A time- and space-resolved deactivation study on the conversion of glycerol to aromatics over H-ZSM-5 was performed. For this purpose, glycerol was vaporized/pyrolyzed in a pyrolysis section followed by a catalytic aromatization step. Benchmark performance showed an induction period of ca. 20 min, followed by a rather constant BTX yield of ca. 25.4 ± 2.2C.% for 3–4 h time on stream (TOS). Subsequently, a rapid drop in BTX yield was observed due to catalyst deactivation. Severe coking leads to coverage of catalyst surface area and blockage of micropores, particularly at the entrance of the catalyst bed at short TOS, indicating the presence of an axial coke gradient in the fixed bed reactor. At longer TOS, coke was formed throughout the bed and negligible BTX yield was shown to be associated with the presence of coke at all bed positions. Besides coking, the acidity of the catalyst was also reduced, and dealumination occurred, both with a similar time–space evolution. The results were explained by a conversion-zone migration model, which includes a deactivation zone (with severely coked catalyst), a conversion zone (BTX formation), and an induction zone (a.o. (de-)alkylation reactions), and describes the time- and space-resolved evolution of coking and relevant changes in other catalyst characteristics.
DOCUMENT
The catalytic coconversion of glycerol and toluene (93/7 wt %) over a technical H-ZSM-5/Al2O3 (60-40 wt %) catalyst was studied, aiming for enhanced production of biobased benzene, toluene, and xylenes (bio-BTX). When using glycerol/toluene cofeed with a mass ratio of 93/7 wt %, a peak BTX carbon yield of 29.7 ± 1.1 C.% (at time on stream (TOS) of 1.5-2.5 h), and an overall BTX carbon yield of 28.7 C.% (during TOS of 8.5 h) were obtained, which are considerably higher than those (19.1 ± 0.4 C.% and 11.0 C.%) for glycerol alone. Synergetic effects when cofeeding toluene on the peak and overall BTX carbon yields were observed and quantified, showing a relative increase of 3.1% and 30.0% for the peak and overall BTX carbon yield (based on the feedstock). These findings indicate that the strategy of cofeeding in situ produced toluene for the conversion of glycerol to aromatics has potential to increase BTX yields. In addition, BTX production on the catalyst (based on the fresh catalyst during the first run for TOS of 8.5 h and without regeneration) is significantly improved to 0.547 ton ton-1catalyst (excluding the 76% of toluene product that is 0.595 ton ton-1catalyst for the recycle in the cofeed) for glycerol/toluene cofeed, which was 0.426 ton ton-1catalyst for glycerol alone. In particular, this self-sufficient toluene product recycling strategy is advantageous for the production and selectivity (relative increase of 84.4% and 43.5% during TOS of 8.5 h) of biobased xylenes.
DOCUMENT
Glycerol is an attractive bio-based platform chemical that can be converted to a variety of bio-based chemicals. We here report a catalytic co-conversion strategy where glycerol in combination with a second (bio-)feed (fatty acids, alcohols, alkanes) is used for the production of bio-based aromatics (BTX). Experiments were performed in a fixed bed reactor (10 g catalyst loading and WHSV of (co-)feed of 1 h-1) at 550 °C using a technical H-ZSM-5/Al2O3 catalyst. Synergistic effects of the co-feeding on the peak BTX carbon yield, product selectivity, total BTX productivity, catalyst life-time, and catalyst regenerability were observed and quantified. Best results were obtained for the co-conversion of glycerol and oleic acid (45/55 wt%), showing a peak BTX carbon yield of 26.7 C%. The distribution of C and H of the individual co-feeds in the BTX product was investigated using an integrated fast pyrolysis-GC-Orbitrap MS unit, showing that the aromatics are formed from both glycerol and the co-feed. The results of this study may be used to develop optimized co-feeding strategies for BTX formation. This journal is
DOCUMENT
