Tổng hợp, đánh giá hoạt tính xúc tác axit cho phản ứng chuyển hóa fructozơ thành 5-hydroxylmethyfurfural, tiền chất cho tổng hợp polymer sinh học và nhiên liệu sinh học : Đề tài NCKH. QG.14.19

Đ Ạ I H Ọ C Q U Ố C GIA HÀ NỘI đhỡ&m h ị BÁO CÁO TỎNG KẾT K É T Q U A T H ự C H IỆ N ĐẺ T À I K H & C N C Á P Đ Ạ I H Ọ C Q U Ố C G IA Tên đề tài: Tống họp, đánh giá hoạt tính xúc tác axit cho phản ứng chuyển hóa fructozơ thành 5-hydroxylmethyfurfural, tiền chất cho tồng hợp polymer sinh học nhiên liệu sinh học • • • Mã số đề tài: QG.14.19 Chủ nhiệm đề tài: PGS TS Nguyễn Thanh Bình T Ố N G Q U A N K ẾT QUẢ NGHIÊN c ứ u PHẦN II: Đăt vấn đề Trong thập niên gần đây, nhu cầu dầu mó dự kiến tăng đáng kể năm tới, nguyên nhân yếu tăng trưởng kinh tế mạnh mẽ Án Độ Trung Quốc Ớ Việt Nam, với tốc độ tăng trưởng nhanh, nhu cầu lượng lớn Trừ lượng dầu mỏ Việt Nam đánh giá không nhiều, nguồn cung cấp bên ngồi khơng đảm bảo ổn định, phụ thuộc vào nhiều yếu tố kinh tế, địa-chính trị Ngoải ra, nguồn dầu mỏ dự báo sớm cạn kiêt gây ô nhiễm môi trường (hiệu ứng nhà kính) Chính đảm bảo an ninh lương yêu cầu cấp thiết đặt không cho riêng quốc gia Để giải vấn đề trên, nước giới có Việt Nam có chiến lược sách tìm kiếm, phát triển nguồn lượng thay khác, có khả tái tạo thân thiện với mơi trường lượng gió, lượng thủy chiều, pin mặt trời, nhiên liệu sinh h ọ c , Trong nguồn lượng trên, nhiên liệu sinh học phát triển mạnh tiềm lớn có cơng nghệ khơng q đắt đỏ Nhiên liệu sinh học chủ yếu diesel sinh học cồn sinh học Các nhiên liệu sinh học điều chế từ nguồn dầu động thực vật hay từ tinh bột Chính vậy, thương mại hóa nhung sản lượng nhiên liệu sinh học từ nguồn bị hạn chế nhiều phụ thuộc vào nguồn cung cho dầu hay nguồn mỡ động vật thải Ngoài cồn sinh học từ nguồn tinh bột gây nên vấn đề cạnh tranh đất đai trồng lương thực Để giải quyểt vấn đề nay, hệ nhiên liệu sinh học sản xuất trực tiếp từ lignoxenlulo, nói cách khác từ gồ, đặt từ lâu Đây nguồn cung dồi dào, không ảnh hưởng đến đất trồng lương thực tận dụng nguồn gỗ phế thải (rơm rạ, gỗ vụn, ) Trên hướng từ lignoxenlulo thành nhiến liệu sinh học, gần có nhiều nghiên cứu đạt nhiều bước tiến Quá trình hình thành nhiên liệu sinh học từ lignoxenlulo sơ đồ hóa hình 4: rs r AJĨOs Hình 1: Sơ đồ chuyển hóa lignoxenlulo thành hydrocarbon [1] Theo sơ đồ trên, thấy HMF (5-hydroxymethylfurfuran) mắt xích quan trọng chuồi chuyển hóa để hình thành xăng sinh học, diesel sinh học Không thế, nghiên cứu gần cịn cho thấy HM F cịn làm tiền chất (hình 2) để tổng hợp nên vật liệu khác có nhiều ứng dụng đời sống như: axit levunic (tiền chất hỏa dược, làm