Une étude du Centre de Technologie Intégrée et de Synthèse Organique (CiTOS) démontre comment le carbonate de glycérol, un additif industriel biosourcé, peut être produit en un temps record à partir de CO2 et un sous-produit de l'industrie du recyclage de l'huile de cuisson.
Cette étude, menée en collaboration avec une équipe du Centre d'études et de recherche sur les macromolécules (CERM) dans le cadre d'une Action de Recherche Concertée et publiée dans Angewandte Chemie International Edition , pose les bases d'une production industrielle continue.
Des directives ambitieuses en matière de R&D et de production en Europe stimulent l’intégration de technologies innovantes pour réduire l’impact environnemental et s’éloigner d’une dépendance exclusive aux ressources pétrochimiques. Dans ce contexte, les chercheurs du CiTOS, dirigés par Jean-Christophe Monbaliu, développent de nouveaux procédés privilégiant les molécules issues de la biomasse.
Le glycérol est une cible privilégiée parmi ces molécules biosourcées en raison de son abondance. Le glycérol est principalement issu de l’industrie du biodiesel et du recyclage des huiles alimentaires; sa faible valeur économique le reléguait jusqu'à présent au statut de déchet. Un autre déchet devenu ennemi public numéro un, le CO2 , est un effluent gazeux industriel à faible valeur économique.
En combinant leurs domaines d'expertise respectifs, les équipes du CiTOS (chimie organique en flux continu dans des réacteurs micro/mésofluidiques et valorisation de composés biosourcés) et du CERM (synthèse de matières organiques à partir de CO2 ) développent de nouvelles méthodes pour valoriser le glycérol et le CO2 vers des molécules à forte valeur ajoutée.
Carbonate de glycérol, qui résulte formellement de la condensation du glycérol et du CO2 , est récemment devenue une étoile montante. Il offre plusieurs avantages par rapport aux autres carbonates à base de pétrole tels que les carbonates d'éthylène et de propylène, qui sont des supports d'électrolyte clés dans les batteries au lithium.
Son inflammabilité nettement moindre pourrait réduire considérablement les risques d’incendie inhérents à ces batteries. Le carbonate peut également être utilisé comme biolubrifiant, agent de formulation ou solvant vert alternatif. "Malgré un tel potentiel, le marché actuel du carbonate de glycérol reste très limité", commente Jean-Christophe Monbaliu. "La raison principale est que les processus de production actuels sont lents et coûteux. Notre travail est en train de changer cela."
Les travaux reposent sur une approche hybride combinant chimie organique fondamentale et appliquée :une étude détaillée du mécanisme par la chimie quantique et son déploiement dans des conditions mésofluidiques convergent vers un processus intensifié unique. Le procédé, validé à l'échelle pilote, transforme un dérivé direct du glycérol, à savoir le glycidol, en présence de CO2 et un catalyseur organique en carbonate de glycérol.
L'efficacité du processus, qui s'achève en moins de 30 secondes, dépasse de loin tous les processus actuels de production de carbonate de glycérol. "Des paramètres aussi favorables ouvrent des perspectives sans précédent pour une éventuelle industrialisation future", conclut Jean-Christophe Monbaliu.
Plus d'informations : Claire Muzyka et al, Processus à flux continu intensifié pour la production évolutive de carbonate de glycérol d'origine biologique, Angewandte Chemie International Edition (2024). DOI:10.1002/anie.202319060
Informations sur le journal : Angewandte Chemie International Edition
Fourni par l'Université de Liège
