Química verde: rutas catalíticas heterogéneas para la obtención de derivados de la biomasa y productos de interés en química fina
- Autores: Onofre Casanova Navarro
- Directores de la Tesis: Sara Iborra Chornet (dir. tes.)
- Lectura: En la Universitat Politècnica de València ( España ) en 2010
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Jaime Primo Millo (presid.), María José Climent Olmedo (secret.), Francisco Llopis Alonso (voc.), Pablo Joaquín Miguel Dolz (voc.), Rosa María Llusar Barelles (voc.)
- Materias:
- Texto completo no disponible (Saber más ...)
- Resumen
En la actualidad, la mayoría de los productos químicos se obtienen a partir de materias primas no renovables, concretamente del petróleo, y mediante procesos poco sostenibles desde un punto de vista medioambiental. El aumento en la conciencia social a este respecto ha hecho que el estudio tanto de fuentes de materia prima como de procesos alternativos se contemple, más que como una opción, como una necesidad.
En este contexto, el papel que juega la biomasa como fuente de productos químicos ha sido estudiado con interés, y se ha observado su conveniencia para obtener tanto productos de elevados volúmenes de producción (p.e. polímeros), como para productos de química fina (e.g. fármacos, fitosanitarios, aditivos). Esto se debe fundamentalmente a la gran abundancia de su compuesto más representativo, la glucosa.
El 5-hidroximetil-2-furfural (HMF), derivado de isomerización y deshidratación de la glucosa, está considerado como el intermedio clave que da acceso a una amplia gama de productos de elevado interés en química orgánica. Se ha descrito, como aplicación clave el uso del ácido 2,5-furandicarboxílico (FDCA), o sus ésteres (p.e. dialquilfuroatos, DAF), para reemplazar al ácido tereftálico (usado en la preparación de PET). Otros derivados del HMF de gran importancia son el 2,5-diformilfurano (DFF), y el 5,5'(oxi-bis(metilén))bis-2-furfural (OBMF). No obstante, sus rutas actuales de síntesis presentan el inconveniente de ser poco sostenibles pues usan acidos minerales, bases inorgánicas, oxidantes estequiométricos, disolventes poco benignos, catalizadores homogéneos, etc.
En base a esta situación, la presente Tesis Doctoral tiene como objetivo la conversión del HMF (derivado de biomasa) en DFF, OBMF, FDCA y DAF, mediante procesos enmarcados en lo que comúnmente se denomina Química Verde. Esto significa que las reacciones se han de llevar a cabo en condiciones suaves tanto de temperatura como de presión. Se ha de evitar el uso de disolventes difíciles de recuperar o que sean tóxicos, prevalenciendo el uso del agua, como disolvente más adecuado, la ausencia de disolvente o bien aquellos que participen en la reacción siendo reactivos de la misma. Dado que la mayoría de los procesos consiste en la oxidación del sustrato, éstos se llevan a cabo usando oxígeno o aire como agente oxidante, evitándose el uso de oxidantes estequiométricos. Debido a que todos los procesos objeto de estudio son catalíticos, en el presente trabajo se pone énfasis en el uso de catalizadores heterogéneos que, reemplacen a los homogéneos o bien mejoren el rendimiento de aquellos existentes. Se estudia además la recuperación, estabilidad y reutilización de los catalizadores que se proponen con el fin de mejorar los resultados actuales y de poderlos reintroducir en las reacciones y así abaratar el proceso.
Entre los catalizadores heterogéneos propuestos se plantean las nanopartículas de oro soportadas, los catalizadores sólidos ácidos de Brönsted-Lewis y los complejos organometálicos soportados. Del primer grupo se destaca especialmente las nanopartículas de oro soportadas sobre óxido de cerio nanocristalino (Au-CeO2) dado que en los últimos años han sido objeto de estudio y aplicación a multitud de reacciones orgánicas observándose una importante mejora tanto en actividad como en selectividad al comparalas con otros materiales análogos. En el segundo grupo se destacan las zeolitas y materiales mesoporosos (p.e. zeolita beta y mesoporoso MCM-41) que han sido aplicados con éxito a procesos petroquímicos. Finalmente, el tercer grupo supone un paso intermedio hacia el aprovechamiento de la catálisis homogénea con el valor añadido de poder recuperar el catalizador tras la reacción.
