В целях рационального использования сырьевых источников особая роль отводится органическим источникам топлив, базирующимся на возобновляемой биомассе. К наиболее перспективным сырьевым источникам основных энергоносителей, таких как водород и органические компоненты моторных топлив, относятся этанол и другие биоспирты – первичные продукты ее переработки. В статье представлены результаты по новым реакциям превращения этанола, смеси этанола и глицерина – основных продуктов биомассы, в алкан-олефиновую фракцию С3–С10+ в присутствии наноразмерных моно- и биметаллсодержащих активных компонентов, нанесенных на γ-Al2O3(<d> = 5÷8 нм) и на внутреннюю поверхность микроканалов керамических мембран (<d> = 15÷20 нм). Как предшественники использовались моно- и биметаллические алкоксидные и ацетатные комплексы. Найдено, что селективность в превращении этанола в алифатические углеводороды, а также содержание разветвленных структур существенно зависит от ядерности и состава металлокомплексных предшественников, наносимых на γ-Al2O3. Впервые установлено, что в реакции кросс-конденсации углеродного остова спиртов разной природы высокую реакционную способность проявляет глицерин. В присутствии Ta–Re-содержащей системы смесь этанола и глицерина превращается в 60% олефинов состава С4–С10, содержащих до 50 % разветвленных структур. Изменяя состав Pd–Zn-содержащих активных компонентов, показана возможность направленного превращения этанола в олефиновую, алкановую или алкан-олефиновую фракцию. Для получения водорода и синтез-газа из продуктов биомассы разработаны пористые мембранно-каталитические системы, проявляющие высокую активность в углекислотном и паровом риформинге этанола, смеси этанола и глицерина, а также уксусной кислоты. Представлена схема получения широкого спектра органических ценных продуктов на основе биоспиртов, не содержащих токсичных примесей, независимая от нефтяного сырья. Согласно представленной схеме, получаемые из этанола и других биоспиртов алканы являются основными компонентами моторных топлив; из олефинов, водорода и моноксида углерода может быть получен широкий ряд продуктов органического синтеза в процессах карбонилирования/гидрокарбонилирования.
Organic sources of fuels from renewable biomass are relevant and promising for the harmonious exploitation of raw material sources. Ethanol and other bio alcohols are the most promising sources as basic energy raw materials, like hydrogen and organic components of motor fuels. The paper presents a new results of ethanol, a mixture of ethanol and glycerin (the major product of biomass) conversion to the alkane-olefin fraction C3–C10+ in the presence of nanoscale single-and bimetalcontaining active components deposited on γ-Al2O3 (<d> = 5÷8 Nm), and on the inner surface of the microchannels of ceramic membranes (<d> = 15÷20 nm). The predecessors were a mono-and bimetallic alkoxideand acetate complexes. The selectivity in the conversion of ethanol to aliphatic hydrocarbons, as well as the content of branched structures depends strongly on the nuclearity and composition of the catalytic metal components. For the first time it is found that glycerol exhibits a high reactivity in the cross-condensation reaction of the carbon skeleton of different nature alcohols. A mixture of ethanol and glycerine is converted into a 60 % olefins C4–C10 composition, containing up to 50 % branched structures in the presence of tantalum-rhenium-containing systems. The controlled conversion of ethanol to the olefin, alkane or alkaneolefin fraction is possible by changing the composition of Pd–Zncontaining active ingredients. The developed porous membrane catalyst systems show a high activity in carbon dioxide and steam reforming of ethanol, a mixture of ethanol and glycerol, and acetic acid. The productional scheme for a wide range of valuable organic products based on bio alcohols containing no toxic impurities and independent from crude oil is presented. Under the scheme, alkanes from ethanol and other bio alcohols are major components of motor fuels; a wide range of products of organic synthesis processes carbonylation/hydrocarbonylation can be obtained from olefins, CO and H2.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.