Depolimerizzazione riduttiva della lignina: studio di catalizzatori bifunzionali a base di molibdeno

Le problematiche ambientali degli ultimi decenni, causate principalmente dalle attività antropologiche e da conseguenti emissioni di gas serra, così come lo sfruttamento intensivo di risorse fossili, hanno rivolto l’attenzione dei ricercatori verso il concetto di sostenibilità. In questo contesto, le bioraffinerie si pongono come obiettivo quello di valorizzare prodotti di scarto da processi industriali, inserendoli in un processo di trasformazione più sostenibile. La lignina, uno dei principali componenti della biomassa lignocellulosica, è l’unica risorsa rinnovabile dalla quale è possibile ottenere composti aromatici. Tuttavia, si stima che di tutta la lignina prodotta a livello globale (principalmente dall’industria cartaria) solo il 2% viene valorizzato per ottenere dei prodotti chimici ad alto valore aggiunto attraverso dei processi di depolimerizzazione. Dietro a questo dato si nasconde la complessità della sua struttura; le unità ripetitive della lignina sono legate fra di loro da legami C-C e legami etere che vanno opportunamente selezionati per riuscire a depolimerizzarla in maniera selettiva. Inoltre, la tipologia di biomassa di partenza e la stagionalità cosi come il processo estrattivo, influenzano la struttura chimica e per conseguenza la reattività. Tra le strategie di valorizzazione della lignina, la depolimerizzazione riduttiva permette di lavorare a condizioni più blande (200-300C) riducendo la formazione di reazioni secondarie che portano alla formazione di sottoprodotti solidi indesiderati (char). La scelta di un catalizzatore adeguato quindi, è essenziale per aumentare la resa e la selettività verso i composti aromatici. Pertanto, l’obiettivo di questo lavoro di tesi riguarda lo studio di catalizzatori bifunzionali a base di molibdeno nel processo di depolimerizzazione riduttiva di un composto modello della lignina. Il vantaggio nell’utilizzo del molibdeno risiede nella sua nota resistenza all’avvelenamento da zolfo (peraltro esso è già utilizzato nell’industria petrolifera), inquinante indesiderato ma spesso presente nella lignina; inoltre, la sua abbondanza in natura ed il relativo costo contenuto lo rendono un candidato ideale per catalizzare il processo. Tale metallo è stato supportato su allumina, poiché è noto che supporti acidi favoriscono la scissione dei legami di cui è composta la lignina a prodotti a più basso PM. La sintesi è stata eseguita tramite impregnazione sia in convenzionale che con l’ausilio di ultrasuoni e sono state effettuate caratterizzazioni approfondite (BET, analisi termo-gravimetriche, riduzione a temperatura programmata TPR e spettrometria IR e raggi X). Le reazioni sono condotte in un reattore a microonde in atmosfera riduttiva di idrogeno (35 bar). Infine, sono stati messi a confronto vari catalizzatori bimetallici (MoFe/Al2O3, MoCu/Al2O3, MoPd/Al2O3) sul processo di depolimerizzazione.