Cod proiect PN-III-P4-ID-PCE-2020-0580

Nr contractului PCE 193/2021

Titlul proiectului (în română) PRECURSORI PENTRU BIOPOLIMERI SI AMINOACIZI ESENTIALI DIN DERIVATI AI BIOMASEI

Titlul proiectului (în engleză) PRECURSORS FOR BIOPOLYMERS AND ESSENTIAL AMINO ACIDS FROM BIOMASS DERIVATES

Acronimul proiectului MAL-OL-OX

Valoare totală contract: 1.198.032,00

Abstract: Producția de chimicale și combustibili din biomasă reprezintă o metodă durabilă, deoarece utilizează o sursă de carbon regenerabilă și disponibilă. În ultimii ani, o atenție specială a fost acordată dezvoltării biochimiei, precum și sintezei de catalizatori pentru acest scop. Resursele regenerabile sunt din ce în ce mai utilizate pentru producția de biopolimeri, deoarece sunt înlocuitori promițători pentru materialele plastice derivate din ulei. Monomerii derivați din biomasă, cum ar fi acidul succinic, acidul malic, acidul lactic, celuloza, alcandiolii sunt folosiți ca materie primă pentru fabricarea polimerilor. Cu toate acestea, producția globală de biopolimeri reprezintă în prezent mai puțin de 3% din producția totală de polimeri. Creșterea rapidă a producției de materiale plastice este extraordinară, depășind majoritatea celorlalte materiale fabricate de om, iar producția acestora crește treptat. Dar, rezistența extremă a materialelor plastice și lipsa de durabilitate a eforturilor actuale de reciclare au făcut din polimeri o preocupare de mediu pe termen lung și au devenit o amenințare pentru ecologia globală. Spre deosebire de materialele plastice obținute din hidrocarburi fosile, în special petrolul, biopolimerii sunt mase plastice obținute din biomasă și sunt promovati ca înlocuitori sustenabili ai primelor. Produse chimice bio derivate din surse regenerabile, precum și materiale biodegradabile ar putea înlocui cu succes materialele petrochimice.


Abstract: Chemicals and fuels production from biomass represents a sustainable method, since it uses a renewable and available carbon source. In recent years, a special attention was granted to development of bio-based chemistry, as well as to catalyst design. Renewable resources are increasingly used for biopolymers production, as they are promising substitutes for oil derived plastics. Biomass derived monomers such as succinic acid, malic acid, lactic acid, cellulose, alkanediols are used as feedstock for the manufacture of polymers. However, the global production of biopolymers represents in present less than 3% of the total production of polymers.The rapid growth in plastics production is extraordinary, surpassing most other man-made material and their production is gradually increasing. But, the extreme durability of plastics and the sustainability lack of current recycling efforts has rendered the polymers a long-term environmental concern and become a threat to global ecology. In contrast to the plastics that are made from fossil hydrocarbons, particularly oil, biopolymers are plastics made from biomass and are promoted as sustainable substitutes of the former. Bio chemicals derived from renewable sources as well as biodegradable materials could successfully replace the petrochemical-derived materials. Therefore, there is an urgent need to tackle these environmental issues.

Obiectivul proiectului:

Scopul general al acestui proiect consta in implementarea unei noi metodologii de valorizare a acidului malic prin transformarea sa in precursori de biopolimeri, cu aplicatii medicale, farmaceutice, in industria auto, ca ambalaje si multe altele si de asemenea, la obtinerea de aminoacizi esentiali, cu rol in cresterea tesuturilor, cu functii imune si ca sursa de energie pentru organism.

Obiectivul acestui proiect il reprezinta un studiu cuprinzator cu privire influenta compozitiei chimice asupra proprietatilor texturale si structurale ale oxizilor de Co-Fe-Mo, cu structura de tip spinel si corelarea acestora cu activitatea si selectivitatea in sinteza de precursori ai biopolimerilor si aminoacizilor esentiali.

Obiectivul proiectului

(în engleză)

The general purpose of this project consist in implementation of a new methodology for malic acid valorization by its transformation in precursors of biopolymers, with medical, pharmaceutical, automotive, packaging and many more application and also in essential amino-acids, with role in tissue growth, with immune function and as energy source for the body.

