Новости химической науки > Сразу два катализатора переработки бионефтей

Создание двух новых эффективных катализаторов для переработки бионефти в недалеком будущем позволит разработать масштабные промышленные системы производства бионефти.

Хотя в настоящее время существует несколько способов конверсии растительной биомассы в жидкое топливо, скорее всего наиболее эффективным методом переработки является пиролиз – нагревание растительного материала в отсутствие кислорода. К сожалению, бионефть, получающаяся в процессе пиролиза растительного сырья, не может быть непосредственно использована в качестве моторного топлива – она характеризуется большой степенью обводненности и большим содержанием кислорода, поэтому ее необходимо подвергнуть вторичной переработке – удалить из сырого материала избыток кислорода и воды и превратить в смесь углеводородов.

Эта переработка включает в себя несколько стадий – гидрирование, дегидратация и деоксигенирование, как правило, протекающие при обработке сырого материала водородом, для каждого из этапов в настоящее время на практике применяется индивидуальная каталитическая система

Новый катализатор позволит осуществлять более эффективную конверсию бионефтей в транспортное топливо. (Рисунок из Angew. Chem., Int. Ed., 2012, DOI: 10.1002/anie.201108306)

В 2009 исследователи из группы Йоханнеса Лерхера (Johannes Lercher) из Технического Университета Мюнхена использовал комбинацию палладиевого катализатора и фосфорной кислоты для переработки сырой бионефти в углеводороды, пригодные для использования в качестве топлива. В 2010 химики из Университета Массачусетса, работавшие под руководством Джорджа Хабера (George Huber) разработали способ конверсии бионефти в смесь углеводородов, которые могут стать сырьем как для топлива, так и для промышленной химии, под действием рутениевого и цеолитного катализатора.

В новой работе обе эти исследовательские группы попытались превзойти свои результаты, попытавшись разработать однокомпонентный катализатор, способный к модификации бионефти. Группы использовали близкие подходы – они решили импрегнировать цеолитный катализатор ZSM-5 наночастицами металла. Исследователи из группы Лерхера использовали наночастицы никеля [1], а исследователи из группы Хабера – наночастицы таллия [2].

Как и многие другие цеолиты, ZSM-5 содержит большое количество кислых фрагментов, что делает их особо эффективными в катализе реакций дегидратации и гидролиза, в то время как наночастицы никеля и галлия являются эффективными катализаторами гидрирования. Поэтому цеолитные катализаторы, импрегнированные наночастицами металлов, могут демонстрировать производительность и свойства сразу двух катализаторов – металлическому и кислотному.

Лерхер и Хабер обнаружили, что новые катализаторы способны конвертировать бионефть в углеводороды топливного назначения и промышленно важные реагенты – при переработке бионефти были получены алканы и ароматические соединения. Исследователи из группы Хабера обнаружили, что новый катализатор более эффективен, чем описанные ранее двойные каталитические системы.

Источники: [1] Angew. Chem., Int. Ed., 2012, (DOI: 10.1002/anie.201108306); [2] Angew. Chem., Int. Ed., 2012, (DOI: 10.1002/anie.201107390)

метки статьи: #кинетика и катализ, #нанотехнологии, #органическая химия, #химическая технология