5-Hydroksimetyylifurfuraalin valmistus biomassasta heterogeenisten katalyyttien avulla
Lehtinen, Jatta (2021-05-18)
Lehtinen, Jatta
J. Lehtinen
18.05.2021
© 2021 Jatta Lehtinen. Tämä Kohde on tekijänoikeuden ja/tai lähioikeuksien suojaama. Voit käyttää Kohdetta käyttöösi sovellettavan tekijänoikeutta ja lähioikeuksia koskevan lainsäädännön sallimilla tavoilla. Muunlaista käyttöä varten tarvitset oikeudenhaltijoiden luvan.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:oulu-202105208007
https://urn.fi/URN:NBN:fi:oulu-202105208007
Tiivistelmä
HMF on monikäyttöinen kemikaali, jonka Yhdysvaltain energiaministeriö on luokitellut yhdeksi 12 tärkeimmästä biomassasta johdetusta avainkemikaalista. HMF toimii lähtöaineena monille kemikaaleille, joista valmistetaan muun muassa lääkeaineita, polymeerejä, hartseja, liuottimia, biopolttoaineita ja muita arvokkaita kemikaaleja. HMF:a voidaan valmistaa biomassasta katalysoidulla konversioreaktiolla.
Konversioreaktioiden katalyytteinä on yleensä käytetty homogeenisiä katalyyttejä, kuten mineraalihappoja, orgaanisia happoja ja Lewis-happoja. Nämä katalyytit ovat usein saastuttavia, aiheuttavat korroosiota ja niiden kierrätys on haastavaa. Homogeenisia katalyyttejä on siksi pyritty korvaamaan heterogeenisillä katalyyteillä, joilla näitä ongelmia voitaisiin välttää.
Tässä tutkielmassa tarkastellaan 5-hydroksimetyylifurfuraalin (HMF) valmistusta heterogeenisillä katalyyteillä katalysoiduilla konversioreaktioilla sokereista ja biomassoista. Tutkielmassa esitellään erilaisia hiilipohjaisia katalyytteja, zeoliitteja, metalliorgaanisia tukirankoja sekä metallioksidikatalyytteja. Samalla käydään läpi, millaisia saantoja katalyyteillä on onnistuttu saamaan eri lähtöaineilla, ja millaisia olosuhteita reaktioissa on käytetty parhaan HMF-saannon saavuttamiseksi.
Laboratoriokokeissa heterogeenisilla katalyyteilla on saatu biomassan konversioreaktioista HMF:ksi jopa parempia tuloksia kuin perinteisiä homogeenisia käyttämällä. Hyviä saantoja oli onnistuttu saamaan niin fruktoosin, glukoosin kuin biomassojenkin konversioreaktioissa. Heterogeenisten katalyyttien, kuten zeoliittien, Lewis- ja Brønsted-happoalueiden ansiosta myös glukoosin konversioreaktioissa voidaan saada korkeita saantoja HMF:lle. Heterogeenisia katalyytteja käyttämällä myös suurten hiilihydraattien, kuten selluloosan, konversioreaktiot on voitu tehdä lievemmissä olosuhteissa kuin homogeenisilla katalyyteillä.
Konversioreaktioiden katalyytteinä on yleensä käytetty homogeenisiä katalyyttejä, kuten mineraalihappoja, orgaanisia happoja ja Lewis-happoja. Nämä katalyytit ovat usein saastuttavia, aiheuttavat korroosiota ja niiden kierrätys on haastavaa. Homogeenisia katalyyttejä on siksi pyritty korvaamaan heterogeenisillä katalyyteillä, joilla näitä ongelmia voitaisiin välttää.
Tässä tutkielmassa tarkastellaan 5-hydroksimetyylifurfuraalin (HMF) valmistusta heterogeenisillä katalyyteillä katalysoiduilla konversioreaktioilla sokereista ja biomassoista. Tutkielmassa esitellään erilaisia hiilipohjaisia katalyytteja, zeoliitteja, metalliorgaanisia tukirankoja sekä metallioksidikatalyytteja. Samalla käydään läpi, millaisia saantoja katalyyteillä on onnistuttu saamaan eri lähtöaineilla, ja millaisia olosuhteita reaktioissa on käytetty parhaan HMF-saannon saavuttamiseksi.
Laboratoriokokeissa heterogeenisilla katalyyteilla on saatu biomassan konversioreaktioista HMF:ksi jopa parempia tuloksia kuin perinteisiä homogeenisia käyttämällä. Hyviä saantoja oli onnistuttu saamaan niin fruktoosin, glukoosin kuin biomassojenkin konversioreaktioissa. Heterogeenisten katalyyttien, kuten zeoliittien, Lewis- ja Brønsted-happoalueiden ansiosta myös glukoosin konversioreaktioissa voidaan saada korkeita saantoja HMF:lle. Heterogeenisia katalyytteja käyttämällä myös suurten hiilihydraattien, kuten selluloosan, konversioreaktiot on voitu tehdä lievemmissä olosuhteissa kuin homogeenisilla katalyyteillä.
Kokoelmat
- Avoin saatavuus [32010]