{"id":133174,"date":"2016-09-14T14:03:10","date_gmt":"2016-09-14T13:03:10","guid":{"rendered":"http:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/?p=133174"},"modified":"2016-09-14T14:03:10","modified_gmt":"2016-09-14T13:03:10","slug":"transformacion-directa-de-lignocelulosa-en-alcanos-liquidos","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/2016\/09\/14\/133174","title":{"rendered":"Transformaci\u00f3n directa de lignocelulosa en alcanos l\u00edquidos"},"content":{"rendered":"

[Autor: J.L.G. Fierro, Instituto de Cat\u00e1lisis y Petroleoqu\u00edmica, CSIC, Cantoblanco, 28049\u00a0 <\/span>Madrid]<\/span><\/strong><\/p>\n

La conversi\u00f3n de biomasa lignocelul\u00f3sica renovable en combustibles l\u00edquidos resulta particularmente atractiva aunque representa un verdadero reto debido a su complejidad qu\u00edmica y extrema estabilidad qu\u00edmica. En un estudio muy reciente titulado \u201cDirect hydrodeoxygenation of raw woody biomass into liquid alkanes\u201d, Nature Communications<\/span>\u00a07 (2016) doi: 10.1038\/ncomms11162, se ha puesto de manifiesto que puede realizarse la hidrodesoxigenaci\u00f3n de biomasa en alcanos l\u00edquidos con un rendimiento m\u00e1sico hasta 28.1% utilizando un catalizador multifuncional Pt\/NbOPO<\/span>4<\/span><\/sub>\u00a0en suspensi\u00f3n en ciclohexano. Este catalizador permite la conversi\u00f3n simult\u00e1nea de fracciones de celulosa, hemicelulosa y lignina en hexano, pentano y alquilciclohexanos, respectivamente, sin ning\u00fan pretratamiento previo de la biomasa de partida.<\/span><\/em><\/p>\n

Se estima que el consumo de los combustibles de transporte va a aumentar notablemente a lo largo de las pr\u00f3ximas d\u00e9cadas, con el consiguiente deterioro ambiental asociado. \u00a0<\/span>Ante tal situaci\u00f3n, se necesitan alternativas de producci\u00f3n que vengan a cubrir este incremento de demanda, dif\u00edcil de satisfacer mediante el crudo convencional.<\/span>\u00a0 <\/span>A lo largo de los \u00faltimos a\u00f1os se han explorado con \u00e9xito varios procesos de producci\u00f3n basados en biomasa renovable. Los componentes principales de la biomasa son: (i) <\/span>\u00a0<\/span>lignocelulosa, un pol\u00edmero lineal de D-glucopiranosa conectada por enlaces <\/span>\u03b2<\/span><\/em>-1,4-glycosidicos, es el componente principal de la biomasa (40-50%), (ii), hemicelulosa , es un heteropol\u00edmero de varios mon\u00f3meros de az\u00facares (16-33%); y (iii), lignina, es un pol\u00edmero complejo con mon\u00f3meros de alcoholes cumaril, coniferil y sinapil fuertemente entrecruzados en la estructura (15-30%). <\/span>\u00a0<\/span>Como consecuencia de la complejidad estructural de la biomasa lignocelul\u00f3sica y su resistencia qu\u00edmica a la transformaci\u00f3n, la eficiencia energ\u00e9tica y el coste efectivo de producci\u00f3n de combustible l\u00edquidos constituyen uno de los retos m\u00e1s grandes de la tecnolog\u00eda. <\/span><\/p>\n

Hasta la fecha se han seguido dos estrategias para abordar este proceso: (i) la separaci\u00f3n de la lignocelulosa en az\u00facares aislados y lignina seguido de un procesado hidrol\u00edtico, bien qu\u00edmico o biol\u00f3gico, y (ii) tratamiento termoqu\u00edmico de la lignocelulosa para producir intermedios tales como bio-aceites \u00a0<\/span>(pirolisis) o gas de s\u00edntesis (gasificaci\u00f3n), acoplados a etapas de purificaci\u00f3n catal\u00edtica. Los procesos termoqu\u00edmicos presentan la ventaja<\/span>\u00a0 <\/span>de conversi\u00f3n completa pero resultan usualmente no selectivos, por otra parte, los bio-aceites o el gas de s\u00edntesis tienen que purificarse antes del proceso de utilizaci\u00f3n final. Si bien la tecnolog\u00eda basada en la hidr\u00f3lisis ofrece producci\u00f3n selectiva<\/span>\u00a0 <\/span>de combustibles l\u00edquidos, requiere varios procesos acoplados en serie con el consiguiente aumento del consumo energ\u00e9tico. Adem\u00e1s, la lignina originada en la hidr\u00f3lisis de la lignocelulosa se quema como un combustible de escaso valor. <\/span><\/p>\n

