Screening di catalizzatori in base Cu e Mo supportati su γ-Al2O3 per la depolimerizzazione riduttiva della lignina = Cu and Mo based catalyst supported on γ-Al2O3 screening for lignin reductive depolimerization

L’esaurimento continuo delle fonti fossili ha spinto la ricerca verso lo studio delle biomasse come fonte energetica rinnovabile. Tra queste, le biomasse lignocellulosiche sono le più abbondanti del pianeta: sono composte principalmente da lignina, cellulosa ed emicellulosa, tre macromolecole a diversa composizione chimica: cellulosa ed emicellulosa sono composte da zuccheri mentre la lignina è composta da aromatici. Quest’ultima costituisce circa il 15-30% della biomassa e possiede una struttura altamente ramificata che presenta una serie di legami chimici, carbonio-carbonio e carbonio-ossigeno tra i vari aromatici. A causa della sua natura complessa, la lignina risulta difficile da valorizzare e, ad oggi la maggior parte viene considerata materia di scarto dalle industrie o bruciata per un recupero energetico. Tuttavia, la natura aromatica della lignina le permette di essere considerata come valida alternativa al petrolio. Tra le varie strategie di valorizzazione, la depolimerizzazione riduttiva a composti aromatici a più basso peso molecolare risulta quindi essere una strada promettente. Questa fornisce come prodotto principale un bio-oil di natura fenolica, il quale oltre essere un interessante potenziale additivo per combustibili, può essere considerato un’ottima fonte di molecole con a valore aggiunto, utili nell’industria chimica. Il processo riduttivo prevede la presenza di idrogeno, il quale può essere fornito sia sotto forma gassosa che da un solvente datore di idrogeno e tutta una serie di reazioni in grado di frammentare la macromolecola e allo stesso tempo ridurre la formazione di solidi come sottoprodotti indesiderati (char): la lignina infatti presenta un gran quantitativo di legami eterei nella sua struttura, i quali sono energeticamente semplici da rompere in ambiente riduttivo. Tuttavia, oltre alla resa in bio-oil, risulta essenziale la deossigenazione del prodotto in ottica di una valorizzazione energetica. La reazione di idrodeossigenazione (HDO) permette di diminuire il rapporto O/C dell’olio prodotto con una relativa bassa spesa di idrogeno; perciò, risulta fondamentale individuare un catalizzatore capace di favorirla selettivamente. Diversi studi indicano la capacità di certi metalli di transizione (Cu, Fe, Ni e Mo) nel favorire reazioni di HDO. Quindi, in questo lavoro di tesi sono stati sintetizzati dei catalizzatori a basso costo e testati in reazioni con lignina Kraft, uno scarto dell’industria cartaria. L’obiettivo è quello di individuare le condizioni operative ottimali del processo e identificare il catalizzatore più performante tra Mo/Al2O3, MoOx/Al2O3, Cu/Al2O3 e CuOx/Al2O3 riguardo la resa in bio-oil e il suo rispettivo potere calorifico. I suddetti catalizzatori permettono di paragonare le prestazioni dei loro siti attivi metallici con le loro forme ossidate, fornendo una visione complessiva sulla differenza tra le loro attività e selettività.