Sintesi del 5-idrossimetilfurfurale (HMF) da risorse rinnovabili e sua idrogenazione a monomeri di interesse industriale

La sostituzione delle risorse fossili con quelle rinnovabili è diventato un tema di grande importanza negli ultimi decenni. A tale riguardo, il 5-idrossimetilfurfurale (HMF), ottenuto dalla frazione C6 della biomassa lignocellulosica, è considerato uno dei più importanti platform-chemicals. In questo contesto, il presente lavoro propone lo sviluppo di un processo sostenibile per la sintesi dell’HMF a partire da soluzioni concentrate di mono e polisaccaridi, come fruttosio ed inulina, e la sua idrogenazione a due importanti monomeri quali il 2,5-bis(idrossimetil)furano (BHMF) e il 2,5-bis(idrossimetil)tetraidrofurano (BHMTHF). In accordo con i principi della Green Chemistry, la sintesi dell’HMF è stata condotta in acqua impiegando l’irraggiamento a microonde come metodo di riscaldamento. Per questa reazione sono stati impiegati catalizzatori sia eterogenei sia omogenei. Per ciascun catalizzatore sono state ottimizzate le condizioni di reazione anche con il supporto di un modello statistico, raggiungendo rese in HMF fino a 54 mol%. Dall’altro lato, l’idrogenazione dell’HMF a BHMF e BHMTHF è stata condotta sia in reattore batch sia continuo e si sono raggiunte rese in ciascun prodotto superiori a 90 mol%. Inoltre sono state effettuate prove di idrogenazione partendo da idrolizzati reali ottenuti dalla deidratazione del fruttosio che hanno dimostrato la fattibilità di un approccio in cascata permettendo di raggiungere rese in BHMF e BHMTHF pari a 73 e 81 mol% nelle rispettive condizioni ottimizzate.