ES2642143B1 - Catalytic process for depolymerization of lignin - Google Patents

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ES2642143B1 ES201630455A ES201630455A ES2642143B1 ES 2642143 B1 ES2642143 B1 ES 2642143B1 ES 201630455 A ES201630455 A ES 201630455A ES 201630455 A ES201630455 A ES 201630455A ES 2642143 B1 ES2642143 B1 ES 2642143B1
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Abstract

Proceso catalítico para la despolimerización de lignina.#La invención hace referencia a un proceso catalítico para la despolimerización de lignina, que emplea un catalizador consistente en un metal de transición y un soporte seleccionado de la lista consistente en nanopartículas de óxidos metálicos, una estructura unidimensional y nanopartículas de óxidos metálicos soportadas en una estructura unidimensional. Además, la invención hace referencia a dicho catalizador y el uso de dicho catalizador para la despolimerización de lignina.Catalytic process for the depolymerization of lignin. # The invention relates to a catalytic process for depolymerization of lignin, which employs a catalyst consisting of a transition metal and a support selected from the list consisting of nanoparticles of metal oxides, a one-dimensional structure and metal oxide nanoparticles supported in a one-dimensional structure. Furthermore, the invention refers to said catalyst and the use of said catalyst for depolymerization of lignin.

Description

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Proceso catalítico para la despolimerización de lignina DESCRIPCIÓNCatalytic process for depolymerization of lignin DESCRIPTION

La invención se refiere a un proceso catalítico para la despolimerización de lignina, mediante el uso de un catalizador que consiste en un metal de transición y un soporte seleccionado de entre los de la lista que consistente en nanopartículas basadas en óxidos metálicos, una estructura unidimensional y nanopartículas basadas en óxidos metálicos y soportadas en una estructura unidimensional. Además la invención se refiere a dicho catalizador y el uso del mismo para la despolimerización de lignina.The invention relates to a catalytic process for the depolymerization of lignin, through the use of a catalyst consisting of a transition metal and a support selected from those in the list consisting of nanoparticles based on metal oxides, a one-dimensional structure and nanoparticles based on metal oxides and supported in a one-dimensional structure. Furthermore, the invention relates to said catalyst and the use thereof for depolymerization of lignin.

ESTADO DEL ARTESTATE OF ART

La lignina es uno de los principales componentes de todas las plantas vasculares y el segundo polímero natural más abundante. La lignina puede ser procesada mediante rutas biológicas, termoquímicas o catalíticas.Lignin is one of the main components of all vascular plants and the second most abundant natural polymer. Lignin can be processed by biological, thermochemical or catalytic pathways.

Las principales desventajas de la conversión biológica son las lentas cinéticas de los procesos metabólicos y la complejidad de operación del proceso, ya que las condiciones de reacción deben ser cuidadosamente controladas para evitar la inactivación de los microorganismos. Por otro lado, en las rutas termoquímicas, la energía térmica se emplea para despolimerizar la estructura de la lignina en gases ligeros, líquidos y sólidos, para su posterior uso en la producción de combustibles y energía. Desafortunadamente, estos procesos implican reacciones mediante radicales libres, lo cual hace que controlar la selectividad del proceso de despolimerización sea complicado. Por el contrario, la despolimerización química ofrece altas velocidades de conversión, mayor selectividad, operación robusta y una más fácil escalabilidad. Este proceso de mejora puede realizarse en un proceso en cascada, en el cual es posible purificar, despolimerizar y convertir los fragmentos de lignina en combustibles y otros productos químicos.The main disadvantages of the biological conversion are the slow kinetics of the metabolic processes and the complexity of the process operation, since the reaction conditions must be carefully controlled to avoid the inactivation of the microorganisms. On the other hand, in thermochemical routes, thermal energy is used to depolymerize the lignin structure in light, liquid and solid gases, for later use in the production of fuels and energy. Unfortunately, these processes involve reactions by free radicals, which makes controlling the selectivity of the depolymerization process complicated. By contrast, chemical depolymerization offers high conversion rates, greater selectivity, robust operation and easier scalability. This improvement process can be carried out in a cascade process, in which it is possible to purify, depolymerize and convert the lignin fragments into fuels and other chemicals.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓNDESCRIPTION OF THE INVENTION

La presente invención divulga una ruta catalítica que consigue despolimerizar lignina rompiendo selectivamente enlaces específicos a elevadas velocidades y genera oligómeros y monómeros, los cuales pueden ser separados para producir compuestosThe present invention discloses a catalytic route that manages to depolymerize lignin by selectively breaking specific bonds at high speeds and generates oligomers and monomers, which can be separated to produce compounds.

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aromáticos o transformados en combustibles y compuesto intermediarios para síntesis de productos químicos.aromatic or transformed into fuels and intermediates for the synthesis of chemical products.

Por lo tanto, un primer aspecto de la presente invención se refiere a un proceso para la despolimerización de lignina, donde el proceso comprende al menos una etapa a) de contacto de una corriente lignínica con un catalizador que consiste en un metal de transición soportado,Therefore, a first aspect of the present invention relates to a process for the depolymerization of lignin, where the process comprises at least one stage a) of contacting a lignin current with a catalyst consisting of a supported transition metal,

donde el soporte seleccionado de la lista que consiste en:where the support selected from the list consisting of:

• nanopartículas de óxidos metálicos• metal oxide nanoparticles

• una estructura unidimensional y• a one-dimensional structure and

• nanopartículas de óxidos metálicos soportadas en una estructura unidimensional• nanoparticles of metal oxides supported in a one-dimensional structure

y la dicha etapa se lleva a cabo en la presencia deand said step is carried out in the presence of

• un agente reductor; y• a reducing agent; Y

• un disolvente seleccionado de la lista que consiste en agua, etanol, metanol, propanol, butanol, decalina, benceno, tolueno, xileno, ciclohexano, gasolina, diésel y combinaciones de los mismos.• a solvent selected from the list consisting of water, ethanol, methanol, propanol, butanol, decalin, benzene, toluene, xylene, cyclohexane, gasoline, diesel and combinations thereof.

El término "corriente lignínica” se refiere aquí a una corriente que comprende lignina. Por ejemplo, esta corriente lignina se obtiene de las vinazas de procesos de producción de etanol celulósico.The term "lignin current" refers here to a current comprising lignin. For example, this lignin current is obtained from the cellulose ethanol production process vinasses.

En una realización preferida, el metal de transición es seleccionado de la lista que consistente en Sn, Ga, Mg, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, La, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au y combinación de los mismos. Preferentemente, el metal de transición es seleccionado de la lista que consistente en Ni, Ru, Pd, Fe, Mo, Co, Cu, Fe y combinación de los mismos. Más preferentemente, el metal de transición se selecciona entre Ru, Ni, y una combinacion de los mismos.In a preferred embodiment, the transition metal is selected from the list consisting of Sn, Ga, Mg, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo , Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, La, Hf, Ta, W, Re, Os, Go, Pt, Au and combination thereof. Preferably, the transition metal is selected from the list consisting of Ni, Ru, Pd, Fe, Mo, Co, Cu, Fe and combination thereof. More preferably, the transition metal is selected from Ru, Ni, and a combination thereof.

En otra realización preferida, el metal de transición se encuentra en la forma de un agregado metálico con un tamaño de partícula entre 1 y 100 nm, preferentemente entre 2 y 50 nm, cuya composición se ha mencionado arriba.In another preferred embodiment, the transition metal is in the form of a metal aggregate with a particle size between 1 and 100 nm, preferably between 2 and 50 nm, whose composition has been mentioned above.

Una realización adicional de la presente invención se refiere un proceso para la despolimerización de lignina, donde las nanopartículas de óxido metálico sonA further embodiment of the present invention relates to a process for depolymerization of lignin, where the metal oxide nanoparticles are

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seleccionadas de la lista que consiste en SiO2, TiO2, V2O5, Cr2O3, MnO2, MgO, Fe2O3, FeO, CoO, ZnO, Y2O3, ZrO2, Nb2O5, CdO, La2O3, SnO2, HfO2, Ta2O5, ^VO3, Re2O7,selected from the list consisting of SiO2, TiO2, V2O5, Cr2O3, MnO2, MgO, Fe2O3, FeO, CoO, ZnO, Y2O3, ZrO2, Nb2O5, CdO, La2O3, SnO2, HfO2, Ta2O5, ^ VO3, Re2O7, Re2O7

Al2O3, CeO2, Cs2O y combinación de los mismos. Preferentemente, las nanopartículas de óxidos metálicos se seleccionan de la lista que consiste en TiO2, V2O5, Cr2O3, MnO2, ZrO2, CeO2 y combinación de los mismos. Más preferentemente, las nanopartículas de óxidos metálicos se seleccionan de la lista que consiste en TiO2, V2O5, MnO2, ZrO2, CeO2 y combinación de los mismos.Al2O3, CeO2, Cs2O and combination thereof. Preferably, the metal oxide nanoparticles are selected from the list consisting of TiO2, V2O5, Cr2O3, MnO2, ZrO2, CeO2 and combination thereof. More preferably, the metal oxide nanoparticles are selected from the list consisting of TiO2, V2O5, MnO2, ZrO2, CeO2 and combination thereof.

El término “estructura unidimensional” se refiere aquí a filamentos, alambres, fibras, pelos, varillas, cintas y tubos cuyas dimensiones laterales se encuentran dentro del rango de los 50 a 5000 nm.The term "one-dimensional structure" refers here to filaments, wires, fibers, hairs, rods, ribbons and tubes whose lateral dimensions are within the range of 50 to 5000 nm.

En una realización preferente, la estructura unidimensional es seleccionada de la lista que consiste en nanotubos de C, nanotubos de TiO2, nanotubos de V2O5, nanotubos de MnO2, nanotubos de ZrO2, fibras de carbono, láminas de grafeno y combinación de los mismos.In a preferred embodiment, the one-dimensional structure is selected from the list consisting of C nanotubes, TiO2 nanotubes, V2O5 nanotubes, MnO2 nanotubes, ZrO2 nanotubes, carbon fibers, graphene sheets and combination thereof.

Preferentemente, la estructura unidimensional de carbón es nanotubos de C, esto es, nanotubos de carbono. Más preferentemente, los nanotubos de carbón tiene una relación de aspecto longitud:diámetro (L/D) entre 5 y 2000 y longitudes comprendidas entre los 50 y los 5000 nm.Preferably, the carbon one-dimensional structure is C nanotubes, that is, carbon nanotubes. More preferably, the carbon nanotubes have an aspect ratio length: diameter (L / D) between 5 and 2000 and lengths between 50 and 5000 nm.

En una realización preferente, la estructura unidimensional comprende nanopartículas magnéticas en su superficie.In a preferred embodiment, the one-dimensional structure comprises magnetic nanoparticles on its surface.

Preferentemente las nanopartículas magnéticas son nanopartículas de óxidos de Fe (II I) como Fe2O3, NiOFe2O3, CuOFe2O3, MgOFe2O3 y combinación de los mismos; estas nanopartículas magnéticas facilitan la extracción y separación del catalizador de la mezcla de reacción después de reacción, mediante el uso de una unidad de separación electromagnética.Preferably, the magnetic nanoparticles are Fe (II I) oxide nanoparticles such as Fe2O3, NiOFe2O3, CuOFe2O3, MgOFe2O3 and a combination thereof; These magnetic nanoparticles facilitate the extraction and separation of the catalyst from the reaction mixture after reaction, by using an electromagnetic separation unit.

En una realización preferente, el porcentaje en peso de las nanopartículas magnéticas de óxidos de Fe (III) en la estructura unidimensional se encuentra en el rango del 5 al 60 % en masa. Preferentemente, el porcentaje en peso de las nanopartículas magnéticas de óxidos de Fe (III) en la estructura unidimensional se encuentra se encuentra entre 10 % y 50 %, y más preferentemente entre el 20 % y el 40 %.In a preferred embodiment, the percentage by weight of the magnetic nanoparticles of Fe (III) oxides in the one-dimensional structure is in the range of 5 to 60% by mass. Preferably, the percentage by weight of the magnetic nanoparticles of Fe (III) oxides in the one-dimensional structure is between 10% and 50%, and more preferably between 20% and 40%.

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Como se menciona arriba, la etapa a) del proceso de despolimerización de lignina se realiza en presencia deAs mentioned above, step a) of the lignin depolymerization process is carried out in the presence of

• un agente reductor; y• a reducing agent; Y

• un disolvente seleccionado de la lista que consiste en agua, etanol, metanol, propanol, butanol, decalina, benceno, tolueno, xileno, ciclohexano, gasolina, diésel y combinaciones de los mismos.• a solvent selected from the list consisting of water, ethanol, methanol, propanol, butanol, decalin, benzene, toluene, xylene, cyclohexane, gasoline, diesel and combinations thereof.

En una realización preferente, el agente reductor es seleccionado de la lista que consiste en hidrógeno, ácido fórmico, etanol, metanol y combinaciones de los mismos.In a preferred embodiment, the reducing agent is selected from the list consisting of hydrogen, formic acid, ethanol, methanol and combinations thereof.

En otra realización preferente, la etapa a) se realiza a presiones comprendidas entre 10 bar y 100 bar y temperaturas entre 150 °C y 400 °C.In another preferred embodiment, step a) is carried out at pressures between 10 bar and 100 bar and temperatures between 150 ° C and 400 ° C.

Preferentemente, la etapa a) se realiza a presiones comprendidas entre 10 bar y 70 bar, preferentemente a presiones entre 30 bar y 60 bar y, más preferentemente entre 40 bar y 60 bar.Preferably, step a) is carried out at pressures between 10 bar and 70 bar, preferably at pressures between 30 bar and 60 bar and, more preferably between 40 bar and 60 bar.

Preferentemente, la etapa a) se realiza a temperaturas entre 150 °C y 300 °C, preferentemente a temperaturas entre 150 °C y 250 °C, y más preferentemente entre 180 °C y 200 °C.Preferably, step a) is carried out at temperatures between 150 ° C and 300 ° C, preferably at temperatures between 150 ° C and 250 ° C, and more preferably between 180 ° C and 200 ° C.

Una realización adicional de la presente invención aporta un proceso para la despolimerización de lignina, donde la corriente lignínica previamente empleada en la etapa a) ha sido previamente purificada.A further embodiment of the present invention provides a process for depolymerization of lignin, where the lignin current previously used in step a) has been previously purified.

En otra realización preferente, el pH de la corriente lignínica de la etapa a) se encuentra entre 4 y 8, preferentemente entre 4 y 6.In another preferred embodiment, the pH of the lignin current of step a) is between 4 and 8, preferably between 4 and 6.

