Une publication dans Angewandte Chemie International Edition

Intensifier la production de composés à haute valeur ajoutée à partir de déchets industriels



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 des temps records en partant de CO2 et d’un sous-produit du recyclage des huiles de fritures. En collaboration avec une équipe du Centre d’Etudes et de Recherches sur les Macromolécules (CERM) dans le cadre d’une Action de Recherche Concertée, cette étude, publiée dans la revue Angewandte Chemie International Edition, pose les fondations d’une production industrielle en flux continu.

L

es directives ambitieuses en matière de Recherche & Développement et de production en Europe favorisent l'intégration de technologies innovantes pour réduire l'impact environnemental et l’allègement de la dépendance aux ressources pétrochimiques. Dans ce contexte, les chercheurs du CiTOS - dirigé par Jean-Christophe Monbaliu - développent de nouveaux procédés qui privilégient les molécules issues de la biomasse. Parmi ces molécules biosourcées, le glycérol fait figure de cible de choix grâce à son abondance. Le glycérol est essentiellement issu de l’industrie du biodiesel et du recyclage des huiles de fritures ; sa faible valeur économique le relègue jusqu’ici au rang de déchet. Autre déchet devenu ennemi public numéro 1, le CO2 est un effluent gazeux industriel à faible valeur économique. En joignant leurs expertises respectives, les équipes du CiTOS (synthèse organique micro/mésofluidique, valorisation des molécules biosourcées) et du CERM (synthèse de matériaux organiques au départ du CO2) développent de nouvelles méthodes de valorisation du glycérol et du CO2 en molécules à haute valeur ajoutée.

Monbaliu Carbonate Glycerol FR

Valorisation du glycérol biosourcé et du CO2 en carbonate de glycérol grâce à l’organocatalyse et l’intensification en flux continu. Credit : CiTOS / ULiège

Le carbonate de glycérol, qui est formellement le produit de condensation entre une molécule de glycérol et une molécule de CO2, a récemment accédé au statut d'étoile montante. Il présente plusieurs avantages par rapport à d'autres carbonates à base de pétrole tels que les carbonates d'éthylène et de propylène, qui sont des transporteurs clés d'électrolytes dans les batteries au lithium. Son inflammabilité très inférieure 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 procédés actuels de production sont lents et onéreux. Notre travail est en phase de changer la donne. » continue-t-il.

Le travail repose sur une approche hybride combinant chimie organique fondamentale et appliquée : l’étude fine du mécanistique par chimie quantique et son déploiement en réacteur mésofluidique convergent vers un procédé intensifié unique. Le procédé, validé à l’échelle pilote, transforme un dérivé direct du glycérol, le glycidol, en présence de CO2 et d’un catalyseur organique en carbonate de glycérol. L’efficacité du procédé, terminé en moins de 30 s, surpasse de loin tous les procédés actuels pour la production du carbonate de glycérol. « De tels métriques favorables ouvrent des perspectives inédites pour une potentielle future industrialisation » conclut Jean-Christophe Monbaliu.

Référence Scientifique

Muzyka, S. Renson, B. Grignard, C. Detrembleur and J.-C. M. Monbaliu, Intensified Continuous Flow Process for the Scalable Production of Bio-Based Glycerol Carbonate, Angew. Chem. Int. Ed. 2024, e202319060

Contact

Claire Muzyka

Sébastien Renson

Bruno Grignard

Christophe Detrembleur

Jean-Christophe Monbaliu 


Financement

Action de Recherche Concertée (ARC CO2FLUIDICS 21/25-04).

L’accès aux ressources calculatoires ont été fournies par le "Consortium des Équipements de Calcul Intensif" (CÉCI), financé par le "Fonds de la Recherche Scientifique de Belgique" (F.R.S.-FNRS) sous la subvention n° 2.5020.11 et la Région Wallonne.

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