Du plastique à partir d'alcool biologique

Publié par Adrien le 28/12/2020 à 09:00
Source: CNRS INC
Produire des polymères à partir de bio-ressources

Les oléfines légères sont des composés essentiels qui entrent dans la composition de nombreux produits courants comme les polymères ou les résines. Lorsque leur géométrie moléculaire est linéaire, ces oléfines permettent la synthèse directe de certains plastiques comme par exemple le polybutène-1 utilisé pour les réseaux d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les...) chaude et de chauffage (Le chauffage est l'action de transmettre de l'énergie thermique à un objet, un...), ou des polymères basse densité (La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la...) (donc légers) pour les sacs d'emballage ou films étirables. Actuellement, ces oléfines sont principalement extraites de fractions pétrolières, mais on peut parfaitement envisager leur production à partir de bio-ressources telles que les alcools fermentaires.


© Arnaud Travert

De nouveaux procédés de synthèse d'oléfines basés sur la déshydratation (La déshydratation est la perte ou l'élimination de l'eau d'un corps. Cette dernière...) catalytique de ces bio-alcools font actuellement l'objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans...) de nombreuses études. L'enjeu, pour rendre ces procédés industrialisables, est de maximiser la sélectivité du catalyseur (En chimie, un catalyseur est une substance qui augmente la vitesse d'une réaction chimique ;...) pour obtenir uniquement l'oléfine linéaire souhaitée parmi les nombreux autres produits de réaction.

Le travail mené au Laboratoire catalyse (La catalyse est l'action d'une substance appelée catalyseur sur une transformation chimique...) et spectrochimie (CNRS/ENSICAEN/UNICAEN ) en collaboration avec TOTAL ( Total est la qualité de ce qui est complet, sans exception. D'un point de vue comptable, un...) et l'IFP Energie Nouvelle a permis d'expliquer l'origine de la sélectivité catalytique exceptionnelle et surprenante de zéolites (matériaux poreux constitués d'aluminosilicates). Pourquoi surprenante ? Parce que c'est le seul catalyseur (En chimie, un catalyseur est une substance qui augmente la vitesse d'une réaction chimique ;...) capable de convertir un alcool ramifié présentant plusieurs branches comme l'isobutanol en oléfine linéaire, alors que tous les autres catalyseurs mènent uniquement à des oléfines qui conservent la géométrie (La géométrie est la partie des mathématiques qui étudie les figures de l'espace...) ramifiée de l'alcool de départ (voir Figure).

Les auteurs ont montré que leur sélectivité si particulière s'expliquait par la présence d'un nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre...) exceptionnel de sites acides sur la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a...) externe du catalyseur, qui permettent de réaliser simultanément la transformation de l'alcool en oléfine et le réarrangement géométrique de son squelette (Le squelette est une charpente animale rigide servant de support pour les muscles. Il est à la...) qui devient linéaire. Ces résultats, à retrouver dans la revue Applied Catalysis B:environmental pourraient intéresser TOTAL, l'IFP Energies Nouvelles et Axens qui développent le procédé ATOL-C4TM basé sur cette réaction.

Références:
Stijn Van Daele, Delphine Minoux, Nikolai Nesterenko, Sylvie Maury, Vincent Coupard, Valentin Valtchev, Arnaud Travert & Jean-Pierre Gilson.
A highly selective FER-based catalyst to produce n-butenes from isobutanol
Applied Catalysis B:environmental, 2020
https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2020.119699
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