A\u00fan con las dificultades mencionadas, se han puesto en marcha estrategias alternativas selectivas y eficientes para convertir el sustrato lignocelul\u00f3sico en combustibles l\u00edquidos. La conversi\u00f3n directa de lignocelulosa en alcoholes y fenoles se ha realizado recientemente. Sin embargo, la producci\u00f3n directa de hidrocarburos (eliminaci\u00f3n total de ox\u00edgeno) se consigue b\u00e1sicamente en la actualidad a partir de componentes separados de la lignina o la celulosa. Por ejemplo, se ha reportado un proceso en dos etapas\u00a0 <\/span>(pretratamiento qu\u00edmico e hidrogenolisis\/hidrogenaci\u00f3n) de conversi\u00f3n de lignina en alcanos y metanol. A nivel industrial, las empresas Shell\/GTI <\/span>\u00a0<\/span>y Virent Energy System han establecido las tecnolog\u00edas de transformaci\u00f3n de az\u00facares en combustibles l\u00edquidos. La tecnolog\u00eda Shell se basa en un proceso termoqu\u00edmico en el que el precursor reacciona a temperatura relativamente elevada (350\u2013540 \u00b0C). En cambio, el proceso Virent convierte los compuestos oxigenados solubles en agua en hidrocarburos C<\/span>4<\/span><\/sub>+, alcoholes y cetonas en fase acuosa o en fase de vapor. Esto se consigue mediante reformado de compuestos oxigenados solubles en agua, seguido de condensaci\u00f3n y desoxigenaci\u00f3n. M\u00e1s recientemente se ha utilizado un sistema de tres catalizadores que convierten el material celul\u00f3sico en alcanos l\u00edquidos. <\/span><\/p>\n

Muy recientemente, un equipo multidisciplinar liderado por el Dr. Q. Xia del Research Institute of Industrial Catalysis, Shanghai (China), con la colaboraci\u00f3n del <\/strong><\/span>STFC Rutherford Appleton Laboratory, Oxfordshire (UK) y la School of Chemistry, University of Nottingham, Nottingham (UK) realiz\u00f3 el estudio \u201c<\/span>Direct hydrodeoxygenation of raw woody biomass into liquid alkanes\u201d, Nature Communications<\/em><\/span>\u00a07 (2016) doi: 10.1038\/ncomms11162. En este trabajo se utiliz\u00f3 un catalizador <\/span>\u00a0<\/span>Pt\/NbOPO<\/span>4<\/span><\/sub>\u00a0multifuncional que convierte directamente la biomasa lignocelul\u00f3sica en alcanos l\u00edquidos con rendimiento elevado. El proceso que se realiza en una sola fase (ciclohexano), <\/span>\u00a0<\/span>convierte fracciones de celulosa, hemicelulosa y lignina en hexano, pentano y alquilciclohexanos, respectivamente (Figura 1), lo que representa la conversi\u00f3n directa de lignocelulosa en alcanos l\u00edquidos bajo condiciones suaves de reacci\u00f3n y un solo catalizador. Adem\u00e1s, este proceso no requiere ning\u00fan pretratamiento qu\u00edmico de la biomasa de partida, lo que conlleva un ahorro energ\u00e9tico importante comparado con las tecnolog\u00edas termoqu\u00edmicas e hidrol\u00edticas existentes.<\/span><\/p>\n

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\u00a0<\/span>Figura 1.<\/span><\/em><\/strong> La biomasa puede convertirse directamente en alcanos l\u00edquidos sobre un catalizador de Pt\/MbOPO4<\/sub><\/span> en suspensi\u00f3n en ciclohexano. Las fracciones de celulosa, hemicelulosa y lignina producen respectivamente hexanos, pentanos y alquilciclohexanos.<\/span><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

[Autor: J.L.G. Fierro, Instituto de Cat\u00e1lisis y Petroleoqu\u00edmica, CSIC, Cantoblanco, 28049\u00a0 Madrid] La conversi\u00f3n de biomasa lignocelul\u00f3sica renovable en combustibles l\u00edquidos resulta particularmente atractiva aunque representa un verdadero reto debido a su complejidad qu\u00edmica y extrema estabilidad qu\u00edmica. En un estudio muy reciente titulado \u201cDirect hydrodeoxygenation of raw woody biomass into liquid alkanes\u201d, Nature Communications\u00a07 (2016) doi: 10.1038\/ncomms11162, se ha puesto de manifiesto que puede realizarse la hidrodesoxigenaci\u00f3n de biomasa en alcanos l\u00edquidos con un rendimiento m\u00e1sico hasta 28.1% utilizando un catalizador multifuncional Pt\/NbOPO4\u00a0en suspensi\u00f3n en ciclohexano. Este catalizador permite la conversi\u00f3n simult\u00e1nea de fracciones de celulosa, hemicelulosa y lignina\u2026<\/p>\n","protected":false},"author":29,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"ngg_post_thumbnail":0},"categories":[544,663,543,547],"tags":[],"blocksy_meta":{"styles_descriptor":{"styles":{"desktop":"","tablet":"","mobile":""},"google_fonts":[],"version":4}},"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/133174"}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/users\/29"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=133174"}],"version-history":[{"count":4,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/133174\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":133179,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/133174\/revisions\/133179"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=133174"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=133174"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=133174"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}