Evaluation et Ajustement des Propriétés Acido-Basiques de Catalyseurs pour la Synthèse d’Alcools de Guerbet - Evaluation and Fine Tuning of Acid-Base Properties of Catalysts for the Synthesis of Guerbet Alcohols – GUERBETOL

Contexte: Quelques importantes réactions industrielles impliquent l’utilisation de catalyseurs avec une quantité adéquate de sites acides ou basiques de force ajustée pour donner sélectivement les produits désirés. La présence de sites de nature opposée (acides et basiques) sur la surface des catalyseurs de ces réactions en grève la sélectivité. Par exemple, la formation d’acétol à partir de glycérol est catalysée sur sites basiques, tandis que la déshydratation du glycérol en acroléine est favorisée sur sites acides, les deux produits étant toujours détectés en proportions variables lors de la conversion du glycérol. Dans ce projet, nous allons examiner une réaction d’une grande importance pour augmenter le potentiel de la chimie ex-biomasse : la synthèse des alcools de Guertbet, c-à-d la synthèse d’alcools lourds à partir d’alcools légers, laquelle implique, entre autres, des sites basiques. Cependant, quelque soit le catalyseur, les deux types de sites coexisteront invariablement et il est ainsi nécessaire de contrôler non seulement la force et la quantité des sites désirés (basiques) mais aussi le nombre, la force, l’action des sites non désirés (fortement acides). Dans ce contexte, il reste encore à acquérir de manière précise une grande quantité de données sur les sites acides et basiques des catalyseurs afin d’en optimiser adéquatement en retour la formulation et ainsi en améliorer la sélectivité. Les données acquises dans ce projet seront non seulement utilisées pour la synthèse de Guerbet, mais pourront aussi être profitablement transposées à toute réaction impliquant des fonctions acido-basiques. Progrès attendu: Le progrès scientifique va tout d’abord consister en la caractérisation poussée et complète des propriétés acido-basiques de diverses familles de catalyseurs en relation avec leur comportement catalytique. Conventionnellement, pour une réaction impliquant un type de sites (par ex. acides), les développements envisagés sont souvent limités à l’ajustement spécifique de ces sites et rarement à la limitation de l’action de leurs homologues de nature opposée (par ex. basiques) qui sont inévitablement présents. Le concept original développé dans ce projet considère concomitamment les deux types de sites, en une nouvelle approche rationalisée de l’optimisation des systèmes catalytiques. De plus, générer du propanol et de l’isobutanol à partir d’éthanol et de méthanol issus de la biomasse est une nouvelle et originale variante de la réaction de Guerbet, tout en étant d’un intérêt industriel majeur si l’on considère le contexte actuel de promotion de la chimie durable. Par ailleurs, un équipement de tests en parallèle possédant jusqu’à 8 réacteurs sera développé. Sa commercialisation à un prix d’environ 100 keuros (soit bien en dessous des prix du marché) est envisagée après démonstration de ses capacités dans le cadre de ce projet, afin de le proposer à la communauté scientifique. Principaux livrables: De nouveaux catalyseurs finement caractérisés et optimisés pour la réaction cible seront développés. A la fin de ces travaux, ces catalyseurs ainsi que les différentes familles de catalyseurs envisagées possédant diverses propriétés acido-basiques seront rendus disponibles comme matériaux de référence pour d’autres réactions catalytiques acido-basiques. Pour ce faire, une base de données rassemblant les propriétés de chaque catalyseur sera créée et disponible en ligne sur Internet. Cette base de données inclura les propriétés acido-basiques des catalyseurs associées à leurs performances dans les réactions sélectionnées, ainsi que leurs procédures de synthèse. Comme mentionné plus haut, les produits chimiques cibles issus de cette chimie de Guerbet innovante sont le propanol et l’isobutanol. De plus, la réaction de conversion du glycérol utilisée ici comme réaction test générera aussi des produits d’un grand intérêt industriel (acroléine et acétol) qui devraient déboucher sur des applications commerciales.