Project

Alkanes; Catalysis; Alpha-olefins; Biomass

Lead
En raison des effets croissants du changement climatique liés à l’extraction et l’utilisation du pétrole, la biomasse est de plus en plus présentée comme une source potentielle de matériaux durables. Dans ce contexte, les acides carboxyliques sont des intermédiaires particulièrement intéressants pour la production de carburants et de produit chimiques dérivés de la biomasse. Ces acides peuvent être produits à un rendement élevé et ont des fonctionnalités chimiques qui sont favorables pour le reformage catalytique.
Lay summary
Contenu et objectifs du travail de recherche L’objectif de ce projet et de développer des systèmes catalytiques capable de convertir les acides carboxyliques en alkane et en oléfines. Dans un premier temps, nous étudierons des systèmes de catalyse hétérogène pour produire ces molécules à partir de mélanges purifiés. Cependant, du fait que l’on travaille avec des molécules issues de plantes, leurs mélanges sont généralement en phase aqueuse et contiennent des impuretés organiques et inorganiques qui peuvent nuire au systèmes de conversion. Pour cette raison, nous développerons dans un deuxième temps des systèmes catalytiques capables de convertir ces mêmes molécules dans un mélange provenant directement de la biomasse.   Contexte scientifique et social du projet de recherche La biomasse est particulièrement attractive à cause de sa capacité à fournir des produits à base de carbone tel que les alkanes (composants principal des carburants liquides), ou tel que les oléfines (qui sont à la base de nombreux plastiques, savons ou produits pharmaceutiques). En effet, ces molécules issues du pétrole sont particulièrement difficiles à remplacer par d’autres sources renouvelables tel que l’électricité mais sont néanmoins essentielles pour notre société.

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Last update: 08.12.2014

Active participation

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Number	Title	Start	Funding scheme

As Switzerland and the rest of the world searches for alternatives to fossil fuels, biomass offers an attractive source for renewable fuels and chemicals. This is especially the case for fossil-based products that cannot be easily substituted with alternatives such as renewable electricity including specialty fuels (aviation, trucking, etc.) or carbon based commodity chemicals (e.g. alpha-olefins). In this context, mixtures of carboxylic acids can be produced from the fermentation of biomass-derived sugars and, because of their functionality, represent an attractive target for catalytic upgrading. The literature reveals that certain individual carboxylic acids can be decarboxylated, ketonized and hydrodeoxygenated to produce alkanes. However, there has been no systematic study of carboxylic acids across different catalytic systems. Furthermore, the effect of using different carboxylic acid mixtures, which are the typical results of mixed-culture fermentation to carboxylic acids, has not been studied and offers the possibility of a coordinated optimization of biological and catalytic processes to target tailored fuel mixtures. Finally, oxidative decarboxylation of carboxylic acids to produce alkenes, specifically valuable linear alpha-alkenes (linear alpha-olefins) has been demonstrated through homogeneous catalysis but has not been studied using more industrially relevant heterogeneous catalysis systems. The goal of this project is to produce targeted biomass-derived alkanes and alpha-olefins by catalytic decarboxylation or ketonization of biomass-derived carboxylic acid mixtures. If successful, it would provide a technology with unmatched tailoring capabilities compared to other biomass conversion processes and allow for direct use of our products at minimal adaptation costs.