Deshidratación de fructosa hacia productos de interés industrial empleando el pirocloro ácido antimónico (H3O)2Sb2O6·nH2O
DOI:
https://doi.org/10.33414/rtyc.49.37-46.2024Palabras clave:
5-hidroximetilfurfural, Pirocloro, BiomasaResumen
El pirocloro (H3O)2Sb2O6·nH2O (H2Sb) fue sintetizado mediante tratamiento de óxido de antimonio (III) (Sb2O3) con peróxido de hidrógeno (H2O2), para ser evaluado en la deshidratación de fructosa a 5-hydroxymethylfurfural (HMF) en un sistema bifásico FA/FO (H2O/ MIBK:2butanol). Las pruebas catalíticas se llevaron a cabo en un reactor de vidrio tubular (15 mL) con rosca de teflón. El reactor se cargó con 1.5 ml de solución concentrada de fructosa (30 % p/p), 3.5 ml de solvente extractor MIBK: 2 butanol (7:3) y 50 mg de catalizador. El objetivo fue estudiar el efecto de factores como tiempo y temperatura de reacción, sobre la formación del producto de interés, logrando una conversión de sustrato del 93 % y un rendimiento a HMF del 79 %, luego de 90 min de reacción a 120 °C. Más importante aún, este sistema catalítico fue muy eficiente alcanzando un elevado rendimiento a HMF, superior a los reportados al emplear soluciones concentradas de fructosa (30% p/p). Por lo tanto, el pirocloro H2Sb se presenta como un catalizador muy prometedor para la obtención de HMF mediante trasformaciones de carbohidratos, provenientes de biomasa.
Descargas
Citas
Alonso, J. A., Mayer, S., Falcón, H., Turrillas, X. & Fernández-Díaz, M. T. (2017). Potassium disorder in the defect pyrochlore KSbTeO6: A neutron diffraction study. Crystals, 7(1), 1–7. https://doi.org/10.3390/cryst7010024
Busca, G. (2007). Acid catalysts in industrial hydrocarbon chemistry. Chemical Reviews, 107(11), 5366–5410. https://doi.org/10.1021/cr068042e
Chávez, M. (2019). La biomasa: fuente alternativa de combustibles y compuestos químicos. Anales de Química - RSEQ, 115(5), 399–407. http://analesdequimica.com/115-5/1155-chavez.pdf
Darriet, B., Rat, M., Galy, J. & Hagenmuller, P. (1971). Sur quelques nouveaux pyrochlores des systemes MTO3 WO3 et MTO3 TeO3 (M = K, Rb, Cs, Tl; T = Nb, Ta). Materials Research Bulletin, 6(12), 1305–1315. https://doi.org/10.1016/0025-5408(71)90129-2
García-Serna, J., Piñero-Hernanz, R. & Durán-Martín, D. (2022). Inspirational perspectives and principles on the use of catalysts to create sustainability. Catalysis Today, 387(November 2021), 237–243. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2021.11.021
Hu, Y., Li, H., Hu, P., Li, L., Wu, D., Xue, Z., Hu, C. & Zhu, L. (2022). Promoting the production of 5-hydroxymethylfurfural from high-concentration fructose by creating micro-reactors in a mixed solvent. Green Chemistry, 25(2), 661–670. https://doi.org/10.1039/d2gc04295a
Hu, Y., Li, H., Hu, P., Li, L., Wu, D., Xue, Z., Zhu, L. & Hu, C. (2022). Probing the effects of fructose concentration on the evolution of humins during fructose dehydration. Reaction Chemistry and Engineering, 8(1), 175–183. https://doi.org/10.1039/d2re00324d
Johana, S., Alvarado, D., Jelissa, G., Maldonado, Z., Alfonso, G., Briones, B. & Moreira-mendoza, C. A. (2023). Revista Colón Ciencias , Tecnología y Negocios. 10, 53–73.
