Experimental and modelling studies on the synthesis of 5-hydroxymethylfurfural from sugars

Meer inzicht in vorming bouwsteen bioplastic

Fossiele hulpbronnen spelen al ongeveer 100 jaar een sleutelrol in onze samenleving. Voor de meeste toepassingen zijn duurzame alternatieven vereist. Als het gaat om de productie van materialen en brandstoffen is de conversie van biomassa naar chemische bouwstenen van groot belang.

Eén van de meest veelbelovende verbindingen in deze categorie is 5-hydroxymethylfurfural (HMF), dat onder meer kan dienen als grondstof voor de productie van bioplastic. HMF wordt gemaakt uit suikers, door middel van zuur-gekatalyseerde dehydratatie. De productie van dit molecuul is niet eenvoudig; de chemische en fysische eigenschappen zorgen voor een aantal uitdagingen. Meer fundamentele kennis over de zuurgekatalyseerde dehydratatie van suikers naar HMF is dus vereist.

Het doel van dit proefschrift was om meer fundamentele kennis over HMF-vorming krijgen. Verschillende vormen van monosacchariden zoals ketose (bijv. fructose) of aldose (bijv. glucose) werden getest om (i) meer fundamentele kennis te verkrijgen van de betrokken reactiemechanismen en (ii) om de meest geschikte suiker te vinden voor de productie van HMF.

Het in dit proefschrift beschreven onderzoek geeft aan dat de dehydratatie van suikers naar HMF loopt via cyclische tussenvormen. Dit heeft gevolgen voor de omzetting van aldose- suikers, zoals glucose, omdat deze eerst moeten worden geïsomeriseerd naar ketoses voordat het ze efficiënt kunnen worden omgezet naar HMF. Ook bleek dat psicose is de meest geschikte suiker omzetten in HMF en dat methanol een geschikt oplosmiddel dan water.

Robert-Jan van Putten promoveerde bij de afdeling Chemische Technologie, onderdeel van het Research Institute of Technology and Management van de Faculteit Wiskunde en Natuurwetenschapen, Rijksuniversiteit Groningen. Zijn werk werd gefinancierd via een Europese subsidie en door het bedrijf Avantium Chemicals BV, waar hij inmiddels als onderzoeker werkt. Zijn werk past binnen het speerpunt 'Sustainable Society' van de RUG.

Proefschrift: http://irs.ub.rug.nl/ppn/387288120