Además, otra realización preferente de la presente invención se refiere al anterior proceso que además comprende una etapa b) de recuperación del catalizador. Preferentemente, la recuperación del catalizador se realiza mediante filtrado, por ejemplo usando un hidrociclón o un filtro de partículas. En una realización adicional, la etapa b) va seguida de una etapa b’) que comprende la recuperación del catalizador mediante la aplicación de un campo magnético entre 0.1 Teslas y 5 Teslas, dicho catalizador comprende una estructura unidimensional que comprende nanopartículasIn addition, another preferred embodiment of the present invention relates to the above process which further comprises a step b) of catalyst recovery. Preferably, the recovery of the catalyst is carried out by filtration, for example using a hydrocyclone or a particulate filter. In a further embodiment, step b) is followed by a step b ’) comprising the recovery of the catalyst by applying a magnetic field between 0.1 Tesla and 5 Tesla, said catalyst comprising a one-dimensional structure comprising nanoparticles

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magnéticas en su superficie. Por ejemplo, se puede utilizar un ciclón electromagnético.magnetic on its surface. For example, an electromagnetic cyclone can be used.

En otra realización preferida, el proceso mencionado comprende además una etapa c) de purificación de la corriente obtenida en la etapa b) o en la etapa b’) mediante la separación de una corriente que consisten en un disolvente y una corriente lignínica no despolimerizada de una corriente que consiste en compuestos aromáticos derivados de la lignina. Por ejemplo esta separación es una destilación de la corriente obtenida en la etapa b) o en la etapa b’).In another preferred embodiment, the mentioned process further comprises a step c) of purifying the current obtained in step b) or in step b ') by separating a stream consisting of a solvent and a non-depolymerized lignin stream of a stream consisting of aromatic compounds derived from lignin. For example, this separation is a distillation of the current obtained in stage b) or in stage b ’).

Otro aspecto de la presente invención se refiere al proceso de obtención de etanol y/o butanol que comprendeAnother aspect of the present invention relates to the process of obtaining ethanol and / or butanol comprising

• etapas a) a c) de la despolimerización de lignina según el proceso descrito arriba; y• steps a) to c) of depolymerization of lignin according to the process described above; Y

• una etapa d) de contacto entre microorganismos genéticamente modificados y los compuestos aromáticos derivados de la lignina obtenidos durante la etapa c).• a stage d) of contact between genetically modified microorganisms and the aromatic compounds derived from lignin obtained during stage c).

Preferentemente, los microorganismos genéticamente modificados se seleccionan de la lista que consiste en hongos basidiomycetes, chrysosporium phanerochaete, y streptomyces spp.Preferably, genetically modified microorganisms are selected from the list consisting of basidiomycetes fungi, chrysosporium phanerochaete, and streptomyces spp.

Un tercer aspecto de la invención se refiere a un catalizador que consiste en un metal de transición y un soporte, donde el soporte está formado por nanopartículas de óxidos metálicos soportados en una estructura unidimensional.A third aspect of the invention relates to a catalyst consisting of a transition metal and a support, where the support is formed by nanoparticles of metal oxides supported in a one-dimensional structure.

En una realización preferida, el metal de transición se elige la una lista que consist en Sn, Ga, Mg, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, La, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au y combinación de los mismos. Preferentemente, el metal de transición se selecciona de la lista que consiste en Ni, Ru, Pd, Fe, Mo, Co, Cu, Fe y combinación de los mismos. Más preferentemente, el metal de transición se selecciona entre Ru, Ni and y combinación de los mismos.In a preferred embodiment, the transition metal is chosen from a list consisting of Sn, Ga, Mg, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo , Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, La, Hf, Ta, W, Re, Os, Go, Pt, Au and combination thereof. Preferably, the transition metal is selected from the list consisting of Ni, Ru, Pd, Fe, Mo, Co, Cu, Fe and combination thereof. More preferably, the transition metal is selected from Ru, Ni and and combination thereof.

En otra realización preferida, el metal de transición se encuentra en la forma de un agregado metálico con un tamaño de partícula entre 1 y 100 nm, preferentementeIn another preferred embodiment, the transition metal is in the form of a metal aggregate with a particle size between 1 and 100 nm, preferably

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entre 2 y 50 nm, y más preferentemente entre 2 y 5 nm, cuya composición se menciona arriba.between 2 and 50 nm, and more preferably between 2 and 5 nm, whose composition is mentioned above.

Una realización adicional del catalizador hace referencia a nanopartículas de óxidos metálicos seleccionados de la lista que consiste en SiO2, TiO2, V2O5, Cr2O3, MnO2, MgO, Fe2O3, FeO, CoO, ZnO, Y2O3, ZrO2, Nb2O5, CdO, La2O3, SnO2, HfO2, Ta2O5,A further embodiment of the catalyst refers to metal oxide nanoparticles selected from the list consisting of SiO2, TiO2, V2O5, Cr2O3, MnO2, MgO, Fe2O3, FeO, CoO, ZnO, Y2O3, ZrO2, Nb2O5, CdO, La2O3, SnO2 , HfO2, Ta2O5,

WO3, Re2O7, Al2O3, CeO2, Cs2O y combinación de los mismos. Preferentemente, las nanopartículas de óxidos metálicos se seleccionan de la lista que consiste en TiO2, V2O5, Cr2O3, MnO2, ZrO2, CeO2 y combinación de los mismos. Más preferentemente, las nanopartículas de óxidos metálicos se seleccionan de la lista que consiste en TiO2, V2O5, MnO2, ZrO2, CeO2 y combinación de los mismos.WO3, Re2O7, Al2O3, CeO2, Cs2O and combination thereof. Preferably, the metal oxide nanoparticles are selected from the list consisting of TiO2, V2O5, Cr2O3, MnO2, ZrO2, CeO2 and combination thereof. More preferably, the metal oxide nanoparticles are selected from the list consisting of TiO2, V2O5, MnO2, ZrO2, CeO2 and combination thereof.

Otra realización del catalizador hace referencia a una estructura unidimensional, seleccionada de la lista que consiste en nanotubos de C, nanotubos de TiO2, nanotubos de V2O5, nanotubos de MnO2, nanotubos of ZrO2, fibras de carbono, láminas de grafeno y combinación de los mismos.Another embodiment of the catalyst refers to a one-dimensional structure, selected from the list consisting of C nanotubes, TiO2 nanotubes, V2O5 nanotubes, MnO2 nanotubes, ZrO2 nanotubes, carbon fibers, graphene sheets and combination thereof .

Preferentemente, la estructura unidimensional son nanotubos de carbono. Más preferentemente, los nanotubos de carbono tienen una relación de aspecto longitud: diámetro (L/D) de entre 5 y 2000 con longitudes entre 50 nm y 5000 nm.Preferably, the one-dimensional structure are carbon nanotubes. More preferably, the carbon nanotubes have a length: diameter (L / D) aspect ratio between 5 and 2000 with lengths between 50 nm and 5000 nm.

En una realización preferente, la estructura unidimensional comprende nanopartículas magnéticas en su superficie. Preferentemente las nanopartículas magnéticas son nanopartículas de óxidos magnéticos de Fe (III) como por ejemplo Fe2O3, NiOFe2O3, CuOFe2O3, MgOFe2O3 y una combinación de las mismas.In a preferred embodiment, the one-dimensional structure comprises magnetic nanoparticles on its surface. Preferably, the magnetic nanoparticles are Fe (III) magnetic oxide nanoparticles such as Fe2O3, NiOFe2O3, CuOFe2O3, MgOFe2O3 and a combination thereof.

En una realización preferente, el porcentaje en peso de las nanopartículas magnéticas de óxidos de Fe (III) en la estructura unidimensional varían entre un 5 y un 60 %. Preferentemente, el porcentaje en peso de las nanopartículas de óxidos de Fe (III) en la estructura unidimensional varía entre el 10 y el 50 %, más preferentemente entre el 20 y el 40 %.In a preferred embodiment, the percentage by weight of the magnetic nanoparticles of Fe (III) oxides in the one-dimensional structure vary between 5 and 60%. Preferably, the percentage by weight of the nanoparticles of Fe (III) oxides in the one-dimensional structure varies between 10 and 50%, more preferably between 20 and 40%.

El último aspecto de la invención está relacionado con el uso del catalizador mencionado arriba para la despolimerización de lignina.The last aspect of the invention is related to the use of the catalyst mentioned above for the depolymerization of lignin.

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A menos que se defina de otro modo, todos los términos técnicos y científicos usados en el presente documento tienen el mismo significado que comúnmente es entendido por un experto habitual en la materia a la que pertenece la presente invención. Procedimientos y materiales similares o equivalentes a aquellos descritos en el presente documento pueden usarse en la práctica de la presente invención. En toda la descripción y reivindicaciones, la palabra "comprende” y sus variaciones no pretenden excluir otras características técnicas, aditivos, componentes o etapas. Objetivos, ventajas y características adicionales de la invención serán evidentes para aquellos expertos en la materia tras el examen de la descripción o pueden aprenderse por la práctica de la invención. Los siguientes ejemplos y dibujos se proporcionan a modo de ilustración y no pretenden ser limitantes de la presente invención.Unless otherwise defined, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by a person skilled in the art to which the present invention belongs. Procedures and materials similar or equivalent to those described herein may be used in the practice of the present invention. Throughout the description and claims, the word "comprises" and its variations are not intended to exclude other technical characteristics, additives, components or stages. Objectives, advantages and additional features of the invention will be apparent to those skilled in the art after examination of the description or can be learned by the practice of the invention The following examples and drawings are provided by way of illustration and are not intended to be limiting of the present invention.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOSBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

FIG. 1 Esquema del proceso en cascada para el aislamiento, purificación y despolimerización de corrientes lignínicas empleando catalizadores heterogéneos.FIG. 1 Cascade process scheme for the isolation, purification and depolymerization of lignin currents using heterogeneous catalysts.

FIG. 2 Esquema del proceso en cascada para el aislamiento, purificación y despolimerización de corrientes lignínicas empleando catalizadores heterogéneos.FIG. 2 Cascade process scheme for the isolation, purification and depolymerization of lignin currents using heterogeneous catalysts.

FIG. 3 Cromatograma de GC-MS de los productos principales identificados en Ejemplo 1; 1) 4-etilfenol, 2) 2,3-dihidro-1-benzofurano, 3) 1-(2-methoxyphenyl)etanol, 4)2,6-dimetoxi-4-(prop-2-en-1-il)fenol, 5) metil (2E)-3-(4-hidroxifenil)prop-2-enoato.FIG. 3 GC-MS chromatogram of the main products identified in Example 1; 1) 4-ethylphenol, 2) 2,3-dihydro-1-benzofuran, 3) 1- (2-methoxyphenyl) ethanol, 4) 2,6-dimethoxy-4- (prop-2-en-1-yl) phenol, 5) methyl (2E) -3- (4-hydroxyphenyl) prop-2-enoate.

FIG 4 Espectro de correlación inversa de 1H-13C (HSQC) medido en DMSO-d6 a 25 °C de vinazas secas (material con contenido en lignina) derivado de bioetanol celulósico antes de la despolimerización catalítica.FIG 4 Reverse correlation spectrum of 1H-13C (HSQC) measured in DMSO-d6 at 25 ° C of dried vinasse (material with lignin content) derived from cellulosic bioethanol before catalytic depolymerization.

FIG 5 Espectro de correlación inversa de 1H-13C (HSQC) medido en DMSO-d6 a 25 °C de vinazas secas (material con contenido en lignina) derivado de bioetanol celulósico después del tratamiento en metanol durante 4 h a 200 °C, 750 rpm y 25 bar de H2 en ausencia de catalizador.FIG 5 Reverse correlation spectrum of 1H-13C (HSQC) measured in DMSO-d6 at 25 ° C of dried vinasse (material with lignin content) derived from cellulosic bioethanol after methanol treatment for 4 h at 200 ° C, 750 rpm and 25 bar of H2 in the absence of catalyst.

FIG. 6 Cromatograma de GC-MS de los productos principales identificados en el Ejemplo 2; 1) 4-etilfenol, 2) 2,3-dihidro-1-benzofurano, 3) 1-(2-methoxyphenyl)etanol, 4)2,6-dimetoxi-4-(prop-2-en-1-il)fenol, 5) metil (2E)-3-(4-hidroxifenil)prop-2-enoato.FIG. 6 GC-MS chromatogram of the main products identified in Example 2; 1) 4-ethylphenol, 2) 2,3-dihydro-1-benzofuran, 3) 1- (2-methoxyphenyl) ethanol, 4) 2,6-dimethoxy-4- (prop-2-en-1-yl) phenol, 5) methyl (2E) -3- (4-hydroxyphenyl) prop-2-enoate.

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FIG 7: Espectro de correlación inversa de 1H-13C (HSQC) medido en DMSO-d6 a 25 °C de lignina seca derivada de la producción de bioetanol celulósico después de 4 h de reacción a 200 °C, 25 bar de H2 y 750 rpm de agitación en presencia de 50 mg de un catalizador de 5 % Ru/ZrO2. La masa inicial de lignina fue aproximadamente 500 mg y se usaron 20 ml de metanol como disolvente.FIG 7: Inverse correlation spectrum of 1H-13C (HSQC) measured in DMSO-d6 at 25 ° C of dry lignin derived from the production of cellulosic bioethanol after 4 h of reaction at 200 ° C, 25 bar of H2 and 750 Stirring rpm in the presence of 50 mg of a 5% Ru / ZrO2 catalyst. The initial mass of lignin was approximately 500 mg and 20 ml of methanol was used as solvent.

FIG 8: Cromatograma de GC-MS de los productos principales identificados en el Ejemplo 3; 1) 4-etilfenol, 2) 2,3-dihidro-1-benzofurano, 3) 1-(2-methoxyphenyl)etanol, 4)2,6-dimetoxi-4-(prop-2-en-1-il)fenol, 5) metil (2E)-3-(4-hidroxifenil)prop-2-enoato.FIG 8: GC-MS chromatogram of the main products identified in Example 3; 1) 4-ethylphenol, 2) 2,3-dihydro-1-benzofuran, 3) 1- (2-methoxyphenyl) ethanol, 4) 2,6-dimethoxy-4- (prop-2-en-1-yl) phenol, 5) methyl (2E) -3- (4-hydroxyphenyl) prop-2-enoate.

