L kyselina

Na produkciu LA možno použiť doslova všetku lignocelulózovú biomasu (suchozemskú), ako aj nekonvenčné glukózové suroviny, ako sú morské a sladkovodné riasy, a bakteriálne zdroje, ako sú sinice. Rôznorodé poľnohospodárske odpady (lignocelulózová biomasa), konkrétne bavlna, bagasa z cukrovej trstiny, cicer arietinum, ryžová slama, kukuričné ​​stonky, bagasa zo sladkého ciroku a miscanthus, ktoré tvoria potenciálny zdroj LA.

Fruktóza alebo surovina obsahujúca fruktózu, ako napríklad šťava z cukrovej trstiny, je ideálnou surovinou na výrobu LA. Je to kvôli mechanistickým krokom zapojeným do priamej konverzie celulózovej biomasy na LA. Mechanistické kroky zapojené do konverzie celulózy na LA zahŕňajú počiatočný krok hydrolýzy celulózy na glukózu katalyzovanú kyselinou; glukóza sa potom izomerizuje na fruktózu. Postupnými krokmi dehydratácie a rehydratácie sa fruktóza premení na hydroxymetylfurfural a LA. Každý mól fruktózy poskytuje mól LA a kyseliny mravčej. Ťažkým štádiám priamej premeny biomasy na LA, menovite hydrolýze celulózy a izomerizácii glukózy, by sa dalo predísť, ak by sa v priemysle ako surovina namiesto celulózovej biomasy používala fruktóza/sacharidy obsahujúce fruktózu, až kým nebude technológia na priamu konverziu lignocelulózová biomasa na LA je zrelá. To by urýchlilo objavenie sa produktov založených na LA na trhu v službách ľudstva, čím by sa zmiernili problémy energetických a environmentálnych kríz.

Je to analogické s používaním cukrovej trstiny ako suroviny na výrobu bioetanolu v Brazílii a USA, ktorá uzrela svetlo trhu ako náhrada/aditívum benzínu. Kým nedozreje technológia priamej premeny celulózovej suroviny na palivá (bioetanol) a chemikálie (LA), mali by sa ako surovina používať ľahké sacharidy (monomérne/dimérne), aby sa uspokojil rastúci dopyt po palive, ako možno vidieť z paliva. a hospodárskej krízy na Srí Lanke. Výťažok LA 100 % mol. a konverzia 100 % fruktózy sa dosiahne pri 120 stupňoch za 30 hodín s použitím komerčnej živice kyseliny perfluórsulfónovej vo forme peliet ako katalyzátora. Takéto katalytické stratégie je potrebné rozšíriť pre priemyselnú výrobu LA. Diverzifikácia LA na palivá, chemikálie a materiály si vyžaduje obrovské zásoby tejto strategickej chemikálie.

Použitie nekonvenčného reakčného média, akým je -valerolaktón (GVL), ako rozpúšťadla, znížilo aktivačnú energiu procesu premeny biomasy na LA. Reakčná kinetika konverzie glukózy na LA sa urýchlila použitím GVL ako rozpúšťadla namiesto vody. Adsorpcia glukózy na povrchu pevného kyslého katalyzátora (CH3-SBA-15-SO3H) bola zvýšená. Okrem toho sa v médiu GVL urýchlil krok určujúci rýchlosť, konkrétne priama dehydratácia glukózy na 5-HMF, pretože v tomto médiu bol úplne eliminovaný prerušovaný krok izomerizácie glukózy na fruktózu. Aktivačná energia na premenu glukózy na LA bola hlásená ako 62,66 kJ/mol. Výťažok LA sa zvýšil päťkrát, keď sa reakcia uskutočnila v médiu GVL namiesto vody, pričom reakčné podmienky boli pri teplote 160 stupňov počas 120 minút. Ďalšou novou cestou v tejto oblasti výskumu je použitie organických rozpúšťadiel šetrných k životnému prostrediu, menovite hlbinných eutektických rozpúšťadiel (DES), na predúpravu lignocelulózovej biomasy, aby sa znížila odolnosť biomasy a zlepšila sa dostupnosť miesta reakcie pre kyslý katalyzátor.

