Die weltweite Nachfrage nach nachhaltigen Energiequellen hat die Suche nach umweltfreundlichen Alternativen zu fossilen Brennstoffen intensiviert. Biomasseabfälle, ein Nebenprodukt verschiedener Industrieprozesse, bieten ein ungenutztes Potenzial für die Produktion von Biokraftstoffen und Biozusätzen. Die Umwandlung von Biomasse in nützliche Chemikalien wurde jedoch durch Ineffizienzen bestehender katalytischer Prozesse behindert.
Eine Studie, veröffentlicht im Zeitschrift für Bioressourcen und Bioprodukte und unter der Leitung von Fatima-Zahra Azar von der Universität Alicante und Haichao Liu von der Peking-Universität stellt ein Tandem-Katalysatorsystem vor, das diese Herausforderungen bewältigen soll. Das System besteht aus einem festen Säurekatalysator, der die Hydrolyse von Biomasse fördert, und einem geträgerten Metallkatalysator, der für den Hydrierungsprozess verantwortlich ist.
In ihren Experimenten nutzten die Forscher zwei Arten funktionalisierter Aktivkohlen und das Harz Amberlyst 15 als feste Säurekatalysatoren. Die Metallkatalysatorkomponente bestand aus Ru-Nanopartikeln, die auf der ursprünglichen Aktivkohle getragen wurden. Die Tandemkatalysatoren zeigten eine überlegene Aktivität im Vergleich zum Ru-Trägerkatalysator allein.
Die Ergebnisse zeigten, dass die höchste Celluloseumwandlung und Selektivität zu Sorbitol mit einem neuartigen Tandemkatalysator erreicht wurde, bei dem es sich um eine physikalische Mischung aus mit Schwefelsäure modifizierter Aktivkohle und Ru-beladener Aktivkohle handelte. Dieser Katalysator erwies sich nicht nur als wiederverwendbar, sondern bot auch einen kostengünstigen und nachhaltigen Ansatz für die Umwandlung von Biomasse.
Die Ergebnisse unterstreichen das Potenzial des Tandem-Katalysator-Ansatzes für die umweltfreundliche Produktion von Chemikalien mit hoher Wertschöpfung. Diese innovative Methode steht im Einklang mit dem wachsenden globalen Fokus auf Nachhaltigkeit und bietet einen vielversprechenden Weg zur Verwertung von Biomasseabfällen.
Weitere Informationen:
Fatima-Zahra Azar et al., Selektive Biomasseumwandlung über neuartigen Tandemkatalysator, Zeitschrift für Bioressourcen und Bioprodukte (2024). DOI: 10.1016/j.jobab.2024.09.001
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