Obtención de γ-valerolactona a partir de diferentes substratos y condiciones

1 figura.-- Comunicación oral presentada en la Reunión Bienal de la Sociedad Española de Catálisis - SECAT 2021, celebrada en Valencia, del 18 al 20 de octubre 2021.La γ-valerolactona (GVL) es un compuesto de alto valor añadido que puede producirse a partir de diferentes compuestos derivados de la biomasa, como pueden ser el ácido levulínico y sus ésteres, furfural o fructosa, los cuales pueden ser obtenidos fácilmente de la biomasa por diferentes mecanismos de reacción. Los más usados han sido ácido levulínico (LA), metil levulinato (ML) y etil levulinato (EL). Para la transformación de estos compuestos en GVL es necesaria una reacción de hidrogenación, por lo que se ha estudiado el uso de varias fuentes de hidrógeno, como alcoholes, ácido fórmico, el uso de Zn para producir hidrógeno a partir de agua y también hidrógeno molecular. Para llevar a cabo la reacción de hidrogenación se han usado catalizadores basados en metales nobles y no nobles, soportados sobre diferentes materiales. En este trabajo se sintetizaron catalizadores basados en Ni utilizando diferentes tipos de soportes baratos tales como la sepiolita, la atapulguita y una sepiolita tratada para aumentar su área superficial. Se usaron diferentes métodos de preparación fijando el contenido de Ni (2 % en peso). Los métodos empleados fueron impregnación con ácido oxálico y etanol, precipitación por descomposición de urea, precipitación con Na2CO3 y grafting con APTES sobre el soporte y posterior impregnación con el precursor de Ni. Con afán comparativo, también se sintetizaron catalizadores con rutenio (2% en peso) soportado.En el caso de los catalizadores con níquel, los rendimientos más altos a GVL se obtuvieron empleando los catalizadores de Ni soportados sobre sepiolita sintetizados por precipitación con Na2CO3. El mejor resultado catalítico obtenido con este catalizador se puede explicar por el menor tamaño de partícula de níquel, significativamente inferior al de los otros métodos de síntesis. Con este catalizador pudo verse que usando 2-propanol como fuente de hidrógeno el rendimiento a GVL fue mayor cuando se empleó como sustrato etil levulinato (EL>ML>LA). Sin embargo, si se usaba Zn + agua los rendimientos más altos se obtuvieron con ácido levulínico (LA>ML>EL). Si se usaba hidrógeno molecular, los rendimientos a GVL fueron muy bajos y se requerían tiempos de reacción mayores para obtener rendimientos razonables a GVL. Indicar que los catalizadores basados en Ru fueron altamente activos en la obtención de GVL usando hidrógeno molecular, mucho más que los catalizadores análogos con níquel. Sin embargo, usando propanol como fuente de hidrógeno los catalizadores de níquel fueron más eficientes que los análogos con Ru. Por lo tanto, la producción de γ-valerolactona depende no sólo del catalizador utilizado sino de las condiciones empleadas como el sustrato, el disolvente y la fuente de hidrógeno, siendo los catalizadores de Ni más efectivos cuando se usa 2- propanol como fuente de hidrógeno y los catalizadores de Ru cuando se usa H2 presurizado. Los ensayos de reciclabilidad mostraron que la actividad catalítica se mantiene tras 3 ciclos catalíticos con estos dos sistemas de reacción. En cambio, los ensayos realizados con Zn para la producción de hidrógeno a partir de agua no resultaron ser una opción adecuada debido a la falta de estabilidad ya que, al producirse la oxidación de Zn, éste no puede reutilizarse en un nuevo ciclo catalítico.Peer reviewe