ГИДРИРОВАНИЕ ДРЕВЕСИНЫ И ЭТАНОЛЛИГНИНА ПИХТЫ ВОДОРОДОМ В СВЕРХКРИТИЧЕСКОМ ЭТАНОЛЕ В ПРИСУТСТВИИ БИФУНКЦИОНАЛЬНОГО КАТАЛИЗАТОРА RU/C

Александр Сергеевич Казаченко; Сергей Викторович Барышников; Анна Ильинична Чудина; Юрий Николаевич Маляр; Валентин Владимирович Сычев; Оксана Павловна Таран; Laurent Djakovitch; Борис Николаевич Кузнецов

doi:10.14258/jcprm.2019025108

Александр Сергеевич Казаченко Институт химии и химической технологии СО РАН, ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН»
Сергей Викторович Барышников Институт химии и химической технологии СО РАН, ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН»
Анна Ильинична Чудина Институт химии и химической технологии СО РАН, ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН»
Юрий Николаевич Маляр Институт химии и химической технологии СО РАН, ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН»; Сибирский федеральный университет
Валентин Владимирович Сычев Институт химии и химической технологии СО РАН, ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН»
Оксана Павловна Таран Институт химии и химической технологии СО РАН, ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН»; Сибирский федеральный университет
Laurent Djakovitch IRCELYON
Борис Николаевич Кузнецов Институт химии и химической технологии СО РАН, ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН»; Сибирский федеральный университет

DOI: https://doi.org/10.14258/jcprm.2019025108

Ключевые слова: древесина пихты, этаноллигнин, катализатор, Ru/C, сверхкритический этанол, гидрирование, состав продуктов

Аннотация

Изучено влияние бифункционального катализатора, содержащего нанодисперсные частицы рутения на окисленном углеродном носителе Сибунит, на выход и состав продуктов в процессах гидрирования древесины пихты и этаноллигнина пихты в среде сверхкритического этанола при температуре 250 °С.

В присутствии катализатора Ru/C степень превращения этаноллигнина возрастает с 85 до 98 мас.%, выход жидких продуктов – с 75 до 85 мас.%, выход газов – в 1.5 раза, а выход твердых продуктов снижается с 14 до 2.8 мас.%.

Рутениевый катализатор повышает степень превращения древесины пихты на 12.5 мас.%, но не влияет на выход жидких продуктов, а выход газов увеличивался в 2.5 раза.

Вместе с тем рутениевый катализатор интенсифицирует процесс гидродеоксигенации жидких продуктов, способствует снижению их средней молекулярной массы с 1174 г/моль до 827 г/моль и образованию мономерных и димерных соединений с молекулярной массой около 193 г/моль и 426 г/моль соответственно. Твердый остаток каталитического гидрирования содержит 70.1 мас.% целлюлозы. Таким образом, применение Ru/C катализатора в процессе гидрирования древесины пихты позволяет осуществить восстановительное фракционирование древесной биомассы на твердый продукт с высоким содержанием целлюлозы, жидкие и газообразные продукты из лигнина, гемицеллюлоз и частично из целлюлозы.

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.

Биографии авторов

Александр Сергеевич Казаченко, Институт химии и химической технологии СО РАН, ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН»

кандидат химических наук, научный сотрудник

Сергей Викторович Барышников, Институт химии и химической технологии СО РАН, ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН»

кандидат химических наук, старший научный сотрудник

Анна Ильинична Чудина, Институт химии и химической технологии СО РАН, ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН»

кандидат химических наук, старший научный сотрудник

Юрий Николаевич Маляр, Институт химии и химической технологии СО РАН, ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН»; Сибирский федеральный университет

кандидат химических наук, научный сотрудник

Валентин Владимирович Сычев, Институт химии и химической технологии СО РАН, ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН»

инженер

Оксана Павловна Таран, Институт химии и химической технологии СО РАН, ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН»; Сибирский федеральный университет

доктор химических наук, профессор, заместитель директора

Laurent Djakovitch, IRCELYON

Chercheur, PhD

Борис Николаевич Кузнецов, Институт химии и химической технологии СО РАН, ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН»; Сибирский федеральный университет

доктор химических наук, профессор, заместитель директора, заведующий лабораторией, заведующий кафедрой

Литература

Sun Z., Fridrich B., de Santi A., Elangovan S., Barta K. Chemical Reviews, 2018, vol. 118, no. 2, pp. 614–678, DOI: 10.1021/acs.chemrev.7b00588.

