Valorización de biomasa lignocelulósica mediante el uso de catalizadores basados en arcillas

Resumen

En la sociedad actual hay una fuerte dependencia de los productos derivados de combustibles fósiles y es conveniente reducir esta dependencia de cara al futuro de la sociedad. Por otro lado, en el área de Tarragona hay presencia de industria agroalimentaria relacionada con los frutos secos, con la consecuente producción de residuos lignocelulósicos, como las cáscaras de almendras que podrían valorizarse para obtener compuestos químicos con las mismas funciones que a día de hoy tienen los derivados del petróleo. El principal objetivo de la tesis es aportar valor añadido a la biomasa de proximidad, en concreto a la cáscara de almendra de las comarcas de Tarragona, mediante su fraccionamiento y posterior transformación en productos de valor añadido, como el furfural, el tetrahidrofurfuril alcohol, el 5-hidroximetilfurfural y la preparación de mezclas bituminosas, utilizando catalizadores de bajo coste económico, basados en las arcillas. En esta tesis se han preparado, modificado las propiedades ácidas y caracterizado diferentes arcillas como hectoritas mesoporosas deslaminadas, fluorohectoritas (en un nuevo método de síntesis) o montmorillonita K10 comercial que posteriormente han sido utilizados como soportes catalíticos y como catalizadores ácidos en las diferentes reacciones planteadas. Se han optimizado las condiciones de reacción en cada caso. Los mejores rendimientos de furfural a partir del extracto de xilosa procedente de biomasa se ha conseguido con la hectorita deslaminada protonada llegando a un 90 %, a 160 ºC microondas y 4 h de reacción. La mayor selectividad a 5-hidroximetilfurfural (62 %) a partir de glucosa se logró con una mezcla de 44 % en peso Amberlyst-15 y 56 % en peso de montmorillonita K10 con un 56 % de conversión a 140 ºC en autoclave y 4 h de reacción. El mayor rendimiento a THFA a partir de furfural obtenido a partir del extracto de xilosa de biomasa se ha conseguido con un catalizador de Ni-Cu/hectorita mesoporosa preparado con una relación molar de Ni: Cu 1: 1 con un 90%, en la fase de tolueno, y un 80% en la fase acuosa.. Por último, se han utilizado ligninas obtenidas a partir de las cáscaras de almendras como sustitutos parcial del betún en la preparación de mezclas bituminosas mostrando unas propiedades interesantes.