Despolimerización hidrotermal directa asistida por microondas de la celulosa. | JoVE Visualize

Área de la Ciencia:

Conversión de la conversión de la biomasa.
Microondas Química de las Microondas
La hidrólisis de la celulosa

Sus antecedentes:

La celulosa microcristalina es un componente clave de la biomasa.
La conversión eficiente de la celulosa en productos valiosos como la glucosa es crucial para las biorrefinerías.
Comprender la interacción de la irradiación de microondas con la celulosa es esencial para optimizar los procesos de conversión.

Objetivo del estudio:

Investigar sistemáticamente la interacción de la irradiación por microondas con la celulosa microcristalina.
Para dilucidar el mecanismo que rige la conversión de celulosa asistida por microondas.
Explicar las observaciones experimentales relacionadas con el rendimiento de glucosa y la selectividad.

Principales métodos:

Irradiación por microondas de celulosa microcristalina a temperaturas que van desde los 150 hasta los 270 °C.
Análisis de productos líquidos y sólidos utilizando cromatografía líquida de alto rendimiento (HPLC), resonancia magnética nuclear de carbono-13 (13C NMR), espectroscopia infrarroja de transformación de Fourier (FTIR), análisis elemental CHN y intercambio de hidrógeno y deuterio.
Desarrollo de un modelo mecanicista basado en datos experimentales.

Principales resultados:

Se propuso un mecanismo para la interacción microondas-celulosa, destacando el papel de la movilidad del grupo CH2OH.
Se descubrió que la eficiencia del tratamiento de microondas, la selectividad y el rendimiento de glucosa dependían de la densidad de microondas.
Se observó una alta proporción de glucosa a 5-hidroximetilfurfural (HMF), influenciada por la cristalinidad de la celulosa.
La selectividad más alta hacia la glucosa alcanzó aproximadamente el 75%, con un rendimiento máximo de glucosa del 21%.

Conclusiones:

El mecanismo propuesto explica las observaciones experimentales clave en la conversión de celulosa asistida por microondas.
El grado de libertad de los grupos CH2OH de la celulosa es crítico para el mecanismo de interacción.
La irradiación por microondas ofrece una vía eficiente para la hidrólisis de la celulosa, con selectividad ajustable y rendimiento basado en parámetros de proceso y propiedades del material.