Сибирский федеральный университет

Тип публикации: статья из журнала

Год издания: 2023

Идентификатор DOI: 10.14258/jcprm.20230414105

Ключевые слова: plant raw materials, hemicelluloses, xylan, xylose, xylitol, hydrogenation, ruthenium, Sba-15, растительное сырьё, гемицеллюлозы, ксилан, ксилоза, ксилит, гидрирование, рутений

Аннотация: Ксилитол является важным продуктом переработки ксилана - основной гемицеллюлозы древесины березы и осины. Ксилитол получают прямым гидрированием ксилозы, в данном исследовании субстрат - ксилоза, был получен кислотным гидролизом ксилана древесины березы. Промышленным катализатором процесса получения ксилитола является никель Ренея. Пирофорность, склонность к спеканию, выщелачивание Ni и загрязнение продукта являются актуальными проблемами его применения. Нами разработаны новые нанесенные рутениевые катализаторы гидрирования ксилозы на основе мезопористого силиката SBA-15, допированного оксидом циркония (5Zr-SBA-15). Предложенный способ модификации SBA-15 допированием оксидом циркония улучшает гидротермальную стабильность носителя. Нанесенный Ru присутствует в виде высокодисперсных частиц RuO2 и распределен равномерно. Катализаторы стабильны и безопасны, а их высокая каталитическая активность позволяет вести процесс в очень мягких условиях - в чистой воде при температуре 70 ;°С и давлении 5.5 МПа H2, при этом катализаторы сохраняют селективность по основному продукту на уровне 96-99%. Внедрение в производство ксилитола разработанных катализаторов позволит сократить производственные затраты на очистку продукта, снизить энергетические затраты, тем самым улучшая эколого-экономические показатели процессов глубокой химической переработки растительного сырья. Xylitol is an important product of xylan valorization - the main hemicellulose of birch and aspen wood. Xylitol is obtained by direct hydrogenation of xylose. In present study, the xylose was obtained by acid hydrolysis of birch wood xylan. The industrial catalyst for the xylitol production process is Raney nickel. Pyrophoricity, tendency to sintering, Ni leaching and contamination of the product are actual problems of its use. We have developed new supported ruthenium catalysts based on mesoporous silicate SBA-15 doped with zirconia. The proposed method of modification of SBA-15 by doping with zirconia improves the hydrothermal stability. The deposited Ru is present in the form of highly dispersed RuO2 particles and is distributed evenly. The catalysts are stable, safe and environmentally friendly. Their high catalytic activity allows the process to be carried out in very mild conditions - in pure water at 70 °C and a pressure of 5.5 MPa H2. While the catalysts provide 96-99% selectivity for xylitol. The introduction of the developed catalysts into the xylitol production might reduce the product purification cost of and the process energy consumption, thereby improving ecological and economic indicators of deep chemical processing of plant raw materials.

Журнал: Химия растительного сырья

Выпуск журнала: № 4

Номера страниц: 397-405

ISSN журнала: 10295151

Место издания: Барнаул

Издатель: Алтайский государственный университет, Сибирский государственный университет науки и технологий им. акад. М.Ф. Решетнева, Национальный исследовательский Томский политехнический университет, Красноярский научный центр СО РАН, Сибирский НИИ сельского хозяйства и торфа СО РАСХН, Сибирский федеральный университет, Национальный исследовательский Томский государственный университет

• Голубков Виктор Александрович (Институт химии и химической технологии СО РАН, ФИЦ КНЦ СО РАН)
• Зайцева Юлия Николаевна (Институт химии и химической технологии СО РАН, ФИЦ КНЦ СО РАН)
• Кирик Сергей Дмитриевич (Сибирский федеральный университет)
• Еремина Анна Олеговна (Институт химии и химической технологии СО РАН, ФИЦ КНЦ СО РАН)
• Сычев Валентин Владимирович (Сибирский федеральный университет)
• Таран Оксана Павловна (Сибирский федеральный университет)

• Ядро РИНЦ (eLIBRARY.RU)