Catalizadores NiWS para la hidrodesoxigenación de guayacol: efecto del soporte en la actividad catalítica - García Mendoza, Cindy (Universidad Autónoma Metropolitana, 2021)
Actualmente, los requerimientos de combustibles a nivel mundial y los problemas medio ambientales relacionados con la emisión de dióxido de carbono a la atmosfera, han motivado la búsqueda de combustibles alternos que provengan de fuentes renovables. En este sentido, la biomasa lignocelulósica ha demostrado ser una alternativa viable para la obtención de combustibles y compuestos químicos de alto valor agregado. A través de un proceso de pirólisis, la biomasa lignocelulósica es descompuesta en distintos compuestos oxigenados con gran variedad de grupos funcionales, tales compuestos conforman el llamado “aceite de pirólisis”. Dicho aceite no puede usarse directamente como combustible debido a las propiedades conferidas por los diversos compuestos que lo conforman. Para mejorar la calidad del aceite de pirólisis es necesario reducir la cantidad de oxígeno presente a través de un proceso de hidrodesoxigenación catalítica. Los compuestos tipo fenol, derivados de la fracción de lignina, son los que implican un mayor reto para la hidrodesoxigenación debido, principalmente, a su baja reactividad. Entre ellos podemos encontrar, los catecoles, cresoles, el siringol y el guayacol, por mencionar algunos. Por todo esto, es importante conocer las propiedades catalíticas que permitan eliminar los átomos de oxígeno con el fin de obtener combustibles y compuestos químicos de alto valor agregado. En este trabajo se evaluaron catalizadores NiW soportados en TiO2, ZrO2 y óxidos mixtos de TiO2-ZrO2 en la reacción de hidrodesoxigenación de guayacol. La relación TiO2/ZrO2 de los óxidos mixtos se varío con el fin de elucidar el efecto del contenido de titania en la actividad catalítica. De acuerdo con los resultados obtenidos, se encontró que materiales con acidez fuerte pueden favorecer la ruta de desmetilación dando catecol como producto principal, mientras una fuerza ácida media puede ser el sitio activo responsable de la ruptura del enlace C-OCH3. Por otra parte, la producción de compuestos completamente desoxigenados estuvo relacionada directamente con el porcentaje de TiO2 en los catalizadores. Es necesario que la transformación de guayacol ocurra vía la ruta de desmetoxilación para favorecer la producción de fenol y evitar la formación de catecol, que es un precursor de coque, el cual puede provocar la desactivación del catalizador. También, se observó una relación directa entre la fuerza ácida media del catalizador y la formación de fenol. De todos los materiales NiW probados, el catalizador soportado en TiO2 fue el que presentó la mayor actividad catalítica por átomo de metal, con una tasa de reacción 62% y 50% más alta que el catalizador NiW/TZ(80/20) y el catalizador de referencia NiW/Al2O3, respectivamente. Además, se encontró que es necesaria la presencia de una fase sulfurada para obtener un buen rendimiento y selectividad de los catalizadores hacia la obtención de productos completamente desoxigenados. Así, el contenido de TiO2 en el soporte y la presencia de azufre demostraron tener un rol relevante en las reacciones de hidrodesoxigenación de guayacol, al favorecer la ruta de desmetoxilación hacia la producción de fenol y productos completamente desoxigenados como, benceno, ciclohexeno y principalmente, ciclohexanol. Y asimismo, disminuyendo la producción de catecol y productos metilados, conocidos como precursores de coque.