Catalytic hydrolysis of lignin-derived aryl methyl ethers over zeolites

Promovendus/a: Xian Wu

Promotor(en): Prof. dr. ir. Bert Sels

De opwarming van de aarde, versterkt door de aanzienlijke uitstoot van kooldioxide (CO2) als gevolg van het gebruik van fossiele brandstoffen, vormt een ernstige bedreiging voor onze planeet. Het aanpakken van dit dringende probleem vereist de ontwikkeling van duurzame technologieën die onafhankelijk zijn van traditionele fossiele grondstoffen en brandstoffen. Biomassa, tezamen met plastic afval en CO2, manifesteert zich als een aantrekkelijke kandidaat om een minimale koolstofvoetafdruk te realiseren bij de productie van op koolstof gebaseerde chemicaliën en materialen. Lignine, een essentieel bestanddeel van lignocellulosehoudende biomassa en het voornaamste aromatische koolstofreservoir in planten, toont veelbelovende mogelijkheden als hernieuwbare bron voor bioaromaten en cyclische koolwaterstoffen binnen het circulaire bio-economieparadigma.

De chemische reactiviteit en brede toepasbaarheid van technisch lignine en lignine-afgeleide chemicaliën worden echter belemmerd door de methoxygroepen van de inheemse arylmethylethers. Het overwinnen van deze beperking vereist een selectieve ontgrendeling van de fenolische hydroxylfunctionaliteit door middel van O-demethylering, waardoor uitgebreide toepassingsmogelijkheden ontstaan. Een recent ontwikkelde bioraffinaderij voor lignine, met name de reductieve katalytische fractionering (RCF), heeft succesvol aangetoond aanzienlijke hoeveelheden gefunctionaliseerde monomere fenolen te produceren, bekend als guaiacolen en syringolen. In het kader van ons onderzoek onderzoeken we het potentieel van zure katalyse voor O-demethylatie, waarbij guaiacolen worden omgezet in overeenkomstige catecholen - een industrieel aantrekkelijke verbinding met veelzijdige toepassingen. Gecommercialiseerde zeolieten, met unieke microporeuze systemen, fungeren als katalysator in dit proces en overtreffen andere soorten katalysatoren, zoals metaaloxiden en waterige minerale zuren, in heet vloeibaar water.