title

Otros temas de investigación y publicaciones

Valorización de Biomasa

Las industrias químicas y relacionadas están experimentando un profundo cambio debido al empleo de materia prima renovable en reemplazo de fósiles. Una de las líneas más importantes es la explotación de recursos naturales renovables para producir químicos, polímeros y otros productos de alto valor agregado. La industria basada en biomasa puede ser sustentable si se implementa de manera integrada, es decir relacionando la abundancia del recurso renovable disponible con la preservación del medio ambiente. Sin embargo, estos productos son en su mayoría polifuncionales y transformarlos requiere un control estricto de la quimio- y/o regio y/o enantioselectividad de los procesos. La catálisis puede jugar un rol crítico para solucionar estos problemas, dado que ofrece a los químicos herramientas útiles para transformar compuestos químicos derivados de la biomasa en productos de mayor valor agregado. La obtención de productos químicos finos a partir de biomasa es un área en la cual ya existen varios ejemplos exitosos, demostrando que los productos naturales pueden tener un rol importante en la producción química.

Nuestro grupo estudia el diseño y síntesis de catalizadores sólidos altamente selectivos para valorizar recursos renovables. La acción concertada de los sitios superficiales con propiedades ácidas, metálicas, básicas u oxidante-reductoras es un requerimiento esencial en catálisis, por lo cual el diseño de estos materiales catalíticos complejos es de gran importancia en la investigación académica e industrial. Las líneas de investigación actuales en nuestro grupo incluyen la valorización de polioles, ácido láctico y azúcares mediante su conversión en productos químicos valiosos, y la síntesis de γ-butirolactona a partir de ácido succínico y anhidrido maleico.      

 

Reacciones estudiadas:

  • Valorización de polioles Se estudia la valorización de polioles, tales como el 1,3-butanodiol y 1,4-butanodiol, mediante reacciones de deshidratación y deshidrogenación. Específicamente, se investiga la producción en fase gas de valiosos alcoholes, aldehídos, olefinas, cetonas e hidroxicetonas, de amplia aplicación como aditivos e intermediarios en la síntesis de polímeros y químicos finos, entre otros. La cuidadosa selección de los sitios activos del catalizador (ácidos, básicos, metálicos o combinaciones de los mismos) permite direccionar la reacción hacia uno u otro producto.
  • Valoración de azúcares La hidrólisis de polisacáridos en las biorefinerías genera azúcares que pueden convertirse en valiosos compuestos químicos polifuncionales de aplicación industrial. Nuestro grupo estudia la síntesis de butanodioles a partir de azúcares C4 y C5 mediante reacciones de decarbonilación e hidrogenólisis. Los butanodioles se obtienen en la actualidad a partir de derivados del petróleo y son de amplia utilización en la producción de poliésteres, resinas y plastificantes. Otra línea de investigación es la síntesis de lactato de etilo (EL) y dietilacetal de aldehído pirúvico (PADA) a partir de triosas como la dihidroxiacetona, la cual se obtiene por retroaldolización de azúcares . El PADA es utilizado en la síntesis del ácido fólico mientras que el EL es un solvente verde que se emplea también como plastificante y en formulaciones farmacéuticas.
  • Síntesis de γ-butirolactona a partir de ácido succínico y anhidrido maleico El ácido succínico es un compuesto versátil que puede obtenerse por fermentación de la glucosa. A través de reacciones sucesivas de deshidrogenación y deshidratación, el ácido succínico puede ser convertido en anhídrido maleico. A partir de este compuesto, por hidrogenación-hidrogenólisis selectivas, se obtiene gama-butirolactona, la cual es empleada como solvente específico, en reemplazo de solventes clorados, y como intermediario en la síntesis de productos farmacéuticos, agroquímicos y polímeros. Nuestro grupo estudia la síntesis en una etapa de γ-butirolactona a partir de anhídrido maleico, empleando metales no-nobles (Ni, Cu, Co, Fe) soportados sobre distintos óxidos mixtos ácidos, tanto meso como microporosos. 
  • Síntesis de γ-butirolactona a partir de ácido succínico y anhidrido maleico El ácido succínico es un compuesto versátil que puede obtenerse por fermentación de la glucosa. A través de reacciones sucesivas de deshidrogenación y deshidratación, el ácido succínico puede ser convertido en anhídrido maleico. A partir de este compuesto, por hidrogenación-hidrogenólisis selectivas, se obtiene gama-butirolactona, la cual es empleada como solvente específico, en reemplazo de solventes clorados, y como intermediario en la síntesis de productos farmacéuticos, agroquímicos y polímeros. Nuestro grupo estudia la síntesis en una etapa de γ-butirolactona a partir de anhídrido maleico, empleando metales no-nobles (Ni, Cu, Co, Fe) soportados sobre distintos óxidos mixtos ácidos, tanto meso como microporosos. 
  • Valorización de glicerol Se estudia la síntesis de un compuesto plataforma como el ácido 3-hidroxippropiónico (3-HP) aprovechando un recurso renovable abundante en Argentina y en la región de Santa Fe. Este recurso es el glicerol, el cual se obtiene como subproducto durante la síntesis de biodiesel. En efecto, la utilización de los triglicéridos del aceite de soja, abundante en nuestro país y especialmente en nuestra región del Litoral, para la producción de biodiesel por reacciones de metanólisis de los triglicéridos del aceite genera como subproducto abundante cantidad de glicerol. Se investiga tanto en fase gas como líquida la transformación de glicerol a través de reacciones consecutivas de deshidratación-transferencia de H-oxidación para obtener el compuesto plataforma deseado, el ácido 3-hidroxipropiónico, obteniendo como intermediario de reacción el alcohol 2-propen-1-ol (alcohol alílico). La síntesis requiere el desarrollo de catalizadores sólidos bifuncionales metal/ácido. Los sitios ácidos son requeridos para promover la reacción de deshidratación y los metálicos para posibilitar la oxidación en atmósfera oxidante. Además, se busca valorizar el ácido 3-HP transformándolo en ácido acrílico (AA). La síntesis de AA se lleva a cabo en fase líquida, en un reactor discontinuo e involucra una reacción de deshidratación que requiere el empleo de sólidos ácidos como catalizadores.