The objective of this project is a comprehensive study regarding the influence of chemical composition on the textural and structural properties of spinel type Co-Fe-Mo oxides and their correlation with activity and selectivity of these solids in synthesis of biopolymers and amino acids precursors.

Rezultatele estimate

(în română)

Estimam dezvoltarea unui catalizator multifunctional eficient atat in reactia de hidrogenare a acidului malic la 1,2,4-butantriol sau 1,4-butandiol, importante materii prime utilizate in industria polimerilor, cat si in reactia de dehidrogenare oxidativa a acidului malic la oxaloacetic acid (OAA),o platforma chimica pentru sinteza aminoacizilor esentiali precum asparagina, metionina, lisina si treonina.

Rezultatele estimate

(în engleză)

We estimate to develop of a multifunctional catalyst efficient both for malic acid hydrogenation to 1,2,4-butanetriol or 1,4-butanediol, the important compounds used in polymers industry and for its oxidative dehydrogenation to oxaloacetic acid (OAA), a chemical platform for essential amino acids synthesis such as asparagine, methionine, lysine and threonine.





Etapa 1

Dezvoltarea unui model experimental de sinteză a Fe3O4 modificat cu Co; preparare, caracterizare şi performanţe catalitice (dehidrogenare oxidativă şi hidrogenare acid malic în scopul obţinerii de precursori ai biopolimerilor şi aminoacizilor esenţiali)


A I.1. Sinteza catalizatorilor Fe3O4 modificaţi cu cobalt

A I.2. Caracterizarea catalizatorilor preparaţi

A I.3. Dehidrogenarea oxidativă şi hidrogenarea acidului malic

A I.4. Diseminarea rezultatelor prin publicaţii şi participarea la conferinţe naţionale şi internaţionale

Rezumatul etapei:


Diseminarea rezultatelor

1. A green way for pyruvic acid synthesis from biomass-derived L-malic acid on tetrahedral versus octahedral cobalt sites/hematite, Gheorghiţa Mitran, Adriana Urdă, Octavian Dumitru Pavel, Ștefan Neațu, Mihaela Florea, Florentina Neaţu, Biomass Conversion and Biorefinery, Submission ID: BCAB-D-21-01831

2. La-H-zeolites: efficient catalysts for acetic acid ketonic decarboxylation and esterification, Gheorghiţa Mitran, Shaojiang Chen, Wenyu Huang, Dong-Kyun Seo, J Chem Technol Biotechnol 2021; 96: 2022–2032

3. Malic acid oxidative dehydrogenation over iron-cobalt mixed oxides, Gheorghita Mitran, Mihaela Florea, Octavian-Dumitru Pavel, Adriana Urda, Florentina Neatu, The 2nd International Electronic Conference on Catalysis Sciences—A Celebration of Catalysts 10th Anniversary, 15-30 octombrie 2021, Poster, https://doi.org/10.3390/ECCS2021-11108 (registering DOI)

4. A new approach in the synthesis of LDH-type materials used in the condensation reaction, Silvana Denisa Mihăilă, Bogdan Cojocaru, Gheorghiţa Mitran, Mihai Cosmin Corobea, Octavian Dumitru Pavel, Rodica Zăvoianu, The 2nd International Electronic Conference on Catalysis Sciences—A Celebration of Catalysts 10th Anniversary, Poster https://doi.org/10.3390/ECCS2021-11146 (registering DOI)

5. New approaches in synthesis of 2D LDH-type materials used in the Claisen-Schmidt condensation, Silvana-Denisa Mihăilă, Bogdan Cojocaru, Bogdan Jurca, Octavian-Dumitru Pavel, Gheorghiţa Mitran, Rodica Zăvoianu, Vasile I. Pârvulescu, Contemporary Solution for Advanced Materials with high impact on Society, CoSolMat 2021, 11-15 octombrie, Bucuresti, Romania, Oral Presentation, https://chimie.unibuc.ro/edu/greencam/index.php/workshop-2021

6. Oxidative Dehydrogenation and Hydrogenation of Malic Acid over Transition Metal Oxides, Gheorghiţa Mitran, Adriana Urdă, Mihaela Florea, Octavian Dumitru Pavel, Florentina Neaţu, Advances in Catalysis Engineering, December 20-21, 2021 - United Arab Emirates, Dubai, Oral Presentation, Paper Code 21AE120073