Development of competitive catalysts based on non-noble metals for biomass conversion to platform molecules
Konkurencyjne katalizatory oparte na metalach nieszlachetnych do konwersji biomasy do związków o ważnym znaczeniu przemysłowym
Project type: Research and development
Keywords: konwersja biomasy biopaliwa katalizator
Keywords (english): biomass conversion biofuel catalyst
Consortium members: Project was not implemented as part of a consortium
Project implementation period: 9/05/2017 - 8/11/2022
Funding institution: Narodowe Centrum Nauki
Program name: SONATA BIS
Project manager: Agnieszka Ruppert
Funding value: 906 100,00 PLN
Total project value: 906 100,00 PLN
Jednym z głównych zagrożeń związanych z rozwojem cywilizacji jest wyczerpywanie się zasobów paliw kopalnych oraz zwiększające się zanieczyszczenie środowiska. Sposobem zapobiegania takiej sytuacji jest wykorzystanie odnawialnych surowców zarówno do produkcji paliw jak i związków chemicznych o istotnym znaczeniu przemysłowym. Przeprowadzone badania naukowe sugerują, że wykorzystanie biomasy lignocelulozowej do produkcji paliw może stanowić bardzo atrakcyjną alternatywę w stosunku do stosowania tradycyjnych materiałów. Jest ona stosunkowo tania, nie konkuruje z produkcją żywności i może przyczyniać się do ograniczenia emisji dwutlenku węgla. Okazuje się, że wydajność i selektywność procesu konwersji biomasy może być zdecydowanie zwiększona przy użyciu katalizatorów heterogenicznych. Katalizatory te składają się najczęściej z fazy metalicznej naniesionej na nośnik tlenkowy zwiększający stabilność i stopień rozproszenia metalu na powierzchni. W związku z tym jako główny cel projektu obrano opracowanie metody otrzymywania cennych związków chemicznych w tym biopaliw w wyniku konwersji odpadowej biomasy przy użyciu katalizatora opartego na metalach nieszlachetnych. Zastosowanie tego typu metali jest tańszym rozwiązaniem w stosunku do wykorzystania np. rodu, platyny, czy palladu. Przewiduje się że możliwe będzie osiągnięcie satysfakcjonującej aktywności przy zachowaniu stabilności przygotowanych materiałów w środowisku reakcji przy pomocy metod syntezy opracowanych w projekcie. Zsyntezowane katalizatory będą testowane w różnego rodzaju reakcjach prowadzących do otrzymania cennych substancji chemicznych jak na przykład gamma-walerolakton, czy dimetylofuran który może być wykorzystany jako dodatek biopaliwowy. Istotnym elementem grantu jest również badanie wpływu zanieczyszczeń obecnych w biomasie na aktywność katalizatora przy pomocy nowoczesnych technik spektroskopowych jak np. ToF-SIMS. Optymalizacja właściwości fizykochemicznych i katalitycznych przygotowanych materiałów będzie możliwa poprzez dobór odpowiedniego nośnika, warunków obróbki termicznej katalizatorów oraz wprowadzenie różnego rodzaju modyfikatorów. Dzięki temu chcielibyśmy wytworzyć układy o aktywności większej niż te, które były oparte na metalach szlachetnych. Właściwości fizykochemiczne testowanych katalizatorów zostaną określone w wyniku zastosowania nowoczesnych metod badawczych, takich jak mikroskopia elektronowa, spektrometria mas, czy dyfraktometria rentgenowska. Testy aktywności zostaną przeprowadzone w autoklawach ciśnieniowych z wykorzystaniem substancji wzorcowych oraz rzeczywistych próbek biomasy
Biomass is considered as a very promising feedstock due to its abundance and availability. In particular, lignocellulosic waste materials have recently undergone extensive research in the field of renewable and sustainable resources for the industrial production of high-value chemicals and liquid fuels . Although Pd, Ru, Pt noble metal based catalysts are most commonly used for such processes, the tendency of using cheap, robust, non-noble based metals as supported catalysts is strongly manifested in the recent years. Thus the aim of the project is catalytic production of value-added chemicals e.g. γ-Valerolactone or Dimethylfuran from lignocellulosic biomass. Non-noble based metals catalysts will be prepared and tested in these reactions. Moreover physico-chemical properties of Non-noble based metals systems will be also studied.
Go back