24.02.2020 - Chinese Academy of Sciences

Los científicos usan la luz para convertir los ácidos grasos en alcanos

Proceso ecológico y respetuoso con el medio ambiente

Los investigadores dirigidos por el profesor WANG Feng del Instituto de Física Química de Dalian (DICP) de la Academia China de Ciencias han informado de que la descarboxilación fotocatalítica es una vía alternativa eficiente para convertir los ácidos grasos derivados de la biomasa en alcanos en condiciones suaves de temperatura y presión ambiente.

Los alcanos de cadena larga son el principal componente del diesel y el combustible para aviones. Por lo tanto, la producción de estos alcanos a partir de biomasa renovable, como los ácidos grasos derivados de la biomasa en lugar de los recursos fósiles, es importante para desarrollar un suministro de energía sostenible. Sin embargo, la mayoría de los sistemas catalíticos establecidos requieren condiciones de funcionamiento duras (es decir, alta temperatura y presión) y un consumo excesivo de H2.

Los investigadores descubrieron que bajo la iluminación, la descarboxilación de los ácidos grasos podía inducirse fácilmente mediante agujeros fotogenerados en el semiconductor TiO2, generando posteriormente intermediarios de radicales alquílicos.

Sin embargo, debido a la reactividad incontrolable de los radicales alquílicos, la producción de los alcanos deseados se caracterizó por su baja selectividad. "Controlar racionalmente la conversión de los intermediarios radicales para la terminación de hidrógeno preferente es la clave de la alta selectividad en la obtención de productos alcánicos", dijo el Prof. WANG.

Los científicos descubrieron que al exponer el catalizador Pt/TiO2 a la atmósfera de H2 con luz, la interacción entre el catalizador y el H2 generaba una superficie rica en hidrógeno, por lo que los radicales fotogenerados podían ser rápidamente terminados por las especies de hidrógeno de la superficie, inhibiendo así en gran medida la oligomerización.

Estos resultados muestran que se pueden obtener alcanos Cn-1 a partir de ácidos grasos C12-C18 derivados de la biomasa en altos rendimientos (mayores o iguales al 90%) en condiciones suaves (30 °C, presión H2 menor o igual a 0,2 MPa) con una irradiación LED de 365 nm. Además, las tasas medias de producción son comparables a las de los sistemas termocatalíticos que funcionan en condiciones de reacción difíciles.

Los ácidos grasos del aceite alto y de la soja son los subproductos de bajo valor de las industrias de refinado de la pulpa y del aceite de soja, respectivamente. Los investigadores llevaron a cabo la conversión de estas dos mezclas industriales de ácidos grasos, obteniendo productos alcánicos de alto rendimiento (hasta el 95%).

"Un proceso tan verde y respetuoso con el medio ambiente es prometedor. Es un puente entre la química fotosintética y la catálisis industrial, y extiende la cadena de utilización de la fotoenergía. Es particularmente prometedor considerando los abundantes ácidos grasos de baja calidad disponibles en China", dijo WANG.

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