Caracterización fisicoquímica de catalizadores de Ru soportados para la hidrogenación de ácido levulínico a GVL

MAIA MONTAÑA; MARÍA S. LEGUIZAMÓN APARICIO; JUAN J. MUSCI; LETICIA J. MÉNDEZ; MARÍA L. BARBELLI; ELENA RODRÍGUEZ-AGUADO; JUAN A. CECILIA; MÓNICA L. CASELLA; E. RODRÍGUEZ-CASTELLÓN; ILEANA D. LICK

Sevilla

Congreso; XIX Reunión del Grupo Especializado de Química Inorgánica XIII Reunión del Grupo Especializado de Química de Estado Sólido; 2022

El diseño de sólidos catalíticos, con las adecuadas propiedades ácido-base y una elevadadispersión de las fases activas, es un punto clave a tener en cuenta en los desarrollos denuevos procesos que tienden a la valorización de residuos de biomasa. Dentro de estosprocesos se encuentra la hidrogenación catalítica del ácido levulínico (AL) para obtenergamma-valerolactona (GVL) [1]. En este trabajo, se estudia el efecto de la acidez delsólido y la naturaleza de las fases soportadas de rutenio en la conversión del AL y en laselectividad hacia GVL en fase acuosa. Para cumplir con el objetivo se prepararonmateriales soportados sobre carbono (Ru-C), alúmina (Ru-A), zirconia-alúmina (Ru-ZA) yzirconia alúmina fosfatada (Ru-ZPA). Tanto el carbono como la alúmina se obtuvieroncomercialmente, mientras que la preparación de los soportes ZA y del ZPA se realizó en ellaboratorio [2]. Los catalizadores metálicos con un 3%p/p de Ru se prepararon utilizandola técnica de impregnación incipiente y posterior reducción con H2 (g) a 300°C durante 2 h.Los sistemas catalíticos fueron analizados por BET, DRX, TEM, HR-STEM, TPD deamoníaco y XPS. La reacción de hidrogenación de AL comercial y de un AL crudoobtenido desde fructosa se llevó a cabo en un reactor batch en fase acuosa y utilizandocondiciones medias de reacción (120 ºC; 30 bar H2). Los productos de la reacción sedeterminaron por cromatografía gaseosa (CG-MS y CG-FID). Todos los catalizadores, quecontienen sitios ácidos y nanopartículas de Ru soportadas, alcanzan muy buenaconversión del AL comercial (X~97-99%) y alta selectividad hacia el producto deseado(S%≥99) luego de 1 h de reacción (Tabla 1). El catalizador que presenta mayor velocidadinicial es el Ru-ZA, el cual es uno de los sistemas más ácidos y además contiene el mayorporcentaje de rutenio en estado metálico. En adición, con este catalizador se alcanzanbuenos resultados en la conversión de un crudo de AL obtenido a partir de fructosa en unensayo en cascada y omitiendo purificaciones intermedias. En este caso el rendimientomolar de GVL a partir de fructosa fue del 62%.