phụ C arbohydrates: fru to s e , glucose, sucrose, ce llu lo se , in u lin °yX ĩ H Otíiớr I Molecules- I 5-tv/droxymethylfurfural (HMF) OH 5-tiydroxy-4-kato-2psntonoic acid DFF R= H FDA R= OH 3,5-dlhydroxy methylfuran Hình 2: Sơ đồ chuyển hóa HMF thành tiền chất quan trọng khác + Xúc tác tổng họp 5- Hydroxymethylfurfural (HMF) HMF tổng hợp vào cuối kỉ 19 Khi nhà hóa học Dull cộng ông tổng hơp HMF inulin đun nóng với axit oxalic điều kiện áp suất thấp HMF tổng hợp chủ yếu cách đề hidrat hóa monosaccharides loại bỏ ba phân tử nước nhờ xúc tác axit Hiệu suất tổng hợp HMF phản ứng thấp -ÍO-,, „-OH ' p HO ỌH ị , HO Fn^rinjw HO- o S r H0 Hố HỌ H20 Ọ \J Ị H Trong khoảng năm gần đây, số nghiên cứu đột phá cho phép việc điều chế HMF với độ chọn lọc cao (>90%) từ fructoza hay glucozơ xenlulozơ [2], Kết thúc đẩy nhiều nghiên cứu tập trung vào q trình chuyển hóa lignoxenlulo thành nhiên liệu sinh học Vê bản, phân chia hướng nghiên cứu làm hai dạng xúc tác xúc tác axit đồng thể xúc tác axit dị thể Xúc tác đóng Cá: chất xúc tác vơ đồng thể thường phức chất vô hợp chất kim Năm 1986, Var Bekkum [3] nghiên cứu việc hình thành HMF nước fructose môi trường axit HCl quan sát thấy nồng độ carbohydrate ban đầu ảnh hường hiệu suất hình thành HMF Đối với nồng độ fructozơ có nồng độ cao, hiệu suất tạo HMF giảm hình thành lượng lớn humin Việc bổ xung số muối clorua kim loại vào hệ phản ứng cải thiện hiệu st hình ủành HMF [4], Nghiên cứu hiệu suất tạo thành HMF bị ảnh hưởng bời pH, chất axit D m g môi phản ứng ảnh hưởng đến hiệu suất phản ứng hình thành HMF PEG (polyethylene glycol) sử dụng dung môi với tỉ lệ PEG600 : fructozơ = 1:1 (theo khối lượng) [5] Nhiệt độ phản ứng 120 - 200°c thời gian ngắn (10s) cho hiệu suất hình thành HMF :ao, 65% Tuy nhiên xuất sản phẩm phụ este hình thành PEG HMF Ngồi q trình tách sản phẩm tỏ khó khăn HMF vốn không bền nhiệt Một kêt đáng ghi nhận với phản ứng chuyên hóa fructozơ dung mơi nước có mặt axit HC1, với nơng độ cao fructozơ lị vi sóng thực nhóm Hansen [6 ] Trong thí nghiệm này, dung dịch fructozơ 27% kích hoạt vi sóng ls (200°C) cho độ chuyển hóa 52% độ chọn lọc HMF 63% Với thời gian phản ứng lâu (60s), độ chuyển hóa đạt 95% độ chọn lọc HMF giảm xuống 55% Trong dạng dung môi khác sừ dụng chất lỏng ion, [BMIM][C1] (l-butyl-3-methylimidazolium chloride) [7], đường khử fructozơ, glucozơ manozơ đạt độ chuyển hóa 100% có mặt axit Bronsted, H SO 4, 120°c 4h Sản phẩn chuyển hóa fructozơ HMF với hiệu suất đạt 85% Trong với glucozơ manozơ, độ chuyển hóa 100% HMF khơng phải sản phẩm Xúc tác dị thể Xúc tác axit rắn chuyển hóa đường khử