Catalizadores heterogéneos bifuncionales a base de metales de transición para la hidrodesoxigenación parcial de guaiacol (2025)
En este trabajo se sintetizaron una serie de catalizadores bimetálicos que contienen NiFe soportado en una sílica mesoporosa SBA-15 y ZrO2/SBA-15. Los catalizadores fueron evaluados en la reacción de hidrodesoxigenación (HDO) de guaiacol, un compuesto modelo del bioaceite derivado de la biomasa lignocelulósica, ampliamente seleccionado ya que contiene tres de los grupos funcionales representativos en los compuestos de este tipo de bioaceite: -OH, -OCH3, C=C aromático. Los resultados catalíticos utilizando hexadecano como solvente mostraron que la composición de los catalizadores afecta la conversión y la selectividad. Los catalizadores que contienen ZrO2, como Ni8.2Fe1.6-ZrO2/SBA-15 y Ni8.3Fe0.7-ZrO2/SBA-15, alcanzaron una elevada conversión de guaiacol del 99.0 ± 0.5 % tras 5 horas de reacción y fueron selectivos hacia ciclohexano con un bajo balance carbono. Para los catalizadores sin ZrO2 como Ni13.3Fe1.3/SBA-15 y Ni4.7Fe0.5/SBA-15 se obtiene una menor conversión de guaiacol alcanzando 85.9 ± 0.7 % luego de 5 horas de reacción y se presenta una elevada selectividad hacia ciclohexanol 80.3 ± 11.1 %. También se evidenció que la presencia de hierro conduce a un aumento en la conversión y selectividad de las especies de níquel, ya que los catalizadores monometálicos que contenían Ni mostraron una actividad catalítica menor que los catalizadores bimetálicos NiFe. La disminución de la carga de metales, Ni+Fe en Ni4.7Fe0.5/SBA-15 conduce a un aumento en la selectividad hacia ciclohexanol, alcanzando una selectividad del 77% y un balance carbono del 96.3% que indica una menor producción de subproductos o coque. Los resultados de caracterización demuestran que este material presenta la mayor concentración superficial de Ni presente como Ni0, además se tiene una densidad de sitios ácidos de fuerza media y fuerte similar. El uso de agua como solvente de reacción conduce a una conversión más baja que en hexadecano, pero con selectividad hacia productos aromáticos como catecol y fenol. Estos resultados demuestran el alto potencial de los catalizadores bimetálicos NiFe con bajas cargas de metal dispersos en soportes mesopororos como la SBA-15 en la reacción HDO.