Conversión de celulosa en 5-hidroximetilfurfural en presencia de Zr-KIT-6

Abstract

El 5-hidroximetilfurfural (HMF) es un producto químico de alto valor añadido que puede ser transformado en numerosos productos químicos y biocombustibles. Se han realizado numerosos esfuerzos para obtener HMF a partir de carbohidratos procedentes de la biomasa lignocelulósica, como glucosa y fructosa, mediante su deshidratación en presencia de catalizadores ácidos. El objetivo de este trabajo es disminuir la cristalinidad de la celulosa mediante un tratamiento mecánico y estudiar su hidrólisis y deshidratación a HMF utilizando como catalizador una sílice mesoporosa KIT-6 dopada con Zr, y posteriormente sulfatada. Se sintetizaron una sílice KIT-6 sin y con dopado con Zr (relación molar Si/Zr= 14: Zr-KIT-6). La sulfatación se realizó con H2SO4 1 M a temperatura ambiente, y posterior tratamiento térmico a 300ºC. El pretratamiento mecánico de diferentes celulosas se ha llevado a cabo mediante un molino de bolas, teniendo en cuenta para el estudio tanto el tiempo de molienda de la celulosa como la cantidad de CaCl2 añadida. Mediante DRX a bajo ángulo se comprobó que el sólido KIT-6 presenta un pico a 2θ=0.87º correspondiente a la simetría cúbica Ia3d. Esta señal se observa también para Zr-KIT-6 a pesar de que disminuye ligeramente su intensidad, por lo que la estructura se mantiene tras la incorporación de Zr. Por otro lado, las muestras de celulosa pretratadas con diferentes condiciones se analizaron mediante DRX a alto ángulo. Se observa que tanto el tiempo de molienda como la adición de CaCl2 durante el pretratamiento son factores que favorecen la pérdida de cristalinidad de la celulosa, pasando de un 33-35% a un 19%, por lo que este pretratamiento podría facilitar su posterior hidrólisis. La reacción de deshidratación de glucosa, procedente de la hidrólisis de la celulosa, se ha realizado en un sistema agua/MIBK, en presencia de CaCl2 para minimizar las reacciones secundarias de degradación del HMF formado.