Chimie verte: recyclage simple et efficace du CO2

Une nouvelle génération de catalyseurs permet de recycler deux déchets industriels en même temps: le CO2 et le PMHS, issu de l'industrie des silicones. Des chercheurs du CEA et du CNRS ont développé une réaction chimique simple qui permet d'utiliser à bon escient ces deux molécules-déchets dans la production de colles ou de médicaments. Cette réaction optimisée de recyclage peut également servir à synthétiser un plus grand nombre de molécules différentes, étendant le champ d'application et l'intérêt de cette méthode à de nouveaux secteurs. Ces résultats, répondant aux recommandations du concept de "chimie verte", ont été mis en ligne le 7 février 2012 sur le site de la revue Journal of the American Chemical Society.


En octobre dernier [1], les chercheurs du SiS2M [2] (CEA, CNRS) ont mis au point une réaction permettant le recyclage du CO2, principal rejet de la combustion de pétrole ou de gaz, au centre de nombreux débats, pour produire des composés formamides [3].

Les scientifiques étaient alors parvenus à mettre au point un nouveau système de production qui, dans des conditions respectueuses de l'environnement et en une seule étape, permet d'obtenir des formamides à partir de CO2. Cette réaction (une formylation [4]) a l'avantage de présenter un rendement élevé: pour chaque molécule de CO2 consommée, une molécule de composé formamide est produite.

Grâce à une nouvelle génération de catalyseurs issus de la famille des carbènes, 2000 fois plus réactifs que ceux précédemment employés, les conditions de réalisation de la réaction sont simplifiées (température ambiante, pression atmosphérique...). Ces nouveaux catalyseurs permettent surtout de travailler à partir d'une autre molécule peu réactive, c'est-à-dire un autre déchet: le PMHS, issu de l'industrie des silicones.

Auparavant, la réaction faisait interagir le CO2 avec du silane, sous-produit coûteux de l'industrie de l'électronique et du photovoltaïque. Ces nouveaux catalyseurs permettent de substituer le PMHS au silane, faisant ainsi reposer la réaction sur le recyclage de deux déchets industriels en même temps.

Pour obtenir des composés formamides, la pétrochimie recourt habituellement à la dégradation de charbon et d'hydrocarbures, énergies fossiles devenues précieuses. Ainsi, plutôt que de se reposer sur ces procédés pétrochimiques, les chercheurs parviennent à produire des formamides par recyclage du CO2 et du PMHS, grâce à une simple formylation.

Cette nouvelle voie d'exploitation simplifie donc les étapes de production, les conditions de réalisation, et surtout, permet de recycler deux déchets industriels en même temps.

Autre avantage apporté par ces nouveaux catalyseurs: la réaction aboutit à une variété plus large de produits formamides, élargissant les champs d'application de cette méthode innovante.

Le recyclage de déchets comme le CO2 et le PMHS a ainsi pour but la réutilisation des molécules peu réactives pour synthétiser de nouveaux composés exploitables en industrie. Ce principe pourrait solutionner certains problèmes posés par nos systèmes de production actuels: coût de traitement des déchets, impact sur la santé et l'environnement, tarissement de certaines sources d'énergie...


Notes:

[1] Communiqué de presse disponible sur le site: http://www.cea.fr/presse/liste_des_comm ... oche-63524

[2] Service Interdisciplinaire sur les Systèmes Moléculaires et Matériaux

[3] Formamides: famille de molécules utilisées en industrie pour la fabrication de colles, solvants et médicaments.

[4] Transfert d'un groupement carboxyle (-C(=O)-H)


Références:

"A Diagonal Approach to Chemical Recycling of Carbon Dioxide: New Organocatalytic Transformation for the Reductive Functionalization of CO2", C. Das Neves Gomes, O. Jacquet, C. Villiers, P. Thuéry, M. Ephritikhine, and T. Cantat / Angewandte Chemie International EditionVolume 51, Issue 1, pages 187-190, January 2, 2012.

"Recycling of Carbon and Silicon Wastes: Room Temperature Formylation of N-H Bonds Using Carbon Dioxide and Polymethylhydrosiloxane", O.r Jacquet, C. Das Neves Gomes, M. Ephritikhine, and T. Cantat / J. Am. Chem. Soc., Just Accepted Manuscript, DOI: 10.1021/ja211527q, Publication Date (Web): 31 Jan 2012.