FIG 9: Cromatograma de GC-MS de los productos principales identificados en el Ejemplo 4; 1) 4-etilfenol, 2) 2,3-dihidro-1-benzofurano, 3) 1-(2-methoxyphenyl)etanol, 4)2,6-dimetoxi-4-(prop-2-en-1-il)fenol, 5) metil (2E)-3-(4-hidroxifenil)prop-2-enoato.FIG 9: GC-MS chromatogram of the main products identified in Example 4; 1) 4-ethylphenol, 2) 2,3-dihydro-1-benzofuran, 3) 1- (2-methoxyphenyl) ethanol, 4) 2,6-dimethoxy-4- (prop-2-en-1-yl) phenol, 5) methyl (2E) -3- (4-hydroxyphenyl) prop-2-enoate.

FIG 10: Espectro de correlación inversa de 1H-13C (HSQC) medido en DMSO-d6 a 25 °C de lignina seca derivada de la producción de bioetanol celulósico después de 4 h de reacción a 200 °C, 25 bar de H2 y 750 rpm de agitación en presencia de 50 mg de un catalizador de 5 % Ru/ZrO2/MWCNT. La masa inicial de lignina fue aproximadamente 500 mg y se usaron 20 ml de metanol como disolvente.FIG 10: Inverse correlation spectrum of 1H-13C (HSQC) measured in DMSO-d6 at 25 ° C of dry lignin derived from the production of cellulosic bioethanol after 4 h of reaction at 200 ° C, 25 bar of H2 and 750 Stirring rpm in the presence of 50 mg of a 5% Ru / ZrO2 / MWCNT catalyst. The initial mass of lignin was approximately 500 mg and 20 ml of methanol was used as solvent.

EJEMPLOSEXAMPLES

A continuación se describe un proceso en cascada para el aislamiento, purificación y despolimerización de corrientes lignínicas empleando un catalizador heterogéneo.A cascade process for the isolation, purification and depolymerization of lignin currents using a heterogeneous catalyst is described below.

La Figura 1 muestra el diagrama de proceso detallado para el aislamiento, purificación y despolimerización de corrientes lignínicas, ej. vinazas procedentes de la producción de bioetanol celulósico. Inicialmente, la corriente lignínica (1) es alimentada en la unidad de purificación (19) que opera a temperaturas entre 298 K y 373 K, en la cual una disolución ácida acuosa se añade mediante la corriente (6). En esta unidad de purificación (19) cualquier residuo de celulosa y/o hemicelulosa presente en la corriente (1) se solubiliza, mientras que los polímeros de lignina precipitan selectivamente.Figure 1 shows the detailed process diagram for the isolation, purification and depolymerization of lignin currents, e.g. vinasses from the production of cellulosic bioethanol. Initially, the ligninic stream (1) is fed into the purification unit (19) operating at temperatures between 298 K and 373 K, in which an aqueous acid solution is added by the stream (6). In this purification unit (19) any cellulose and / or hemicellulose residue present in the stream (1) is solubilized, while lignin polymers precipitate selectively.

La corriente resultante (2) se alimenta a la unidad de separación (20), en la que los sólidos que comprenden polímeros de lignina se separan en la corriente (7) y la fracción líquida, corriente (3), se envía a la unidad de recuperación de ácido (21). LaThe resulting stream (2) is fed to the separation unit (20), in which the solids comprising lignin polymers are separated into the stream (7) and the liquid fraction, stream (3), is sent to the unit acid recovery (21). The

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unidad de recuperación (21) separa cualquier sólido y material orgánica adicional de la disolución ácida, obteniéndose una corriente rica en ácido (6) que se recicla a la unidad (19), mientras que la corriente enriquecida en impurezas (5) es enviada a la instalación de tratamiento de aguas. Con el fin de mantener el pH constante en la unidad (19), se añade ácido fresco al proceso a través de la corriente (4), consistente en ácido concentrado.recovery unit (21) separates any additional solid and organic material from the acid solution, obtaining a stream rich in acid (6) that is recycled to the unit (19), while the stream enriched in impurities (5) is sent to Water treatment facility. In order to keep the pH constant in the unit (19), fresh acid is added to the process through the stream (4), consisting of concentrated acid.

La corriente lignínica (7) se alimenta a la unidad (22) para ajustar su pH y realizar el acondicionamiento final. La corriente (9) puede ser o una disolución acuosa diluida con pH básico, o una corriente de agua con pH neutro. La corriente (8) que contiene la fracción líquida se envía a la instalación de tratamiento de aguas residuales, mientras que la corriente sólida (10) que contiene la lignina purificada se envía al reactor (23) que contiene el catalizador. Como alternativa, la corriente lignínica producida en la unidad (20) puede ser enviada directamente a la unidad de reacción (23) mediante la corriente (11), derivando o evitando la unidad de ajuste de pH (22). En otra alternativa, la corriente lignínica (1) puede alimentarse directamente en el reactor (23) mediante la corriente (18) derivando o evitando las unidades (19), (20) y (22); si la pureza de la corriente lignínica es lo suficientemente elevada, i. e. tiene un bajo contenido en cenizas y celulosa.The lignin current (7) is fed to the unit (22) to adjust its pH and perform the final conditioning. The stream (9) can be either an aqueous solution diluted with basic pH, or a water stream with neutral pH. The stream (8) containing the liquid fraction is sent to the wastewater treatment plant, while the solid stream (10) containing the purified lignin is sent to the reactor (23) containing the catalyst. Alternatively, the lignin current produced in the unit (20) can be sent directly to the reaction unit (23) by means of the current (11), by deriving or avoiding the pH adjustment unit (22). In another alternative, the lignin current (1) can be fed directly into the reactor (23) by means of the current (18) by deriving or avoiding the units (19), (20) and (22); If the purity of the lignin current is high enough, i. and. It has a low ash and cellulose content.

El reactor (23) puede ser operado en fase líquida simple o en fase líquida bifásica dependiendo de la concentración de agua en la corriente lignínica de entrada: corrientes (10), (11) y (18).The reactor (23) can be operated in a single liquid phase or in a biphasic liquid phase depending on the concentration of water in the incoming ligninic stream: streams (10), (11) and (18).

En una realización, el reactor (23) opera en una sola fase que comprende agua o alcoholes diluidos (26), macromoléculas de lignina, el catalizador de hidrogenación (A) y una corriente de agente reductor (12).In one embodiment, the reactor (23) operates in a single phase comprising dilute water or alcohols (26), lignin macromolecules, the hydrogenation catalyst (A) and a reducing agent stream (12).

En otra realización, el reactor (23) opera en modo bifásico en fase líquida, que incluye fases acuosas (e. g. agua, alcoholes o mezclas de los mismos) y fases orgánicas (ej. compuestos aromáticos derivados de la lignina, gasolina, diésel o tolueno) con unos ratios volumétricos de fase acuosa a orgánica entre 0.1:1 y 10:1.In another embodiment, the reactor (23) operates in a biphasic mode in the liquid phase, which includes aqueous phases (eg water, alcohols or mixtures thereof) and organic phases (eg aromatic compounds derived from lignin, gasoline, diesel or toluene ) with volumetric ratios of aqueous to organic phase between 0.1: 1 and 10: 1.

El producto de la despolimerización de lignina (14) se alimenta a la unidad de separación (24) que separa el disolvente y la lignina no despolimerizada para serThe lignin depolymerization product (14) is fed to the separation unit (24) that separates the solvent and the unpolymerized lignin to be

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recicladas en la corriente (13) de la corriente de aromáticos derivada de la lignina en la corriente (15).recycled in the stream (13) of the aromatic stream derived from lignin in the stream (15).

Alternativamente, los compuestos aromáticos purificados separados en la unidad de proceso (24) se alimentan al reactor (25), en el que son convertidos en productos de valor añadido (ej. etanol, butanol) (17) empleando microorganismos modificados genéticamente para metabolizar los compuestos aromáticos.Alternatively, the purified aromatic compounds separated in the process unit (24) are fed to the reactor (25), in which they are converted into value-added products (eg ethanol, butanol) (17) using genetically modified microorganisms to metabolize the aromatic compounds

La Figura 2 muestra en detalle un diagrama de proceso alternativo para el aislamiento, purificación y despolimerización de corrientes lignínicas, ej. vinazas procedentes de la producción de bioetanol celulósico empleando un catalizador con propiedades magnéticas. En este proceso, una corriente de salida (27) del reactor (23) llega a un separador electromagnético (28) que recupera el catalizador mediante la aplicación de un campo magnético. La corriente purificada (30) se alimenta de vuelta al reactor (23). Además, el uso de un separador electromagnético permite la extracción de lignina parcialmente despolimerizada (corriente 29) del catalizador retenido en el separador electromagnético y los monómeros (corriente 31). La corriente (31) se alimenta a la unidad de proceso (24) para el posterior fraccionamiento de los compuestos fenólicos.Figure 2 shows in detail an alternative process diagram for the isolation, purification and depolymerization of lignin currents, e.g. vinasses from the production of cellulosic bioethanol using a catalyst with magnetic properties. In this process, an output current (27) from the reactor (23) reaches an electromagnetic separator (28) that recovers the catalyst by applying a magnetic field. The purified stream (30) is fed back to the reactor (23). In addition, the use of an electromagnetic separator allows the extraction of partially depolymerized lignin (stream 29) of the catalyst retained in the electromagnetic separator and the monomers (stream 31). The current (31) is fed to the process unit (24) for the subsequent fractionation of the phenolic compounds.

La etapa más crítica del proceso en cascada descrito por las Figuras 1 y 2 es la despolimerización de las corrientes lignínicas usando el reactor (23), que opera en fase simple.The most critical stage of the cascade process described by Figures 1 and 2 is the depolymerization of the lignin currents using the reactor (23), which operates in single phase.

Para evaluar esta etapa crítica los siguientes catalizadores fueron sintetizados (ver Tabla 1):To evaluate this critical stage the following catalysts were synthesized (see Table 1):

Muestra A: nanopartículas de 5 % M/ZrO?, donde M = metal de transiciónSample A: 5% nanoparticles M / ZrO ?, where M = transition metal

Se sintetizó zirconia (nanopartículas de ZrO2) por precipitación de hidróxido de zirconio. En primer lugar, 37.53 g de oxinitrato de Zr(IV) hidratado fueron añadidos a 405.7 ml de agua desionizada y la mezcla se agitó durante 2 h hasta que la sal se disolvió completamente. Luego se añadió una disolución de amonio gota a gota para iniciar la precipitación, hasta alcanzar un pH de 10. Una vez precipitado, el sólido se envejeció a temperatura ambiente entre 65 y 72 horas, controlando y ajustando el pH cuando era necesario para asegurar que el pH se mantenía a 10 durante todo el proceso. El sólido resultante se filtró y lavó con agua desionizada, hasta que el pH delZirconia (ZrO2 nanoparticles) was synthesized by precipitation of zirconium hydroxide. First, 37.53 g of hydrated Zr (IV) oxynitrate were added to 405.7 ml of deionized water and the mixture was stirred for 2 h until the salt dissolved completely. An ammonium solution was then added dropwise to initiate precipitation, until a pH of 10 was reached. Once precipitated, the solid was aged at room temperature between 65 and 72 hours, controlling and adjusting the pH when necessary to ensure that the pH was maintained at 10 throughout the process. The resulting solid was filtered and washed with deionized water, until the pH of the

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agua de lavado fue igual a 7. Este sólido se lavó 3 veces con etanol para eliminar impurezas adicionales. El sólido se secó en un horno durante 12 h y se calcinó en una mufla a 500 °C durante 10 h. La masa final de ZrO2 fue 12.87 g.wash water was equal to 7. This solid was washed 3 times with ethanol to remove additional impurities. The solid was dried in an oven for 12 h and calcined in a flask at 500 ° C for 10 h. The final mass of ZrO2 was 12.87 g.

Muestra A1: el catalizador 5 % Ru/ZrO2 se sintetizó mediante impregnación en exceso. Para esta síntesis, una determinada cantidad de la sal precursora (RuCl3) se disolvió en agua desionizada, con el fin de obtener una disolución que permitiese producir un catalizador con un 5 % en peso del metal activo en el soporte. La disolución se impregnó en el soporte deseado y el catalizador se secó en una estufa a 100 °C durante la noche. El catalizador resultante se calcinó en una mufla en atmósfera de aire, con una rampa de temperatura de 2 horas hasta alcanzar 400 °C y luego el catalizador se mantuvo a 400 °C durante 4h.Sample A1: the 5% Ru / ZrO2 catalyst was synthesized by excess impregnation. For this synthesis, a certain amount of the precursor salt (RuCl3) was dissolved in deionized water, in order to obtain a solution that allowed to produce a catalyst with 5% by weight of the active metal in the support. The solution was impregnated in the desired support and the catalyst was dried in an oven at 100 ° C overnight. The resulting catalyst was calcined in a muffle in an air atmosphere, with a temperature ramp of 2 hours to reach 400 ° C and then the catalyst was maintained at 400 ° C for 4h.

Muestra A2: el catalizador 5 % Ni/ZrO2 se sintetizó siguiendo el mismo procedimiento que para el catalizador anterior, pero el metal activo se impregnó mediante impregnación a humedad incipiente siendo el precursor empleado Ni(NO3)2.Sample A2: the 5% Ni / ZrO2 catalyst was synthesized following the same procedure as for the previous catalyst, but the active metal was impregnated by impregnation to incipient moisture, the precursor being used Ni (NO3) 2.

