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Publication du programme PAUSE – ANR Ukraine pour l’accueil de scientifiques ukrainiens et ukrainiennes dans des laboratoires français
DS03 - Stimuler le renouveau industriel

Nouveau concept intégré pour la conversion de la lignine en produits chimiques utilisant des nanoparticules de palladium confinées – NANOTRAP

Résumé de soumission

L’objectif général de NANOTRAP est de développer un nouveau concept pour la transformation de biopolymères, comme la lignine, en composés chimiques valorisables.
En effet, la valorisation de la biomasse représente toujours un challenge important d’un point de vue scientifique et économique. Parmi les points requis pour le développement complet des bioraffineries se trouvent la fragmentation totale des composantes d’une biomasse, leur transformation efficace en produits de plus haute valeur ajoutée, à un coût compétitif. La transformation de biomasse implique souvent un catalyseur, préférentiellement un catalyseur hétérogène. Les catalyseurs hétérogènes possédant une fonction métallique sont très importants pour la transformation de la biomasse car ils peuvent aider à sa réactivité tout en influant sur une sélectivité particulière de la réaction. Pour une utilisation efficace des ce type de catalyseurs, quelques-uns des points clé sont une compréhension profonde de l’action du catalyseur sur le biopolymère, ainsi qu’une séparation et un recyclage aisés du catalyseur. C’est le contexte général dans lequel se positionne le concept de NANOTRAP.
Ce projet propose d’étudier la réactivité/transformation de diverses lignines en utilisant des nanocatalyseurs à base de Pd, spécifiquement synthétisés pour une utilisation immédiate par injection dans un réacteur à flux continu dans lequel se déroule la transformation du biopolymère, le tout couplé à une séparation magnétique du catalyseur.
Plus précisément, des nanoparticules de Pd (PdNPs) de taille et forme contrôlées seront préparées et supportés sur des oxydes métalliques, pour accroitre la surface spécifique du catalyseur, pour être utilisées en conditions de flux continu, et pour être récupérés magnétiquement. Pour cela, des nanocatalyseurs PdNPs/Fe3O4/MxOy seront développés. Une technologie innovante à base de fluides supercritiques sera utilisée, qui offre la possibilité de préparer in-situ et/ou ex-situ en une méthode tout-en-un, tout en les fonctionnalisant, des nanocatalyseurs de structures et compositions variées. La façon dont ces catalyseurs réagissent sur les biopolymères pourra être étudiée juste après leur synthèse, à l’aide de techniques spectroscopiques in-situ. Cette technologie offrira une opportunité unique de comprendre en détails le rôle exact de nanocatalyseurs à base de Pd, indépendamment des réactions de recombinaisons d’intermédiaires réactionnels qui peuvent apparaître. L’influence des paramètres de réactions (température, pression…), dans des conditions oxydantes, réductrices ou neutres sera étudiée indépendamment dans des réacteurs fermés, avant un transfert vers des réacteurs ouverts pour une analyse plus fine. La récupération des nanocatalyseurs à base de Pd sera réalisée par piégeage magnétique. Des études de sédimentation seront faites en conditions statiques, puis en conditions de flux continu, pour ré-introduire les catalyseurs récupérés dans la boucle de transformation si possible par flux inversé. Une modélisation complète sera réalisée pour aider à l’élaboration du piège magnétique, afin de permettre l’utilisation des nanocatalyseurs à base de Pd en conditions de flux continu, qui est l’objectif final de NANOTRAP.
Pour atteindre cet objectif, ce projet sera conduit par 3 partenaires, IRCELYON, ICMCB et LGPC. Ces laboratoires académiques partageront leurs expertises relatives dans la préparation des catalyseurs, la catalyse pour la transformation de biomasse, l’utilisation de techniques in-situ, le génie chimique et des procédés.
NANOTRAP doit permettre de prouver un concept qui puisse être utilisé dans de futures bioraffineries pour une valorisation efficace de biomasse vers des plateformes chimiques.

Coordinateur du projet

Monsieur Laurent DJAKOVITCH (Institut de Recherches sur la Catalyse et l'Environnement de Lyon)

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.

Partenaire

ICMCB Institut de Chimie de la Matière Condensée de Bordeaux
LGPC CNRS Laboratoire de génie des procédés catalytiques
IRCELYON-CNRS Institut de Recherches sur la Catalyse et l'Environnement de Lyon

Aide de l'ANR 530 443 euros
Début et durée du projet scientifique : décembre 2017 - 48 Mois

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