thành HMF quan tâm nhiều thời gian gân Vinke cộng [8 ] nghiên cứu chuyển hóa fructozơ với xúc tác nhựa trao đôi ion Phản ứng thực 90°c 48h cho độ chọn lọc HMF 77% Độ chọn lọc HMF cải thiện sử dụng dung môi hữu DMSO hay chất lỏng ion [BMIM][C1] Halliday cộng [9] nghiên cứu chuyển hóa xúc tác nhựa trao đổi ion dung môi DMSO, thời gian phản ứng 5h Kết cho thấy cho độ chuyển hóa 100% độ chọn lọc HMF 85% Năm 2009, Shimizu cộng [10] nghiên cứu phản ứng tách nước fructozơ nhiều hệ xúc tác axit rắn khác (đị đa axit, zeolit, nhựa trao đổi ion) Nhằm loại nước khỏi hệ phản ứng, hệ phản ứng làm việc điều kiện áp xuất thấp (0,97.105 pa) Ket cho độ chuyển hóa 100% độ chọn lọc cao, 97% Nhìn chung việc sử dụng dung mơi hữu DMSO cải thiện q trình loại nước, trách sản phẩm phụ Một số dung môi khác nhà nghiên cứu sử dụng chất lỏng ion [BMIM][C1] Ngoài xúc tác axit rắn thông thường, siêu axit với lực axit lớn tập trung nghiên cứu thời gian gần v ề phân làm oxit kim loại sunphat hóa (hay photphat hóa) dị đa axit Trong nhóm oxit sunfat hóa, Bell [13] cộng nghiên cứu phản ứng chuyển hóa fructozơ xúc tác siêu axit ZrC>2-S 2', 180°c, thời gian phản ímg 20 phút Trong dung môi nước, phản ứng cho độ chọn lọc HMF 37,4% Kết thấp dự đoán tâm hoạt tính bị nhanh chóng mơi trường nước Khi nhóm tác giả thay dung mơi nước DMSO, độ chuyển hóa phản ứng tăng lên 93,6% độ chọn lọc HMF 72,8% Các dị đa axit H 3PW 12O40, H 3S 1W 12O 40, H 3S 1M O 12O 40, CS3PW 12O40 nhiều nhóm nghiên cứu quan tâm Nói chung kết dị đa axit tốt, đặc biệt sử dụng dung môi phản ứng dung môi hữu axeton, [BMIM][C1] Tuy nhiên nhược điểm lớn xúc tác diện tích bề mặt riêng thấp Nhìn chung, xúc tác dị thể so với xúc tác đồng thể có mi điểm ỉớn so có khả tái sinh (tái thu hồi) cao, khơng gặp phải khó khăn vấn đề tách sản phẩm khỏi hệ phản ứng, dễ dàng công nghệ hóa gây nhiễm mơi trường Ngồi ra, từ kết phân tích nhận thấy vai trị dung mơi ánh hưởng cao đến độ chuyển hóa độ chọn lọc HMF cùa phàn ứng Chính vậy, hưởng nghiên cứu tiếp xúc tác dị thể sù dụng dung môi đặc biệt hưởng nhiều triển vọng M ục tiêu Các mục tiêu cụ thể đề tài: - Nghiên cứu, tổng hợp loại xúc tác dị thể (xúc tác axit, siêu axit, dị đa axit) - Đánh giá đặc trưng cấu trúc hình thái xúc tác - Đ;ámỉ giá hoạt tính xúc tác phản ứng chuyển hóa fructozơ thành hydnxym ethylfurfuran (HMF) - N.gtúỉn cứu thông số ảnh hường đến độ chọn lọc HMF (nhiệt độ, hàm lượng fructozơ, h m lượng xúc tác, .)