Biobased Vanillin Production by Oxidative Depolymerization of Kraft Lignin on a Nitrogen- and Phosphorus-Functionalized Activated Carbon Catalyst

The sustainable production of vanillin from the oxidative depolymerization of lignin was evaluated. Vanillin was produced from Kraft lignin using heterogeneous catalysts based on activated carbons prepared by chemical activation of sodium lignosulfonate with H3PO4. The novel redox catalytic system, obtained by HNO3 treatment, allows the heterogenization of nitrobenzene structures on the activated carbon, reaching vanillin yield 30% higher than that obtained without a heterogeneous catalyst (about 3.1 wt %). A copper catalyst (5 wt %) was also prepared for comparison purposes. The highest vanillin yield was obtained at 200 °C and 10 bar for the nitrobenzene-like catalyst, reaching full extraction from the selected technical lignin. The catalyst was successfully reused without any regeneration treatment, evidencing no signs of deactivation. The possibility of transferring oxygen from oxidized P groups to reduced N groups in a redox cycle seems to be responsible for this sustained catalytic activity. To promote zero waste production, the obtained residual lignin was also used to prepare an activated carbon with outstanding properties, ABET ∼ 1000 m2/g.The authors wish to thank MICINN (RTI2018-097555-B- 100) and Junta de Andalucía (UMA18-FEDERJA-110 and P18-RT-4592) for financial support. Funding for open access charge: Universidad de Málaga/CBUA. M.G.-R. acknowledges the assistance of MICINN through an FPU Grant (FPU 18/ 01402

Estudio cinético de la producción de hidrógeno mediante gasificación con vapor de agua de carbonizados de origen lignocelulósico.

La principal fuente de hidrógeno es el reformado húmedo de gas natural y otros recursos fósiles. Debido a la escasez de estos recursos, sus altos costes y los problemas medioambientales causados por su uso, es importante encontrar una alternativa más renovable, limpia y abundante, como la biomasa. La gasificación de biomasa con vapor para obtener gas de síntesis resulta ser una de las tecnologías más eficaces para producir hidrógeno renovable a partir de biomasa. El objetivo de este trabajo se centra en el desarrollo de un modelo cinético para la gasificación con vapor de agua de los carbonizados de diferentes tipos de biomasa lignocelulósica. Se evaluaron cuatro tipos de biomasa lignocelulósica (cáscara de almendra, hueso de aceituna, cáñamo y cáscara de almendra sin cenizas) como materia prima para la gasificación con vapor. Los carbones correspondientes se obtuvieron por pirólisis convencional en un reactor de lecho fijo a una temperatura de 800 °C y 1 h, con una velocidad de calentamiento de 10 °C/min. A continuación, estos carbones se gasificaron con un 30 %v de agua en un reactor de lecho fijo de corriente descendente, en un rango de temperaturas entre 800 – 900 °C, hasta conversión completa. Se realizó un estudio cinético de la reacción teniendo en cuenta la distribución de productos gaseosos y la pérdida de peso, utilizando diversos modelos gas-sólido representativos, siendo el RPM el modelo más adecuado y preciso para predecir la reactividad de los carbones durante la gasificación con H2Ov. El seguimiento de la evolución de los gases permitió establecer la contribución de la reacción de water gas shift a la relación de H2/CO, así como dilucidar el mecanismo de reacción más probable, obteniéndose un modelo cinético que considera la contribución catalítica de la materia inorgánica, y que permite predecir la composición gaseosa y establecer las condiciones óptimas de producción de hidrógeno en el rango de condiciones estudiadas.Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech