La cáscara de naranja representa una fuente renovable de carbono con potencial
para la obtención de productos químicos de alto valor agregado. En este trabajo se
desarrolló una estrategia de valorización integral de este residuo mediante el uso
de catalizadores heterogéneos, incluyendo nanotubos de titanato y zeolitas. Los
nanotubos de titanato fueron sintetizados y modificados para evaluar su
desempeño en la conversión del ácido D-galacturónico, principal componente de la
pectina para la producción de ácido múcico. Paralelamente, se buscó aprovechar
los azúcares liberados durante la transformación de la biomasa, con el propósito de
establecer un esquema de valorización integral de la cáscara de naranja.
En este contexto, se evaluó el efecto de las condiciones de extracción de pectina,
así como la influencia de los minerales presentes naturalmente en la biomasa sobre
su transformación catalítica. Asimismo, se comparó el desempeño de catalizadores
homogéneos y heterogéneos en la conversión de los componentes de la biomasa.
Para comprender la formación y conservación de los productos de interés, se
estudiaron las rutas de degradación de compuestos representativos presentes en
la cáscara de naranja, con enfoque a los mecanismos responsables de la pérdida
de ácido galacturónico y a las condiciones que favorecen su conservación.
Finalmente, se investigó la oxidación catalítica del ácido galacturónico hacia ácido
múcico, determinando el efecto de las impurezas presentes en los hidrolizados
sobre el rendimiento de oxidación.
Los resultados demostraron que la composición mineral de la biomasa, la
naturaleza de los sitios activos de los catalizadores y las rutas de degradación de
los intermediarios desempeñan un papel determinante en la eficiencia global del
proceso.
Orange peel represents a renewable carbon source with potential for the production
of high-value chemicals. In this work, an integrated valorization strategy was
developed for this waste using heterogeneous catalysts, including titanate
nanotubes and zeolites. The titanate nanotubes were synthesized and modified to
evaluate their performance in the conversion of D-galacturonic acid, the main
component of pectin, toward mucic acid. In parallel, the sugars released during
biomass transformation were considered for further valorization, with the aim of
establishing an integrated approach for the utilization of orange peel.
In this context, the effect of pectin extraction conditions and the influence of naturally
occurring minerals in the biomass on its catalytic transformation were evaluated.
The performance of homogeneous and heterogeneous catalysts in the conversion
of biomass components was also compared. To better understand the formation
and preservation of the products of interest, the degradation pathways of
representative compounds present in orange peel were investigated, focusing on
the mechanisms responsible for the loss of galacturonic acid and the conditions that
favor its preservation. Finally, the catalytic oxidation of galacturonic acid to mucic
acid was investigated, with particular emphasis on the effect of impurities present in
the hydrolysates on the oxidation yield.
The results demonstrated that the mineral composition of the biomass, the nature
of the active sites, and the degradation pathways of the intermediates play a key
role in the overall efficiency of the process.
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