La biomasse peut servir de source renouvelable d'énergie et de carbone. Acétone, n-butanol, et le bouillon de fermentation à l'éthanol (ABE) en tant que source de carburants et de produits chimiques dérivés de la biomasse a reçu beaucoup d'attention depuis plusieurs décennies. Cependant, le bouillon de fermentation brut contient de faibles concentrations d'oxygénats, limitant ses applications pratiques.

Ainsi, il est important de développer un catalyseur résistant à l'eau très efficace pour convertir directement et sélectivement les mélanges d'oxygénats aqueux bruts en produits chimiques à valeur ajoutée ; ceux qui ne sont pas miscibles à l'eau (séparation facile après réaction) sont particulièrement importants. Cependant, l'efficacité et la sélectivité du procédé de transformation des intermédiaires issus de la biomasse restent un enjeu technico-économique majeur.

Le professeur Wang Feng de l'Institut de physique chimique de Dalian (DICP) de l'Académie chinoise des sciences et ses collègues de l'Université de Pékin ont récemment rapporté une méthode catalytique efficace et innovante pour la conversion du bouillon de fermentation aqueux de la biomasse en un produit non miscible à l'eau. Leur découverte a été publiée dans Communication Nature .

Ils ont développé une stratégie capable de transformer ~ 70 pour cent du carbone dans un mélange de fermentation ABE aqueux en 4-heptanone (4-HPO), catalysée par de l'oxyde de cérium dopé à l'étain (Sn-cérium) avec une sélectivité pouvant atteindre 86 pour cent. Alors que Sn-ceria est un catalyseur polyvalent pour la déshydrogénation, la réaction alcoolique de Guerbet, condensation, et réactions d'estérification, toutes ces réactions, impliquant des catalyses acido-basiques et redox, relayer et générer du 4-HPO avec une sélectivité élevée (Fig. (A)). Le 4-HPO est un intermédiaire à valeur ajoutée et peut être utilisé pour produire du carburéacteur et des produits chimiques fins (Fig. (B)).

Par ailleurs, l'eau, ce qui est préjudiciable aux catalyseurs rapportés pour la conversion d'ABE, a été bénéfique pour la production de 4-HPO. L'excellente performance catalytique de l'oxyde de cérium dopé à l'étain est due aux espèces d'étain hautement dispersées et aux lacunes en oxygène de l'oxyde de cérium.

"Cette stratégie offre une voie pour une utilisation hautement efficace du carbone organique, ", a déclaré Wang. "Il peut potentiellement intégrer des plates-formes de catalyse biologique et chimique pour la production robuste et hautement sélective de produits chimiques à valeur ajoutée."