Bifonksiyonel katalizör ile selülozun sorbitole seçici katalitik hidrotermal elektrolizi

Abstract

Dünyadaki enerji ihtiyacının artması, fosil yakıtların tükeniyor olması ve çevresel sorunların endise yaratması gibi sebepler yenilenebilir hammadde olarak biyokütlenin, hem enerji hem de degerli platform kimyasalları kaynagı olarak kullanılmasını son derece önemli kılmıstır. Bu anlamda, lignoselülozik biyokütlenin temel kaynagı olan selülozdan çesitli süreçlerle degerli kimyasalların eldesi sık çalısılan konulardan olmustur. Bu projede katalitik hidrotermal dönüsüm yöntemi ile Ru-SiO2, Ru-SBA15 ve Ru-SBA15/SO3 bifonksiyonel katalizörler varlıgında selülozdan seçici olarak sorbitol eldesi arastırılmıstır. Hedef ürün olarak ülkemizde üretimi olmayan ve pazar payı çok yüksek olan sorbitol seçilmistir. Sorbitol, baslıca yiyecek, ilaç ve kozmetik ürünlerinde ve C vitamini ara ürünü sentezinde katkı maddesi olarak kullanılan en önemli ve popüler seker alkollerinden bir tanesidir. Sorbitol, organik asitler (süksinik asit, itanoik, fumarik asit vb.), polioller (gliserol, sorbitol, ve ksilitol) ve digerleri (örnegin, etanol, biyohidrokarbonlar, furanlar, vb.) gibi endüstriyel açıdan kullanıslı kimyasallara dönüstürülebilen orijinal platform moleküllerinden biri olarak listelenmistir. Sorbitole karsı artmakta olan talep göz önünde bulundurulursa, bu degerli ürünün seçici üretimine yönelik süreç gelistirilmesinin gerekli oldugu görülmektedir. Bu çalısmada, biyokütlenin en temel kaynagı olan selülozdan ülkemizde üretimi olmayan ve pazar payı yüksek olan sorbitol elde edilmesi hedeflenmistir. Bu kapsamda, kritik altı su reaksiyon ortamında hiçbir oksidan ve toksik çözgen kullanmadan yüksek sıcaklık ve basınçta sulu ortamda katalizör varlıgında dogrudan hidroliz gerçeklestirilmistir. Katalizör olarak selülozdan seçici sorbitol eldesinde ne kadar aktif oldugu çesitli çalısmalarla gösterilmis ve yüksek sıcaklıktaki sulu ortamlarda termal dayanıklılıgı yüksek olan Ru-SiO2, Ru-SBA15 ve Ru-SBA15/SO3 katalizörleri kullanılmıstır. Bu proje kapsamında, sentezlenen bifonksiyonel katalizörler için SEM, BET ve FT-IR analizlerini kapsayan katalizör karakterizasyon çalısması yürütülmüstür. Bu analizlerin sonucunda, bu katalizörlerin basarı ile sentezlendigi görülmüstür. Ru-SBA15 ve Ru-SBA15/SO3 katalizörlerleri varlıgında yapılan deneylerde elde edilen sıvı ürünler için yapılan HPLC analizleri sonucunda, HPLC kromotogramında sorbitole ait karakteristik pikinin gözlemlendigi kısımda hafif bir omuz görülmüstür. Fakat integre edilmesi çok dogru olmayacagı için bu gözlemlenen piklere göre sorbitol konsantrasyonu için bir hesaplama yapılmamıstır. Ru-SiO2 katalizörü varlıgında yapılan deneylerde sorbitol eldesi ve selüloz dönüsümü saglanmıstır. En yüksek sorbitol eldesi ve selüloz dönüsümü 2 g Ru-SiO2 katalizörü varlıgında 150 °C?de 2 saat boyunca kritik altı suda yapılan deneylerde elde edilmistir. En yüksek sorbitol eldesi ve selüloz dönüsümü sırasıyla 234.98 ppm ve % 28.64 olarak bulgulanmıstır.