BÀI TIỂU LUẬN HMF , năng lượng sinh học

Nguồn cung phong phú dồi dàoCó thể tái tạo trong thời gian ngắnThân thiện vs môi trườngHiện nay đã có một lượng lớn chất hóa học sản xuất từ nguồn nguyên liệu sinh học, trong đó 5 Hydroxymethylfurfural (HMF) đóng vai trò quan trọng.Giảm độ kết tinh của cellulose.Phá vỡ cấu trúc lignin.Loại bỏ một phần hemicellulose.Làm tăng diện tích tiếp xúc của cellulose với enzim trong quá trình tạo thành đường

BÀI TIỂU LUẬN

Tổng hợp 5-hydroxymethylfurfural (HMF)

từ Biomass

Lignocellulose – Nguồn nguyên liệu sinh học

 Nguồn cung phong phú dồi dào

 Có thể tái tạo trong thời gian ngắn

 Thân thiện vs môi trường

……

Ưu điểm của nguyên liệu sinh học

Lignocellulose – Nguồn nguyên liệu sinh học

Bao gồm

• Cellulose

• Hemicellulose

• Lignin

Hiện nay đã có một lượng lớn chất hóa học sản xuất từ nguồn

nguyên liệu sinh học, trong đó 5- Hydroxymethylfurfural (HMF)

đóng vai trò quan trọng

HMF

Quy trình tổng hợp HMF

NGUYÊN LIỆU

TIỀN XỬ LÝ hemicellulose

Thủy phân

Lignin bị phá vỡ

GLUCOSE

FRUCTOSE

Đồng phân hóa

enzim

TIỀN XỬ LÝ

Mục đích

• Giảm độ kết tinh của cellulose

• Phá vỡ cấu trúc lignin

• Loại bỏ một phần hemicellulose

• Làm tăng diện tích tiếp xúc của cellulose với enzim trong quá trình tạo thành đường

TIỀN XỬ LÝ

Phương pháp

Xử lý vật lý

• Nghiền

• Nổ bằng hơi nước áp lực

• Bức xạ chùm electron

• Xử lý vi sóng

Xử lý hóa học

• Xử lý kiềm

• Xử lý amoniac

• Xử lý axit

• Xử lý bằng tác nhân oxy hóa

• Xử lý bằng dung môi hữu cơ

Phương pháp nghiền

Mục đích: Nghiền được sử dụng để loại bỏ rào cản lignin và giảm kích thước cellulose.

Quá trình nghiền được thực hiện bằng máy nghiền búa Vật liệu

trong máy nghiền được nghiền nhỏ do sự va đập của búa với

thành vật liệu.

Máy

nghiền

búa

Phương pháp nổ bằng áp lực hơi

nước

Phương pháp nổ bằng áp lực

hơi nước là một quá trình tác

động cơ học, hóa học và nhiệt

độ lên hỗn hợp nguyên liệu

Nguyên liệu bị phá vỡ dưới tác

dụng của nhiệt, hơi và áp lực

do sự giãn nở của hơi ẩm và

các phản ứng thủy phân các

liên kết glycozit trong nguyên

liệu

 Làm ẩm nguyên liệu

 Giảm áp đột ngột

Thủy phân bằng axit

Xử lý thủy phân cơ bản gồm 2 giai đoạn

Trong công nghiệp sản xuất hóa chất sinh học , người ta thường xử dung axit cho quá trình thủy phân vì enzim celulase giá thành cao

Chọn axit H2SO4

Thủy phân bằng enzim

Để thủy phân celulose đặc biệt là celulose tinh thể cần có sự tham gia của nhiều enzim Celulase là một hệ ezim phức tạp gồm 3 enzim cơ bản :

 Edoglucanase

 Exoglucanas

 Β-glucosidase

Chuyển hóa glucose thành HMF

Hiệu suất HMF xúc tác bởi Cr 3+ trong DMSO ở các

nhiệt độ khác nhau Điều kiện phản ứng : 100mg

cellulose, 4mL DMSO , 0.44 mmol CrCl3 6H20

Ngoài sử dụng xúc tác Cr3+ ta có thể sử dụng các ion khác như Mn2+, Fe3+, Co2+,… để xúc tác chuyển hóa glucose thành HMF

DMSO: demethyl sunfoxide (CH3)2SO

Đồng phân hóa glucose thành fructose

Hạn chế khi chuyển trực tiếp glucose thành HMF

 Hiệu suất chuyển hóa không cao

 Sản phẩm chuyển hóa có chứa nhiều sản phẩm phụ

Cần chuyển glucose thành fructose trước khi chuyển hóa thành HMF

Chuyển Fructose thành HMF

Chất xúc tác để chuyển hóa

fructose thành HMF rất đa

dạng, được chia thành 2 nhóm

chính :

 Xúc tác axit ( chất lỏng đồng

nhất, chất lỏng không đồng

nhất L-L,L-R,L-K)

 Xúc tác kim loại

Ngoài ra còn được phân loại

theo : axit hữu cơ, vô cơ, muối

và các chất khác

Chuyển Fructose thành HMF

Chuyển hóa carbohydrat thành HMF bằng chất xúc tác muối

Crom

Ứng dụng

HMF và dẫn xuất của HMF là sản phẩm quan trọng trong ngành công nghiệp polyme và nhiên liệu sinh học

HMF là dung môi quan trọng trong ngành hóa

FDA là chất có khả năng thay thế axit tetraphtalic trong tổng hợp polime etylen tetraphtalic

CẢM ƠN THẦY VÀ CÁC BẠN

ĐÃ LẮNG NGHE