• - Nghiên cứu hệ dung mơi nhằm tăng độ chọn lọc HMF Vớũ tiềm ứng dụng to lớn HMF từ nguồn sinh khối, việc tìm cơng nghệ tốn;g họp tê n tiến xu tất yếu Các hướng nghiên cứu mạnh trình tổng hợp :SỜ X1ÚC :ác axit rắn nhàm đảm bảo cho trình tách sản phẩm dễ dàng Trong xu tất yếu vấru đề Ibảc vệ môi trường, hệ cơng nghệ gần hướng đến tìm kiếm vật liệu thân thiện m'ơi trường, có khả tái tạo (tạo chu trình kín, khơng có phụ phẩm độc hại) Trong hướng đó, việc đe xuất hướng nghiên cứu đến xúc tác axit sở khung cacbon hướng có triểỉn vọ ng Các khung cacbon từ nguồn sinh khối sẵn có tự nhiên, hồ.n to ản :hân thiện với mơi trường, tái tạo Một yếu tố khác quan trọng hướng nghiên cứui tổn;g hợp HMF dung môi sử dụng Để sản phẩm HMF ứng dụng rộng rãi thực tiễm, chii phí tổng họp phải thấp Hiệu suất phản ứng phải cao, độ chọn lọc cao yếu tố quan trọng để giảm giá thành Các kết nghiên cứu cho thấy dung môi có vai trị quan trọng q u trình tổng hợp HMF, đặc biệt chất lỏng ion Chính vậy, với hy vọng có kết mới, có tính (đột pháp tổng hợp HMF, hướng nghiên cứu ảnh hưởng dung môi ion đề tài đề hướng quan trọng Với việc kết hợp đặc tính hệ xúc tác dung rrúơi ion, nhóm tác giả hy vọng có kết nhiều triển vọng cho phản ứng tổng hợp HMF từ fructozơ P h o n g pháp nghiên cứu Cách tiếp cận : - Tùm hiểu tình hình nghiên cứu giới nước qua tài liệu tham khảo - Tổrng hợp xúc tác axit rắn phương pháp khác - Đ o đặc trưng cẩu trúc hình thể khảo sát hoạt tính - Đốinh giá hoạt tính xúc tác, yếu tổ ảnh hường đến hoạt tính - Tố)i ưu quy trình chuyển hóa fructozơ thành HMF Phưtơng pháp nghiên cửu, kỹ thuật sử (lụng: Đê tài sử dụng số kỹ thuật đo chủ yếu sau đây: + Xác định cấu trúc vật liệu: Nhiễu xạ tia X Phổ hồng ngoại (IR), hấp phụ giải hấp NH Hiển vi điện tử quét (SEM), hiển vi điện tử truyền qua (TEM) + X ác định thành phần phản ứng: sẳc kí lỏng cao áp (HPLC), T ổ n g kết kết nghiên cứu Trẽn sở phân tích kết hướng nghiên círu nước giới, đề tài tập chung vầo hai nhóm xúc tác siêu axit (Ag 3PW i 2Ơ 40, ZrƠ S 2’) xúc tác axit sở khung carbon (AC-SO 3H, GO-SO 3H, Amberlyst) 4.1.XÚC tác siêu ax it + Xúc tác đị đa axit Ag 3PW i 2Ơ40 Xúc tác Ag 3PW 12O 40 tổng hợp theo phương pháp trao đổi ion Mầu xúc tác thu được xác định cấu trúc bàng phương pháp nhiễu xạ tia X IR Từ giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu xúc tác giới thiệu hình ta nhân thấy thu cấu trúc cảc kiểu pha dị đa axit BOMOHHOAVATLtnJ-KHOAHOA-raUOHODHKHTO H{uoldo: H{uy«x\Thi Son DT: 0913140353 hUU: íanl»xo@y»hooccm tu/tnk54 R«3 Như vậy, trình sulfat hóa oxit Y-AI2 O khơng làm thay đổi thành phần pha oxit ỴA12 Hình 3: phổ IR mẫu xúc tác Trên phổ IR mẫu S 2‘.Zr0 CÓ băng hấp thụ số sóng 1232 cm '1, 1135 cm '1, 1047 cm ' dao động đặc trưng ion SO 42’ liên kết hai với oxit