Biomassa kan dienen als hernieuwbare bron voor zowel energie als koolstof. Aceton, n-butanol, en ethanol (ABE) fermentatiebouillon als een van biomassa afgeleide bron van brandstoffen en chemicaliën heeft al tientallen jaren veel aandacht. Echter, de ruwe fermentatiebouillon bevat lage concentraties oxygenaten, de praktische toepassingen ervan beperken.

Dus, het is belangrijk om een ​​zeer efficiënte waterbestendige katalysator te ontwikkelen om ruwe waterige oxygenaatmengsels direct en selectief om te zetten in chemicaliën met toegevoegde waarde; Vooral met water niet mengbare (gemakkelijke scheiding na reactie) zijn van groot belang. Echter, de efficiëntie en selectiviteit van het transformatieproces voor tussenproducten op basis van biomassa blijft een grote technisch-economische uitdaging.

Prof. Wang Feng van het Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) van de Chinese Academie van Wetenschappen en zijn collega's van de Universiteit van Peking rapporteerden onlangs een efficiënte en nieuwe katalytische methode voor de omzetting van fermentatiebouillon van waterige biomassa in een niet met water mengbaar product. Hun bevinding werd gepubliceerd in Natuurcommunicatie .

Ze ontwikkelden een strategie die in staat is om ~70 procent koolstof in een waterig ABE-fermentatiemengsel om te zetten in 4-heptanon (4-HPO), gekatalyseerd door met tin gedoteerde ceria (Sn-ceria) met een selectiviteit van maar liefst 86 procent. Hoewel Sn-ceria een veelzijdige katalysator is voor dehydrogenering, de Guerbet-alcoholreactie, condensatie, en veresteringsreacties, al deze reacties, met zuur-base-katalyse en redox-katalyse, relais en genereert 4-HPO met hoge selectiviteit (Fig. (A)). 4-HPO is een tussenproduct met toegevoegde waarde en kan worden gebruikt om vliegtuigbrandstof en fijnchemicaliën te produceren (Fig. (B)).

Verder, water, wat schadelijk is voor de gerapporteerde katalysatoren voor ABE-conversie, gunstig was voor de productie van 4-HPO. De uitstekende katalytische prestatie van met tin gedoteerde ceria is te danken aan de sterk verspreide tinsoorten en zuurstofvacatures van ceria.

"Deze strategie biedt een route voor een zeer efficiënt gebruik van organische koolstof, "zei Wang. "Het kan mogelijk biologische en chemische katalyseplatforms integreren voor de robuuste en zeer selectieve productie van chemicaliën met toegevoegde waarde."