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Produzione di fenoli da cracking catalitico della lignina - Catalytic Hydrocracking of Lignin for Phenols Production

Informazioni tesi

  Autore: Francesco Presta
  Tipo: Laurea liv.II (specialistica)
  Anno: 2007-08
  Università: Politecnico di Torino, Royal Institute of Technology, Stockholm
  Facoltà: Ingegneria
  Corso: Ingegneria chimica
  Relatore: Vito Specchia, Antonello Barresi Sven Järås, Erik Svensson,
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 115

L’estrazione della lignina dal black liquor, un sottoprodotto del legno nella produzione della carta, è economicamente conveniente sia per incrementare la produzione nelle industrie cartarie e sia per produrre composti organici ad alto valore aggiunto.
Oggigiorno, il black liquor viene smaltito nei recovery boilers, i quali rappresentano lo stadio limitante nella catena di produzione in molte industrie per la produzione della carta. Costruire i recovery boilers è molto complesso e soprattutto molto costoso e quelli costruiti in Svezia negli anni 80, 70 o addirittura negli anni 60 furono progettati per coprire la produzione di quel tempo senza considerare possibili futuri aumenti. Pertanto, estraendo la lignina, i recovery boilers lavorerebbero con un carico minore con il vantaggio di aumentare la produzione di carta in molti siti. Inoltre, la lignina potrebbe essere usata direttamente in molte applicazioni oppure usata come materia prima per produrre composti organici come fenoli e benzene.
Con l’aumento del prezzo del petrolio e del prezzo dell’energia crescono le opportunità della lignina come futura materia prima. Invece di bruciare tutto il black liquor, almeno una parte della lignina in esso contenuto potrebbe essere usata in diverse applicazioni come sostituta dei derivati del petrolio. Oggi sembra possibile mettere in atto un processo economicamente conveniente per convertire la lignina in prodotti con un elevato valore economico, soprattutto grazie all’introduzione sul mercato dell’energia dei certificati verdi che hanno lo scopo di limitare l’uso del petrolio.

Una nuova promettente tecnica per estrarre la lignina dal black liquor, conosciuta anche come processo LignoBoost e sviluppata dalla Swedish STFI-Packforsk AB insieme alla Chalmers University of Technology di Gothenburg, ha portato nuovamente alla luce la possibilità di convertire attraverso un processo catalitico la lignina in prodotti ad alto valore aggiunto.

Il Lavoro di tesi si basa sullo studio della produzione dei fenoli tramite un processo di cracking catalitico della lignina. L’obiettivo del progetto è quello di identificare un catalizzatore altamente selettivo per trasformare la lignina direttamente in fenoli. Pertanto, i catalizzatori Fe2O3/ Al2O3, Ni-W/Al2O3 e Pd/TiO2, riportati in letteratura, sono stati preparati, caratterizzati e analizzati. Inoltre, due diversi metodi di preparazione di catalizzatori, la microemulsion e il convenzionale metodo incipient wetness impregnation, sono stati messi a confronto. Infine, dopo avere scelto le condizioni migliori di preparazione del catalizzatore, sono stati analizzati gli effetti di diversi parametri sulla conversione della lignina, sulla resa e sulla selettività dei fenoli.

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3 Introduzione L’estrazione della lignina dal black liquor, un sottoprodotto del legno nella produzione della carta, è economicamente conveniente sia per incrementare la produzione nelle industrie cartarie e sia per produrre composti organici ad alto valore aggiunto. Oggigiorno, il black liquor viene smaltito nei recovery boilers, i quali rappresentano lo stadio limitante nella catena di produzione in molte industrie per la produzione della carta. Costruire i recovery boilers è molto complesso e soprattutto molto costoso e quelli costruiti in Svezia negli anni 80, 70 o addirittura negli anni 60 furono progettati per coprire la produzione di quel tempo senza considerare possibili futuri aumenti. Pertanto, estraendo la lignina, i recovery boilers lavorerebbero con un carico minore con il vantaggio di aumentare la produzione di carta in molti siti. Inoltre, la lignina potrebbe essere usata direttamente in molte applicazioni oppure usata come materia prima per produrre composti organici come fenoli e benzene. Con l’aumento del prezzo del petrolio e del prezzo dell’energia crescono le opportunità della lignina come futura materia prima. Invece di bruciare tutto il black liquor, almeno una parte della lignina in esso contenuto potrebbe essere usata in diverse applicazioni come sostituta dei derivati del petrolio. Oggi sembra possibile mettere in atto un processo economicamente conveniente per convertire la lignina in prodotti con un elevato valore economico, soprattutto grazie all’introduzione sul mercato dell’energia dei certificati verdi che hanno lo scopo di limitare l’uso del petrolio. Una nuova promettente tecnica per estrarre la lignina dal black liquor, conosciuta anche come processo LignoBoost e sviluppata dalla Swedish STFI-Packforsk AB insieme alla Chalmers University of Technology di Gothenburg, ha portato nuovamente alla luce la possibilità di convertire attraverso un processo catalitico la lignina in prodotti ad alto valore aggiunto. Il Lavoro di tesi si basa sullo studio della produzione dei fenoli tramite un processo di cracking catalitico della lignina. L’obiettivo del progetto è quello di identificare un catalizzatore altamente selettivo per trasformare la lignina direttamente in fenoli. Pertanto, i catalizzatori Fe 2 O 3 / Al 2 O 3 , Ni-W/Al 2 O 3 e Pd/TiO 2 , riportati in letteratura, sono stati preparati, caratterizzati e analizzati. Inoltre, due diversi metodi di preparazione di catalizzatori, la microemulsion e il convenzionale metodo incipient wetness impregnation, sono stati messi a confronto. Infine, dopo avere scelto le condizioni migliori di preparazione del catalizzatore, sono stati analizzati gli effetti di diversi parametri sulla conversione della lignina, sulla resa e sulla selettività dei fenoli.

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Parole chiave

catalisi
cracking
fenoli
lignina
microemulsion

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