Les chercheurs de l'Université de Nagoya adoptent une approche non intuitive de la catalyse métallique pour la conversion sélective de la biomasse en produits chimiques de grande valeur dans des conditions douces.

L'avenir incertain des matières premières pétrolières et la pression environnementale obligent l'industrie chimique à s'adapter et à trouver de nouvelles sources renouvelables pour soutenir ses activités. Biomasse provenant de sources, y compris le bois, Déchets agricoles, et même des ordures humaines, représente une matière première renouvelable largement disponible qui n'a pas encore été pleinement exploitée. Le problème est que la plupart de la biomasse est un gâchis de différents produits chimiques, qui sont difficiles à séparer et à utiliser dans des produits de grande valeur tels que les plastiques et les produits pharmaceutiques.

Les acides carboxyliques sont l'un des groupes chimiques les plus courants dans la biomasse, et leurs réactions chimiques sont particulièrement difficiles à contrôler dans ces mélanges. L'"hydrogénation catalytique" actuellement utilisée avec des catalyseurs métalliques peut transformer les acides en groupes alcools plus utiles, mais ajoute également à la complexité de la biomasse en raison d'autres réactions secondaires et de la décomposition du catalyseur.

Reconnaissant la nécessité de transformations plus sélectives des groupes acide carboxylique, une équipe de l'Université de Nagoya a exploré une approche chimique différente de la catalyse de la biomasse.

"Traditionnellement, des complexes de métaux de transition de faible valence sont utilisés pour l'hydrogénation des acides carboxyliques. Mais nous avons trouvé une meilleure sélectivité dans des conditions plus douces en utilisant un complexe à haute valence, qui a également attaqué les liaisons carbone-hydrogène à côté de l'acide carboxylique, ", explique l'auteur principal Masayuki Naruto.

L'hydrogénation est essentiellement une réduction, au cours de laquelle le métal catalyse le transfert d'électrons vers l'acide carboxylique. Les métaux à faible valence sont riches en électrons, ce qui en fait le choix évident pour l'hydrogénation des acides carboxyliques. Cependant, l'équipe a montré que les métaux à haute valence pouvaient également réagir avec les acides carboxyliques par une voie différente, ce qui offrait un bien meilleur contrôle de la réactivité.

"L'idée que les métaux de transition à haute valence soient efficaces pour ce type de réaction pourrait aller à l'encontre de la sagesse traditionnelle, mais nous avons montré le potentiel de cette approche pour fabriquer des produits chimiques à haute valeur ajoutée à partir de la biomasse, " dit le chef du groupe Susumu Saito. " Bien que, le catalyseur au rhénium métallique que nous avons utilisé ici est assez cher, nous cherchons maintenant à recycler le catalyseur et les catalyseurs alternatifs au tungstène et au molybdène, ce qui devrait en faire une approche vraiment viable sur le plan économique pour obtenir des produits utiles à partir de la biomasse à l'avenir. »