Catalizadores de cu-Mn para la hidrogenación de furfural en fase gas

Abstract

La biomasa está adquiriendo un papel fundamental para la producción de energía, biocombustibles y productos químicos. Su hidrogenación a alcohol furfurílico (FOL) es la principal aplicación del furfural, proceso que se lleva a cabo usando cromita de cobre como catalizador. Sin embargo, la toxicidad del cromo ha impulsado el desarrollo de nuevos sistemas catalíticos más respetuosos con el medio ambiente. En el presente trabajo se ha sintetizado una familia de catalizadores metálicos de Cu-Mn soportados sobre una sílice comercial, para estudiar su comportamiento catalítico en la reacción de hidrogenación del furfural en fase gas. Estos catalizadores se han sintetizado empleando tres métodos de síntesis: impregnación por humedad incipiente (IMP), adsorción electrostática (SEA) y reacción superficial controlada (CSR). En todos los casos se incorporó una carga de Cu del 15% en peso, pero variando la concentración de Mn para obtener diferentes relaciones molares Cu:Mn. La hidrogenación de furfural en fase gas se estudió en un reactor de lecho fijo, utilizándose como alimento una disolución de furfural en ciclopentilmetiléter (5 vol%), inyectándose con una bomba de HPLC. La influencia del método de síntesis en la catálisis juega un papel importante, ya que la conversión de furfural y los rendimientos de FOL y MF se ven afectados por el método de síntesis empleado. Por ejemplo, el rendimiento en FOL y MF tras 1 h de reacción es del 5 y 85%, respectivamente, con el catalizador 1CuSEA:0.15MnIMP, mientras que con el catalizador 1CuIMP:0.15MnIMP se obtiene un 45% en FOL y un 30% en MF. Así pues, cuando se incorpora el Cu por SEA es más selectivo a MF, mientras que cuando se incorpora por IMP se favorece la formación del FOL (Figuras 1 y 2). Con todos los métodos de síntesis empleados se ha estudiado la influencia de la cantidad de Mn incorporado y los resultados obtenidos nos revelan que afecta tanto a la conversión de furfural como al rendimiento en FOL y MF