Condensación de bio-compuestos orgánicos oxigenados en fase acuosa catalizada por óxidos metálicos mixtos

Abstract

[ES] La valorización de biomasa lignocelulósica y de sus derivados supone una alternativa sostenible frente a la utilización de fuentes fósiles para la producción de combustibles y productos químicos. En este contexto, el aprovechamiento de compuestos orgánicos oxigenados presentes en efluentes acuosos derivados de tratamientos primarios de la biomasa (vía fermentación, pirolisis, etc.), es fundamental en el esquema de una biorefinería integrada. La estrategia consiste en transformar estos compuestos orgánicos oxigenados ligeros (principalmente entre C1-C4) en mezclas de hidrocarburos y compuestos aromáticos de utilidad como componentes y/o aditivos en combustibles líquidos. Los materiales catalíticos comúnmente estudiados para este tipo de procesos deben su actividad a sus propiedades multifuncionales, aunque su actividad en mezclas acuosas complejas y su estabilidad bajo condiciones de reacción más próximas a la realidad industrial continúan siendo un desafío en vistas a su futura aplicación. Así, por ejemplo, óxidos mixtos (incluyendo CeZr-O e hidrotalcitas), que han sido ampliamente utilizados en reacciones de condensación y cetonización, muestran buenos resultados catalíticos en la condensación en fase acuosa, pero graves problemas de estabilidad debido principalmente al leaching de la fase activa de estos materiales. Esto demuestra la necesidad de desarrollar nuevos catalizadores ácidos capaces de operar en sistemas complejos en presencia de agua y ácidos orgánicos, bajo condiciones de reacción moderadas. En este sentido, este trabajo de TFM se centrará en la preparación y aplicación de nuevos catalizadores heterogéneos activos y resistentes en reacciones de condensación consecutivas en fase acuosa de mezclas de compuestos orgánicos oxigenados ligeros (C1-C4) bajo condiciones de reacción moderadas. Para ello, y según estudios preliminares del grupo de investigación, se diseñarán materiales sólidos basados en óxidos metálicos mixtos de Sn, Ti, Nb y W, entre otros, con el objetivo de obtener catalizadores con propiedades estructurales, texturales y características ácidas controladas y que presenten una gran estabilidad en reacciones de condensación, especialmente en presencia de ácidos orgánicos y grandes cantidades de agua. Esta estrategia permitirá desarrollar materiales con mejor actividad catalítica y estabilidad que otros catalizadores comúnmente utilizados en estas reacciones, tales como ZrO2, CeZr-O y Nb2O5, los cuales serán utilizados de manera comparativa.