Nouveaux solvants "éco-compatibles" de substitution pour le respect de REACH - NEw "eco-friendly" SOlvents for REACH substitution – NESOREACH
Méthodologie de substitution de solvants toxiques dans le cadre de REACh
Méthodologie de substitution de solvants toxiques dans le cadre de REACh
Remplacement de la NMP et du crésol/phénol dans le vernis d’émaillage
Le projet NESOREACh avait pour objectif le développement d’une méthodologie de remplacement des solvants toxiques dans le cadre de REACh. D’une part, il s’agissait de constituer une banque de données fiables de solvants industriels décrits par des paramètres physico-chimiques, des descripteurs issus de la chimie théorique et des propriétés écotoxicologiques puis d’exploiter cette base de données pour proposer une classification des solvants en vue de leur substitution et développer des modèles de type QSAR (Quantitative Structure-Activity Relationship) permettant de prédire des propriétés écotoxicologiques des solvants. D’autre part, une approche expérimentale concernant la synthèse de polyamideimides et polyesterimides utilisés dans des vernis d’émaillage a été entreprise. Les études mécanistiques ont révélé le rôle exact des solvants et ont permis la proposition de solvants de substitution dont un est actuellement développé au niveau industriel. NESOREACh a ainsi permis le développement d’un polyamideimide non toxique, stable au stockage, de coût acceptable et de performances semblables aux vernis toxiques existants pour le marché de l’émaillage. Essex IVA est en phase d’industrialisation de ce PAI non toxique.
L’approche in silico a nécessité la constitution d’une base de données comportant les principaux paramètres structuraux, électroniques, physico-chimiques et éco-toxicologiques de 236 solvants usuels. L’exploitation chimiométrique de cette base de données a permis de classer ces solvants en familles et de développer des modèles QSAR pour prédire, avec une bonne fiabilité, l’écotoxicité des solvants. Ainsi, une nouvelle méthodologie de substitution des solvants a été proposée. Parallèlement, une approche expérimentale reposant notamment sur une étude par spectroscopie Infra-Rouge in situ a permis d’établir le rôle exact des solvants utilisés dans la synthèse de polyamideimides et polyesterimides et de proposer des solvants de remplacement, peu toxiques. Tandis que la synthèse de solvants prometteurs partiellement bio-sourcés était entreprise la formulation des polymères a permis de démontrer de très bonnes propriétés applicatives laissant augurer un développement industriel prochain.
- Elaboration d’une base de données de 236 solvants comprenant les principaux paramètres structuraux, électroniques, physico-chimiques et éco-toxicologiques ;
- Exploitation chimiométrique de la base de données de solvants ayant permis 1) une classification In Silico des solvants, 2) le développement de modèles QSAR permettant de prédire l’écotoxicité des solvants ;
- Détermination du rôle des solvants dans les synthèses de PAI et PEI et des mécanismes réactionnels correspondants ;
- Développement d’un polyesterimide non toxique, stable au stockage, de coût acceptable et de performances semblables aux vernis toxiques existants pour le marché de l’émaillage. Essex IVA va prochainement échantillonner ce nouveau vernis à ses clients.
- Synthèse de lactames partiellement bio-sourcés.
Cet axe de recherche étant stratégique pour Essex-IVA, le partenaire industriel a souhaité garder les derniers résultats concernant les synthèses de vernis d’émaillage « non toxiques » confidentielles.
1 publication et un dépôt de brevet ont déjà résulté de NESOREACh.
Une publication devrait reprendre les aspects scientifiques principaux de ce brevet (en cours de rédaction).
1 publication concernant l’approche in silico a été soumise en Juillet 2014 et une autre devrait être soumise fin 2014.
L’objectif du projet NESOREACH est de développer une méthode prédictive de substitution de solvants particulièrement pertinente dans le cadre de la mise en application de la régulation REACH. La nouvelle méthode sera directement appliquée à l’amélioration d’un procédé industriel actuel concernant les vernis d’émaillage. En effet, ce marché utilise actuellement de grandes quantités de N-méthylpyrrolidone (prochainement étiquetée repro-toxique catégorie 2), de phénol et de crésol. La particularité de ce procédé tient aussi au fait que ces solvants sont brulés pendant la phase d’émaillage et libèrent donc potentiellement des produits toxiques. L’approche que nous proposons dans le cadre de NESOREACH repose sur la contribution de quatre partenaires issus de cultures différentes (chimie de synthèse, chimie analytique, chimie industrielle) qui vont travailler ensemble dans le développement de nouveaux outils de prédiction lesquels seront testés sur le cas réel précédemment cité. Le partenaire 1 (ICBMS-UCBL) sera en charge de la partie mécanistique, synthèse et formulation du projet. Son rôle sera de déterminer le rôle exact des solvants employés par le partenaire industriel, de tester les propositions issues des outils de prédictions et de synthétiser de nouveaux solvants répondant aux critères généraux précédemment déterminés et au cahier des charges du partenaire industriel. Les solvants industriels actuels issus du pétrole seront dans un premier temps testés, avant d'envisager l'utilisation de solvants verts, issus de la biomasse. Le partenaire 2 (ISA-LSA) sera en charge de la partie analyse de données-modélisation. Dans ce domaine, il bénéficiera de la contribution du partenaire 3 (ISA-SCA) avec qui il rassemblera dans une base de données très complète et unique les principaux descripteurs d’un grand nombre de solvants. Une telle base de données est à ce jour sans précédent et permettra de dresser une véritable « carte d’identité » des solvants qui inclura non seulement des propriétés physico-chimiques, mais également des données toxicologiques et écotoxicologiques et l’identification des traces. Il s’agit donc d’une approche générale basée sur l’analyse de données et le calcul et qui sera directement évaluée dans la problématique des vernis d’émaillage. Cette partie du projet sera directement développée avec le partenaire industriel (partenaire 4). Le partenaire 4 sera notamment chargé d’évaluer les propriétés mécaniques des nouveaux vernis, de les tester et de réaliser les réactions de polymérisation à l’échelle du pilote.
Coordination du projet
L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.
Partenariat
Aide de l'ANR 842 237 euros
Début et durée du projet scientifique :
- 0 Mois
