Synthèse enzymatique en milieu supercritique d'esters avec label naturel - Enzymatic synthesis of natural label esters in supercritical fluids – ENZYPRO

Actuellement, la plupart des esters et notamment les esters aromatiques sont produits par synthèse chimique ce qui entraîne divers inconvénients sur le plan économique (haute température, nombre d'étapes réactionnelles élevé, nécessité de post-traitements…) et environnemental (utilisation de solvants organiques par exemple). Dans ce projet, nous proposons de développer une nouvelle méthode de synthèse respectant le concept de développement durable. L'intérêt de cette méthode réside en trois points principaux. Tout d'abord, la réaction sera catalysée par des enzymes de type lipase ce qui permettra une diminution des coûts du procédé (température plus basse, réduction du nombre d'étapes réactionnelles) et une augmentation des performances du procédé (meilleure sélectivité). De plus, les enzymes seront immobilisées sur un support membranaire et la réaction aura lieu lors de la traversée de la membrane au sein d'un réacteur enzymatique à membrane fonctionnant en continu. Les enzymes immobilisées seront donc réutilisées et comme la réaction et la séparation seront couplées, la performance globale du procédé sera améliorée. Enfin, le CO2 supercritique sera choisi comme solvant en remplacement des solvants organiques classiques de façon à protéger l'environnement et à simplifier les étapes de séparation produit/solvant.

La nouveauté scientifique du projet est liée à la conception, à la mise en œuvre et à l'optimisation de ce nouveau réacteur enzymatique fonctionnant en CO2 supercritique. Aucun procédé existant ne présente les spécifications de ce nouveau procédé ambitieux. Ainsi, l'intégration des trois technologies (catalyse enzymatique, réacteur à membrane fonctionnant en continu, utilisation du CO2 supercritique) au sein d'un appareil unique est originale.

Ce nouveau procédé sera appliqué à la synthèse d'esters présentant un intérêt fort en industrie cosmétique ou alimentaire. Il est important de préciser que, grâce à cette nouvelle méthode de synthèse, les composés produits pourront obtenir un label naturel ce qui augmentera leur intérêt.

Dans le but de développer et d'optimiser ce nouveau procédé durable, un pilote sera conçu et construit, des études expérimentales seront réalisées et le procédé sera modélisé. Les recherches expérimentales se focaliseront sur trois points : recherche des enzymes commerciales les plus appropriées pour catalyser des réactions spécifiques d'intérêt industriel, développement et optimisation d'une membrane enzymatique, étude et optimisation du procédé de synthèse d'esters au sein d'un réacteur enzymatique à membrane fonctionnant avec du CO2 supercritique. La modélisation et la simulation du procédé permettront d'améliorer l'optimisation du système. Enfin, le nouveau procédé développé et optimisé dans le cadre de ce projet et le procédé classique de synthèse chimique seront comparés en terme de bilan énergétique, de coût du procédé et de qualité du produit obtenu. L'intérêt du nouveau procédé d'un point de vue développement durable sera finalement évalué.