 

Publicaciones recientes

  • Kinetic analysis of the conversion of aqueous erythritol solution on Ir/ReOx/TiO2 in a batch slurry reactor, Emanuel M. Virgilio, María E. Sad, Cristina L. Padró, Applied Catalysis A: Gen 643 (2022) 118691.
  • Effect of support properties on selective butanediols production from erythritol using Ir/ReOx catalysts, E.M. Virgilio, C.L. Padró, M.E. Sad, ChemCatChem, 13(17), 3889-3906 (2021).
  • Study of catalyst deactivation during 1,3-butanediol dehydration to produce butadiene A.C. Rodriguez, M.E. Sad, H. Cruchade, L. Pinard, C.L. Padró, Microporous Mesoporous Mater., 320,111066 (2021).
  • Butanediols production from erythritol on Rh promoted catalyst, E.M. Virgilio, C.L. Padró, M.E. Sad, Latinam. Appl. Res., 50(2), 89-94 (2020).
  • Kinetic and mechanistic study of triose sugar conversion on Lewis and Brønsted acid solids, E.A. Pighin, J.I. Di Cosimo, V.K. Díez, Molec. Catal., 458, 189-197 (2018).
  • Selective synthesis of acetaldehyde from lactic acid on acid zeolites, M.E. Sad, L.F. González Peña, C.L. Padró, C.R. Apesteguía, Catal. Today 2, 203-209 (2018).
  • Kinetic study of the ethyl lactate synthesis from triose sugars on Sn/Al2O3 catalysts, E. Pighin, V.K. Díez, J.I. Di Cosimo, Catal. Today, 289, 29-37 (2017).
  • Highly selective Cu-modified Ni/SiO2-Al2O3 catalysts for the conversion of maleic anhydride to γ-butyrolactone in gas phase, M.E. Bertone, S.A. Regenhardt, C.I. Meyer, V. Sebastian, T.F. Garetto, A.J. Marchi, Topic. Catal., 59, 159-167 (2016).
  • Synthesis of ethyl lactate from triose sugars on Sn/Al2O3 catalysts, E. Pighin, V.K. Díez, J.I. Di Cosimo, Appl. Catal. A: General, 517, 151-1605 (2016).
  • Highly selective conversion of maleic anhydride to γ-butyrolactone over Ni-supported catalysts prepared by precipitation–deposition method, M.E. Bertone, C.I. Meyer, S.A. Regenhardt, V. Sebastian, T.F. Garetto, A.J. Marchi, Appl. Catal. A: General, 503, 135-146 (2015).
  • Upgrading of diols by gas-phase dehydrogenation and dehydration reactions on bifunctional Cu-based oxides, P.A. Torresi, V.K. Díez, P.J. Luggren, J.I. Di Cosimo, Catal. Sci. Technol., 4, 3203-3213 (2014).
  • Gas-phase conversion of 1,3-butanediol on single acid-base and Cu-promoted oxides V.K. Diez, P.A. Torresi, P.J. Luggren, C.A. Ferretti, J.I. Di Cosimo, Catal. Today, 213, 18-24 (2013).
  • Gas-phase maleic anhydride hydrogenation over Ni/SiO2-Al2O3 catalysts: Effect of metal loading, C.I. Meyer, S.A. Regenhardt, M.E. Bertone, A.J. Marchi, T.F. Garetto, Catal. Lett., 143, 1067-1073 (2013).
  • Conversion of diols by dehydrogenation and dehydration reactions on silica-supported copper catalysts, P.A. Torresi, V.K. Diez, P.J. Luggren, J.I. Di Cosimo, Appl. Catal. A: General, 458, 119-129 (2013).

Otros temas de investigación y publicaciones