Z r0 (Zr-0-S-0-Z r) [18] Như kết phổ IR cho thấy bề mặt Z r0 sunfat hóa thành cơng Kết q tương tự thu phổ IR mẫu xúc tác S 2".AỈ20 với băng hấp thụ tại: 1156 cm"1, 1125 cm đặc trưng ion SO 42' liên kết hai với AI2O + Xúc tác axit CO' sơ khung carbon: Các mẫu xúc tác sunfo hóa khung carbon, A C -S03H Amberlyst đánh giá phổ IR (hình 4) phổ EDX (hình 5) BO.MÙN 110AVAT UEU-KIIOA ir>A-TkUONG WIKHTN Tw^GX-l^fcmEWUSAK.-**™ *m.| It ì MON 1*1A VAT UfiU-fcllOA lru-THUC*• raWVibBBtowUSAKorli** IM.V3I) T™ : lh~ Np., Ilun n NISTUVMIMUT: Hình 4: Phổ IR mẫu xúc tác AC (a) AC-SO 3H (b) Tương tự phổ IR mẫu xúc tác siêu axit, phổ IR mẫu xúc tác ACSO 3H xuất cao điểm 1097 cm ' dao động đối xímg s=0 [19, 20] Như vậy, phổ IR cho thấy hình thành nhóm -SO 3H bề mặt AC Sự hình thành nhóm -S O 3H đánh giá thêm qua phổ SEM-EDS (hình 2) Kết cho thấysự có mặt lưu huỳnh mẫu amberlyst-15 AC-SO 3H 19,7%, 0,25% Ị (b) (a) •‘ - L iL C'xo r*»ẰOO C Hình 5: phổ SEM-EDS mẫu AC-SO 3H (a) amberlyst-15 (b) 4.3 H oạt tính xúc tác Hoạt tính xúc tác thể nghiên cứu qua ba thông sổ: thời gian phản ứng, nhiệt độ phản ứng dung môi 3.3.2 Anh hưởng nhiệt độ phàn ứng Hình giới thiệu phụ thuộc hiệu suất chuyển hóa fructose thành HMF theo nhiệt độ Kết cho thấy nhóm xúc tác axit sở khung carbon cho hoạt tính vượt hẳn so với nhóm xúc tác siêu axit Các giá trị đạt hiệu xuất cực đại nhiệt độ tướng ứng xúc tác sau: Amberlyst-15 (82%, 160°C), AC-SO 3H (60%,140°C), Ag 3PW 12O 40 (30%, 120°C) Thứ tự hoạt tính so sánh giá tri chuyển hóa đại xếp nhu sau: Amberlyst-15 > AC-SO 3H >Ag3PW|2O40 > Zr02-S042 A*J -AC Amber / /ì 60 SO 100 120 140 160 180 200 nhiệt đó«#0 Hình : Sự phụ thuộc hiệu suất tạo HMF vào nhiệt độ phản ứng Khi xét kỹ vào xúc tác, nhận thấy xúc tác Amberlyst có hoạt tính cao cho hoạt tính vùng nhiệt độ cao so với xúc tác AC Ag Điều tâm axit bronsted H+ hệ xúc tác AC-SO 3H Ag 3PW i2O 40 linh động so với Amberlyst-15 Tuy nhiên số tâm axit Amberlyst-15 nhiều nên xúc tác thể 1UV/ UAH 111C*J.111 ov p iiu ii uxig C11UJ VII 11WU 11 UVIUJV UỈU1U1 H iT ii \J im i v i u u u iu p 3.3.1 Anh hưởng thời gian phản ứng Hình giới thiệu phụ thuộc hiệu suất chuyển hóa fructose thành HMF theo thời gian nhiệt độ tối ưu cho xúc tác Kết cho thấy thời gian giá trị hiệu suất cực đại đạt đựợc loại xúc tác theo thứ tự sau: Amberlyst-15 (82%, 60 phút) > AC-SO^H (58%, 90 phút) > Ag3PW 12O 40 (32%, phút) > Z r0 2.S 42~( 35%, 90 phút) 90 Z r0 S “ 50 3an •J- 40 -I -* ~ — 20 40 - T-60 SO 10« 120 140 160 T h i g ia n (p h ú t) Hình 7: Hiệu suất tạo HMF xúc tác theo thời gian Như so VỚ I nhóm xúc tác siêu axit, nhóm xúc tác sở