Hydrogenolýza odpadních cukerných alkoholů pomocí heterogenních katalyzátorů - TN01000048/05 – V018

0566933 - ÚCHP 2023 RIV CZ cze O - Ostatní výsledky
Čárský, Milan - Hejtmánek, Vladimír - Kaštánek, František - Soukup, Karel - Šolcová, Olga - Topka, Pavel - Pešek, T. - Knápek, J. - Vávrová, K.
Hydrogenolýza odpadních cukerných alkoholů pomocí heterogenních katalyzátorů - TN01000048/05 – V018.
[Hydrogenolysis of waste sugar alcohols using heterogeneous catalysts - TN01000048/05 – V018
.]
2022
Grant CEP: GA TA ČR(CZ) TN01000048
Institucionální podpora: RVO:67985858
Klíčová slova: heterogeneous catalyst * synthesis and testing * CuMgFe * hydrogenolysis
Obor OECD: Chemical process engineering

V současné době nabývá významu přeměna surovin z obnovitelných zdrojů na chemické látky s přidanou hodnotou, důvodem jsou snižující se zásoby ropy a zvyšující se akumulace uhlíku v atmosféře. Jedním z dostupných obnovitelných zdrojů je celulózová biomasa, která je ideální surovinou pro výrobu chemických látek na biologické bázi. V posledním desetiletí se věnuje stále větší pozornost výrobě a využití přírodních cukrů a alkoholů, které lze z obnovitelné celulózy, hemicelulózy a ligninu získat. Vícesytné cukerné alkoholy jsou přírodní polyoly, které se vyznačují řetězcem s pěti až šesti atomy uhlíku, na něž je vázána hydroxylová skupina. Z cukerných alkoholů je možné selektivním odštěpováním hydroxylových skupin, popř. štěpením vazby C-C, připravit některé důležité chemické látky. Intenzivní zájem průmyslu a výzkumu přitahuje především sorbitol, jelikož hydrogenolýzou sorbitolu, získaného z glukózy, lze vyrobit cenné di- a poly- alkoholy, jako je ethylenglykol, propanedioly a glycerol, které se obvykle vyrábějí vícestupňovou transformací z neobnovitelných surovin na bázi ropy. Pokud vycházíme z reakčního mechanismu hydrogenolýzy cukerných alkoholů, jako je např. sorbitol, kde reakce probíhá retroaldolovým způsobem, je nutná přítomnost bazické složky nebo přídavek bazického promotoru. Jako bazický promotor lze využít např. málo rozpustný Ca(OH)2 nebo La(OH)3. Lepší variantou by však byl přídavek bazické složky přímo do struktury katalyzátoru, zabudováním například Ca, Mg aj., aby se vyloučila obtížná separace promotoru z produktu.
Výzkumná práce se zabývá syntézou, testováním a stabilitou heterogenního katalyzátoru na bázi CuMgFe, který je možné využít pro hydrogenolýzu vodného roztoku sorbitolu bez přídavku bazického promotoru.


Today, the conversion of renewable raw materials into value-added chemicals is becoming increasingly important, driven by declining oil reserves and increasing carbon accumulation in the atmosphere. One of the available renewable resources is cellulosic biomass, which is an ideal raw material for the production of bio-based chemicals. In the last decade, increasing attention has been paid to the production and use of natural sugars and alcohols that can be extracted from renewable cellulose, hemicellulose and lignin. Multi-sulfur sugar alcohols are natural polyols characterized by a chain with five to six carbon atoms to which a hydroxyl group is attached. Some important chemicals can be prepared from sugar alcohols by selective cleavage of the hydroxyl groups or by cleavage of the C-C bond. Sorbitol in particular has attracted intense industrial and research interest, since the hydrogenolysis of sorbitol derived from glucose can produce valuable di- and poly-alcohols such as ethylene glycol, propanediols and glycerol, which are usually produced by multistep transformation from non-renewable petroleum-based feedstocks. Based on the reaction mechanism of hydrogenolysis of sugar alcohols such as sorbitol, where the reaction proceeds in a retroaldol manner, the presence of a basic component or the addition of a basic promoter is required. As a basic promoter, for example, a poorly soluble Ca(OH)2 or La(OH)3 may be used. However, a better option would be to add the basic component directly to the catalyst structure, by incorporating, for example, Ca, Mg, etc., to eliminate the difficulty of separating the promoter from the product.
This research work deals with the synthesis, testing and stability of a heterogeneous CuMgFe-based catalyst that can be used for the hydrogenolysis of aqueous sorbitol solution without the addition of a basic promoter.
Trvalý link: https://hdl.handle.net/11104/0338196