Metal katkılı silika katalizörler kullanılarak selülozun levülinik asite dönüştürülmesi - Al-maliki, Sarah fadhil Abdullah
Bugün birçok nedenle (kömür, petrol ve doğal gaz gibi birçok alanda kullanılan fosil yakıtların rezerv kapasitesindeki azalma, bu yakıtların kullanımından kaynaklanan çevresel kirlilik, atmosferdeki CO2 gibi sera gazlarının zararlı etkileri ve birçok diğer neden), fosil yakıtlara alternatif olarak kullanılabilecek farklı türde yakıtları keşfetmek, test etmek, geliştirmek ve kullanıma geçmiş ürünleri kullanmak için Ar-Ge çalışmaları yapmak üzere teknoloji stratejileri geliştirilmiştir. Bunun yanı sıra, hibrit sistemlerin geliştirilmesi ve deneme aşamasından sonra kullanımı da son yıllarda oldukça artmıştır. Ayrıca, birçok alanda kullanım bulan kimyasal ürünler de geliştirilmiş ve yeni teknolojilerin yaratılmasına öncülük etmiştir. Bu yöndeki teknolojik gelişmeler sayıca çoktur ve giderek popüler hale gelmeleriyle bu yönde yapılan yatırımların arttığı da gözlemlenmektedir. Biyokütle kaynaklı olarak üretilen çok yönlü bir esneklik platform kimyasalı olan levulinik asit, yakıtlar ve kimyasallara yönlendirilebilen çeşitli dönüşüm şekillerine sahip önemli bir kimyasaldır. Levulinik asit, biyokütlelerden sentezlenebilen esnek bir platform kimyasalı olarak kabul edilir ve petrol bazlı hammaddelere sürdürülebilir ve yenilenebilir bir alternatif sunar. Farmasötikler, polimerler, çözücüler ve gıda katkı maddeleri de dahil olmak üzere çeşitli endüstrilerde geniş bir uygulama yelpazesine sahip olması nedeniyle büyük bir potansiyele sahiptir. Levulinik asit; selüloz, hemiselüloz ve lignoselülozik malzemeler gibi biyokütlenin dönüştürülmesiyle üretilebilir. Dönüşüm süreci genellikle biyokütlenin hidrolizi ile şekerlerin serbest bırakılmasını, ardından bu şekerlerin dehidrasyonunu ve asit katalizli olarak levulinik aside dönüştürülmesini içerir. Biyokütle kaynaklarından olan levulinik asitin verimliliğini ve ürün verimliliğini artırmak için birçok metod geliştirilmiştir. Bu metodlar arasında asit hidrolizi, enzimatik hidroliz ve piroliz ve hidrotermal işlem gibi termokimyasal işlemler bulunmaktadır. Bu tez çalışmasında, SiO2 ve metal katkılı (Al, W, Sr, Ni ve Cu) katalizörler kullanılarak tek bir seferde selülozdan levulinik asit üretimi gerçekleştirilmiştir. Çözücü olarak su kullanılan deneylerde otoklavda 200°C'de 6 saat boyunca selülozun değerli kimyasallara dönüşümü test edilmiştir. Tüm sentezlenen katalizörlerin kristal yapıları, yüzey özellikleri, yüzey asitliği ve metal miktarları XRD, N2 adsorpsiyon/desorpsiyon analizi, piridin-FTIR analizi ve ICP analizi yapılarak karakterizasyon işlemleri gerçekleştirildi. Çalışmaların sonucunda, alüminyum birikiminin selülozun dönüşümünde önemli bir rol oynadığı belirlendi. SiO2'nin selüloz dönüşüm oranı %37,76 iken, alüminyum miktarına bağlı olarak selüloz dönüşüm oranı %100'e yükseldiği gözlemlendi. Diğer yandan, selülozun dönüşüm işleminde, 5-HMF'nin yanı sıra, levulinik asit, formik asit, astik asit ve furfural gibi değerli kimyasallara dönüştüğü tespit edildi. Selülozun tek adımda yüksek verimlilik ile levulinik asit, formik asit ve asetik asite dönüşümü Si-4Al-W katalizörü ile sağlanmıştır.