El butadieno, una de las olefinas ligeras más importantes de la industria petroquímica con una capacidad de producción global de 18 millones de toneladas métricas al año, se produce actualmente mediante la destilación extractiva de C4 fracciones procedentes de procesos de craqueo al vapor de nafta o deshidrogenación de C4 hidrocarburos, los cuales implican un gran consumo de energía y una importante emisión de CO2 .
La creciente demanda del mercado ha despertado mucho interés en la producción específica de estas materias primas. Por lo tanto, una ruta alternativa para producir butadieno directamente utilizando cualquier materia prima sostenible es deseable y prospectiva.
El etanol, como recurso neutro en carbono, puede en principio sufrir la formación de enlaces C-C para producir butadieno de forma sostenible. Los sistemas catalíticos tradicionales se han clasificado en dos categorías:metales de transición del grupo 4 y 5, y MgO-SiO2 .
Entre los catalizadores reportados, Zn-Y/Beta es particularmente digno de mención debido a su buena selectividad por el butadieno (>60%). Aunque se han realizado grandes esfuerzos en esta dirección, la producción constante de butadieno a partir de etanol en condiciones de reacción suaves sigue siendo un desafío sin resolver, que generalmente conduce a una desactivación rápida. Otra dificultad para la formación de butadieno es que la deshidratación a menudo compite con la reacción de deshidrogenación sobre el catalizador ácido de Lewis.
Un equipo de investigación dirigido por el Prof. An-Hui Lu de la Universidad Tecnológica de Dalian, China, ha publicado el primer fosfato de itrio dopado con cobalto (Co-YPO4 ) catalizador, para la activación preferencial de etanol para formar acetaldehído y el posterior acoplamiento C-C y deshidratación a butadieno. El catalizador exhibió una selectividad del 68,5 % al butadieno en una conversión de etanol del 78,2 % a 350 °C y, por lo tanto, un rendimiento cercano al 61 % con respecto a la olefina total (butadieno y eteno). El trabajo está publicado en el Chinese Journal of Catalysis .
Combinado con varias caracterizaciones in situ, una fuerte interacción de coordinación entre Co 2+ sitios y el grupo fosfato en YPO4 se ha identificado como favorable para mejorar el rendimiento de la deshidrogenación del etanol.
El YPO4 superficie expuesta el Y 3+ sitio, que puede catalizar eficazmente la reacción de acoplamiento C-C. Mediante la combinación de las especies Co e Y en un catalizador, es decir, Co-YPO4 , se podría lograr el efecto sinérgico de los sitios bifuncionales.
Más información: Bai-Chuan Zhou et al, PO43:especies de Co2+ coordinadas sobre fosfato de itrio que impulsan la valorización del etanol a butadieno, Chinese Journal of Catalysis (2024). DOI:10.1016/S1872-2067(23)64567-X
Proporcionado por la Academia China de Ciencias
