1. Repositorio Institucional del Tecnológico Nacional de México (RI - TecNM)
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7. Doctorado en Ciencias de la Ingeniería

Title:	ESTUDIO TEÓRICO-EXPERIMENTAL DE LA EFICIENCIA DEL USO DE LÍQUIDOS IÓNICOS EN PROCESOS DE CONVERSION DE LIGNINA A PRODUCTOS DE ALTO VALOR AGREGADO
Authors:	Campa Guevara, Diana Lucia
Issue Date:	2021-08-01
Publisher:	Tecnológico Nacional de México
metadata.dc.publisher.tecnm:	Instituto Tecnológico de Ciudad Madero
Description:	Pese a los esfuerzos actuales para obtener energías renovables y amigables con el medio ambiente debido a la disminución de reservas de petróleo a nivel mundial, los combustibles fósiles siguen siendo la principal fuente energética en el mundo. La biomasa es cualquier materia orgánica que es renovable con el tiempo, lo que le confiere una ventaja única en la producción de productos de valor agregado. En los últimos 10 años, el interés en la conversión de la biomasa a productos químicos aumentó fuertemente dentro de las empresas industriales y la academia, La biomasa lignocelulósica es la forma más abundante de biomasa en la tierra, con una producción anual de alrededor de 170 mil millones de toneladas métricas, está conformada por tres principales componentes: celulosa, la hemicelulosa y lignina. Como el segundo biopolímero natural más abundante, después de la celulosa, la lignina ha llamado la atención de muchos científicos durante varios siglos. La lignina es un polímero irregular polifenólico amorfo generado a través de la polimerización oxidativa de tres precursores fenólicos primarios de tipo fenilpropano, o monolignoles, que difieren del grado de sustitución del grupo metoxilo, -OCH3, en el anillo fenólico: alcohol ρ-coumarílico, alcohol coniferílico y alcohol sinapílico. En la matriz del polímero de lignina, las fracciones de monolignol se unen a través de una diferente variedad de enlaces interunidades de alquil- o aril- éter, carbono-carbono y enlaces éster muy bajos; el enlace más predominante en el polímero de lignina es el tipo éter β-O-4. Por ello, el principal objetivo de las técnicas de despolimerización es disociar el predominante enlace β-O-4 que representa de un 60-70% de los enlaces totales en la biomolécula. Las rutas exploradas para efectuar la despolimerización de la lignina y su correspondiente transformación a productos de alto valor agregado incluyen técnicas como la pirólisis, hidrogenación catalítica, oxidación, hidrólisis y hidrodesintegración; desafortunadamente emplean altas temperaturas, presiones y/o condiciones ásperas alcalinas o ácidas que resultan en procesos costosos con rendimiento bajos y, a menudo, dan lugar a condensaciones irreversibles, razón por la cual, el desarrollo de nuevas técnicas catalíticas que nos permitan hacer uso de este recurso remanente obteniendo buenos porcentajes de rendimiento y mantener condiciones de operación suaves, es de vital interés en la incorporación de la lignina como materia prima IX El término líquidos iónicos (LIs) ha sido utilizado recientemente para describir a una clase de sales orgánicas que son líquidas a temperaturas de 60 °C y 100 °C y se caracterizan por tener un amplio número de propiedades fisicoquímicas únicas, por lo que recientemente han emergido como una nueva clase de disolventes capaces de reemplazar a los solventes orgánicos. Los LIs son capaces de solubilizar moléculas de lignina y disociar sus enlaces dominantes debido a la facilidad que tienen para romper las interacciones de puente de hidrógeno y de apilamiento π-π presentes en el biopolímero. Por ello, en esta investigación se probó la capacidad de una serie de líquidos iónicos base imidazol para despolimerizar moléculas de lignina en reacciones de hidrólisis ácida. Las condiciones a variar fueron, longitud de cadena alquílica y anión de coordinación. Los resultados muestran que tanto el anión como el catión tienen un efecto en la capacidad de despolimerizar la lignina, a mayor longitud de cadena alquílica, mayor porcentaje de conversión; la efectividad de los aniones fue [Cl– ]>[CH3COOH– ]>[BF4 – ]; además se observó que no existe un efecto significativo de la temperatura en las tendencias de porcentaje de conversión observadas. Adicionalmente, los datos espectroscópicos sugieren que el mecanismo de disociación de enlaces sigue un típico mecanismo de reacción catalizado por ácido de Brønsted, pues las señales muestran una disminución de componentes fenólicos y unidades guayacilo y siringilo en las muestras secas de las ligninas obtenidas durante el proceso de hidrólisis. Los resultados teóricos de dinámica molecular cuántica y estructura electrónica respaldan estos resultados
metadata.dc.type:	info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
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