14.8: Materias primas de desechos de celulosa

Última actualización
Guardar como PDF

Page ID: 69636

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

Grandes cantidades de biomasa residual rica en celulosa se generan como subproductos de la producción de cultivos en forma de paja restante de la cosecha de grano, residuo de bagazo de la extracción de sacarosa de la caña de azúcar y otros residuos vegetales. Esta biomasa representa una gran cantidad de materia prima esencialmente libre que potencialmente se puede convertir en valiosas materias primas químicas. Una forma en la que esto se puede hacer es mediante el uso de sistemas enzimáticos para descomponer la celulosa en azúcar de glucosa utilizada directamente como materia prima o fermentada para producir etanol. La conversión directa de desechos de celulosa en materias primas es otra ruta. Afortunadamente, la naturaleza ha proporcionado microorganismos eficientes para este propósito en forma de bacterias ruminales que viven en los estómagos de ganado bovino y animales rumiantes relacionados. Se ha encontrado que estas bacterias funcionan bien en fermentadores grandes de los que se excluye el oxígeno si los residuos vegetales se tratan primero con cal (fórmulas químicas Ca (OH) ₂ y CaCo ₃), produciendo ácidos orgánicos de cadena corta que existen como sus sales de calcio en presencia de cal.

Los ácidos orgánicos producidos por las bacterias del rumen en animales que pueden usar celulosa como alimento son absorbidos por los sistemas digestivos de los animales y utilizados como alimento. Los ácidos producidos en los fermentadores están en forma de sales de calcio, las principales de las cuales consisten en acetato de calcio, propionato de calcio y butirato de calcio. Estas sales de calcio de ácidos orgánicos se pueden procesar de varias maneras para producir materias primas para una variedad de síntesis orgánicas. Como se muestra en la Figura 14.6, la acidificación de las sales produce los correspondientes ácidos orgánicos. La reacción de estos ácidos con hidrógeno elemental (hidrogenación) se puede utilizar para convertirlos en alcoholes. El tratamiento térmico (pirólisis) de las sales de calcio de los ácidos orgánicos a 450° C produce cetonas, como las que se muestran en la Figura 14.6. Estos compuestos son materias primas valiosas para una serie de diferentes operaciones de síntesis química.

Figura 14.6. Producción de químicos orgánicos a partir de celulosa a partir de su descomposición por bacterias aisladas del rumen en animales capaces de digerir celulosa. Los primeros productos son los ácidos carboxílicos, que pueden convertirse en alcoholes por hidrogenación y en cetonas por pirólisis