Muestra B: 5 % X/MWCNT, donde X = metal de transición o nanopartículas de ZrO2Sample B: 5% X / MWCNT, where X = transition metal or ZrO2 nanoparticles

5 g de MWCNT- MgO-Al2O3 fueron preparados mediante deposición química en fase vapor de carbono sobre un catalizador de FeCo. Los siguientes precursores se disolvieron en 35 ml de agua desionizada: 8.97 g de Mg(NO3)2.6H2O, 31.35 mg de (NH4)aMo7O24.4H2O, 870 mg de Fe(NO3)3.9H2O y 5.54 g de Al(NO3)3.9H2O. Las sales se mezclaron con 5 g de ácido cítrico. El sólido seco se calcinó durante 3 h a 773 K. Para crecer los MWCNT, 500 mg de FeCo-MgO-Al2O3 se colocaron en el interior de un reactor de flujo calentado a 773 K en un flujo continuo de H2 durante 30 minutos. Luego, la temperatura se elevó a 973 K en flujo de He durante 20 minutos. Finalmente, se alimentó un flujo de C2H4 en He con una relación volumétrica de 1:3 (C2H4:He) durante 10 min a 973 K para obtener MWCNT-MgO-Al2O3. Luego el MgO- Al2O3 empleado como soporte fue eliminado: 5 g de MWCNT-MgO-Al2O3 fueron tratados en una disolución de HF al 10 % durante 1 h y a 323 k para eliminar el soporte de óxidos metálicos (MgO y Al2O3), obteniéndose los MWCNT. El material resultante se lavó con agua destilada hasta alcanza un pH neutro. Luego, 1 g de MWCNT purificado se trató con 50 ml de ácido nítrico (HNO3, 16 M) en agitación durante 3 h a 393 K. El producto resultante se enfrió hasta temperatura ambiente y luego se filtró usando filtros de nylon con un tamaño de poro de 0.22 pm. Los sólidos5 g of MWCNT-MgO-Al2O3 were prepared by chemical deposition in the carbon vapor phase on a FeCo catalyst. The following precursors were dissolved in 35 ml of deionized water: 8.97 g of Mg (NO3) 2.6H2O, 31.35 mg of (NH4) aMo7O24.4H2O, 870 mg of Fe (NO3) 3.9H2O and 5.54 g of Al (NO3) 3.9 H2O The salts were mixed with 5 g of citric acid. The dried solid was calcined for 3 h at 773 K. To grow the MWCNT, 500 mg of FeCo-MgO-Al2O3 was placed inside a flow reactor heated to 773 K in a continuous flow of H2 for 30 minutes. Then, the temperature rose to 973 K in He flow for 20 minutes. Finally, a flow of C2H4 in He was fed with a volumetric ratio of 1: 3 (C2H4: He) for 10 min at 973 K to obtain MWCNT-MgO-Al2O3. Then the MgO-Al2O3 used as support was eliminated: 5 g of MWCNT-MgO-Al2O3 were treated in a 10% HF solution for 1 h and 323 k to remove the support of metal oxides (MgO and Al2O3), obtaining the MWCNT . The resulting material was washed with distilled water until it reaches a neutral pH. Then, 1 g of purified MWCNT was treated with 50 ml of nitric acid (HNO3, 16 M) under stirring for 3 h at 393 K. The resulting product was cooled to room temperature and then filtered using nylon filters with a pore size from 0.22 pm. The solids

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recuperados se lavaron repetidamente con agua desionizada hasta alcanzar un pH de 7. Los nanotubos de carbono oxidados (MWCNT-COOH, tratados con ácido) se secaron a 343 K durante la noche en una estufa de vacío. Luego, 1 g de MWCNT- COOH se añadió a una mezcla de 20 ml de ácido sulfúrico (H2SO4, 18 M) y 300 ml de anhídrido acético ((CH3-CO)2O), bajo agitación constante a 353 K. Pasadas 2 h, la mezcla de reacción se enfrió a temperatura ambiente y la mezcla espesa obtenida se filtró y lavó con agua desionizada para eliminar cualquier ácido residual, y luego se secó durante la noche en un horno de vacío 343 K.The recovered ones were washed repeatedly with deionized water until a pH of 7 was reached. The oxidized carbon nanotubes (MWCNT-COOH, treated with acid) were dried at 343 K overnight in a vacuum oven. Then, 1 g of MWCNT-COOH was added to a mixture of 20 ml of sulfuric acid (H2SO4, 18 M) and 300 ml of acetic anhydride ((CH3-CO) 2O), under constant stirring at 353 K. After 2 h , the reaction mixture was cooled to room temperature and the thick mixture obtained was filtered and washed with deionized water to remove any residual acid, and then dried overnight in a 343 K vacuum oven.

Muestra B1: el catalizador 5 % Ru/MWCNT se sintetizó mediante el método de impregnación a humedad incipiente. Una determinada cantidad de la sal precursora (RuCl3) se disolvió en una mezcla con una proporción 1:1 (v/v) de metanol y agua desionizada, con el fin de obtener una disolución que permita obtener un catalizador con un 5 % en peso del metal activo en el soporte. La disolución se impregnó en el soporte deseado y después el catalizador se secó en una estufa a 100 °C durante la noche. Después, la calcinación del catalizador se llevó a cabo en un reactor tubular de cuarzo, con un flujo vertical de nitrógeno de 20 ml/min. Se estableció una rampa de temperatura de 3 °C/min hasta alcanzar 400 °C y entonces el catalizador se mantuvo a esta temperatura durante 4 h en flujo de nitrógeno.Sample B1: the 5% Ru / MWCNT catalyst was synthesized by the impregnation method to incipient moisture. A certain amount of the precursor salt (RuCl3) was dissolved in a mixture with a 1: 1 (v / v) ratio of methanol and deionized water, in order to obtain a solution that allows obtaining a catalyst with 5% by weight of the active metal in the support. The solution was impregnated in the desired support and then the catalyst was dried in an oven at 100 ° C overnight. Then, the calcination of the catalyst was carried out in a tubular quartz reactor, with a vertical nitrogen flow of 20 ml / min. A temperature ramp of 3 ° C / min was established to reach 400 ° C and then the catalyst was maintained at this temperature for 4 h under nitrogen flow.

Muestra B2: el catalizador 5 % Ni/MWCNT se sintetizó siguiendo el mismo procedimiento que para el catalizador anterior, pero el precursor empleado fue Ni(NO3)2.Sample B2: the 5% Ni / MWCNT catalyst was synthesized following the same procedure as for the previous catalyst, but the precursor used was Ni (NO3) 2.

Muestra B3: el catalizador 50 % ZrO2/MWCNT se preparó empleando una disolución de propóxido de zirconio al 70 vol. % en propanol (C12H28O4Zr) obtenida de Sigma- Aldrich para preparar una solución de impregnación del precursor en isopropanol (99.99 % de Sigma-Aldrich). Para impregnar 200 mg de MWCNT-purificados (suministrados por SouthWest NanoTechnologies), 0.49 ml de isopropóxido de zirconio al 70 vol. % en propanol fueron disueltos en 0.31 ml de isopropanol. La disolución se impregnó mediante impregnación a humedad incipiente en atmósfera inerte. El material impregnado se secó en una estufa a 100 °C durante la noche. Los sólidos se calcinaron después en un reactor de flujo pistón con un flujo vertical de nitrógeno de 20 ml/min. Se estableció una rampa de temperatura de 3 °C/min hasta alcanzar 400 °C y luego el catalizador se mantuvo a esta temperatura durante 4 horas en flujo de nitrógeno.Sample B3: The 50% ZrO2 / MWCNT catalyst was prepared using a 70 vol zirconium propolis solution. % in propanol (C12H28O4Zr) obtained from Sigma-Aldrich to prepare an impregnation solution of the precursor in isopropanol (99.99% of Sigma-Aldrich). To impregnate 200 mg of MWCNT-purified (supplied by SouthWest NanoTechnologies), 0.49 ml of 70 vol. Zirconium isopropoxide. % in propanol were dissolved in 0.31 ml of isopropanol. The solution was impregnated by impregnation to incipient moisture in an inert atmosphere. The impregnated material was dried in an oven at 100 ° C overnight. The solids were then calcined in a piston flow reactor with a vertical nitrogen flow of 20 ml / min. A temperature ramp of 3 ° C / min was established to reach 400 ° C and then the catalyst was maintained at this temperature for 4 hours under nitrogen flow.

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Muestra C: 5 % M/ZrO2/MWCNT, donde M = metal de transiciónSample C: 5% M / ZrO2 / MWCNT, where M = transition metal

Muestra C1: el catalizador 5 % Ru/ZrO2/MWCNT se sintetizó mediante el método de impregnación a humedad incipiente. Una determinada cantidad de la sal precursora (RuCl3) se disolvió en una determinada cantidad de mezcla 1:1 (v/v) de metanol y agua, con el fin de obtener una disolución que permitiese obtener un catalizador con un 5 % en peso del metal activo en el soporte. El soporte empleado para este catalizador fue el catalizador 50 % ZrO2/MWCNT descrito anteriormente. La disolución se impregnó en el soporte deseado y luego el catalizador se secó en una estufa a 100 °C durante la noche. Después, la calcinación del catalizador se realizó en un reactor tubular de cuarzo, con un flujo vertical de nitrógeno de 20 ml/min. Se estableció una rampa de temperatura de 3 °C/min hasta alcanzar 400 °C, manteniéndose el catalizador a esta temperatura durante 4 horas en flujo de nitrógeno.Sample C1: The 5% Ru / ZrO2 / MWCNT catalyst was synthesized by the method of impregnation to incipient moisture. A certain amount of the precursor salt (RuCl3) was dissolved in a certain amount of 1: 1 (v / v) mixture of methanol and water, in order to obtain a solution that allowed to obtain a catalyst with 5% by weight of the active metal in the support. The support used for this catalyst was the 50% ZrO2 / MWCNT catalyst described above. The solution was impregnated in the desired support and then the catalyst was dried in an oven at 100 ° C overnight. Then, the calcination of the catalyst was carried out in a tubular quartz reactor, with a vertical nitrogen flow of 20 ml / min. A temperature ramp of 3 ° C / min was established to reach 400 ° C, the catalyst being kept at this temperature for 4 hours under nitrogen flow.

Muestra D: 5 % M/ZrO2/MWCNT- nanopartículas de Fe2O3 magnéticas, donde M = metal de transiciónSample D: 5% M / ZrO2 / MWCNT- magnetic Fe2O3 nanoparticles, where M = transition metal

Muestra D1: el catalizador de M/ZrO2/MWCNT- nanopartículas magnéticas de Fe2O3 con propiedades magnéticas se sintetizó de acuerdo a los siguientes pasos:Sample D1: the catalyst of M / ZrO2 / MWCNT-magnetic nanoparticles of Fe2O3 with magnetic properties was synthesized according to the following steps:

El primer paso consistió en la oxidación del soporte carbonoso (MWCNT) para generar grupos funcionales oxigenados. Dichos grupos funcionales deberían anclar las nanopartículas de Fe2O3 magnéticas. Para la oxidación del soporte carbonoso (MWCNT), una determinada cantidad de nanotubos de carbono se añadió a una disolución del 60 % v/v de HNO3, agitándose a 65 ° C durante 3 horas y a 300 rpm. Después, la mezcla se neutralizó, primero por dilución con agua desionizada y después añadiendo lentamente amonio hasta que el pH fue igual a 7. La mezcla neutralizada se filtró con un Büchner y el sólido obtenido se lavó con agua desionizada. Dicho sólido se secó en una estufa a 80 °C durante la noche.The first step was the oxidation of the carbonaceous support (MWCNT) to generate oxygenated functional groups. Such functional groups should anchor the magnetic Fe2O3 nanoparticles. For the oxidation of the carbonaceous support (MWCNT), a certain amount of carbon nanotubes was added to a solution of 60% v / v of HNO3, stirring at 65 ° C for 3 hours and at 300 rpm. Then, the mixture was neutralized, first by dilution with deionized water and then slowly adding ammonium until the pH was equal to 7. The neutralized mixture was filtered with a Büchner and the solid obtained was washed with deionized water. Said solid was dried in an oven at 80 ° C overnight.

El segundo paso consistió en anclar las nanopartículas magnéticas de Fe2O3 en la superficie del soporte (MWCNT) mediante métodos de deposición como impregnación en exceso y/o impregnación a humedad incipiente. Para la incorporación de las partículas magnéticas, en primer lugar se preparó una disolución de FeN3O9.H2O. Los nanotubos de carbón oxidados del paso anterior se añadieron a esta disolución y la mezcla se mantuvo en agitación durante 3 horas y después la disolución se evaporóThe second step was to anchor the Fe2O3 magnetic nanoparticles on the surface of the support (MWCNT) by deposition methods such as excessive impregnation and / or impregnation to incipient moisture. For the incorporation of the magnetic particles, a solution of FeN3O9.H2O was prepared first. The oxidized carbon nanotubes from the previous step were added to this solution and the mixture was kept under stirring for 3 hours and then the solution was evaporated.

manteniendo la agitación. Los sólidos se recuperaron y secaron en una estufa a 100 °C durante la noche. Después, el sólido se trató térmicamente a 750 °C durante 3 horas en un flujo de 100 ml/min de nitrógeno, para formar las especies magnéticas de hierro. El sólido obtenido se tamizó y la fracción con un tamaño de particula por 5 debajo de 100 pm se recuperó para su uso como soporte magnético.Maintaining agitation The solids were recovered and dried in an oven at 100 ° C overnight. Then, the solid was heat treated at 750 ° C for 3 hours in a flow of 100 ml / min of nitrogen, to form the iron magnetic species. The solid obtained was screened and the fraction with a particle size of 5 below 100 pm was recovered for use as a magnetic support.

El tercer paso consistió en la impregnación con ZrO2 y Ru del soporte de MWCNT que comprende partículas magnéticas de Fe2O3 del mismo modo que con la muestra C1.The third step consisted in the impregnation with ZrO2 and Ru of the MWCNT support comprising magnetic particles of Fe2O3 in the same way as with sample C1.

10 La siguiente Tabla 1 resume la síntesis de los catalizadores.10 The following Table 1 summarizes the synthesis of the catalysts.

Tabla 1: Catalizadores empleados en la despolimerización de corrientes lignínicasTable 1: Catalysts used in depolymerization of lignin currents

Muestra A Nanopartículas 5 % M/ZrO2  Sample A 5% M / ZrO2 Nanoparticles
Muestra B Nanopartículas 5 % X/MWCNT X = M o ZrO2 Muestra C 5 % M/ZrO2/MWCNT Muestra D 5 % M/ZrO2/MWCNT- nanopartículas magnéticas de Fe2O3  Sample B Nanoparticles 5% X / MWCNT X = M or ZrO2 Sample C 5% M / ZrO2 / MWCNT Sample D 5% M / ZrO2 / MWCNT - magnetic nanoparticles of Fe2O3

Muestra A1 Nanopartículas 5 % Ru/ZrO2  Sample A1 5% Ru / ZrO2 Nanoparticles
Muestra B1 5 % Ru/MWCNT Muestra C1 5 % Ru/nanopartículas de ZrO2 /MWCNT Muestra D1 5 % Ru/ZrO2/MWCNT- nanopartículas magnéticas de Fe2O3  Sample B1 5% Ru / MWCNT Sample C1 5% Ru / ZrO2 nanoparticles / MWCNT Sample D1 5% Ru / ZrO2 / MWCNT- Fe2O3 magnetic nanoparticles

Muestra A2 Nanopartículas 5 % Ni/ZrO2  Sample A2 5% Ni / ZrO2 Nanoparticles
Muestra B2 5 % Ni/MWCNT  Sample B2 5% Ni / MWCNT

Muestra B3 5 % nanopartículas de ZrO2 /MWCNT  Sample B3 5% ZrO2 / MWCNT nanoparticles

15 Con el fin de demostrar el desempeño de los catalizadores arriba descritos se realizaron una serie de ejemplos. La Tabla 2 menciona el número del ejemplo realizado usando los diferentes catalizadores.15 In order to demonstrate the performance of the catalysts described above, a series of examples were made. Table 2 mentions the number of the example performed using the different catalysts.