Schutyser W., Renders T., Van den Bosch S., Koelewijn S.F., Beckham G.T., Sels B.F. Chemical Society Reviews, 2018, vol. 47, no. 3, pp. 852–908, DOI: 10.1039/C7CS00566K.

Taran O.P., Gromov N.V., Parmon V.N. Sustainable Catalysis for Biorefineries, 2018, pp. 25–64, DOI: 10.1039/9781788013567-00025.

Wang J., Xi J., Wang Y. Green Chemistry, 2015, vol. 17, no. 2, pp. 737–751, DOI: 10.1039/C4GC02034K.

Yamaguchi A., Sato O., Mimura N., Shirai M. Catalysis Today, 2016, vol. 265, pp. 199–202, DOI: 10.1016/j.cattod.2015.08.026.

Zakzeski J., Bruijnincx P.C.A., Jongerius A.L., Weckhuysen B.M. Chemical Reviews, 2010, vol. 110, no. 6, pp. 3552–3599, DOI: 10.1021/cr900354u.

Dagle V.L., Smith C., Flake M., Albrecht K.O., Gray M.J., Ramasamy K.K., Dagle R.A. Green Chemistry, 2016, vol. 18, no. 7, pp. 1880–1891, DOI: 10.1039/C5GC02298C.

Xu J., Xie X., Wang J., Jiang J. Green Chemistry, 2016, Vol. 18, no. 10, pp. 3124–3138, DOI: 10.1039/C5GC03070F.

Johansson A., Aaltonen O., Ylinen P. Biomass., 1987, vol. 13, no. 1, pp. 45–65, DOI: 10.1016/0144-4565(87)90071-0.

Zhang K., Pei Z., Wang D. Bioresource Technology, 2016, vol. 199, pp. 21–33, DOI: 10.1016/j.biortech.2015.08.102.

Rinaldi R., Jastrzebski R., Clough M.T., Ralph J., Kennema M., Bruijnincx P.C.A., Weckhuysen B.M. Angewandte Chemie International Edition, 2016, vol. 55, no. 29, pp. 8164–8215, DOI: 10.1002/anie.201510351.

Galkin M.V., Samec J.S.M. ChemSusChem, 2016, vol. 9, no. 13, pp. 1544–1558, DOI: 10.1002/cssc.201600237.

Renders T., Van den Bosch S., Koelewijn S.F., Schutyser W., Sels B.F. Energy & Environmental Science, 2017, vol. 10, no. 7, pp. 1551–1557, DOI: 10.1039/C7EE01298E.

Song Q., Wang F., Cai J., Wang Y., Zhang J., Yu W., Xu J. Energy and Environmental Science, 2013, vol. 6, no. 3, pp. 994–1007, DOI: 10.1039/c2ee23741e.

Galkin M.V., Samec J.S.M. ChemSusChem, 2014, vol. 7, no. 8, pp. 2154–2158, DOI: 10.1002/cssc.201402017.

Ferrini P., Rinaldi R. Angewandte Chemie International Edition, 2014, vol. 53, no. 33, pp. 8526–8526, DOI: 10.1002/anie.201406305.

Kuznetsov B.N., Sharypov V.I., Chesnokov N.V., Beregovtsova N.G., Baryshnikov S.V., Lavrenov A.V., Vosmer-ikov A.V., Agabekov V.E. Kinetics and Catalysis, 2015, vol. 56, no. 4, pp. 434–441, DOI: 10.1134/s0023158415040114.

