Por medio de estudios de análisis termogravimétricos se lograron identificar tres
eventos de descomposición durante la pirolisis de biomasas lignocelulósicas ricas en
pectina, los parámetros cinéticos como energía de activación y factor pre-exponencial
fueron calculados por medio de métodos isocinéticos bajo la consideración de primer
orden en cada evento. Entre los productos importantes durante la descomposición de
pectina se encuentra previamente reportado la producción de furfural proveniente de
la pectina presente en la biomasa. Con el objetivo de identificarlas etapas difíciles a
fin de incorporar un catalizador capaz de mejor el rendimiento de pectina a furfural
las rutas más probables de descomposición de ácido D-galacturónico (compuesto
mayoritario en la pectina) fueron analizadas por medio de la comparación de las
barreras energéticas asociadas con los mecanismos cinéticos probables, parámetros
obtenidos por medio de cálculos De las etapas analizadas como tautomerizacion,
rompimiento de anillo, entre otros los procesos de deshidratación mostraron energías
de activación más significativas en comparación. El efecto de un catalizador
mesoporoso con acidez Brønsted del tipo Al-SBA-15 fue analizado. El análisis
estructural de SBA-15 se realizó por medio de la comparación de parámetros
estructurales como longitud de enlace y ángulos previamente reportados en la
literatura con los obtenidos de manera teórica por medio de cálculos DFT a un nivel
B3LYP/6-31+G (d, p) en diferentes modelos propuestos. La estructura más estable
obtenida fue un modelo bicíclico de 5-6 miembros de Silicio; esta estructura fue
modificada, sustituyendo isomórficamente Si por Al generando acidez del tipo
Brønsted. La fuerza del sitio fue analizada por medio de la comparación de la barrera
energética de deshidratación de metanol como molécula modelo de los grupos OH
en la estructura de ácido D-galacturónico. Los resultados obtenidos mostraron mayor
fuerza en los sitios formados en los silanoles del tipo libre (Q3) y geminal (Q2)
formados por la sustitución isomórfica de Si por Al.
From thermogravimetric analysis (TGA) results three main decomposition events
were identified in the lignocellulosic biomass pyrolysis, the kinetic parameters: pre exponential factor and activation energy for each event were calculated with different
isokinetic methods as first order reaction as consideration. One of the main products
obtained from biomass pyrolysis is furfural it has been previously reported that pectin
decomposition leads to furfural. The most likely routes for the thermal decomposition
of biomass derived D-galacturonic acid leading to furfural were analyzed through
comparison of the activation energy barriers associated with possible kinetic
pathways. Dehydration steps were associated with significant activation barriers. The
effect of a mesoporous catalyst with Brønsted acidity such as Al-SBA-15 was
analyzed. The chemical structure of SBA-15 was optimized by means of a
comparison from the experimental structural data previously reported in literature and
the structural parameters obtained from DFT calculations at B3LYP/6-31+G (d, p)
level of several catalyst surface models. The bicyclic model structure obtained proved
to be representative of framework species in SBA-15. The isomorphic substitution of
Al in the SBA-15 model structure was made in order to generate Brønsted acidity.
The acidity was studied for the dehydration of methanol, this reaction being
representative of the dehydration processes that occur in biomass transformation to
furfural. A higher Brønsted acidity strength was observed in free silanol type (Q3
) and
geminal silanol type (Q2
) sites, formed by the isomorphic Al substitution of Si.
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