Použitie DES na predúpravu biomasy zlepšuje dostupnosť miesta katalytickej kyseliny (H+) k reakčnému miestu v substráte dvojakým pôsobením, a to rozpustením hemicelulózovej zložky, ako aj oslabením intermolekulárneho a intramolekulárneho vodíka. väzba, ktorá bráni prístupu k miestu reakcie. Typické príklady takýchto DES zahŕňajú cholínchlorid-kyselinu octovú, cholínchlorid-kyselinu jantárovú, cholínchlorid-kyselinu šťaveľovú, cholínchlorid-kyselinu malónovú a cholínchlorid-kyselinu mliečnu. Inovácia v dizajne katalyzátora zahŕňa dopovanie heteroatómov alebo funkcionalizáciu heteroatómov v materiáloch s aktívnym uhlím, čo z nich robí environmentálne neškodné katalyzátory na konverziu biomasy. Stratégie pre sírovú funkcionalizáciu materiálu z biomasy (Ipomoea carnea) odvodeného od aktívneho uhlíka s použitím roztoku elementárnej síry/hydrazínu za miernych reakčných podmienok (40}0 stupňov ) viedli k obsahu síry 0,34 % hm. a výsledný materiál bol používa sa ako adsorbent pre Hg pre environmentálne aplikácie. Sulfonát/sulfát funkcionalizovaný nitrid uhlíka (g-C3N4) s obsahom síry 9,2 % katalyzoval konverziu glukózy na LA s výťažkom 48 mol % a selektivitou 57 mol %.

Kyselina acetylpropiónová je druh multifunkčnej zlúčeniny obsahujúcej karbonylovú skupinu, vodík a karboxylovú skupinu súčasne, je základnou surovinou pre syntézu všetkých druhov ľahkých chemických produktov, má široké spektrum úžitkovej hodnoty v organickej syntéze a priemyselný a poľnohospodársky, farmaceutický priemysel, -valerolaktón, hydrogenovaný produkt kyseliny acetylpropiónovej, je druh rozpúšťadla na vysokej úrovni a môže sa použiť ako medziprodukt pri výrobe syntetického kaučuku, plastifikátora za studena a povrchovo aktívnej látky. Hydrogenovaný produkt - valerolaktón je vysokoúrovňové rozpúšťadlo a môže sa použiť ako medziprodukt pri výrobe syntetického kaučuku, plastifikátora za studena a povrchovo aktívnej látky.

Chlorid kyseliny acetylpropiónovej možno použiť ako bakteriostatické činidlo pre priemyselnú cirkulujúcu vodu. V poľnohospodárstve sa amínové soli ACP používajú ako herbicídy a defolianty. V medicíne možno kyselinu acetylpropiónovú použiť na výrobu protizápalových liekov a intravenóznych injekcií zo škrobových, glukózových a celulózových surovín hlbokou hydrolýzou. Zvyčajne sa používa kyselina chlorovodíková (alebo kyselina sírová) alebo iné katalyzátory hydrolýzy v prítomnosti podmienok zahrievania 5-krokom generovania hydroxymetylfurfuralu a potom rozkladom 5-hydroxymetylfurfuralu na získanie kyseliny acetylpropiónovej, koncentrovanej filtráciou a potom sa destilácia alebo extrakcia pri zníženom tlaku na výrobu hotového produktu môže použiť ako reakcia karboxylových kyselín, ale aj ako ketónová reakcia, prostredníctvom esterifikácie, halogenácie, esterifikáciou, halogenáciou, hydrogenáciou, oxidačnou dehydrogenáciou, kondenzáciou a inými chemickými reakciami možno vyrábať rôzne produkty. Môžu byť použité ako modifikátory plastov, rozpúšťadlá, liečivá, priemyselné chemikálie, koreniny, medziprodukty pesticídov, medziprodukty organickej syntézy, polymérne prísady, prísady do mazív, povrchovo aktívne látky, tlačiarenské farby, prísady do gumy, kozmetické prísady (vrátane šampónov a oplachov) atď.