Different biomass conversion strategies for valuable chemical production

Author

Gavilà Terrades , Llorenç

Director

Medina Cabello, Francisco

Constantí i Garriga, Magdalena

Date of defense

2017-09-28

Pages

136 p.



Department/Institute

Universitat Rovira i Virgili. Departament d'Enginyeria Química

Abstract

Com a alternativa a la producció química a partir fonts petroquímiques, la conversió de biomassa en productes químics valuosos és un camp actualment en desenvolupament. En aquest camp, una àmplia gamma d'enfocaments és fa servir. En aquesta tesi es presenten tres diferents noves estratègies per a la conversió de biomassa: i) producció de sucres fermentables (glucosa) a partir de: cel•lulosa, polpa produïda amb líquid iònic commutable i biomassa. Els sucres obtinguts es sotmeten a una fermentació microbiana; ii) desenvolupar una nova estratègia integrada per a produir un producte químic de valor afegit (5-acetoximetilfurfural) a partir de lignocelulosa, utilitzant acetat de cel•lulosa com a material de partida en lloc de cel•lulosa i aprofitant la solubilitat augmentada d'acetat de cel•lulosa; iii) millorar un producte químic de valor afegit tal com furfural cap a un producte final com el 1,5-pentanodienol per mitjà d'una reacció en cascada usant per primera vegada un catalitzador metàl•lic no noble. Per mitjà de la metodologia descrita, es produeix, respectivament, àcid làctic (amb ús estès com a precursor bioplàstic), 5-acetoximetilfurfural (un component estratègic amb una àmplia gamma de potencials conversions a productes químics valuosos) i 1,5-pentanodienol (1 producte final amb moltes aplicacions com resina o precursor bioplàstic).


Como alternativa a la producción química a partir fuentes petroquímicas, la conversión de biomasa en productos químicos valiosos es un campo actualmente en desarrollo. En este campo, una amplia gama de enfoques es usada. En esta tesis se presentan tres diferentes nuevas estrategias para la conversión de biomasa: i) producción de azúcares fermentables (glucosa) a partir de: celulosa, pulpa producida con líquido iónico conmutable y biomasa. Los azúcares obtenidos se someten entonces a ensayo para la fermentación microbiana; ii) desarrollar una nueva estrategia integrada para producir un producto químico de valor añadido (5-acetoximetilfurfural) a partir de lignocelulosa, utilizando acetato de celulosa como material de partida en lugar de celulosa y aprovechando la solubilidad aumentada de acetato de celulosa; iii) mejorar un producto químico de valor añadido tal como furfural en un producto final como el 1,5-pentanodienol por medio de una reacción en cascada usando por primera vez un catalizador metálico no noble. Por medio de la metodología descrita, se produce, respectivamente, ácido láctico (con uso extendido como precursor bioplástico), 5-acetoximetilfurfural (un componente estratégico con una amplia gama de potenciales conversiones a productos químicos valiosos) y 1,5-pentanodienol (un producto final con muchas aplicaciones como resina o precursor bioplástico).


As an alternative to chemical production from petrochemical sources, biomass conversion into valuable chemicals is a field in current development. In this field, a broad range of approaches is targeted. In this thesis, three new different strategies for the whole picture of biomass conversion are presented i) producing fermentable sugars (glucose) from: cellulose, pulp produced with switchable ionic liquid, and biomass. The obtained sugars are then tested for microbial fermentation; ii) developing a new integrated strategy to produce a valuable building block (5-acetoxymethylfurfural) from lignocellulose, using cellulose acetate as starting material rather than cellulose and taking benefit of cellulose acetate enhanced solubility; and iii) upgrading a building block such as furfural to an end product like 1,5-pentanedienol by means of cascade reaction using for the first time a non-noble metal catalyst. By means of the described methodology, is produced, respectively, lactic acid (with extended use as bioplastic precursor), 5-acetoxymethylfurfural (a strategic building block with a wide range of potential conversions to valuable chemicals), and 1,5-pentanedienol (an end product with a lot of applications as a resin or bioplastic precursor).

Keywords

Biomassa; Catàlisi; Biotecnologia; Biomasa; Catálisis; Biomass; Catalysis; Biotechnology

Subjects

542 - Practical laboratory chemistry. Preparative and experimental chemistry; 579 - Microbiology

Knowledge Area

Ciències

Documents

TESI.pdf

7.132Mb

 

Rights

ADVERTIMENT. L'accés als continguts d'aquesta tesi doctoral i la seva utilització ha de respectar els drets de la persona autora. Pot ser utilitzada per a consulta o estudi personal, així com en activitats o materials d'investigació i docència en els termes establerts a l'art. 32 del Text Refós de la Llei de Propietat Intel·lectual (RDL 1/1996). Per altres utilitzacions es requereix l'autorització prèvia i expressa de la persona autora. En qualsevol cas, en la utilització dels seus continguts caldrà indicar de forma clara el nom i cognoms de la persona autora i el títol de la tesi doctoral. No s'autoritza la seva reproducció o altres formes d'explotació efectuades amb finalitats de lucre ni la seva comunicació pública des d'un lloc aliè al servei TDX. Tampoc s'autoritza la presentació del seu contingut en una finestra o marc aliè a TDX (framing). Aquesta reserva de drets afecta tant als continguts de la tesi com als seus resums i índexs.

This item appears in the following Collection(s)