Разработка катализаторов на основе наноструктурированных алюмосиликатов для гидрооблагораживания лигноцеллюлозной бионефти

Проект направлен на решение проблемы отсутствия активных и стабильных катализаторов гидрооблагораживания бионефти, полученной из лигноцеллюлозного сырья. Актуальность проекта определяется потреблением мировой экономики снизить зависимость от ископаемых энергоносителей. Перспективным вариантом решения проблем диверсификации структуры потребления углеродсодержащих энергоносителей и декарбонизации мировой экономики может стать вовлечение в переработку альтернативных источников, в частности, возобновляемой лигноцеллюлозной биомассы. Сверхнизкое содержание азота (0 – 0,02 %) и полное отсутствие серы в бионефти, полученной из лигноцеллюлозного сырья, открывают широкие возможности для получения экологически чистых компонентов моторных топлив и продуктов нефтехимии. Однако высокая концентрация кислородсодержащих соединений отрицательно сказывается на эксплуатационных свойствах биотоплив – ухудшает их теплотворную способность, термическую и химическую стабильность, повышает коррозионную активность. Поэтому для производства высококачественного биотоплива требуется каталитическое гидрооблагораживание, в частности, гидродеоксигенция первичных жидких продуктов (бионефти). Научная новизна предлагаемых подходов и решений заключается в применении в качестве компонентов носителей катализаторов гидрооблагораживания бионефти новых микро-мезопористых алюмосиликатов, полученных из природных алюмосиликатных нанотрубок галлуазита. Галлуазит – уникальный природный минерал, представляющий собой многослойные трубки, образованные скрученными пластинами каолина, длиной порядка 0,5-1,5 мкм с внешним и внутренним диаметрами 40-60 и 10-30 нм, соответственно. Нанотрубки галлуазита обладают рядом уникальных свойств, таких как разноименно заряженные внутренняя (-Al-OH) и внешняя (-O-Si-O-) поверхности, мезопористая внутренняя полость, сравнительно высокая удельная площадь поверхности (60-100 м^2/г), высокая химическая и термическая стабильность, умеренная кислотность, а также способность прочно удерживать наночастицы активной фазы во внутренней полости трубки. Использование галлуазита и функциональных материалов на его основе в качестве носителей катализаторов позволит контролировать их кислотные и текстурные характеристики. Применение алюмосиликатных нанотрубок галлуазита и иерархических материалов на их основе позволит получать новые катализаторы с контролируемой кислотностью и микро-мезопористой структурой, что обеспечит проведение заявленных процессов с высокой селективностью по целевым продуктам. Возможность введения наночастиц металлов во внутреннее и/или внешнее пространство носителей обеспечит высокую дисперсность активной фазы, доступность каталитических центров для адсорбции молекул субстрата, а также стабильность к вымыванию кислотными компонентами бионефти. Это позволит контролировать процессы гидрирования и деоксигенации, за счет чего будут определены маршруты превращения сырьевых компонентов, установлены закономерности влияния размеров пор, кислотных характеристик и способа синтеза носителя на селективность по целевым продуктам. Реализация данного проекта позволит создать научный задел по синтезу новых микро-мезопористых катализаторов на основе природных алюмосиликатов для гидрооблагораживания сырья растительного происхождения, что с высокой вероятностью поспособствует научно-технологическому развитию в области энергетической эффективности и получения продуктов с высокой добавленной стоимостью из нетрадиционного углеродсодержащего сырья.