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Tabla 2: Número de ejemplo frente al catalizador empleadoTable 2: Example number against the catalyst used

Catalizador  Catalyst

Ejemplo 1: Comparativo  Example 1: Comparative
Sin catalizador  Without catalyst

Ejemplo 2  Example 2
Muestra A1 Nanopartículas 5 % Ru/ZrO2  Sample A1 5% Ru / ZrO2 Nanoparticles

Ejemplo 3  Example 3
Muestra B1 5 % Ru/MWCNT  Sample B1 5% Ru / MWCNT

Ejemplo 4:  Example 4:
Muestra C1 5 % Ru/nanopartículas ZrO2 /MWCNT  Sample C1 5% Ru / ZrO2 / MWCNT nanoparticles

Ejemplo 5: Comparativo  Example 5: Comparative
Ru/C  Ru / C

Los métodos de caracterización empleados en cada ejemplo fueron los siguientes:The characterization methods used in each example were the following:

Con el propósito de identificar los productos obtenidos en cada ejemplo, se extrajo 1 ml del producto líquido y se filtró para ser analizado por cromatografía de gases con un espectrómetro de masas (GC-MS) equipado con una columna cromatográfica HP-5 (Agilent) con un diámetro de 0.32 pm y 30 m de longitud. El resto de la mezcla de reacción se centrifugó a 9000 rpm durante 30 minutes para precipitar los sólidos en dispersión. La fracción líquida se recogió en un matraz para su posterior análisis y los sólidos se lavaron con 15 ml de una mezcla metanol:acetato de etilo (2:1) y luego se volvieron a centrifugar a 9000 rpm durante 30 minutes. El líquido obtenido después de la segunda centrifugación se separó de los sólidos y se añadió a la primera fracción líquida recogida. La fracción líquida final se concentró mediante un rotavapor, eliminando el metanol y el acetato de etilo provenientes del medio de reacción y el proceso de lavado.In order to identify the products obtained in each example, 1 ml of the liquid product was extracted and filtered to be analyzed by gas chromatography with a mass spectrometer (GC-MS) equipped with an HP-5 chromatographic column (Agilent) with a diameter of 0.32 pm and 30 m in length. The rest of the reaction mixture was centrifuged at 9000 rpm for 30 minutes to precipitate the dispersed solids. The liquid fraction was collected in a flask for further analysis and the solids were washed with 15 ml of a methanol: ethyl acetate mixture (2: 1) and then centrifuged again at 9000 rpm for 30 minutes. The liquid obtained after the second centrifugation was separated from the solids and added to the first collected liquid fraction. The final liquid fraction was concentrated by a rotary evaporator, removing methanol and ethyl acetate from the reaction medium and the washing process.

Se realizó la ruptura catalítica y selectiva de los enlaces C-O-C de la lignina para despolimerizar lignina de forma efectiva. Se seleccionaron catalizadores para la hidrogenólisis de los enlaces C-O de la lignina (ver Tabla 1) buscando conseguir al mismo tiempo una mínima hidrogenación de los anillos aromáticos.Catalytic and selective rupture of the C-O-C bonds of lignin was performed to depolymerize lignin effectively. Catalysts were selected for the hydrogenolysis of the C-O bonds of lignin (see Table 1) while seeking to achieve a minimum hydrogenation of the aromatic rings.

Los espectros RMN 2D de la lignina se analizaron para cuantificar el grado de despolimerización de la lignina, mediante la determinación de la concentración de enlaces p-O-4.The 2D NMR spectra of lignin were analyzed to quantify the degree of depolymerization of lignin, by determining the concentration of p-O-4 bonds.

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La preparación de las muestras para RMN 2D involucró un proceso de acetalización en una disolución de ácido acético:piridina (1:1, v/v) agitada a temperatura ambiente durante 48 horas. Después, la mezcla de reacción se concentró a vacío, el residuo resultante se disolvió en DMSO, se centrifugó y el sobrenadante (lignina acetilada) se liofilizó. Los espectros de RMN de las muestras acetiladas fueron realizados en DMSO-d6, para evitar el fraccionamiento de la muestra antes del análisis de RMN y para incrementar tanto la solubilidad como la dispersión del desplazamiento químico de las cadenas laterales.Sample preparation for 2D NMR involved an acetalization process in a solution of acetic acid: pyridine (1: 1, v / v) stirred at room temperature for 48 hours. Then, the reaction mixture was concentrated in vacuo, the resulting residue was dissolved in DMSO, centrifuged and the supernatant (acetylated lignin) was lyophilized. The NMR spectra of the acetylated samples were performed in DMSO-d6, to avoid fractionation of the sample before NMR analysis and to increase both the solubility and the dispersion of the chemical displacement of the side chains.

Los espectros de correlación inversa de 1H-13C (HSQC) se midieron a 25 °C en un instrumento Bruker AVANCE III 700 MHz equipado con una sonda de gradiente enfriada criogénicamente 5mmTCI con geometría inversa, la bobina de protones más cerca de la muestra. Los experimentos de HSQC (heteronuclear single quantum coherence) se realizaron empleando el programa de pulsos Brukers “hsqcetgpsisp2.2” (versión adiabática pulsada) con anchuras de espectro de 5000 Hz (desde 10 a 0 ppm) y 20843 Hz (de 165 a 0 ppm) para las dimensiones 1H- y 13C. El número de puntos complejos registrados fue de 2048 para la dimensión 1H con un retardo del reciclo de 1.5 s. El número de transitorios fue 64, y 256 incrementos de tiempo se registraron en la dimensión 13C en todos los casos. Se usó un 1Jch de 145 Hz. El procesamiento empleó una típica apodización gaussiana combinada en la dimensión 1H y una apodización de ventana de coseno al cuadrado en la dimensión 13C. Antes de realizar la transformada de Fourier, las matrices de datos fueron llenados con ceros hasta 1024 puntos en la dimensión 13C para tener una serie continua de datos. El pico central del disolvente se usó como referencia interna (5C 39.5; 5H 2.49). Se usaron tiempos de evolución del acoplamiento J de rango largo de 66 y 80 ms en distintas correlaciones heteronucleares de enlace múltiple (correlación heteronuclear múltiple de enlace, HMBC) para los experimentos de adquisición. Los picos fueron asignados mediante comparación con bibliografía.Reverse correlation spectra of 1H-13C (HSQC) were measured at 25 ° C on a Bruker AVANCE III 700 MHz instrument equipped with a 5mmTCI cryogenically cooled gradient probe with inverse geometry, the proton coil closest to the sample. HSQC (heteronuclear single quantum coherence) experiments were performed using the Brukers pulse program “hsqcetgpsisp2.2” (pulsed adiabatic version) with spectrum widths of 5000 Hz (from 10 to 0 ppm) and 20843 Hz (from 165 to 0 ppm) for dimensions 1H- and 13C. The number of complex points recorded was 2048 for the 1H dimension with a recycle delay of 1.5 s. The number of transients was 64, and 256 time increments were recorded in dimension 13C in all cases. A 1 Jch of 145 Hz was used. The processing employed a typical combined Gaussian apodization in the 1H dimension and a squared cosine window apodization in the 13C dimension. Before performing the Fourier transform, the data matrices were filled with zeros up to 1024 points in dimension 13C to have a continuous series of data. The central peak of the solvent was used as internal reference (5C 39.5; 5H 2.49). Evolution times of the long range J coupling of 66 and 80 ms were used in different heteronuclear multiple link correlations (multiple heteronuclear link correlation, HMBC) for acquisition experiments. The peaks were assigned by comparison with bibliography.

Los ejemplos realizados son los siguientes:The examples made are as follows:

Ejemplo 1: Despolimerización de lignina sin catalizadorExample 1: depolymerization of lignin without catalyst

En este experimento se colocaron 502.4 mg de lignina en el interior del reactor (23) sin catalizador. Después, se añadieron 30 ml de metanol al reactor antes de cerrarlo y realizar un test de fugas con N2. El reactor se purgó tres veces con H2 para eliminarIn this experiment, 502.4 mg of lignin was placed inside the reactor (23) without catalyst. Then, 30 ml of methanol was added to the reactor before closing it and performing a leak test with N2. The reactor was purged three times with H2 to remove

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cualquier resto de N2 y O2 presente en el medio, y entonces se presurizó a 25 bar con H2. La velocidad de agitación se estableció a 750 rpm y se elevó la temperatura desde temperatura ambiente a 200 °C en 120 min. Una vez que se alcanzó la temperatura deseada, empezó la reacción. Después de 4 h de reacción se apagaron el calentamiento y la agitación y el reactor se enfrió en un baño de hielo. Cuando la temperatura del reactor estuvo por debajo de 20 °C, el reactor se despresurizó cuidadosamente.any remaining N2 and O2 present in the medium, and then it was pressurized at 25 bar with H2. The stirring speed was set at 750 rpm and the temperature was raised from room temperature to 200 ° C in 120 min. Once the desired temperature was reached, the reaction began. After 4 h of reaction the heating and stirring were turned off and the reactor was cooled in an ice bath. When the reactor temperature was below 20 ° C, the reactor was carefully depressurized.

El análisis de las muestras reveló los siguientes resultados: los orgánicos recuperados en el matraz supusieron 242 mg. Los sólidos recuperados fueron pesados, obteniéndose 262.1 mg, que corresponden a lignina sólida.The analysis of the samples revealed the following results: the organics recovered in the flask accounted for 242 mg. The solids recovered were weighed, obtaining 262.1 mg, which correspond to solid lignin.

El cierre de balance de materia fue del 100.3 %, con un 48.2 % correspondiente a lignina convertida en productos líquidos y un 52.2 % en productos sólidosThe closing of the balance of matter was 100.3%, with 48.2% corresponding to lignin converted into liquid products and 52.2% into solid products

La Figura 3 muestra el cromatograma de GC-MS obtenido, en el que el área total de los productos obtenidos es de 1.0 x 107 y los principales productos identificados fueron: 1) 4-etilfenol, 2) 2,3-dihidro-1-benzofurano, 3) 1-(2-metoxifenil)etanol, 4) 2,6- dimetoxi-4-(prop-2-en-1-il)fenol, 5) metil (2E)-3-(4-hidroxifenil)prop-2-enoato.Figure 3 shows the GC-MS chromatogram obtained, in which the total area of the products obtained is 1.0 x 107 and the main products identified were: 1) 4-ethylphenol, 2) 2,3-dihydro-1- benzofuran, 3) 1- (2-methoxyphenyl) ethanol, 4) 2,6-dimethoxy-4- (prop-2-en-1-yl) phenol, 5) methyl (2E) -3- (4-hydroxyphenyl) prop-2-enoato.

La Figura 4 muestra el espectro de HSQC obtenido para las vinazas secas del proceso de producción de bioetanol, que contiene lignina macromolecular en elevadas concentraciones. En dicha figura es posible identificar ferulato, p-coumarato, coumaril, guaiacil, siringil, p-O-P’, p-O-4, p-O-5’, -CH3, y -OCH3. Además, se pudieron detectar señales correspondientes a oligosacáridos, que pueden deberse a celulosa residual del proceso de hidrólisis enzimática y fermentación. En esta muestra, el enlace p-O-4 representa alrededor de un 42 % de los enlaces de la lignina, un valor similar a los encontrados en bibliografía.Figure 4 shows the HSQC spectrum obtained for the dry vinasses of the bioethanol production process, which contains macromolecular lignin in high concentrations. In this figure it is possible to identify ferulato, p-coumarato, coumaril, guaiacil, siringil, p-O-P ’, p-O-4, p-O-5’, -CH3, and -OCH3. In addition, signals corresponding to oligosaccharides could be detected, which may be due to residual cellulose from the enzymatic hydrolysis and fermentation process. In this sample, the p-O-4 link represents about 42% of the lignin bonds, a value similar to those found in the literature.

La Figura 5 muestra los resultados de HSQC obtenidos para la misma muestra de lignina después de ser tratada en metanol durante 4 h a 200 °C, 750 rpm, y 25 bar de H2 en ausencia de catalizador. Diversos grupos funcionales pueden identificarse, así como monómeros de lignina como ferulato, p-coumarato, coumaril, guaiacil, siringil, p- O-P’, p-O-4, P-O-5’, -CH3, y -OCH3. Además, se pudieron detectar señales correspondientes a oligosacáridos, que pueden deberse a celulosa residual del proceso de hidrólisis enzimática y fermentación. En esta muestra los enlaces p-O-4Figure 5 shows the results of HSQC obtained for the same lignin sample after being treated in methanol for 4 h at 200 ° C, 750 rpm, and 25 bar of H2 in the absence of catalyst. Various functional groups can be identified, as well as lignin monomers such as ferulate, p-coumarate, coumaril, guaiacil, siringil, p-O-P ’, p-O-4, P-O-5’, -CH3, and -OCH3. In addition, signals corresponding to oligosaccharides could be detected, which may be due to residual cellulose from the enzymatic hydrolysis and fermentation process. In this sample the links p-O-4

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representaron un 37 % del total, lo que indica que solo un 12 % de los enlaces se degradaron después de este tratamiento.They represented 37% of the total, indicating that only 12% of the bonds degraded after this treatment.

Ejemplo 2: Despolimerización de lignina empleando nanopartículas de un catalizador 5 % Ru/ZrO2 (Muestra A1)Example 2: Depolymerization of lignin using nanoparticles of a 5% Ru / ZrO2 catalyst (Sample A1)

En este experimento se colocaron 50.5 mg de 5 % Ru/ZrO2 en el interior del reactor (23) junto con 500.7 mg de lignina. Después, se añadieron 30 ml de metanol al reactor antes de cerrar el sistema y realizar un test de fugas con N2. El reactor se purgó tres veces con H2 para eliminar cualquier resto de N2 y O2 presente en el medio, y entonces se presurizó a 25 bar con H2. La velocidad de agitación se estableció a 750 rpm y se elevó la temperatura desde temperatura ambiente a 200 °C en 120 min. Una vez que se alcanzó la temperatura deseada, empezó la reacción. Después de 4 h de reacción se apagaron el calentamiento y la agitación y el reactor se enfrió en un baño de hielo. Cuando la temperatura del reactor estuvo por debajo de 20 °C, el reactor se despresurizó cuidadosamente.In this experiment 50.5 mg of 5% Ru / ZrO2 was placed inside the reactor (23) together with 500.7 mg of lignin. Then, 30 ml of methanol was added to the reactor before closing the system and performing a leak test with N2. The reactor was purged three times with H2 to remove any remaining N2 and O2 present in the medium, and then pressurized at 25 bar with H2. The stirring speed was set at 750 rpm and the temperature was raised from room temperature to 200 ° C in 120 min. Once the desired temperature was reached, the reaction began. After 4 h of reaction the heating and stirring were turned off and the reactor was cooled in an ice bath. When the reactor temperature was below 20 ° C, the reactor was carefully depressurized.

