Desarrollo de catalizadores para reacciones de hidrodesoxigenación y de acoplamiento C-C de moléculas derivadas de procesos de conversión de biomasa lignocelulósica para la producción de biocombustibles (C9-C13) de alta calidad.

Abstract

La energía es fundamental para casi todos los grandes desafíos y oportunidades a los que hace frente el mundo actualmente. Sin embargo, la demanda y los efectos producidos por la contaminación hacen prioritaria la búsqueda de formas alternativas que disminuyan la dependencia de las reservas de combustibles fósiles y así evitar o disminuir las emisiones de dióxido de carbono. Es imprescindible desarrollar procesos económicos y energéticamente eficientes para la producción sostenible de combustibles a partir de fuentes renovables. De hecho, uno de los objetivos de Desarrollo Sostenible aprobados por la ONU es adoptar medidas urgentes para combatir el cambio climático y sus efectos. Otro objetivo de esta organización para 2030 es garantizar el acceso a energías asequibles, seguras, sostenibles y modernas. Más aun, la energía es esencial para lograr los demás objetivos y metas planteados por la ONU. En particular, establece que debe trabajarse en aumentar la energía renovable principalmente en el área de transporte. En este contexto, la biomasa vegetal es la única fuente sostenible actual de carbono orgánico, y los biocombustibles, son la única fuente sostenible de combustibles líquidos. En la actualidad, existen varias rutas para convertir los carbohidratos derivados de la biomasa lignocelulósica en combustibles. Sin embargo, la conversión catalítica directa de celulosa y hemicelulosa en combustibles es un gran desafío debido a que las unidades básicas de carbohidratos son azúcares C5-C6 de los cuales sólo se pueden producir pentanos y hexanos una vez que son hidrodesoxigenados directamente. Es por esto que se requiere inicialmente convertir los azúcares en otros compuestos. Una de las rutas que ha atraído mucha atención implica: (1) la despolimerización de celulosa y hemicelulosa en monómeros y su posterior conversión en moléculas como furfural, hidroximetilfurfural (HMF), furfural o vainillina, seguido de (2) formación de enlaces C-C e hidrodesoxigenación de las moléculas para obtener alcanos de carbono C8-C15 compatibles con combustibles diesel o combustibles de aviación. En este proyecto, se propone como línea central de trabajo estudiar catalizadores y condiciones de reacción de formación de enlaces C-C a partir de moléculas como furfural y su producto de desoxigenación, 2-MF, derivadas de procesos de conversión de biomasa lignocelulósica con el fin de lograr hidrocarburos C12 y C15, biocombustibles de alta calidad tipo diesel o para aviación.

Energy is essential to almost all of the great challenges and opportunities facing the world today. However, the demand and the effects produced by pollution make the search for alternative ways of reducing dependence on fossil fuel reserves a priority and thus avoid or reduce CO2 emissions. It is central to develop economical and energy efficient processes for the sustainable production of fuels from renewable sources. In fact, one of the objectives of Sustainable Development approved by the UN is to adopt urgent actions to combat climate change and its effects. Another objective of this organization for 2030 is to guarantee the access to affordable, safe, sustainable and modern energy. Furthermore, energy is vital to achieve the other objectives and goals set by the UN. In particular, it establishes that efforts must be done to increase renewable energy, mainly in the transport area. In this context, biomass is the only current sustainable source of organic carbon, and biofuels are the only sustainable source of liquid fuels. Currently, there are several routes to convert carbohydrates derived from lignocellulosic biomass into high quality fuels. One of the routes that has attracted a lot of attention involves: (1) depolymerization of cellulose and hemicellulose into monomers and the subsequent conversion into molecules such as furfural, hydroxymethylfurfural (HMF), furfural or vanillin, followed by (2) formation of C-C bonds and hydrodeoxygenation to obtain C8-C15 carbon alkanes compatible with diesel or aviation fuels. In this project, we proposed to study catalysts and reaction conditions for the formation of C-C bonds from molecules such as furfural and its hidrodeoxygenation product, 2-MF, in order to achieve C12 and C15 hydrocarbons, high-quality diesel or aviation liquid biofuels.