Catalytic fast pyrolysis of biomass using Pyrolysis (Py) GC/MS Part 2: Cellulose

Význam tématu

Celulóza představuje jednu z hlavních složek lignocelulózové biomasy a její efektivní přeměna na hodnotné chemikálie a biopaliva je zásadní pro udržitelnou chemii.

Cíle a přehled studie

Studie se zaměřuje na porovnání rychlé pyrolýzy (FP) a katalytické rychlé pyrolýzy (CFP) celulózy za použití ZSM-5 katalyzátoru. Navazuje na předchozí část věnovanou ligninu a rozšiřuje poznatky o chování druhého hlavního biomateriálu.

Použitá metodika a instrumentace

Pro oba experimenty byly použity:

• Multi-Shot Pyrolyzer (EGA/PY-3030D) připojený přímo k injektoru GC
• MicroJet Cryo-Trap (MJT-1035Ex) pro dočasné zakrytí produktů
• GC/MS s kolonkou UA+-5 (30 m × 0,25 mm, 0,25 μm) a řídicí podmínky: teplota pece 40–320 °C, tok helia 1 mL/min, split 1/50, rozsah skenování m/z 25–600

Hlavní výsledky a diskuse

Rychlá pyrolýza čiré celulózy vedla především k tvorbě levoglukosanu a různých nízkomolekulárních kyselin, ketonů a furanu. V přítomnosti ZSM-5 se produktové spektrum výrazně posunulo k aromatickým uhlovodíkům jako benzen, toluen či xyleny. Tento posun odráží účinné deoxygenační a aromatizační vlastnosti katalyzátoru.

Přínosy a praktické využití

Metoda umožňuje rychlou a citlivou analýzu vlivu katalyzátorů na termochemickou přeměnu biomasy s minimálním množstvím vzorku (0,1 mg). CFP poskytuje přímý screening pro výrobu hodnotných aromatických sloučenin z obnovitelných zdrojů.

Budoucí trendy a možnosti využití

Mezi klíčové směry dalšího výzkumu patří optimalizace struktury a složení katalyzátorů, kombinace CFP s dalšími spektrometrickými technikami pro detailnější charakterizaci meziproduktů a využití metod strojového učení pro predikci produktového spektra.

Závěr

Katalytická rychlá pyrolýza celulózy se ZSM-5 prokázala jako efektivní cesta k výrobě aromatických uhlovodíků. Metoda nabízí rychlý test katalyzátorů a perspektivu pro průmyslovou valorizaci biomasy.

Reference

• RXA-003E
• RXA-006E
• PYA1-112E