El análisis de las muestras reveló los siguientes resultados: los orgánicos recuperados en el matraz supusieron 309.7 mg. Los sólidos recuperados fueron pesados, obteniéndose 312.2 mg, que corresponden a lignina sólida y al catalizador.Analysis of the samples revealed the following results: organic recovered in the flask accounted for 309.7 mg. The solids recovered were weighed, obtaining 312.2 mg, corresponding to solid lignin and the catalyst.

El cierre de balance de materia fue del 114.2 %, con un 52.4 % correspondiente a lignina convertida en productos líquidos y un 61.9 % en productos sólidosThe closing of the balance of matter was 114.2%, with 52.4% corresponding to lignin converted into liquid products and 61.9% into solid products.

La Figura 6 muestra el cromatograma de GC-MS obtenido, en el que el área total de los productos obtenidos es de 1.1 x 107 y los principales productos identificados fueron: 1) 4-etilfenol, 2) 2,3-dihidro-1-benzofurano, 3) 1-(2-metoxifenil)etanol, 4) 2,6- dimetoxi-4-(prop-2-en-1-il)fenol, 5) metil (2E)-3-(4-hidroxifenil)prop-2-enoato.Figure 6 shows the GC-MS chromatogram obtained, in which the total area of the products obtained is 1.1 x 107 and the main products identified were: 1) 4-ethylphenol, 2) 2,3-dihydro-1- benzofuran, 3) 1- (2-methoxyphenyl) ethanol, 4) 2,6-dimethoxy-4- (prop-2-en-1-yl) phenol, 5) methyl (2E) -3- (4-hydroxyphenyl) prop-2-enoato.

La Figura 7 muestra los resultados de HSQC obtenidos las vinazas secas del proceso de producción de bioetanol, que contiene lignina macromolecular en elevadas concentraciones, la misma muestra empleada en el Ejemplo 1, después de ser tratada en metanol durante 4 h a 200 °C, 750 rpm, y 25 bar de H2 en presencia de nanopartículas del catalizador 5 % Ru/ZrO2 (Muestra A1). Diversos grupos funcionales pueden identificarse, así como monómeros de lignina como ferulato, p-coumarato, coumaril, guaiacil, siringil, p-O-P’, p-O-4, p-O-5’, -CH3, y -OCH3. Además, se pudieronFigure 7 shows the results of HSQC obtained from the dry vinasses of the bioethanol production process, which contains macromolecular lignin in high concentrations, the same sample used in Example 1, after being treated in methanol for 4 h at 200 ° C, 750 rpm, and 25 bar of H2 in the presence of 5% Ru / ZrO2 catalyst nanoparticles (Sample A1). Various functional groups can be identified, as well as lignin monomers such as ferulate, p-coumarate, coumaril, guaiacil, siringil, p-O-P ’, p-O-4, p-O-5’, -CH3, and -OCH3. In addition, they could

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detectar señales correspondientes a oligosacáridos, que pueden deberse a celulosa residual de proceso de hidrólisis enzimática y fermentación. En esta muestra los enlaces p-O-4 representaron un 25 % del total, lo que indica que solo un 60 % de los enlaces se degradaron después de este tratamiento.detect signals corresponding to oligosaccharides, which may be due to residual cellulose of enzymatic hydrolysis and fermentation process. In this sample, the p-O-4 bonds represented 25% of the total, indicating that only 60% of the bonds degraded after this treatment.

Ejemplo 3: Despolimerización de lignina empleando el catalizador 5 % Ru/MWCNT (Muestra B1)Example 3: Depolymerization of lignin using the catalyst 5% Ru / MWCNT (Sample B1)

En este experimento se colocaron 50.0 mg de 5 % Ru/MWCNT en el interior del reactor (23) junto con 500.0 mg de lignina. Después, se añadieron 30 ml de metanol al reactor antes de cerrar el sistema y realizar un test de fugas con N2. El reactor se purgó tres veces con H2 para eliminar cualquier resto de N2 y O2 presente en el medio, y entonces se presurizó a 25 bar con H2. La velocidad de agitación se estableció a 750 rpm y se elevó la temperatura desde temperatura ambiente a 200 °C en 120 min. Una vez que se alcanzó la temperatura deseada, empezó la reacción. Después de 4 h de reacción se apagaron el calentamiento y la agitación y el reactor se enfrió en un baño de hielo. Cuando la temperatura del reactor estuvo por debajo de 20 °C, el reactor se despresurizó cuidadosamente.In this experiment 50.0 mg of 5% Ru / MWCNT was placed inside the reactor (23) together with 500.0 mg of lignin. Then, 30 ml of methanol was added to the reactor before closing the system and performing a leak test with N2. The reactor was purged three times with H2 to remove any remaining N2 and O2 present in the medium, and then pressurized at 25 bar with H2. The stirring speed was set at 750 rpm and the temperature was raised from room temperature to 200 ° C in 120 min. Once the desired temperature was reached, the reaction began. After 4 h of reaction the heating and stirring were turned off and the reactor was cooled in an ice bath. When the reactor temperature was below 20 ° C, the reactor was carefully depressurized.

El análisis de las muestras reveló los siguientes resultados: los orgánicos recuperados en el matraz supusieron 260.7 mg. Los sólidos recuperados fueron pesados, obteniéndose 312.2 mg, con un 52.1 % de lignina convertida en productos líquidos.Analysis of the samples revealed the following results: organic recovered in the flask accounted for 260.7 mg. The solids recovered were weighed, obtaining 312.2 mg, with 52.1% of lignin converted into liquid products.

La Figura 7 muestra el cromatograma de GC-MS obtenido, en el que el área total de los productos obtenidos es de 2.4 x 107 y los principales productos identificados fueron: 1) 4-etilfenol, 2) 2,3-dihidro-1-benzofurano, 3) 1-(2-metoxifenil)etanol, 4) 2,6- dimetoxi-4-(prop-2-en-1-il)fenol, 5) metil (2E)-3-(4-hidroxifenil)prop-2-enoato.Figure 7 shows the GC-MS chromatogram obtained, in which the total area of the products obtained is 2.4 x 107 and the main products identified were: 1) 4-ethylphenol, 2) 2,3-dihydro-1- benzofuran, 3) 1- (2-methoxyphenyl) ethanol, 4) 2,6-dimethoxy-4- (prop-2-en-1-yl) phenol, 5) methyl (2E) -3- (4-hydroxyphenyl) prop-2-enoato.

Ejemplo 4: Despolimerización de lignina empleando el catalizador 5 %Example 4: Depolymerization of lignin using the catalyst 5%

Ru/ZrO?/MWCNT (Muestra C1)Ru / ZrO? / MWCNT (Sample C1)

En este experimento se colocaron 50.6 mg de 5 % Ru/ZrO2/MWCNT en el interior del reactor (23) junto con 500.4 mg de lignina. Después, se añadieron 30 ml de metanol al reactor antes de cerrar el sistema y realizar un test de fugas con N2. El reactor se purgó tres veces con H2 para eliminar cualquier resto de N2 y O2 presente en el medio, y entonces se presurizó a 25 bar con H2. La velocidad de agitación se estableció a 750In this experiment 50.6 mg of 5% Ru / ZrO2 / MWCNT were placed inside the reactor (23) together with 500.4 mg of lignin. Then, 30 ml of methanol was added to the reactor before closing the system and performing a leak test with N2. The reactor was purged three times with H2 to remove any remaining N2 and O2 present in the medium, and then pressurized at 25 bar with H2. The stirring speed was set to 750

55

1010

15fifteen

20twenty

2525

3030

3535

rpm y se elevó la temperatura desde temperatura ambiente a 200 °C en 120 min. Una vez que se alcanzó la temperatura deseada, empezó la reacción. Después de 4 h de reacción se apagaron el calentamiento y la agitación y el reactor se enfrió en un baño de hielo. Cuando la temperatura del reactor estuvo por debajo de 20 °C, el reactor se despresurizó cuidadosamente.rpm and the temperature was raised from room temperature to 200 ° C in 120 min. Once the desired temperature was reached, the reaction began. After 4 h of reaction the heating and stirring were turned off and the reactor was cooled in an ice bath. When the reactor temperature was below 20 ° C, the reactor was carefully depressurized.

El análisis de las muestras reveló los siguientes resultados: los orgánicos recuperados en el matraz supusieron 280.4 mg. Los sólidos recuperados fueron pesados, obteniéndose 235.2 mg, que corresponden a lignina sólida y al catalizador.The analysis of the samples revealed the following results: the organics recovered in the flask accounted for 280.4 mg. The solids recovered were weighed, obtaining 235.2 mg, corresponding to solid lignin and the catalyst.

El cierre de balance de materia fue del 92.93 %, con un 56.04 % correspondiente a lignina convertida en productos líquidos y un 36.89 % en productos sólidosThe closing of the balance of matter was 92.93%, with 56.04% corresponding to lignin converted into liquid products and 36.89% into solid products.

La Figura 9 muestra el cromatograma de GC-MS obtenido, en el que el área total de los productos obtenidos es de 8.4 x 105 y los principales productos identificados fueron: 1) etil 3-(4-hidroxi-3-metoxifenil)propanoato, 2) metil-3-(4-hidorxifenil)acrilato, 3) 2,3-dihidro-1-benzofurano, 4) 4-etilfenol y 5) metil (2E)-3-(4-hidroxifenil)prop-2- enoato.Figure 9 shows the GC-MS chromatogram obtained, in which the total area of the products obtained is 8.4 x 105 and the main products identified were: 1) ethyl 3- (4-hydroxy-3-methoxyphenyl) propanoate, 2) methyl-3- (4-hydroxyphenyl) acrylate, 3) 2,3-dihydro-1-benzofuran, 4) 4-ethylphenol and 5) methyl (2E) -3- (4-hydroxyphenyl) prop-2- enoate .

La Figura 10 muestra los resultados de HSQC obtenidos para la misma muestra de lignina, después de ser tratada en metanol durante 4 h a 200 °C, 750 rpm, y 25 bar de H2 en presencia de nanopartículas del catalizador 5 % Ru/ZrO2/MWCNT. Diversos grupos funcionales pueden identificarse, así como monómeros de lignina como ferulato, p-coumarato, coumaril, guaiacil, siringil, p-O-P’, p-O-4, p-O-5’, -CH3, y -OCH3. Además, se pudieron detectar señales correspondientes a oligosacáridos, que pueden deberse a celulosa residual de proceso de hidrólisis enzimática y fermentación. En esta muestra los enlaces p-O-4 representaron un 8.1 % del total, lo que indica que un 80.7 % de los enlaces se degradaron después de este tratamiento.Figure 10 shows the results of HSQC obtained for the same lignin sample, after being treated in methanol for 4 h at 200 ° C, 750 rpm, and 25 bar of H2 in the presence of 5% Ru / ZrO2 / MWCNT catalyst nanoparticles . Various functional groups can be identified, as well as lignin monomers such as ferulate, p-coumarate, coumaril, guaiacil, siringil, p-O-P ’, p-O-4, p-O-5’, -CH3, and -OCH3. In addition, signals corresponding to oligosaccharides could be detected, which may be due to residual cellulose from the enzymatic hydrolysis and fermentation process. In this sample the p-O-4 bonds represented 8.1% of the total, which indicates that 80.7% of the bonds degraded after this treatment.

Ejemplo 5: Despolimerización de lignina empleando un catalizador 5 % Ru/CExample 5: Depolymerization of lignin using a 5% Ru / C catalyst

En este experimento se colocaron 50.4 mg de 5 % Ru/C en el interior del reactor (23) junto con 500.1 mg de lignina. Después, se añadieron 30 ml de metanol al reactor antes de cerrar el sistema y realizar un test de fugas con N2. El reactor se purgó tres veces con H2 para eliminar cualquier resto de N2 y O2 presente en el medio, y entonces se presurizó a 25 bar con H2. La velocidad de agitación se estableció a 750In this experiment, 50.4 mg of 5% Ru / C were placed inside the reactor (23) together with 500.1 mg of lignin. Then, 30 ml of methanol was added to the reactor before closing the system and performing a leak test with N2. The reactor was purged three times with H2 to remove any remaining N2 and O2 present in the medium, and then pressurized at 25 bar with H2. The stirring speed was set to 750

55

1010

15fifteen

20twenty

2525

3030

3535

rpm y se elevó la temperatura desde temperatura ambiente a 200 °C en 120 min. Una vez que se alcanzó la temperatura deseada, empezó la reacción. Después de 4 h de reacción se apagaron el calentamiento y la agitación y el reactor se enfrió en un baño de hielo. Cuando la temperatura del reactor estuvo por debajo de 20 °C, el reactor se despresurizó cuidadosamenterpm and the temperature was raised from room temperature to 200 ° C in 120 min. Once the desired temperature was reached, the reaction began. After 4 h of reaction the heating and stirring were turned off and the reactor was cooled in an ice bath. When the reactor temperature was below 20 ° C, the reactor was carefully depressurized

El análisis por GC-MS reveló los siguiente resultados: los orgánicos presentes en el matraz se pesaron, suponiendo 278.3 mg. Los sólidos previamente separados se recogieron también en un matraz y se secaron en un rotavapor para eliminar cualquier resto de disolvente. Los sólidos recuperados se pesaron, obteniendo 278 mg, que corresponden a lignina sólida y al catalizador.GC-MS analysis revealed the following results: the organics present in the flask were weighed, assuming 278.3 mg. The previously separated solids were also collected in a flask and dried in a rotary evaporator to remove any remaining solvent. The solids recovered were weighed, obtaining 278 mg, corresponding to solid lignin and the catalyst.

El cierre de balance de materia fue del 101.2 %, con un 55.6 % de lignina convertida a productos líquidos y un 45.5 % en productos sólidos. Los principales productos identificados fueron: 1) 4-etilfenol, 2) 2,3-dihidro-1-benzofurano, 3) 1-(2-The closing of the balance of matter was 101.2%, with 55.6% of lignin converted to liquid products and 45.5% in solid products. The main products identified were: 1) 4-ethylphenol, 2) 2,3-dihydro-1-benzofuran, 3) 1- (2-

metoxifenil)etanol, 4) 2,6-dimetoxi-4-(prop-2-en-1-il)fenol, 5) metil (2E)-3-(4- hidroxifenil)prop-2-enoato.methoxyphenyl) ethanol, 4) 2,6-dimethoxy-4- (prop-2-en-1-yl) phenol, 5) methyl (2E) -3- (4- hydroxyphenyl) prop-2-enoate.

