Tensioactifs catalytiques pour la conception de milieux réactionnels oxydants polyphasiques microdispersés. Application aux microreacteurs. – CATASURF

La «chimie verte» est aujourd’hui une préoccupation centrale à la fois de l’industrie et du monde académique à l'égard de la synthèse chimique. Les producteurs de produits chimiques doivent faire face à des exigences croissantes à la fois réglementaires et économiques auxquelles il leur faut répondre afin de rester compétitifs. Les chercheurs universitaires doivent prendre en compte cette évolution dans leurs programmes de recherche. Parmi la diversité des transformations chimiques nécessaires à la fabrication de produits de la chimie fine, de la pharmacie, de l'agrochimie, des plastiques ..., l'oxydation tient une place prépondérante en tant que technologie de base pour la production d'intermédiaires oxygénés. Cependant, les méthodes traditionnelles utilisant des métaux ou des oxydants organiques stoechiométriques sont inacceptables en raison de leur coût élevé et de leur toxicité. Par conséquent, il est nécessaire de développer de nouveaux procédés d'oxydation propres et sûrs. Les méthodes d'oxydation catalytique constituent une alternative attractive sur le plan économique et environnemental et aussi d’un point de vue sécurité. Parmi les divers oxydants utilisés dans des réactions d'oxydation catalytique, le peroxyde d'hydrogène apparaît particulièrement pertinent dans un contexte de chimie durable. Ainsi, le projet de recherche fondamentale CATASURF vise à développer de nouveaux procédés « verts » catalytiques pour la fabrication d’intermédiaires chimiques à faible impact environnemental et impliquant H2O2 comme oxydant. Le projet comprend principalement deux niveaux d’objectifs, tous deux basés à la fois sur le respect des principes d'économie moléculaire et énergétique et sur le développement d'un procédé écologique et sécuritaire. Ces objectifs sont :
1) Elaboration de milieux réactionnels oxydants microdispersés de type microémulsion ou émulsions triphasiques à base de tensioactifs catalytiques et de solvants respectueux de l'environnement, permettant une récupération aisée à la fois des produits et du catalyseur dans deux phases séparées.
2) Transfert des systèmes précédents à la technologie des microréacteurs.
Ce projet nécessite une approche pluridisciplinaire impliquant des groupes de recherche complémentaires et spécialisés dans les domaines suivants : chimie de synthèse (oxydation), polyoxométallates, tensioactifs, (micro)émulsions, chimie colloïdale et micro-fluidique. Aussi, le projet CATASURF associe quatre partenaires: le Groupe EA "Chimie Moléculaire et formulation" de l'Université de Lille 1, le Groupe Polyoxométallates de l'Institut Parisien de Chimie Moléculaire », le Groupe UMR 5257 de l'Institut de Chimie Séparative de Marcoule "et la société DSM Innovative Synthesis à Geleen aux Pays-Bas. DSM est reconnu comme leader mondial en ce qui concerne l'application de la technologie microréacteur pour la fabrication de produits chimiques. Ses installations de microréacteurs sont utilisées pour la production d’intermédiaires chimiques à l’échelle de plusieurs centaines de tonnes par an, ces intermédiaires étant impossibles à fabriquer par un procédé traditionnel pour des raisons de sécurité. La collaboration industrielle avec un producteur de produits chimiques tel que DSM, qui plus est, leader de la technologie des microréacteurs, sera fortement profitable aux partenaires académiques qui bénéficieront d’une réelle expertise dans le domaine de la microfluidique et qui permettra d’assurer des conditions de process optimales ainsi qu’un transfert des résultats en vue d’une éventuelle application industrielle future. Par ailleurs, l’élaboration de milieux réactionnels micro-structurés à base de tensioactifs catalytiques nécessite une compréhension précise des propriétés physicochimiques (activité de surface, auto-agrégation, caractérisation des microstructures…) à laquelle le Groupe de Marcoule apportera son expertise solide et reconnue.