Ácido L

Literalmente toda a biomassa lignocelulósica (terrestre), bem como matéria-prima glicosada não convencional, como algas marinhas e de água doce, e fontes bacterianas como cianobactérias, podem ser usadas para a produção de AL. Os diversos resíduos agrícolas (biomassa lignocelulósica), nomeadamente algodão, bagaço de cana-de-açúcar, Cicer arietinum, palha de arroz, palha de milho, bagaço de sorgo doce e miscanthus, constituem uma fonte potencial de AL.

A frutose ou matéria-prima que contém frutose, como caldo de cana-de-açúcar, é uma matéria-prima ideal para a produção de AL. Isto se deve às etapas mecanísticas envolvidas na conversão direta da biomassa celulósica em AL. As etapas mecanísticas envolvidas na conversão da celulose em LA compreendem a etapa inicial de hidrólise da celulose em glicose catalisada por um ácido; a glicose então se isomeriza em frutose. Por etapas consecutivas de desidratação e reidratação, a frutose é convertida em hidroximetilfurfural e LA, respectivamente. Cada mol de frutose produz um mol de LA e ácido fórmico. As difíceis etapas da conversão direta de biomassa em AL, nomeadamente a hidrólise da celulose e a isomerização da glicose, poderiam ser evitadas se a indústria utilizasse frutose/carboidratos contendo frutose como matéria-prima em vez de biomassa celulósica, até que a tecnologia para a conversão direta de biomassa lignocelulósica para LA está madura. Isto aceleraria o aparecimento de produtos baseados em AL no mercado ao serviço da humanidade, aliviando os problemas das crises energéticas e ambientais.

Isto é análogo ao uso da cana-de-açúcar como matéria-prima para a produção de bioetanol no Brasil e nos EUA, que tem visto a luz do mercado como substituto/aditivo da gasolina. Até que a tecnologia para a conversão direta de matéria-prima celulósica em combustíveis (bioetanol) e produtos químicos (LA) esteja madura, os carboidratos fáceis (monoméricos/diméricos) devem ser usados ​​como matéria-prima para atender à crescente demanda por combustível, como pode ser visto no combustível e crises económicas no Sri Lanka. Um rendimento de LA de 100% em mol e uma conversão de 100% de frutose é alcançado a 120 graus em 30 horas usando uma resina comercial de ácido perfluorossulfônico em forma de pellet como catalisador. Tais estratégias catalíticas precisam de ser ampliadas para a produção industrial de AL. A diversificação da AL para combustíveis, produtos químicos e materiais exige uma enorme oferta deste produto químico estratégico.

A utilização de um meio reacional não convencional como a -valerolactona (GVL), como solvente, reduziu a energia de ativação do processo de conversão da biomassa em AL. A cinética da reação de conversão da glicose em LA foi acelerada pelo uso de GVL como solvente em vez de água. A adsorção de glicose na superfície do catalisador ácido sólido (CH3-SBA-15-SO3H) foi melhorada. Além disso, a etapa determinante da taxa, ou seja, a desidratação direta da glicose em 5-HMF, foi acelerada no meio GVL, uma vez que a etapa intermitente de isomerização da glicose em frutose foi completamente eliminada neste meio. A energia de ativação para a conversão de glicose em LA foi relatada como sendo de 62,66 kJ/mol. O rendimento de LA foi aumentado em cinco vezes quando a reação foi realizada em meio GVL em vez de água, com as condições de reação sendo uma temperatura de 160 graus por 120 min. Outra nova via neste campo de investigação é a utilização de solventes orgânicos ecológicos, nomeadamente solventes eutéticos profundos (DESs), para o pré-tratamento da biomassa lignocelulósica para reduzir a recalcitrância da biomassa e para melhorar a acessibilidade do local de reacção pelo catalisador ácido.

A utilização de DESs para pré-tratamento da biomassa melhora a acessibilidade do sítio ácido catalítico (H+) ao sítio de reação no substrato por uma ação dupla, nomeadamente, pela dissolução do componente hemicelulose, bem como pelo enfraquecimento do hidrogênio inter e intramolecular. ligação que dificulta a acessibilidade ao local da reação. Exemplos típicos de tais DESs incluem cloreto de colina-ácido acético, cloreto de colina-ácido succínico, cloreto de colina-ácido oxálico, cloreto de colina-ácido malônico e cloreto de colina-ácido láctico. A inovação no design de catalisadores inclui dopagem de heteroátomos ou funcionalização de heteroátomos em materiais de carvão ativado, tornando-os catalisadores ambientalmente benignos para conversão de biomassa. Estratégias para funcionalização com enxofre de material de carvão ativado derivado de biomassa (Ipomoea carnea) usando solução elementar de enxofre/hidrazina sob condições de reação modestas (400 graus) resultaram na carga de enxofre de 0,34% em peso, e o material resultante foi usado como adsorvente de Hg para aplicações ambientais. Nitreto de carbono funcionalizado com sulfonato/sulfato (g-C3N4) com teor de enxofre de 9,2% catalisou a conversão de glicose em LA com rendimento de 48% em mol e seletividade de 57% em mol.

O ácido acetilpropiônico é um tipo de composto multifuncional contendo grupo carbonila, -hidrogênio e grupo carboxila ao mesmo tempo, é a matéria-prima básica para a síntese de todos os tipos de produtos químicos leves, possui uma ampla gama de valor de uso em síntese orgânica e na indústria farmacêutica, industrial e agrícola, -valerolactona, o produto hidrogenado do ácido acetilpropiônico, é um tipo de solvente de alto nível e pode ser usado como intermediário na produção de borracha sintética, plastificante a frio e surfactante. O produto hidrogenado -valerolactona é um solvente de alto nível e pode ser utilizado como intermediário na produção de borracha sintética, plastificante a frio e surfactante.

O cloreto de ácido acetilpropiônico pode ser usado como agente bacteriostático para água circulante industrial. Na agricultura, os sais de amina do ACP são utilizados como herbicidas e desfolhantes. Na medicina, o ácido acetilpropiônico pode ser usado para produzir antiinflamatórios e injeções intravenosas a partir de matérias-primas de amido, glicose e celulose por hidrólise profunda. Geralmente usando ácido clorídrico (ou ácido sulfúrico) ou outros catalisadores de hidrólise na presença das condições de aquecimento por 5-etapa de geração de hidroximetilfurfural e, em seguida, 5-decomposição de hidroximetilfurfural para obter ácido acetilpropiônico, concentrado por filtração, e então a destilação ou extração sob pressão reduzida para produzir um produto acabado pode ser usada como uma reação de ácido carboxílico, mas também como uma reação de cetona, através de esterificação, halogenação, através de esterificação, halogenação, hidrogenação, desidrogenação oxidativa, condensação e outras reações químicas, uma variedade de produtos pode ser produzida. Eles podem ser usados ​​como modificadores de plástico, solventes, produtos farmacêuticos, produtos químicos industriais, especiarias, intermediários de pesticidas, intermediários de síntese orgânica, aditivos de polímeros, aditivos lubrificantes, surfactantes, tintas de impressão, aditivos de borracha, aditivos cosméticos (incluindo xampus e enxaguantes) e assim por diante.