Principales resultadosMain results

Los resultados de reacción se encuentran resumidos en la Tabla 3 donde puede identificarse que el porcentaje de masa de líquido producido empleando catalizadores se vio incrementado en comparación con el blanco (experimento sin catalizador). Es posible identificar que cuando no se utiliza un catalizador en el proceso la masa de líquidos orgánicos es significativa (48 %) si se compara con los resultados observados cuando se emplean Ru/C y Ru/MWCNT como catalizadores, en los cuales la fracción líquida supone un 56 % y un 62 %, respectivamente. Es de importancia considerar que la fracción de líquidos obtenida después de reacción no se correlaciona necesariamente con el grado de despolimerización ya que el líquido contiene una mezcla de oligómeros que pueden producirse a través de la ruptura de enlaces no objetivo como -OH, O-CH3, C-C, y C=O, que desembocan en la formación de monómeros. En contraposición, RMN 2D puede informar del verdadero grado de despolimerización ya que es posible determinar la concentración relativa de los enlaces objetivo (C-O del tipo p-O-4) en la lignina después de reacción.The reaction results are summarized in Table 3 where it can be identified that the percentage of mass of liquid produced using catalysts was increased compared to the blank (experiment without catalyst). It is possible to identify that when a catalyst is not used in the process the mass of organic liquids is significant (48%) when compared to the results observed when Ru / C and Ru / MWCNT are used as catalysts, in which the liquid fraction it represents 56% and 62%, respectively. It is important to consider that the fraction of liquids obtained after the reaction does not necessarily correlate with the degree of depolymerization since the liquid contains a mixture of oligomers that can be produced through the breaking of non-objective bonds such as -OH, O-CH3 , CC, and C = O, which lead to the formation of monomers. In contrast, 2D NMR can report the true degree of depolymerization since it is possible to determine the relative concentration of the target bonds (C-O of the p-O-4 type) in the lignin after reaction.

Tabla 3: Balance de materia, líquido orgánico y fracciones sólidas obtenidas después de la reacción de despolimerización de vinazas (corriente lignínica) de los ejemplos 15:Table 3: Balance of matter, organic liquid and solid fractions obtained after the depolymerization reaction of vinasses (lignin current) of examples 15:

Ejemplo  Example
Catalizador Masa recuperada de líquido orgánico (%) Masa recuperada de sólidos (%) Cierre de balance de materia (%)  Catalyst Recovered mass of organic liquid (%) Recovered mass of solids (%) Closing balance of matter (%)

1  one
Sin catalizador 48 52 100  Without catalyst 48 52 100

2  2
Muestra A1: Nanopartículas de 5% Ru/ZrO2 62 52 114  Sample A1: 5% Ru / ZrO2 Nanoparticles 62 52 114

3  3
Muestra B1: 5% Ru/MWCNT 52  Sample B1: 5% Ru / MWCNT 52

4  4
Muestra C1: 5% Ru/ZrO2/MWCNT 56 37 93  Sample C1: 5% Ru / ZrO2 / MWCNT 56 37 93

5  5
5% Ru/C 53 42 95  5% Ru / C 53 42 95

55

Los resultados obtenidos en los diferentes espectros de correlación inversa de 1H-13C (HSQC) medidos se recogen en la Tabla 4. Los enlaces C-O representan un 60 % del total de enlaces en la lignina. En concreto los enlaces p-O-4 representan aproximadamente el 40 % del total de enlaces C-O en la lignina, los cuales han sido 10 considerados como los enlaces objetivo. Por esta razón, el porcentaje de despolimerización de la lignina se estimó empleando el cambio relativo de la concentración de los enlaces p-O-4 en la lignina (ver Ecuación 1) después de reacción.The results obtained in the different 1H-13C inverse correlation spectra (HSQC) measured are shown in Table 4. The C-O bonds represent 60% of the total lignin bonds. Specifically, the p-O-4 bonds represent approximately 40% of the total C-O bonds in lignin, which have been considered as the target links. For this reason, the percentage of depolymerization of lignin was estimated using the relative change in the concentration of the p-O-4 bonds in the lignin (see Equation 1) after reaction.

15fifteen

%%

DespolimerizaciónDepolymerization

[%P O 4 ]¿nicial [%P O 4 ]f¿nai[% P O 4] initial [% P O 4] f¿nai

[%P~0—4]iniciai[% P ~ 0—4] started

Ec. 1Ec. 1

La cuantificación de los enlaces p-O-4 en la lignina se basó en las señales C2-H (G2) del guaiacil (G) como estándar interno, ya que la posición C2 de la unidad guaiacil nunca está sustituida, y es fácilmente identificable en el espectro de HSQC (Ec. 2) y 20 donde S es el área bajo la superficie (HSQC).The quantification of the pO-4 bonds in the lignin was based on the C2-H (G2) signals of the guaiacil (G) as an internal standard, since the C2 position of the guaiacil unit is never substituted, and is easily identifiable in the spectrum of HSQC (Ec. 2) and 20 where S is the area under the surface (HSQC).

%p-0- 4= ^reag-°-4 *100 Ec. 2% p-0- 4 = ^ reag- ° -4 * 100 Ec. 2

I Area p_0_4+Area s2+Area2G )I Area p_0_4 + Area s2 + Area2G)

Tabla 4: Grado de despolimerización de p-O-4 obtenido del espectro de correlación inversa de 1H-13C (HSQC) medido en DMSO-d6 a 25 °C para las vinazas lignínicas del 5 proceso de producción de bioetanol, empleando metanol como disolvente.Table 4: Degree of depolymerization of p-O-4 obtained from the inverse correlation spectrum of 1H-13C (HSQC) measured in DMSO-d6 at 25 ° C for the lignin vinasses of the bioethanol production process, using methanol as solvent.

Ejemplo  Example
Catalizador Volumen de reacción (ml) % de P-O-4 % de despolimerización de p-O-4  Catalyst Reaction volume (ml)% P-O-4% depolymerization of p-O-4

1  one
Sin catalizador 50 33.6% 19.8%  Without catalyst 50 33.6% 19.8%

2  2
Muestra A1: 5 % Ru/ZrO2 50 23.4% 44.0%  Sample A1: 5% Ru / ZrO2 50 23.4% 44.0%

3  3
Muestra B1: 5 % Ru/MWCNT 50 10.6% 74.7%  Sample B1: 5% Ru / MWCNT 50 10.6% 74.7%

4  4
Muestra C1: 5% Ru/ZrO2/MWCNT 50 8.1% 80.7%  Sample C1: 5% Ru / ZrO2 / MWCNT 50 8.1% 80.7%

5  5
5 % Ru/C 50 17.6% 57.9%  5% Ru / C 50 17.6% 57.9%

La actividad catalítica hacia la despolimerización de los enlaces p-O-4 de la lignina varía significativamente de un catalizador a otro. Por ejemplo, cuando la reacción se 10 realiza empleando el catalizador de nanopartículas de Ru/ZrO2 (Muestra A1), el grado de despolimerización alcanzó valores del 44 %. Por el contrario, cuando los catalizadores de Ru/ZrO2/MWCNT o Ru/MWCNT fueron empleados, la concentración de p-O-4 redujo un 80.7 % y un 74 %, respectivamente. Es claro que hacer el catalizador más accesible al grueso de la estructura polimérica de la lignina 15 incrementando la superficie catalítica que interactúa con la lignina es crítico para maximizar la eficiencia del catalizador y por tanto el grado de despolimerización de la lignina.The catalytic activity towards depolymerization of the p-O-4 bonds of lignin varies significantly from one catalyst to another. For example, when the reaction is performed using the Ru / ZrO2 nanoparticle catalyst (Sample A1), the degree of depolymerization reached values of 44%. On the contrary, when the Ru / ZrO2 / MWCNT or Ru / MWCNT catalysts were used, the concentration of p-O-4 reduced by 80.7% and 74%, respectively. It is clear that making the catalyst more accessible to the bulk of the lignin polymer structure 15 by increasing the catalytic surface that interacts with the lignin is critical to maximize catalyst efficiency and therefore the degree of depolymerization of lignin.

No obstante, cuando un material de elevada área superficial con alta microporosidad 20 (i.e. tamaño de poro inferior a 2 nm) como el carbón active se emplea como soporteHowever, when a high surface area material with high microporosity 20 (i.e. pore size less than 2 nm) such as activated carbon is used as a support

del Ru, el grado de despolimerización solo alcanza valores entre 57.9 y 70 %,del Ru, the degree of depolymerization only reaches values between 57.9 and 70%,

dependiendo del volumen del reactor empleado. Esto indica la fuerte dependencia del sistema de la accesibilidad de la lignina hacia el sitio activo. La lignina es una macromolécula que forma aglomerados de gran tamaño en disolución (D = 0.1 pm - 2 pm) con un radio difusional elevado, lo que dificulta su acceso a la superficial interna 5 de un material con tamaño de poro pequeño (2 nm - 50 nm). Por tanto, cuando se usa carbón activo, la lignina no es capaz de difundir de manera eficiente por la estructura porosa del soporte para alcanzar los sitios activos. En lugar de esto, solo los pequeños fragmentos (ej. oligómeros, dímeros, y monómeros) difunden dentro de la estructura porosa del carbón activo, limitando su actividad catalítica.depending on the volume of the reactor used. This indicates the strong dependence of the system on the accessibility of lignin to the active site. Lignin is a macromolecule that forms large agglomerates in solution (D = 0.1 pm - 2 pm) with a high diffusional radius, which makes it difficult to access the internal surface 5 of a material with a small pore size (2 nm - 50 nm) Therefore, when active carbon is used, lignin is not able to diffuse efficiently through the porous structure of the support to reach active sites. Instead, only small fragments (eg oligomers, dimers, and monomers) diffuse within the porous structure of active carbon, limiting their catalytic activity.

1010

Claims (50)

