas al diseño del catalizador y por lo tanto, la viabilidad económica depende fuertemente de las formulaciones propuestas. En este contexto, se llevará a cabo el diseño y optimización de catalizadores zeolíticos mesoporosos y del tipo MCM41/SBA-15 funcionalizados con nanopartículas metálicas/óxidos metálicos. Los materiales porosos soportados en diversas estructuras (monolitos y espumas) permiten combinar en un mismo sistema la selectividad de forma y la función catalítica. El proyecto contempla tareas experimentales de desarrollo de procesos catalíticos y estudio de condiciones operacionales que permitan el empleo de residuos biomásicos desde el punto de vista económico y social y que además minimice la generación de contaminantes nocivos para el medio ambiente y la huella de carbono. El cumplimiento satisfactorio de los objetivos planteados en este proyecto permitirá profundizar el conocimiento en áreas que se vinculan a la ciencia de los materiales, tecnologías del medioambiente y recursos renovables biomásicos.

Models based on oil dependence are not sustainable and a change in the energy matrix is worldwide promoted, where a high percentage of energy and products are obtained from renewable raw materials. In this sense, biomasic waste represents one of the most attractive raw materials for the replacement of fossil fuels and obtaining chemicals and energy. In particular, lignocellulosic biomass is one of the most abundant and least expensive sources. Argentina is a major global producer of cereals and oilseeds; where the central-coastal region is characterized by producing in high quantities cereal bran as a source of usable raw material. The project focuses on the valuation of waste from the agricultural industry (wheat bran) where, through appropriate processes, it is possible to obtain alcohols. Prior to this, the biomass will be treated by hydrothermal fractionation and catalytic hydrolysis to depolymerize cellulose, hemicellulose and lignin and obtain the bran's characteristic sugars: xylose, arabinose and glucose. The hydrolyzate will be subjected to a hydrogenation process to obtain the corresponding alcohols (xylitol, arabitol and sorbitol) and their derivatives. For the development of a chemical industry based on biomass (biorefineries), catalysis plays a key role, because the production and selectivity in the processes are linked to the design of the catalyst and therefore, economic viability depends strongly on the Proposed formulations In this context, the design and optimization of mesoporous zeolitic catalysts and MCM41 / SBA-15 type functionalized with metal nanoparticles / metal oxides will be carried out. The materials with different porous structure allow to combine in the same system the selectivity of form and the catalytic function. Also, for practical applications the best formulations will be supported on structures, such as monoliths or foams, substrates with differences in morphology, porosity and chemical nature. The project includes experimental tasks for the development of catalytic processes and the study of operational conditions that allow the use of biomasic waste from an economic and social point of view and that also minimize the generation of pollutants harmful to the environment and the carbon footprint. The satisfactory fulfillment of the objectives set out in this project will allow to deepen the knowledge in areas that are linked to the science of materials, environmental technologies and renewable biomass resources.