Разработка научных основ получения компонентов биотоплива и полупродуктов органического синтеза путем переработки масличной биомассы

Триглицериды, содержащиеся в растительных маслах и животных жирах, являются перспективным сырьем для производства биотоплив и ценных химических соединений. В настоящее время путем конверсии триглицеридов могут быть получены следующие соединения: 1) метиловые или этиловые эфиры жирных кислот (биодизель первого поколения); 2) насыщенные углеводороды и олефины (биодизель второго поколения); 3) высшие альдегиды; 4) высшие насыщенные спирты, которые могут использоваться как реагенты тонкого органического синтеза, а также в качестве компонентов биотоплива. Реализуемый проект направлен на разработку метода получения высших жирных спиртов из возобновляемого сырья (масличной биомассы) путем селективного гидрирования карбоксильной группы. Разработанный подход является перспективной альтернативой окислению высших алканов нефти и отличается экологичностью. В ходе реализации проекта были синтезированы новые катализаторы на основе металлов VIII группы (Pt, Pd, Ru, Ni, Co, Mo), нанесенные на полимерную матрицу сверхсшитого полистирола с использованием субкритической воды. Физико-химический анализ состава и структуры катализаторов показал, что проведение синтеза в среде субкритической воды позволяет получать активные и стабильные наноразмерные каталитические системы - композиты с высокой дисперсностью активной фазы. Синтезированные катализаторы показали высокую активность в реакции гидрирования высших карбоновых кислот с высокой селективностью к образованию высших спиртов. На основании результатов тестирования был выбран наиболее активный и селективный катализатор для процесса гидрирования карбоксильной группы - 1%Pd/СПС. Изучено влияние условий проведения процесса гидрирования с использованием выбранной каталитической системы на выход целевого продукта и конверсию субстрата. На основании полученных данных были подобраны оптимальные условия процесса гидрирования карбоксильной группы модельного соединения - стеариновой кислоты: растворитель - гексан; размер гранул катализатора - 80 мкм, скорость перемешивания - 1300 об/мин; температура - 150°С; парциальное давление водорода - 3 МПа; концентрация субстрата - 0,2 моль/л; концентрация металла-катализатора - 1,5 • 10⁻⁴ моль/л. Выход целевого продукта - стеарилового спирта - при оптимальных условиях с использованием выбранного катализатора составил 99% при 100%-ной конверсии субстрата. На основании проведенных исследований была разработана методика получения жирных спиртов методом гидрирования карбоксильной группы жирных кислот и методика синтеза каталитически активных материалов с использованием субкритической воды.