Diseño de catalizadores heterogéneos con actividad tándem ácida/hidrogenante para la producción en una etapa de isosorbida a partir de glucosa

Résumé

La presente Tesis Doctoral se engloba dentro del marco de desarrollo actual en el que se pretende fomentar el progreso de la sociedad mediante la implantación de una bioeconomía que busque unas fuentes de materias primas y energéticas renovables, más respetuosas con el medio ambiente, en la que se utilicen los recursos de forma responsable y en la que sus pilares básicos sean conceptos como la reutilización, recuperación y reciclaje, dando especial relevancia a la economía circular. Ante esta perspectiva la biomasa lignocelulósica se presenta como una de las opciones más destacables, principalmente por ser una fuente renovable que se puede obtener en cantidades elevadas de forma económica y sostenible, y por ser la materia prima de la que se pueden obtener un elevado número de compuestos, entre los que podemos destacar biocombustibles, biopolímeros o moléculas utilizadas en industrias tan importantes como la alimentaria o farmacéutica. En la actualidad la biomasa lignocelulósica se trata en biorrefinerías que permiten obtener los azúcares y el resto de moléculas que constituyen su estructura de forma aislada para que después éstas puedan ser el punto de partida de un gran número de compuestos. Para llevar a cabo estos procesos se utilizan grandes cantidades de ácidos inorgánicos, como por ejemplo el ácido sulfúrico, con los inconvenientes que su uso lleva asociados, como son dificultades en las etapas de purificación, deterioro de los reactores donde tienen lugar las reacciones, con los costes que esto lleva asociado, y el elevado impacto medioambiental derivado de su uso. Uno de los productos de mayor interés que pueden obtenerse a partir de la biomasa lignocelulósica es la isosorbida, precursor de polímeros y de una amplia gama de compuestos de interés industrial. La isosorbida se obtiene a partir de la glucosa, mediante un proceso de hidrogenación que da lugar a sorbitol, seguido de una doble deshidratación del mismo. Este proceso de producción requiere de al menos dos etapas de reacción con separaciones intermedias, lo que supone un mayor coste de equipos y de operación. En este contexto, el objetivo principal de la tesis se centra en el diseño de un catalizador heterogéneo bifuncional con propiedades ácidas e hidrogenantes, que permita llevar a cabo la reacción de síntesis de la isosorbida a partir de la glucosa en una sola etapa de reacción.