55 1010 15fifteen 20twenty 2525 3030 3535 REIVINDICACIONES 1. Un proceso para la despolimerización de lignina, donde el proceso comprende al menos una etapa a) de contacto entre una corriente que contiene lignína con un catalizador consistente en un metal de transición y un soporte,1. A process for the depolymerization of lignin, where the process comprises at least one stage a) of contact between a stream containing lignin with a catalyst consisting of a transition metal and a support, donde el soporte se selecciona de la lista que consiste enwhere the support is selected from the list consisting of • nanopartículas de óxidos metálicos• metal oxide nanoparticles • una estructura unidimensional• a one-dimensional structure • nanopartículas de óxidos metálicos soportados en una estructura unidimensional• nanoparticles of metal oxides supported in a one-dimensional structure y dicha etapa (a) se lleva a cabo en presencia deand said step (a) is carried out in the presence of • un agente reductor; y• a reducing agent; Y • un disolvente seleccionado de la lista que consiste en agua, etanol, metanol, propanol, butanol, decalina, benceno, tolueno, xileno, ciclohexano, gasolina, diésel y combinación de los mismos.• a solvent selected from the list consisting of water, ethanol, methanol, propanol, butanol, decalin, benzene, toluene, xylene, cyclohexane, gasoline, diesel and a combination thereof. 2. El proceso según la reivindicación 1, donde el metal de transición se selecciona de la lista que consiste en Sn, Ga, Mg, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, La, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au y combinación de los mismos.2. The process according to claim 1, wherein the transition metal is selected from the list consisting of Sn, Ga, Mg, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, La, Hf, Ta, W, Re, Os, Go, Pt, Au and combination thereof. 3. El proceso según la reivindicación 2, donde el metal de transición se selecciona de la lista que consiste en Ni, Ru, Pd, Fe, Mo, Co, Cu, Fe y combinación de los mismos.3. The process according to claim 2, wherein the transition metal is selected from the list consisting of Ni, Ru, Pd, Fe, Mo, Co, Cu, Fe and combination thereof. 4. El proceso según la reivindicación 3, donde el metal de transición se selecciona entre Ru, Ni y combinación de los mismos.4. The process according to claim 3, wherein the transition metal is selected from Ru, Ni and a combination thereof. 5. El proceso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, donde el metal de transición se encuentra en forma de un agregado metálico con un tamaño de partícula entre 1 y 100 nm.5. The process according to any one of claims 1 to 4, wherein the transition metal is in the form of a metal aggregate with a particle size between 1 and 100 nm. 6. El proceso según la reivindicación 5, donde el metal de transición se encuentra en forma de un agregado metálico con un tamaño de partícula entre 2 y 50 nm.6. The process according to claim 5, wherein the transition metal is in the form of a metal aggregate with a particle size between 2 and 50 nm. 1010 15fifteen 20twenty 2525 7. El proceso según la reivindicación 6, donde el metal de transición se encuentra en forma de un agregado metálico con un tamaño de partícula entre 2 y 5 nm.7. The process according to claim 6, wherein the transition metal is in the form of a metal aggregate with a particle size between 2 and 5 nm. 8. El proceso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, donde las nanopartículas de óxidos metálicos se seleccionan de la lista que consiste en SiO2, TiO2, V2O5, Cr2O3, MnO2, MgO, Fe2O3, FeO, CoO, ZnO, Y2O3, ZrO2, Nb2O5, CdO, La2O3, SnO2, HfO2, Ta2O5, WO3, Re2O7, Al2O3, CeO2, Cs2O y combinación de los mismos.8. The process according to any one of claims 1 to 7, wherein the metal oxide nanoparticles are selected from the list consisting of SiO2, TiO2, V2O5, Cr2O3, MnO2, MgO, Fe2O3, FeO, CoO, ZnO, Y2O3, ZrO2 , Nb2O5, CdO, La2O3, SnO2, HfO2, Ta2O5, WO3, Re2O7, Al2O3, CeO2, Cs2O and combination thereof. 9. El proceso según la reivindicación 8, donde las nanopartículas de óxidos metálicos se selecciona de la lista que consiste en TiO2, V2O5, Cr2O3, MnO2, ZrO2, CeO2 y combinación de los mismos.9. The process according to claim 8, wherein the metal oxide nanoparticles is selected from the list consisting of TiO2, V2O5, Cr2O3, MnO2, ZrO2, CeO2 and combination thereof. 10. El proceso según la reivindicación 9, donde las nanopartículas de óxidos metálicos se seleccionan de la lista que consiste en TiO2, V2O5, MnO2, ZrO2, CeO2 y combinación de los mismos.10. The process according to claim 9, wherein the metal oxide nanoparticles are selected from the list consisting of TiO2, V2O5, MnO2, ZrO2, CeO2 and combination thereof. 11. El proceso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, donde la estructura unidimensional se selecciona de la lista que consisten en nanotubos de C, nanotubos de TiO2, nanotubos de V2O5, nanotubos de MnO2, nanotubos de ZrO2, fibras de carbono, láminas de grafeno y combinación de los mismos.11. The process according to any one of claims 1 to 10, wherein the one-dimensional structure is selected from the list consisting of C nanotubes, TiO2 nanotubes, V2O5 nanotubes, MnO2 nanotubes, ZrO2 nanotubes, carbon fibers, sheets of graphene and combination thereof. 12. El proceso según la reivindicación 11, donde la estructura unidimensional es nanotubos de C.12. The process according to claim 11, wherein the one-dimensional structure is nanotubes of C. 13. El proceso según la reivindicación 12, donde los nanotubos de C tiene una relación de aspecto longitud: diámetro que varía entre 5 y 2000 con longitudes entre 50 nm y 5000 nm.13. The process according to claim 12, wherein the nanotubes of C have a length: diameter aspect ratio that varies between 5 and 2000 with lengths between 50 nm and 5000 nm. 14. El proceso según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13, donde la estructura unidimensional comprende nanopartículas magnéticas en su superficie.14. The process according to any of claims 11 to 13, wherein the one-dimensional structure comprises magnetic nanoparticles on its surface. 15. El proceso según la reivindicación 14, donde las nanopartículas magnéticas son nanopartículas de óxido de Fe (III).15. The process according to claim 14, wherein the magnetic nanoparticles are Fe (III) oxide nanoparticles. 16. El proceso según la reivindicación 15, donde el porcentaje en peso de las16. The process according to claim 15, wherein the weight percentage of the nanopartículas de óxidos metálicos de Fe (III) en la estructura unidimensional varía entre el 5 % y el 60 % en peso.Fe (III) metal oxides nanoparticles in the one-dimensional structure vary between 5% and 60% by weight. 5 17. El proceso según la reivindicación 16, donde el porcentaje en peso de lasThe process according to claim 16, wherein the percentage by weight of the nanopartículas de óxidos metálicos de Fe (III) en la estructura unidimensional varía entre el 10 % y el 50 % en peso.Fe (III) metal oxide nanoparticles in the one-dimensional structure vary between 10% and 50% by weight. 18. El proceso según la reivindicación 17, donde el porcentaje en peso de las18. The process according to claim 17, wherein the weight percentage of the 10 nanopartículas de óxidos metálicos de Fe (III) en la estructura unidimensional varía10 nanoparticles of Fe (III) metal oxides in the one-dimensional structure vary entre el 20 % y el 40 % en peso.between 20% and 40% by weight. 19. El proceso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 18, donde el agente19. The process according to any of claims 1 to 18, wherein the agent reductor se selecciona de la lista que consiste en hidrógeno, ácido fórmico, etanol,reducer is selected from the list consisting of hydrogen, formic acid, ethanol, 15 metanol y combinación de los mismos.15 methanol and combination thereof. 20. El proceso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19, donde la etapa a) se realiza a presiones comprendidas entre 10 bar y 100 bar y temperaturas entre 150 °C y 400 °C.20. The process according to any of claims 1 to 19, wherein step a) is carried out at pressures between 10 bar and 100 bar and temperatures between 150 ° C and 400 ° C. 20twenty 21. El proceso según la reivindicación 20, donde la etapa a) se realiza a presiones comprendidas entre 10 bar y 70 bar.21. The process according to claim 20, wherein step a) is carried out at pressures between 10 bar and 70 bar. 22. El proceso según la reivindicación 21, donde la etapa a) se realiza a presiones22. The process according to claim 21, wherein step a) is carried out at pressures 25 comprendidas entre 30 bar y 60 bar.25 between 30 bar and 60 bar. 23. El proceso según la reivindicación 22, donde la etapa a) se realiza a presiones comprendidas entre 40 bar y 60 bar.23. The process according to claim 22, wherein step a) is carried out at pressures between 40 bar and 60 bar. 30 24. El proceso según cualquiera de las reivindicaciones 20 a 23, donde la etapa a) se24. The process according to any of claims 20 to 23, wherein step a) is realiza a temperaturas comprendidas entre 150 °C y 300 °C.performed at temperatures between 150 ° C and 300 ° C. 25. El proceso según la reivindicación 24, donde la etapa a) se realiza a temperaturas comprendidas entre 150 °C y 250 °C.25. The process according to claim 24, wherein step a) is carried out at temperatures between 150 ° C and 250 ° C. 26. El proceso según la reivindicación 25, donde la etapa a) se realiza a temperaturas comprendidas entre 180 °C y 200 °C.26. The process according to claim 25, wherein step a) is carried out at temperatures between 180 ° C and 200 ° C. 27. El proceso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 26, donde la corriente que27. The process according to any one of claims 1 to 26, wherein the current which 5 contiene lignína usada en la etapa a) ha sido previamente purificada.5 contains lignin used in step a) has been previously purified. 28. El proceso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 27, donde el pH de la corriente que contiene lignía de la etapa a) se encuentra entre 4 y 8.28. The process according to any one of claims 1 to 27, wherein the pH of the current containing lignia of step a) is between 4 and 8. 10 29. El proceso según la reivindicación 28, donde el pH de la corriente que contieneThe process according to claim 28, wherein the pH of the stream it contains lignína de la etapa a) se encuentra entre 4 y 6.lignin from stage a) is between 4 and 6. 30. El proceso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 29, que comprende una etapa b) de recuperación del catalizador.30. The process according to any one of claims 1 to 29, comprising a step b) of catalyst recovery. 15fifteen 31. El proceso según la reivindicación 30, donde la etapa b) de recuperación del catalizador se realiza mediante filtrado.31. The process according to claim 30, wherein step b) of catalyst recovery is carried out by filtration. 32. El proceso según cualquiera de las reivindicaciones 30 o 31, que comprende una32. The process according to any of claims 30 or 31, which comprises a 20 etapa b’) de recuperación del catalizador por medio de la aplicación de un campo20 stage b ’) of catalyst recovery through the application of a field magnético de entre 0.1 Teslas y 5 Teslas, donde dicho catalizador comprende una estructura unidimensional que comprende nanopartículas magnéticas en su superficie.magnetic between 0.1 Teslas and 5 Teslas, where said catalyst comprises a one-dimensional structure comprising magnetic nanoparticles on its surface. 25 33. El proceso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 32, que comprende unaThe process according to any one of claims 1 to 32, which comprises a etapa c) de purificación de la corriente obtenida en las etapas b) o b’) mediante la separación de una corriente que consiste en un disolvente y una corriente que contiene lignína no-despolimerizada de otra corriente consistente en compuestos aromáticos derivados de la lignina.step c) of purification of the stream obtained in stages b) or b ’) by separating a stream consisting of a solvent and a stream containing non-depolymerized lignin from another stream consisting of aromatic compounds derived from lignin. 3030 34. Un proceso para la obtención de etanol y/o butanol que comprende34. A process for obtaining ethanol and / or butanol comprising • etapas a) a c) de despolimerización de lignina según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 33; y• steps a) to c) of depolymerization of lignin according to any of claims 1 to 33; Y • una etapa d) de contacto entre microorganismos genéticamente• a stage d) of contact between genetically microorganisms 35 modificados con los compuestos aromáticos derivados de la lignina en la35 modified with the aromatic compounds derived from lignin in the etapa c).stage c). 1010 15fifteen 20twenty 2525 3030 35. El proceso según la reivindicación 34, donde los microorganismos genéticamente modificados se selecciona de la lista que consiste en hongos basidiomycetes, chrysosporium phanerochaete, y streptomyces spp.35. The process according to claim 34, wherein the genetically modified microorganisms is selected from the list consisting of basidiomycetes fungi, chrysosporium phanerochaete, and streptomyces spp. 36. Un catalizador que comprende un metal de transición y un soporte, donde el soporte consiste en nanopartículas de óxidos metálicos soportadas en una estructura unidimensional.36. A catalyst comprising a transition metal and a support, where the support consists of nanoparticles of metal oxides supported in a one-dimensional structure. 37. El catalizador según la reivindicación 36, donde el metal de transición se selecciona de la lista que consiste en Sn, Ga, Mg, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, La, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au y combinación de los mismos.37. The catalyst according to claim 36, wherein the transition metal is selected from the list consisting of Sn, Ga, Mg, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, La, Hf, Ta, W, Re, Os, Go, Pt, Au and combination thereof. 38. El catalizador según la reivindicación 37, donde el metal de transición se selecciona de la lista que consiste en Ni, Ru, Pd, Fe, Mo, Co, Cu, Fe y combinación de los mismos.38. The catalyst according to claim 37, wherein the transition metal is selected from the list consisting of Ni, Ru, Pd, Fe, Mo, Co, Cu, Fe and combination thereof. 39. El catalizador según la reivindicación 38, donde el metal de transición se selecciona entre Ru, Ni y combinaciones de los mismos.39. The catalyst according to claim 38, wherein the transition metal is selected from Ru, Ni and combinations thereof. 40. El catalizador según cualquiera de las reivindicaciones 36 a 39, donde el metal de transición se encuentra en forma de un agregado metálico con tamaños de partícula comprendidos entre 1 nm y 100 nm.40. The catalyst according to any of claims 36 to 39, wherein the transition metal is in the form of a metal aggregate with particle sizes between 1 nm and 100 nm. 41. El catalizador según la reivindicación 40, donde el metal de transición se encuentra en forma de un agregado metálico con tamaños de partícula comprendidos entre 2 nm y 50 nm.41. The catalyst according to claim 40, wherein the transition metal is in the form of a metal aggregate with particle sizes between 2 nm and 50 nm. 42. El catalizador según la reivindicación 41, donde el metal de transición se encuentra en forma de un agregado metálico con tamaños de partícula comprendidos entre 2 y 5 nm.42. The catalyst according to claim 41, wherein the transition metal is in the form of a metal aggregate with particle sizes between 2 and 5 nm. 43. El catalizador según cualquiera de las reivindicaciones 36 a 42, donde las nanopartículas de óxidos metálicos se seleccionan de la lista que consiste en SiO2, TiO2, V2O5, C2O3, MnO2, MgO, Fe2O3, FeO, CoO, ZnO, Y2O3, ZrO2, Nb2O5, CdO,43. The catalyst according to any of claims 36 to 42, wherein the metal oxide nanoparticles are selected from the list consisting of SiO2, TiO2, V2O5, C2O3, MnO2, MgO, Fe2O3, FeO, CoO, ZnO, Y2O3, ZrO2 , Nb2O5, CdO, 1010 15fifteen 20twenty 2525 3030 La2Ü3, SnO2, HfO2, Ta2Ü5, WO3, Re2O7, AI2O3, CeO2, CS2O y combinación de los mismos.La2Ü3, SnO2, HfO2, Ta2Ü5, WO3, Re2O7, AI2O3, CeO2, CS2O and combination thereof. 44. El catalizador según la reivindicación 43, donde las nanopartículas de óxidos metálicos se seleccionan de la lista que consiste en TiO2, V2O5, Cr2O3, MnO2, ZrO2, CeO2 y combinación de los mismos.44. The catalyst according to claim 43, wherein the metal oxide nanoparticles are selected from the list consisting of TiO2, V2O5, Cr2O3, MnO2, ZrO2, CeO2 and combination thereof. 45. El catalizador según la reivindicación 44, donde las nanopartículas de óxidos metálicos se seleccionan de la lista que consiste en TiO2, V2O5, MnO2, ZrO2, CeO2 y combinación de los mismos.45. The catalyst according to claim 44, wherein the metal oxide nanoparticles are selected from the list consisting of TiO2, V2O5, MnO2, ZrO2, CeO2 and combination thereof. 46. El catalizador según cualquiera de las reivindicaciones 36 a 45, donde la estructura unidimensional seleccionada entre la lista que consiste en nanotubos de C, nanotubos de TiO2, nanotubos de V2O5, nanotubos de MnO2, nanotubos de ZrO2, fibras de carbono, láminas de grafeno, y combinación de los mismos.46. The catalyst according to any of claims 36 to 45, wherein the one-dimensional structure selected from the list consisting of C nanotubes, TiO2 nanotubes, V2O5 nanotubes, MnO2 nanotubes, ZrO2 nanotubes, carbon fibers, sheets of graphene, and combination thereof. 47. El catalizador según la reivindicación 46, donde la estructura unidimensional son nanotubos de C.47. The catalyst according to claim 46, wherein the one-dimensional structure are nanotubes of C. 48. El catalizador según la reivindicación 47, donde los nanotubos de C tienen una relación de aspecto longitud:diámetro que varía entre 5 y 2000 con longitudes entre 50 nm y 5000 nm.48. The catalyst according to claim 47, wherein the C nanotubes have a length: diameter aspect ratio that varies between 5 and 2000 with lengths between 50 nm and 5000 nm. 49. El catalizador según la reivindicación 48, donde la estructura unidimensional comprende nanopartículas magnéticas en su superficie.49. The catalyst according to claim 48, wherein the one-dimensional structure comprises magnetic nanoparticles on its surface. 50. El catalizador según la reivindicación 49, donde las nanopartículas magnéticas son nanopartículas magnéticas de óxido de Fe (III).50. The catalyst according to claim 49, wherein the magnetic nanoparticles are magnetic nanoparticles of Fe (III) oxide. 51. El catalizador según la reivindicación 50, donde el porcentaje en peso de las nanopartículas magnéticas de Fe (III) en la estructura unidimensional varía entre el 5 % y el 60 % en peso.51. The catalyst according to claim 50, wherein the percentage by weight of the magnetic nanoparticles of Fe (III) in the one-dimensional structure varies between 5% and 60% by weight. 52. El catalizador según la reivindicación 51, donde el porcentaje en peso de las nanopartículas magnéticas de óxidos de Fe (III) en la estructura unidimensional varía entre el 10 % y el 50 % en peso.52. The catalyst according to claim 51, wherein the percentage by weight of the magnetic nanoparticles of Fe (III) oxides in the one-dimensional structure varies between 10% and 50% by weight. 53. El catalizador según la reivindicación 52 donde el porcentaje en peso de las nanopartículas magnéticas de óxidos de Fe (III) en la estructura unidimensional varía entre el 20 % y el 40 % en peso53. The catalyst according to claim 52 wherein the percentage by weight of the magnetic nanoparticles of Fe (III) oxides in the one-dimensional structure varies between 20% and 40% by weight 55 54. Uso del catalizador descrito en cualquiera de las reivindicaciones 36 y 53 para la despolimerización de lignina.54. Use of the catalyst described in any of claims 36 and 53 for depolymerization of lignin. 1010
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