De duurzame ontwikkelingsdoelen (SDGs) zijn een mondiaal kompas om van de wereld een betere plek te maken. Duurzame productie- en consumptiepatronen is één van de aandachtsgebieden en ook voor Nederland van nationaal en regionaal belang. Zo heeft Nederland de doelstelling geformuleerd dat in 2050 grondstoffen, producten en processen in de industrie klimaatneutraal en voor 80% circulair zijn (o.a. Missie Industrie). In dit kader wordt onderzocht hoe de verpakkingsproductie- en consumptieketen efficiënter en duurzamer gemaakt kan worden door bijvoorbeeld het toepassen van alternatieve, innovatieve voedselverpakking. Deze pilotstudie richt zich op de ontwikkeling van een duurzaam verpakkingsmateriaal dat eetbaar is, een zogenaamde ‘Fresh Layer’. Deze coating wordt als een beschermingslaag direct op het oppervlak van het voedselproduct aangebracht. De ontwikkeling van dit product is complex, omdat het product zowel functioneel, bioafbreekbaar en eetbaar moet zijn. Zowel in theorie als in praktijk wordt onderzocht welke criteria met betrekking tot functionele toepasbaarheid er gelden en welke biopolymeren gecombineerd met welke additieven er voldoen aan deze gestelde criteria. Op basis van literatuurstudie wordt een overzicht gemaakt van mogelijk succesvolle combinaties die voldoen aan de verpakkingseisen van voedsel. Het polysacharide alginaat wordt daarbij als basis gebruikt. Vervolgnes wordt er experimenteel onderzocht welke verhoudingen van alginaat met andere polysacharides in combinatie met weekmakers, zoals glycerol, geschikt zijn om de houdbaarheid van hard fruit te verlengen en functionele eigenschappen zoals waterdoorlaatbaarheid, tensile strenght, firmness, geur en structuur, worden bepaald. Tevens wordt er een inventarisatie gemaakt van bruikbare grondstoffen afkomstig vanuit reststromen van de Agrofood en Aquacultuur sector en de mogelijke toepasbaarheid binnen de scope van de voedselketen. Afsluitend wordt een stakeholdermeeting georganiseerd met relevante partijen uit de onderzoekswereld en voedselketen om de onderzoeksresultaten te delen en met elkaar vervolgacties te formuleren.
Fucoxanthine is een van de meest voorkomende carotenoïden en wordt voornamelijk geproduceerd door bruinwier en microalgen. Er is veel belangstelling voor de farmaceutische en cosmetische werking van fucoxanthine, zoals bescherming tegen UV-B geïnduceerd melanoom en huidveroudering. Desondanks zijn fucoxanthine extracten niet of nauwelijks verkrijgbaar als cosmetisch ingrediënt. Project FUCOS wil daarom zelf de productie van FUCOS extracten ontwikkelen en deze toepassen in cosmetische prototypen. Project FUCOS zal de fucoxanthine inhoud van commercieel beschikbare bruinwieren zoals Saccharina latissima en Undaria pinnatifida alsmede de microalg Isochrysis galbana evalueren om zo de meest rendabele biomassa grondstof te selecteren. Hier vanuit zullen kleinschalig verschillende groene, voedselveilige extractie methoden ontwikkeld en vergeleken worden op fucoxanthine opbrengst en kosten efficiëntie. De resulterende extracten kunnen worden toegepast in cosmetische prototypen na evaluatie van de biologische activiteiten. Hiermee zet project FUCOS een nieuwe stap richting de exploitatie van algen en wieren als biobased grondstof en de ontwikkeling van duurzame cosmetica.
De bouwsector heeft een flinke opgave vanuit zowel het Grondstoffenakkoord als het Klimaatakkoord, vanwege het grote aandeel minerale stromen dat in de sector wordt gebruikt met bijbehorende CO2-emissie. Vanuit een circulaire economie neemt de vraag naar hernieuwbare materialen toe, waarbij eigenschappen van de producten dienen te voldoen aan normen en eisen vanuit de markt. Dit betreffen bijvoorbeeld eisen ten aanzien van sterkte, afwerking, brandveiligheid en samenstelling. Maar ook steeds vaker worden eisen gesteld ten aanzien van een duurzame productieketen en mogelijkheden voor hergebruik. De ontwikkeling van materialen en producten waarbij mineraal gewonnen grondstoffen en/of grondstoffen met een hoge CO2-emissie (zoals cement) worden vervangen door duurzaam herwonnen grondstoffen heeft sterk de aandacht. Vanuit de watersector kunnen aanzienlijke volumes grondstoffen worden herwonnen. Echter, voor veel grondstoffen geldt dat de kennis en ervaring daarvan met de toepassing in de bouwsector nog gering is. Saxion heeft vanuit de markt de vraag ontvangen nader onderzoek te doen naar de ontwikkeling van een duurzaam en biobased bouwmateriaal op basis van biomassa (m.n. hennepvezel en/of herwonnen kurk), herwonnen kalk (grondstof vanuit de drinkwaterwereld) en de nieuwe grondstof Kaumera (grondstof vanuit de afvalwaterzuivering). Dit materiaal kan in potentie worden toegepast als pleisterwerk, vloerafwerking en als basis voor bouwblokken. Dit als vervanger van stucwerk, nieuwe afwerking vloeren en mogelijk vervanger van beton, kalkzandsteen of als alternatief op kalkhennep, waarin tot op heden mineraal gewonnen (hydraulische - NHL) kalk wordt gebruikt.
