Гидрирование древесины и этаноллигнина пихты водородом в среде сверхкритического этанола в присутствии бифункционального катализатора Pt/ZrO₂

Abstract

Установлено влияние бифункционального катализатора Pt/ZrO₂ на выход и состав продуктов гидрирования древесины пихты и этаноллигнина пихты в среде сверхкритического этанола при температуре 250 °C. В процессе гидрирования древесины пихты катализатор Pt/ZrO₂ повышает степень превращения древесины с 52,0 до 65,7 мас.%, выход жидких продуктов – с 31,0 до 38,1 мас.%, а также увеличивает содержание мономерных соединений в жидких продуктах. В присутствии катализатора содержание целлюлозы в твердом продукте процесса каталитического гидрирования древесины достигает 77,1 мас.%, а содержание лигнина и гемицеллюлоз уменьшается до 21,2 и 1,7 мас.% соответственно. При гидрировании этаноллигнина пихты катализатор Pt/ZrO₂ увеличивает конверсию лигнина с 86,0 до 99,4 мас.%, выход жидких продуктов – с 75,0 до 90,0 мас.%, а также уменьшает выход твердого остатка с 14,0 до 0,6 мас.% и выход газов с 4,7 до 3,3 мас.%. Таким образом, полисахариды древесной биомассы затрудняют восстановительную деполимеризацию нативного лигнина по сравнению с деполимеризацией выделенного этаноллигнина. Применение катализатора Pt/ZrO2 позволяет осуществить восстановительное фракционирование древесины пихты в сверхкритическом этаноле при 250 °C с получением твердого продукта с высоким содержанием целлюлозы, а также жидких и газообразных продуктов из лигнина и гемицеллюлоз

The effect of bifunctional catalyst Pt/ZrO₂ on the yield and composition of products of abies wood and ethanol lignin hydrogenation in supercritical ethanol at temperature of 250 °C was established. In the process of abies wood hydrogenation, the catalyst Pt/ZrO₂ increases the degree of conversion of wood from 52.0 to 65.7 wt.%, the yield of liquid products from 31.0 to 38.1 wt.%,.%, and also increases the content of monomeric compounds in the liquid products. In the presence of catalyst, the cellulose content in the solid product of wood catalytic hydrogenation reaches to 77.1 wt.%, and the content of lignin and hemicelluloses decreases to 21.2 wt.% and 1.7 wt.%, respectively. In the process of ethanol lignin hydrogenation the catalyst Pt/ZrO₂ increases the degree of lignin conversion from 86.0 to 99.4 wt.%, the yield of liquid products from 75.0 to 90.0 wt.%, and also reduces the yield of solid residue from 14.0 to 0.6 wt.% and the yield of gases from 4.7 to 3.3 wt.%. Thus, the polysaccharides of wood biomass complicate the reductive depolymerization of native lignin in comparison with the depolymerization of isolated ethanol lignin. The use of the catalyst Pt/ZrO₂ makes it possible to fractionate the abies wood in supercritical ethanol at 250 °C on solid product with a high content of cellulose, as well as liquid and gaseous products from lignin and hemicelluloses