Catalytic transfer hydrogenation of bio-based feedstocks to valuable chemicals and fuels

将生物基原料催化转移加氢转化为有价值的化学品和燃料

基本信息

  • 批准号:
    2711877
  • 负责人:
  • 金额:
    --
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Studentship
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2022 至 无数据
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

The UK is committed to stringent carbon budget commitments requiring complete decarbonisation of the energy system by 2050. It is generally expected that low carbon liquid fuels will form a key component of the UK's mid-term decarbonisation efforts (2025-2040) and that in the long term (2040-2050) deployment of bioenergy with carbon capture and storage will be required to meet UK and global net negative carbon commitments. Development of low-carbon liquid fuels is therefore essential for the UK future low carbon energy system.Biomass is the only sustainable feedstock to produce renewable organic chemicals. One of the most interesting chemicals that can be produced from lignocellulosic biomass is Y-valerolactone (GVL). GVL can be blended with gasoline up to 10% and is a precursor to liquid alkanes in the diesel and jet fuel range, as well as some useful chemicals with applications as eco-friendly solvents and in polymers production.Currently the process of GVL production from biomass-derived feedstocks is based on a cascade process, starting with the fractionation of lignocellulosic biomass and sugar productions. Subsequently, the sugars will undergo acid catalysed transformation to levulinic acid, followed by noble-metal catalysed hydrogenation of levulinic acid to GVL using H2 gas. However, this approach comes with some significant drawbacks such as the application of expensive metal catalysts (e.g. Ru or Pt) for the levulinic acid hydrogenation step and also high pressure H2 (greater than 30 bar) which can have a huge negative impact on the process safety, sustainability and economics.Alternatively, hydrogenation can be performed using liquid hydrogen donors such as renewable alcohols. This so-called "catalytic transfer hydrogenation" (CTH) process can be catalysed by inexpensive metals (e.g. Zr or Ni), allowing hydrogen transfer from the H-donor to the target molecules.Through experimental methodologies, this project will develop a new energy-efficient and cost-effective catalytic process for GVL production from bio-based feedstocks by utilising alcohols as hydrogen source. New and commercially relevant solid catalysts will be developed through a rigorous bottom-up approach to catalyst design, synthesis, characterisation, and testing
英国致力于严格的碳预算承诺,要求到2050年实现能源系统完全脱碳。人们普遍预计,低碳液体燃料将成为英国中期脱碳工作(2025-2040年)和2020年脱碳工作的关键组成部分。为了满足英国和全球净负碳承诺,需要长期(2040-2050)部署具有碳捕获和储存的生物能源。因此,发展低碳液体燃料对于英国未来的低碳能源系统至关重要。生物质是生产可再生有机化学品的唯一可持续原料。 Y-戊内酯 (GVL) 是可从木质纤维素生物质生产的最有趣的化学品之一。 GVL 可以与汽油混合高达 10%,是柴油和喷气燃料范围内液态烷烃的前体,也是一些用作环保溶剂和聚合物生产的有用化学品的前体。目前 GVL 的生产过程是从生物质衍生原料基于级联过程,从木质纤维素生物质和糖生产的分馏开始。随后,糖将经过酸催化转化为乙酰丙酸,然后使用氢气将乙酰丙酸贵金属催化氢化为 GVL。然而,这种方法存在一些明显的缺点,例如在乙酰丙酸氢化步骤中应用昂贵的金属催化剂(例如 Ru 或 Pt)以及高压 H2(大于 30 bar),这可能会对工艺产生巨大的负面影响安全性、可持续性和经济性。或者,可以使用液态氢供体(例如可再生醇)进行氢化。这种所谓的“催化转移氢化”(CTH)过程可以通过廉价金属(例如锆或镍)催化,使氢从氢供体转移到目标分子。通过实验方法,该项目将开发一种新能源-利用醇类作为氢源,利用生物基原料生产 GVL 的高效且经济高效的催化工艺。新的和商业相关的固体催化剂将通过严格的自下而上的催化剂设计、合成、表征和测试方法来开发

项目成果

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