Ethylene production from diluted bioethanol solutions

Ca. 75% dei prodotti petrolchimici sono prodotti da etilene, e.g. acetaldeide, acido acetico, ossido di etilene, glicole etilenico, etilbenzene, cloruro di vinile, stirene e acetato di vinile. Inoltre è usato come monomero per polietilene e copolimeri. Per sfruttare le nuove materie prime a base di rinnovabili per la produzione di etilene, il bioetanolo può essere disidratato cataliticamente tramite un percorso più sostenibile rispetto al cracking di idrocarburi. Il mercato dei polimeri bio-based è ampiamente in crescita (1,3 miliardi di US$, con una crescita del 35% tra il 2006 e il 2011). La domanda di PE rinnovabile corrisponde al 10% del mercato globale, mentre l'attuale disponibilità è <1%. Tuttavia, per garantire la sostenibilità di processo, è vitale la disponibilità di una materia prima a basso costo è questo punto è ancora una sfida irrisolta. Nel presente lavoro abbiamo utilizzato campioni di zeolite BEA con acidità variabile, per la disidratazione di soluzioni diluite di bioetanolo, una materia prima molto meno costosa dell’etanolo anidro. L’acqua coalimentata migliora la durata del catalizzatore rimuovendo il coke eventualmente formato e limita i sottoprodotti. La struttura microporosa è costituita da canali ca. 6,7 Å, consentendo la facile diffusione di etanolo. Sono stati considerati sia l'effetto delle condizioni operative, sia l’acidità superficiale per ottimizzare la selettività a etilene. È stato inoltre aggiunto Ni per indirizzare il processo verso etilene o syngas. Il Ni può anche essere attivo per il reforming di olefine superiori, idrocarburi e dietiletere (spesso riportati come sottoprodotti di reazione) migliorando così la selettività ad etilene. Infine è stata valutata la durata del catalizzatore. I catalizzatori preparati sono stati caratterizzati con varie tecniche sia freschi che usati.