Valorización de gamma-valerolactona hacia ésteres valéricos mediante catalizadores bifuncionales basados en MCM-48.

Abstract

La valorización de la biomasa lignocelulósica mediante la producción catalítica en tándem de valerato de pentilo a partir de gamma-valerolactona y pentanol, empleando catalizadores bifuncionales metal-Al MCM48, es una estrategia clave para obtener biocombustibles de segunda generación. El valerato de pentilo se destaca como un excelente aditivo oxigenado para mezclas con diésel, gracias a sus óptimas propiedades de flujo en frío y de combustión. Se sintetizaron soportes mesoporosos Al-MCM48 con relaciones molares Si/Al de 7, 12,5 y 17,5 mediante co-condensación, evaluando tratamientos de protonación simple y triple sobre la acidez. Las fases metálicas de Ru, Pt, Pd y Ni se incorporaron por impregnación húmeda. Las muestras se caracterizaron utilizando sortometría de N2, ICP-OES, FTIR de piridina adsorbida, titulación potenciométrica y TPR-H2. Los análisis confirmaron la preservación de la mesoestructura cúbica de la MCM-48 tras la incorporación de aluminio y metales. La titulación reveló que la protonación simple incrementó levemente la acidez (0.41 mmol/g), mientras que la impregnación metálica provocó un bloqueo parcial de sitios ácidos. FTIR confirmó la coexistencia de sitios ácidos de Brønsted y de Lewis. En reactor batch (250 °C, 20 bar de H2 o N2), los soportes sin metal mostraron actividad propia, favorecida por un mayor contenido de aluminio (Si/Al = 7, conversión del 66%). Con la función metálica, los catalizadores de Pt (2%) y Ru (2%) exhibieron el mejor desempeño, logrando conversiones del 70-87% y selectividades al valerato de pentilo de hasta el 76% para el sistema con Ru. Por el contrario, los sistemas de Pd presentaron baja eficiencia. La reducción de la carga de Ru al 0.5% mantuvo un desempeño satisfactorio, y el uso de Ni (7%) demostró ser una alternativa económica y de alto potencial para este proceso.

Keywords: MCM48; gamma-valerolactona; ésteres valéricos