Niet-eetbare biomassa, een primeur, hernieuwbaar en overvloedig op koolstof gebaseerd alternatief, kan dienen als een levensvatbaar alternatief voor de duurzame productie van brandstoffen, chemicaliën en materialen.

Pentaanzuuresters, geproduceerd uit van lignocellulose afgeleid levulinezuur (LA), zijn geïdentificeerd als veelbelovende biobrandstoffen vanwege de hoge energiedichtheid en superieure compatibiliteit met traditionele benzine.

Onlangs, Dr. Luo Wenhao en prof. Zhang Tao's groep van het Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) van de Chinese Academy of Sciences (CAS), in samenwerking met prof.dr. Bert M. Weckhuysen van de Universiteit Utrecht, ontwierp een nieuwe strategie voor een efficiënte productie van pentaan-biobrandstoffen.

De onderzoekers synthetiseerden goed verspreide en ultrakleine Ru metalen nanoclusters, opgesloten in de microporiën van zeoliet Y, die de vereiste intimiteit van de actieve site verschafte en de chemoselectiviteit verhoogde voor de productie van pentaan-biobrandstoffen in de directe, eenpotshydrodeoxygenatie (HDO) van puur ethyllevulinaat.

Deze studie is gepubliceerd in Internationale editie van Angewandte Chemie op 19 augustus.

In plaats van gewoonlijk het molecuul LA te starten, de onderzoekers stelden een nieuwe strategie voor voor de directe productie van pentaan-biobrandstoffen uitgaande van zuivere ethyllevulinaat (EL), gebruikmakend van door zeoliet gedragen bifunctionele katalysatoren met beperkte nabijheid van actieve plaatsen. Ze onthulden dat beperkte nabijheid de katalytische activiteit en selectiviteit voor de productie van pentaan-biobrandstoffen in de directe hydrodeoxygenatie van zuivere EL aanzienlijk bevorderde.

In aanvulling, ze ontdekten dat LA-modificatie een efficiënte benadering was om de prestaties van de katalysator te behouden, dankzij de stabilisatie van het zeolietraamwerk tegen deconstructie tijdens thermokatalyse in de vloeibare fase.

Deze bevindingen breidden het begrip "hoe dichter, hoe beter" in biomassakatalyse. Dergelijke beperkte nabijheid in de zeolietholten maakte een efficiënte koppeling van katalytische reacties in een directe, een-pot proces, die kansen schiep voor de praktische productie van pentaan-biobrandstoffen.