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• catalisi
• Guerbet
• Idrotalciti

Le crescenti preoccupazioni riguardo l'esaurimento di fonti fossili e problematiche ambientali, come il riscaldamento globale e l'assottigliamento dello strato di ozono, stanno stimolando sempre più la Ricerca e l'Industria allo sviluppo di tecnologie, prodotti e processi, da fonti rinnovabili. In particolare, si stanno cercando delle valide alternative agli attuali carburanti per trasporto stradale per far fronte ai problemi precedentemente annunciati, e, attualmente, uno dei maggiori surrogati è rappresentato dall'etanolo derivato da fonti rinnovabili, detto anche più propriamente bioetanolo, che comunque presenta degli inconvenienti nel suo utilizzo, come avere una più bassa densità energetica rispetto ai carburanti tradizionali e una più alta tendenza ad assorbire l'acqua. Inoltre, presenta delle caratteristiche acide che comprometterebbo il funzionamento e le performance degli attuali motori a combustione interna, che, peraltro, richiedono modifiche per poter essere alimentate da questa fonte. Tutti questi aspetti negativi ne precludono l'utilizzo come sostituto, rivelandosi più idoneo da essere utilizzato come additivo. Per contro, il n-butanolo, ha caratteristiche più simili al diesel ed alla benzina e può sostituirli totalmente negli attuali veicoli senza che modifiche debbano essere effettuate vi debbano essere effettuate. Ad oggi, la maggior parte del n-butanolo viene prodotto attraverso il metodo di sintesi petrolchimica, noto anche come "Processo Oxo", basato sull'idroformilazione del propilene a butanale, catalizzata da metalli nobili, e che viene infine idrogenato a n-butanolo su catalizzatori di idrogenazione a base Ni. La bioproduzione di questo composto è possibile attraverso la fermentazione ABE, ma questo processo richiede substrati ricchi di zucchero che competono con la filiera alimentare ed è caratterizzato intrinsecamente da una basa produttività, rendendo il costo del prodotto proibitivo per un opportuno sfruttamento industriale. In quest'ottica si inserisce il presente Lavoro di Tesi, basato sulla conversione catalitica del bioetanolo, prodotto relativamente a basso costo, a n-butanolo attraverso la reazione di coupling di alcoli, nota anche come reazione di Guerbet. Questa reazione procede attraverso un meccanismo a tre stadi: (i) deidrogenazione dell'alcol ad aldeide, (ii) condensazione aldolica delle aldeidi ottenute a crotonaldeide, (iii) idrogenazione totale della crotonaldeide ad alcol superiore. Un catalizzatore efficace per questa reazione deve essere bifunzionale e deve possedere, nello specifico, caratteristiche acido-base per la condensazione aldolica, e un carattere idrogenante-deidrogenante per favorire il primo ed il terzo stadio della reazione. Dal punto di vista della ricerca, molto promettenti (ed economici) si sono rivelati gli ossidi misti di Cu-Mg-Al derivati da sistemi idrotalcitici, che rappresentano, appunto, l'argomento del presente Lavoro. Sono state condotte prove di condensazione di etanolo in fase liquida su questi sistemi, studiando l'effetto che la composizione di tali sistemi e alcune condizioni di reazione hanno sull'esito della reazione, cercando di ottimizzare questi parametri per ottenere la massima selettività e resa in n-butanolo.