Macala G.S., Matson T.D., Johnson C.L., Lewis R.S., Iretskii A.V., Ford P.C. ChemSusChem, 2009, vol. 2, no. 3, pp. 215–217, DOI: 10.1002/cssc.200900033.

Galkin M.V., Smit A.T., Subbotina E., Artemenko K.A., Bergquist J., Huijgen W.J.J., Samec J.S.M. ChemSusChem, 2016, vol. 9, no. 23, pp. 3280–3287, DOI: 10.1002/cssc.201600648.

Ayusheyev A.B., Taran O.P., Afinogenova I.I., Mishchenko T.I., Shashkov M.V., Sashkina K.A., Semeykina V.S., Parkhomchuk Ye.V., Agabekov V.Ye., Parmon V.N. Zhurnal SFU. Khimiya, 2016, vol. 9, no. 3, pp. 353–370, DOI: 10.17516/1998-2836-2016-9-3-353-370. (in Russ.).

Chikunov A.S., Shashkov M.V., Pestunov A.V., Kazachenko A.C., Mishchenko T.I., Taran O.P. Zhurnal SFU. Khimiya, 2018, vol. 11, no. 1, pp. 131–150, DOI: 10.17516/1998-2836-0064. (in Russ.).

Quesada-Medina J., López-Cremades F.J., Olivares-Carrillo P. Bioresource Technology, 2010, vol. 101, no. 21, pp. 8252–8260, DOI: 10.1016/j.biortech.2010.06.011.

Taran O.P., Polyanskaya E.M., Ogorodnikova O.L., Descorme C., Besson M., Parmon V.N. Catalysis in Industry, 2010, vol. 2, no. 4, pp. 381–386, DOI: 10.1134/S2070050410040136.

Taran O.P., Descorme C., Polyanskaya E.M., Ayusheev A.B., Besson M., Parmon V.N. Catalysis in Industry, 2013, vol. 5, no. 2, pp. 164–174, DOI: 10.1134/S2070050413020104.

Sluiter J.B., Ruiz R.O., Scarlata C.J., Sluiter A.D., Templeton D.W. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2010, vol. 58, no. 16, pp. 9043–9053, DOI: 10.1021/jf1008023.

Analytical Methods in Wood Chemistry, Pulping, and Papermaking, eds. E. Sjöström, R. Alén. Berlin-Heidelberg: Springer-Verlag, 1999.

Boonyasuwat S., Omotoso T., Resasco D.E., Crossley S.P. Catalysis Letters, 2013, vol. 143, no. 8, pp. 783–791, DOI: 10.1007/s10562-013-1033-3.

Omotoso T., Boonyasuwat S., Crossley S.P. Green Chemistry, 2014, vol. 16, no. 2, pp. 645–652, DOI: 10.1039/c3gc41377b.

Gromov N.V., Medvedeva T.B., Taran O.P., Bukhtiyarov A.V., Aymonier C., Prosvirin I.P., Parmon V.N. Topics in Catalysis, 2018, vol. 61, no. 18, pp. 1912–1927, DOI: 10.1007/s11244-018-1049-4.

Hirano Y., Sagata K., Kita Y. Applied Catalysis A: General, 2015, vol. 502, pp. 1–7, DOI: 10.1016/j.apcata.2015.05.008.

Ribeiro L.S., Órfão J.J.M., Pereira M.F.R. Bioresource Technology, 2018, vol. 263, pp. 402–409, DOI: 10.1016/j.biortech.2018.05.034.

Boakye P., Lee C.W., Lee W.M., Woo S.H. Clean Technology, 2016, vol. 22, no. 1, pp. 29–34, DOI: 10.7464/ksct.2016.22.1.029.

Koelewijn S.F., Cooreman C., Renders T., Andecochea Saiz C., Van den Bosch S., Schutyser W., De Leger W., Smet M., Van Puyvelde P., Witters H., Van der Bruggen B., Sels B.F. Green Chemistry, 2018, vol. 20, no. 5, pp. 1050–1058, DOI: 10.1039/c7gc02989f.