Создание новых катализаторов на основе природных алюмосиликатов для гидрооблагораживания кислородсодержащих компонентов лигноцеллюлозной бионефти

Проект направлен на решение проблемы создания новых активных и стабильных катализаторов гидрооблагораживания продуктов термодеструкции лигноцеллюлозной биомассы – бионефти. Высокая зависимость мировой экономики от ископаемых энергоресурсов вызывает большой интерес к комбинированному использованию традиционных и альтернативных источников энергии. Большое внимание в качестве альтернативных источников энергии вызывает, лигноцеллюлозная биомасса, представляющая собой древесные отходы непищевых производств. Лигноцеллюлозная биомасса занимает четвертое место по величине среди источников энергии, уступая углю, нефти и газу, и является наиболее доступным возобновляемым источником углерода в мире. Лигноцеллюлозная биомасса, является одним из перспективных видов биосырья, поскольку при ее переработке поддерживается нулевой баланс диоксида углерода в атмосфере и появляется возможность получать топливо с нулевым содержанием сернистых соединений. Существенным недостатком лигноцеллюлозной бионефти, полученной из биомассы, является высокое содержание кислородсодержащих соединений, отрицательно влияющих на эксплуатационные свойства получаемых топлив. Удаление кислорода (гидродеоксигенация) позволяет улучшить теплотворную способность, термическую и химическую стабильность, снизить коррозионную активность продуктов гидрооблагораживания бионефти. Кроме того, практически полное отсутствие каталитических ядов (азота и серы) в бионефти, полученной из лигноцеллюлозной биомассы, позволяет использовать высокоактивные катализаторы на основе благородных металлов в процессе гидрооблагораживания такого сырья. Таким образом, актуальность проекта определяется тем, что разработка новых эффективных катализаторов гидрооблагораживания лигноцеллюлозной бионефти открывает возможность получения из возобновляемого сырья экологически чистых компонентов моторных топлив и ценные продукты нефтехимии. Научная новизна проекта заключается в применении природных алюмосиликатных нанотрубок галлуазита для создания катализаторов гидрооблагораживания на их основе, изучении маршрутов протекаемых реакций в зависимости от условий проведения процесса, а также определении корреляции «состав-структура-свойства». Галлуазит – природный минерал, образованный за счет свертки пластин каолина в полые нанотрубки. Алюмосиликатные нанотрубки галлуазита обладают рядом уникальных свойств, таких как разноименно заряженные внутренняя (-Al-OH) и внешняя (-O-Si-O-) поверхности, мезоразмерная внутренняя полость (10-30 нм), сравнительно высокая удельная площадь поверхности (60-100 м2/г), высокая химическая и термическая стабильность, умеренная кислотность (0,1-0,2 ммоль/г) и механическая прочность. Уникальная структура галлуазита позволяет направленно модифицировать его внешнюю или внутреннюю поверхности для придания необходимых свойств (кислотность, текстурные свойства) катализаторам на его основе. Кроме того, последние мировые исследования подтверждают, что галлуазит можно использовать для синтеза микро-мезопористых цеолитов и композитных материалов с увеличенной прочностью, термической устойчивостью, высокой удельной площадью поверхности и бимодальным распределением пор по размерам. Алюмосиликатные нанотрубки и композитные материалы на его основе будут использованы в качестве носителей активной фазы катализаторов гидродеоксигенации модельных компонентов лигноцеллюлозной бионефти. Полученные фундаментальные знания могут лечь в основу новых технологий приготовления катализаторов гидрооблагораживания возобновляемых источников углеродсодержащего сырья.