Knyazev, A. V., McZka, M. & Kuznetsova, N. Y. (2010). Thermodynamic modeling, structural and spectroscopic studies of the KNbWO6-KSbWO6-KTaWO6 system. Thermochimica Acta, 506(1–2), 20–27. https://doi.org/10.1016/j.tca.2010.04.009
Lima, J. P. V., Campos, P. T. A., Paiva, M. F., Linares, J. J., Dias, S. C. L. & Dias, J. A. (2021). Dehydration of Fructose to 5-Hydroxymethylfurfural: Effects of Acidity and Porosity of Different Catalysts in the Conversion, Selectivity, and Yield. Chemistry (Switzerland), 3(4), 1189–1202. https://doi.org/10.3390/chemistry3040087
Martins, G. V. A., Berlier, G., Bisio, C., Coluccia, S., Pastore, H. O. & Marchese, L. (2008). Quantification of brønsted acid sites in microporous catalysts by a combined FTIR and NH3-TPD study. Journal of Physical Chemistry C, 112(18), 7193–7200. https://doi.org/10.1021/jp710613q
Mayer, S. F., Falcón, H., Dipaola, R., Ribota, P., Moyano, L., Morales-delaRosa, S., Mariscal, R., Campos-Martín, J. M., Alonso, J. A. & Fierro, J. L. G. (2020). Dehydration of fructose to HMF in presence of (H3O)xSbxTe(2-x)O6 (x = 1, 1.1, 1.25) in H2O-MIBK. Molecular Catalysis, 481(January 2019). https://doi.org/10.1016/j.mcat.2018.12.025
Mayer, S. F.; Falcón, H.; Fernández Díaz, M. T.; Alonso, J. A.(2019). REVISIÓN ESTRUCTURAL POR SXRD Y NPD DEL ÓXIDO Sb3O6.5. XV Reunión Anual de La AACr, 70.
Michel, C., Groult, D. & Raveau, B. (1973). Sur de nouveaux pyrochlores ASbWO6 (A = K, Rb, Cs, Tl). Materials Research Bulletin, 8(2), 201–210. https://doi.org/10.1016/0025-5408(73)90173-6
Murillo, P., Emperatriz, S., Galán, L. & Enrique, J. (2020). Desarrollo sostenible y oportunidad de aprendizaje de las biorrefinerías: Una alternativa de la biomasa. Revista de Ciencias Sociales, XXVI(2), 401–413.
Nie, Y., Hou, Q., Bai, C., Qian, H., Bai, X. & Ju, M. (2020). Transformation of carbohydrates to 5-hydroxymethylfurfural with high efficiency by tandem catalysis. Journal of Cleaner Production, 274, 123023. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.123023
Parry, E. P. (1963). An Infrared Study of Pyridi. Journal of Catalysis, 2, 371–379.
Pereira, A. P., Woodman, T. J. & Chuck, C. J. (2021). An integrated biorefinery to produce 5-(hydroxymethyl)furfural and alternative fuel precursors from macroalgae and spent coffee grounds. Sustainable Energy and Fuels, 5(23), 6189–6196. https://doi.org/10.1039/d1se01142a
Roa, D., Arevalo, A. & Garcia Alejandre, J. (2023). Valorización de la biomasa por medio de catálisis homogénea. TECNOCIENCIA Chihuahua, 17(2), e1200. https://doi.org/10.54167/tch.v17i2.1200
Román-Leshkov, Y., Chheda, J. N. & Dumesic, J. A. (2006). Phase modifiers promote efficient production of hydroxymethylfurfural from fructose. Science, 312(5782), 1933–1937. https://doi.org/10.1126/science.1126337
Sleight, A. W., Zumsteg, F. C., Barkley, J. R. & Gulley, J. E. (1978). Acentricity and phase transitions for some AM2X6 compounds. Materials Research Bulletin, 13(11), 1247–1250. https://doi.org/10.1016/0025-5408(78)90216-7
Sonsiam, C., Kaewchada, A., pumrod, S. & Jaree, A. (2019). Synthesis of 5-hydroxymethylfurfural (5-HMF) from fructose over cation exchange resin in a continuous flow reactor. Chemical Engineering and Processing - Process Intensification, 138(February), 65–72. https://doi.org/10.1016/j.cep.2019.03.001
Woodward, P. M., Sleight, A. W., Du, L. S. & Grey, C. P. (1999). Structural Studies and Order-Disorder Phenomenon in a Series of New Quaternary Tellurates of the Type A2+M4+Te6+O6 and A1+2M4+Te6+O6. Journal of Solid State Chemistry, 147(1), 99–116. https://doi.org/10.1006/jssc.1999.8183
Zuo, M., Wang, X., Jia, W., Zhu, Y., Zeng, X. & Lin, L. (2022). Efficient 5-hydroxymethylfurfural synthesis from carbohydrates and food wastes in aqueous-natural deep eutectic solvent (A-NADES) with robust Al2O3 or Al(OH)3. Fuel, 326(March), 125062. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2022.125062
Publicado
Cómo citar
Número
Sección
Licencia
Derechos de autor 2024 Eliana Diguilio, Sergio Mayer, Horacio Falcon
Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución-NoComercial 4.0.