khung carbon đạt giá trị hiệu suất cục đại thời gian ngắn Sự giảm xuống hiệu uất phản ứng tạo thành axit levulinic hay axit humic [21-23] 4.3.3 Anh hưởng dung mơi Các thí nghiệm tiến hành điều kiện tương tự 100°c, 120 phút phản ứng với dung môi DMSO, EG H 2O Kết thu cho thấy độ chuyển hóa fructozơ hiệu suất HMF thấp so với trường hợp dùng DMSO: độ chuyển hóa đạt 27,3% so với 86.23% độ chọn lọc đạt «2% so với 36,4% dung mơi DMSO Như việc sử dụng dung mơi DMSO có ưu việt vượt trội so với dung môi nước thông thường q trình chuyển hóa fructose thành HMF Điều dễ dàng giải thích trình tách loại phân tử nước fructozơ thành HMF không thuận lợi mặt nhiệt động hóa học dung mơi nước 4.4 T hảo luận chung Từ kết đánh giá hoạt tính xúc tác cho thấy hiệu suất chuyển hóa fructoza thành 5hydroxymethylfurfural dường phụ thuộc vào hai yếu tốt: lực axit số tâm axit pronsted (hình ) Trong lực axit dường cho phép phản ứng chuyển hóa diễn nhiệt dộ thấp Điều thể qua hoạt tính nhóm xúc tác siêu axit Các siêu axit có lực axit 'V c/ •X ĐHCN Việt Trì C ThS Đ ặng Văn Long J Khoa Hóa Uy viên Mục 19 ủ y viên Mục 19 10 ĐHKHTN CN Đỗ Trung Hiếu Khoa Hóa ĐHKHTN II MỤC TIÊU , NỘI DUNG VÀ SẢN PHẨM D ự KIẾN 10 M ục tiêu ( Bám sát cụ thể hóa định hướng mục tiêu theo đặt hàng - nêu cố) Các mục tiêu cụ thể đề tài: - Nghiên cứu, tổng hợp loại xúc tác dị thể (xúc tác axit, siêu axit, dị đa axit) - Đánh giá đặc trung cấu trúc hình thái xúc tác - Đánh giá hoạt tính xúc tác phản ứng chuyển hóa fructozơ thành 5hydroxymethylfurfuran (HMF) - Nghiên cứu thơng số ảnh hưởng đến độ chọn lọc HMF (nhiệt độ, hàm lượng fructozo, hàm lượng xúc tác, ) - Nghiên cứu hệ dung môi nhằm tăng độ chọn lọc HMF 11-Nội dung NCKH (Nêu rõ nội dung khoa học, cơng nghệ cần giải quyết, hoạt động để thực nội dung tạo sản phẩm; ỷ nghĩa, hiệu việc nghiên cứu, phương án giải quyết, chi rõ nội dung mới, tính kế thừa phát triển, nội dung có tính rủi ro giải pháp khăc phục, ghi rõ chuyên đé cân thực nội dung) Trên sở đánh giá tình hình nghiên cửu chuyển hóa HMF từ fructozơ (mục 13), nhóm nghiên cứa đề xuất hướng nghiên cửu sau: + Nội dung 1: - Tổng họp hệ xúc tác siêu axit MeC>2 -SO/j2" Tổng họp hệ xúc tác axit sở khung cabon Đánh giá đặc tính cấu trúc hình thái xúc tác + Nội dung 2: Đánh giá hoạt tính xúc tác phản ứng chuyển hóa fructozơ thành 5-hyđroxylmethylfurrfural Khảo sát thông số ảnh hường đến độ chuyển hóa, độ chọn lọc sản phẩm Khảo sát vai trị dung môi hệ phàn ứng, dung môi chiết, dung môi ion đến độ chọn lọc HMF + Nội dung 3: Đánh giá vai trò cùa loại tâm xúc tác, vai trị cùa dung mơi cho phàn úng hình thành HMF - Quy trình tổng hợp HMF tối ưu - Đánh giá khả phát triển tiếp nghiên cửu định hướng phát triên hệ xúc tác xanh khả thương mại hóa sản phẩm 12 - Sàn phẩm dự kiến ( Cụ ihế hóa, thuyết minh rõ sàn phẩm khoci học dự kiên , đirợc vân đé , nội dung khoci học giải đem lại đóng góp cho nhận thức khoa học, phá! mới, sả n p h â m công nghệ ( bao gôm phươni’ pháp mới, quy trình cơng nghệ ) hệ J_hổiĩĩỊ thơ nơ tin, liệu tạo ra, có khả lạo thương phẩm, hợp tác mới, d ịc h v ụ ) Vai trò tâm axit đến độ chuyên hóa frưctozo' độ chọn lọc cùa HMF Vai trị dung mơi đến độ chuyển hóa fuctozơ độ chọn lọc HMF - Khả phát triển xúc tác axit sở khung cacbon phản ứng chuyển ' hóa fructozơ thành HMF .13 -T n g quan tình hình nghiên cửu ngồi nuóc đê xuât nghiên cứu đê tài i) 13.1 Đánh giá tổng quan tình hình nghiên cứu lý luận thục tiên thuộc hnh vục Đe tài Ngồi nc (Phân tích đánh giá cóng trình nghiên cửu có liên quan kết quà nghiên cứu lĩnh vục nghiên cứu cùa đê tài; nêu bước tiên vê trình độ KH&CN kêl quà nghiến cứu đó) Trong thập niên gần đây, nhu cầu dầu mỏ dự kiên tăng đáng kể năm tới, nguyên nhân chù yếu tăng trường kinh tế m ạnh mẽ An Độ Trung Quôc Việt N am với tôc độ tăng trường nhanh, nhu cầu lượng lớn Trữ lượng dầu mỏ Việt Nam đánh giá không nhiều, nguồn cung cấp bên ngồi khơng đảm bảo định, phụ thuộc vào nhiều yếu tơ kinh tế, địa-chính trị Ngoải ra, nguồn dầu mỏ dự báo sớm cạn kiệt gây ô nhiễm môi trường (hiệu úng nhà kính) Chính đảm bảo an ninh lượng lả m ột yêu câu cấp thiết đặt không chi cho riêng m ột quốc gia Đê giải vấn đề trên, nước thê giới có Việt Nam có chiên lược sách tìm kiếm, phát triển nguồn lượng thay khác, có khả tái tạo thân thiện với môi trường lượng gió, lượng thủy chiều, pin mặt trời, nhiên liệu sinh học, Trong nguồn lượng trên, nhiên liệu sinh học phát triển m ạnh tiềm lán có cơng nghệ khơng q đắt đò Nhiên liệu sinh học chủ yếu diesel sinh học cồn sinh học Các nhiên liệu sinh học điều chế từ nguồn dầu động thực vật hay từ tinh bột Chích vậy, thương mại hóa sản lượng nhiên liệu sinh học từ nguồn bị hạn chế nhiều phụ thuộc vào nguồn cung cho dầu hay nguồn mỡ động vật thải Ngoài cồn sinh học từ nguồn tinh bột gây nên vấn đề cạnh tranh đất đai trồng lương thực Đề giải quyểt vấn đề nay, hệ nhiên liệu sinh học sản xaẩt trực tiếp từ lignoxenlulo, nói cách khác từ gỗ, đặt từ lâu Đây nguồn cung dồi dào, không ảnh hường đến đất trồng lương thực tận dụng nguồn gỗ phế thài (rơm rạ, gỗ v ụ n , ) Trên hướng từ lignoxenlulo thành nhiên liệu sinh học, gần nghiên cứu có nhiều bước tiến Q uá trình hình thành nhiên liệu sinh học từ lignoxenlulo sơ đồ hóa