Valorization of poliols by dehydrogenation and dehydration reactions

Fil: Torresi, Pablo Antonio. Universidad Nacional del Litoral. Facultad de Ingeniería Química; Argentina.En la actualidad existen escasos procesos comerciales implementados industrialmente destinados a la valorización de polioles derivados de la biomasa, existiendo por este motivo un amplio campo para investigar en lo que respecta a los usos de los mismos. En este sentido, la principal motivación de esta Tesis ha sido la conversión de dioles obtenidos como co-productos durante el procesamiento de la biomasa en compuestos químicos valiosos. Particularmente, en esta Tesis se estudió la transformación de una molécula modelo de diol con 4 átomos de carbono (C4), el 1,3 butanodiol (1,3 BDO), en fase gaseosa vía reacciones de deshidratación o reacciones consecutivas de deshidrogenación-deshidratación-hidrogenación empleando catálisis heterogénea. Se analizó el efecto de las condiciones operativas y de las propiedades físicoquímicas de los catalizadores sólidos ensayados sobre la actividad y selectividad hacia los distintos productos de reacción. Se ensayaron diversos catalizadores que incluyen en su formulación sitios metálicos aportados por Cu0 y sitios con propiedades ácido básicas, proporcionados por cationes ácidos de Lewis. De esta manera, se prepararon catalizadores monofuncionales metálicos CuSiO2, catalizadores monofuncionales ácido-básicos del tipo MOx, (donde M Magnesio, Ceria, Zinc, Aluminio, Titanio y otros) y catalizadores bifuncionales metal/ácido-básicos consistentes en óxidos mixtos del tipo CuMOx y CuMIMIIOx, donde M: Magnesio o Aluminio. Estos materiales se caracterizaron por diversas técnicas tendientes a determinar la superficie específica (por el método BET), la reducibilidad y dispersión de las especies metálicas, la presencia de diferentes especies de cobre, las propiedades ácido básicas, la composición química, entre otras.At present there is little commercial processes implemented industrially for valorization of biomass-derived polyols. In this sense , the main motivation of this thesis has been the conversion of diols as coproducts obtained during processing of biomass into valuable chemicals. Particularly , in this thesis was studied the transforming of a model diol molecule with four carbon atoms ( C4 ), 1,3 butanediol ( BDO 1,3 ), via gas phase dehydration reactions or subsequent reactions dehydrogenation - dehydration -hidrogenación employing heterogeneous catalysis. The effect of operating conditions and the physicochemical properties of solid catalystswere tested and analyzed on the activity and selectivity towards the various reaction products. Various catalysts including in their formulation Cu0 metal sites and Lewis acid-basic properties were tested. Thus, metal catalysts CuSiO2 monofunctional, acid -base type MOX monofunctional catalysts (where M Magnesium, Ceria, zinc, aluminum, titanium and others) and bifunctional catalysts metal / acid-base were prepared in mixed oxides such CuMOx and CuMIMIIOx where M : magnesium or aluminum . These materials were characterized by various techniques aimed to determining the specific surface area ( by BET method ) , reducibility and dispersion of the metal species , the presence of different species of copper, the basic acid properties, chemical composition, among others.Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y TécnicasInstituto de Investigaciones en Catálisis y Petroquímic