Katalytická depolymerizácia lignínu zo surovín na výrobu pokročilých biopalív

Anotácia

Cieľom Smernice Európskeho parlamentu a Rady (EÚ) 2015/1513 je urýchlenie využívania pokročilých biopalív. Pokročilé biopalivá využívajú suroviny z biomasy, ktorá nemá vysokú ekonomickú hodnotu pri inom použití ako biopalivo. Tieto pokročilé biopalivá zaručujú vysoké úspory emisií skleníkových plynov s malým rizikom spôsobenia nepriamej zmeny vo využívaní pôdy a nesúťažia priamo o poľnohospodársku pôdu určenú pre trhy s potravinami a krmivom.

Pri parnej explózii (explozívnej defibrilizácii) fytomasy a následnej enzymatickej hydrolýze sa celulóza a hemicelulózy transformujú na skvasiteľné cukry a zo zmesi sa separuje lignín. Lignín je heterogénny sieťovaný amorfný polymér, ktorý vzniká v procese biosyntézy rastlín radikálovou polymerizáciou p-kumaryl, koniferyl a sinapyl alkoholov. Lignín môže byť spaľovaný v špeciálne upravenom fluidnom zariadení, kde sa z neho uvoľní tepelná energia, ktorú využívame vo forme pary ako zdroj tepla a následne na výrobu elektrickej energie. Inou možnosťou využitia je premena lignínu na zmes bio-aromatických uhľovodíkov resp. bio-fenolov alebo na vysokooktánovú zložku benzínu.

Spracovanie lignínu z fytomasy má minimálne tri základné technologické operácie: solvolýzu a depoly-merizáciu, upgrading depolymerizovaných zložiek na žiadané produkty, pri ktorej sa odstránia heteroatómy síry, dusíka a kyslíka. Reakcie sú komplikované vzhľadom na vznikajúce sekundárne oligoméry a polyaromatické látky (uhlík), a preto je výhodné v technológii používať vodík, katalyzátory a vyššie tlaky.
Najdôležitejšou časťou projektu bude výber a optimalizácia vhodných technologických podmienok a použitých katalyzátorov na báze širokopórových zeolitov a zmesných oxidov, ich testovanie na reálnom ligníne z komerčnej výroby bioetanolu z fytomasy a odskúšanie vlastností pripravených produktov. V záverečnom
hodnotení budú pripravené podklady pre technológiu.

Evidenčné číslo projektu

APVV-18-0255 - LIGNAR

Doba riešenia projektu

01.07.2019 – 30.11.2022

Zodpovedný riešiteľ

doc., Ing. Pavol Hudec, CSc. (STU FCHPT)

RNDr. Róbert Kubinec, CSc. (PRIF UK spoluriešiteľ)

Pracoviská participujúce na projekte

Slovenská technická univerzita v Bratislave - Fakulta chemickej a potravinárskej technológie, Oddelenie organickej technológie, katalýzy a ropy
VÚRUP, a.s.
Univerzita Komenského v Bratislave, Prírodovedecká fakulta, Katedra analytickej chémie
Združenie Energy 21

Ciele projektu

Hlavným cieľom projektu je vyvinutie ziskového a ekonomicky efektívneho technologického postupu spracovania vedľajšieho prúdu z technológie výroby bioetanolu z celulózovej biomasy lignínu pomocou postupu kombinujúceho proces solvolýzy, hydrokrakovania a hydrogenačnej rafinácie v prítomnosti katalyzátorov na báze zmesných oxidov. Na dosiahnutie cieľa projektu je potrebné syntetizovať zmesné oxidy na báze hydrotalcitov, charakterizovať ich morfológiu a katalytické vlastnosti. Rozklad lignínu na bio-aromáty a/alebo vysokoktánové zložky do palív. Odskúšanie vlastností pripravených biozložiek a určenie emisného profilu palív. Skúšky na motoroch s cieľom určiť emisný profil palív.