hình 1: Theo sơ đồ trên, thấy trọng chuỗi chuyển hóa để nghiên cứu gần cịn cho thấv khác có nhiều ứng dạng đời HMF (5-hyclroxymethylfufuran) mắt xích quan hình thành xăng sinh học, diesel sinh học Không thế, HMF cịn làm tiền chất (hình 2) để tổng họp nên vật liệu sống như: ax.it levưnic (tiền chất hóa dược, làm phụ gia), axit 2,5-íurandicarboxylic (FDA: polvmer sinh học) Carbohydrates: , HO fr100°C) mà không bị phân hủy khoảng nhiệt độ rộng Các nghiên cứu gần tổng hợp hữu CO' cho thấy việc sừ dụng dung môi đặc biệt thay thê dung mơi nước hay hữu thơng thường có thê cho kêt khác biệt nhiều triên vọng Ngoài đề tài góp phần đẩy mạnh hướng nghiên cứu “hóa học xanh” -thân thiện với mơi trường- q u a việc sử dụng xúc tác CƯ sở cacbon, m ột nguồn sẵn có tự nhiên 29.2 Đoi với kinh tế - xã hội bảo vệ môi trường (Nêu tác động dự kiến cùa kết nghiên cứu xã hội:đóng góp cho việc xây dựng chủ trương, sách, pháp luật có tác động làm chuyển biến nhận thức xã hội, phát triển kinh tế xã hội bảo vệ môi trường) Cùng với kinh tế nông nghiệp phát triển, lượng sinh khối thải từ nông nghiệp lớn Hướng chuyển xử lý chuyển biến lượng rác thải thành nhiên liệu giải vấn đề mơi trường, vừa góp phần giải vấn đề nhu cầu lượng ngày tăng Hướng nghiên cưu có bước tiến mới, hứa hẹn khả sớm thương mại hóa Việc triển khai hướng nghiên cứu thực tiễn hứa hẹn góp phần quan trọng vấn đề tự chủ vê lượng, đồng thời nâng cao hiệu xuất đấu tư ngành nông nghiệp, ngành chủ chốt nước Với nông nghiệp phát triển, nguồn sinh khối thải lớn, hứa hẹn ngành cơng nghiệp lượng kèm có nhiều tiềm phát triển, tạo rạ nhiều công ăn việc làm cho người dân vùng nông nghiệp 29.3 Đối với tỏ chúc chủ trì sở ủng dụng kế: qua nghiên cứu ( Đối với đơn vị tổ chức thuộc ĐHQG ý t i : nâng cao trình độ, lực cán khoa học, cán giảng dạy, cán quản l ý ; tăng cường thiết bị ) Nghiên cứu hệ vật liệu mới, tiên tiến lĩnh vực lượng sạch, vật liệu tái tạo môt hướng đặt làm trọng tâm Bộ khoa Học & Cơng ne;hệ Đây hướng nghiên cứu cịn non trẻ với đội ngũ nghiên cứu khoa Hóa học nói riêng trường Đại học KHTN-ĐHQG Hà Nội nói chung Đe tài cho phép nhà nghiên cíni tiếp cận, tìm hiểu tạo bước mói, đột phá lĩnh vực Với tính định hưcrng ứng dụng cao Các kết khả quan thu cho phép mở rộng quy mô nghiên cứu sang triển khai cơng nghệ, góp phần vào sách khoai học công nghệ vê nhiên liệu sinh học giai đoạn tới 29.4 Kinh p h í nguồn lực khác mà đề tài đem lại lố V KINH PHỈ T H Ụ C HĨỆN ĐÈ TÀI - Trổng kinh phí thực đề tài 180,0 (triệu đồng) - P ’hân bơ kinh phí: Đ on vị tinh: Triệu đơng ÍSTT Kinh phí Nội dung Năm thú Năm íh ứ — Xây dựng đề cư