Comment contrôler et industrialiser l'oxydation sélective par activation sono/photochimique ? – SonoPhotoChem

Ainsi, le projet SonoPhotoChem avait pour objectif la mise au point de procédés innovants, compétitifs et éco-efficients basés sur le couplage de la sonochimie (ultrasons) et de la photochimie (ultraviolets). L’utilisation des ces technologies a été étudiée de façon séparée et combinée pour mettre en évidence d’éventuels effets de synergie. Au niveau fondamental, l’impact des différents paramètres expérimentaux a été étudié afin de déterminer les mécanismes mis en jeu dans la transformation chimique des molécules dans ces conditions spécifiques. Un prototype multi-fréquences et multi-longueurs d’ondes unique et évolutif a été conçu pour réaliser ces études mais aussi pour optimiser un passage d’un procédé de type « batch » à une procédé en continu.

L’étude des effets des paramètres utilisés sous ultrasons et sous ultra-violets a permis d’identifier les mécanismes de transformation des molécules dans ces conditions, mais aussi d’améliorer les rendements, les sélectivités et les temps de réaction. Des effets synergiques ont également été montré pour la première fois dans les conditions développées. La conception d’un prototype sonophotochimique unique, évolutif, multi-fréquences et multi-longueurs d’ondes a permis de réaliser des expérimentations dans différentes conditions entre 200 mL et 5 L. Une étude d’extrapolation de montée en échelle a également été réalisée. Le projet a permis également la création d’une plateforme sonochimique complète à la disposition de laboratoires extérieurs et d’entreprises. Ainsi plusieurs collaborations ont été lancées à l’échelle nationale avec des laboratoires académiques et des entreprises, mais également avec des laboratoires à l’échelle internationale.

Les collaborations initiées pendant le projet SonoPhotoChem se poursuivent en proposant au financement de nouveaux projets à l’ANR. Les collaborations initiées à l’international (Pologne, Belgique, Italie) se poursuivent, avec une première thèse en cotutelle qui a démarré. Plusieurs industriels démarrent des projets impliquant les ultrasons suite à ce projet. L’enjeux de la sono(photo)chimie reste de réussir la montée en échelle des résultats très prometteurs obtenus au laboratoire.

Le projet « Jeunes Chercheurs Jeunes Chercheuses » de l’ANR a permis au porteur du projet de développer sa propre thématique et équipe sur le sujet. Ainsi, le porteur a pu passer son Habilitation à Diriger les Recherches (HDR) au cours du projet SonoPhotoChem, lui permettant de diriger officiellement des thèses. Quatre publications ont été réalisées dans les journaux Molecules, Green Chemistry, Pharmaceuticals, Top. Curr. Chem. et deux autres sont en cours de finalisation. Un chapitre de livre édité par la Royal Society of Chemistry a été publié. Le porteur a été invité dans 7 conférences et plusieurs communications orales et par posters ont été réalisés par l’équipe du projet. Des articles en français ont également été publiés. Aucune publication concernant le prototype conçu n’a été faite afin d’étudier la possibilité de déposer un brevet. Enfin, le porteur du projet a reçu la médaille d’argent du prix européen European Young Chemists’ Award en 2020.

Le projet SonoPhotoChem a pour objectif la mise au point de procédés innovants, compétitifs et éco-efficients basés sur le couplage de la sonochimie et de la photochimie, pour la production d'acides carboxyliques aromatiques d'intérêt (en particulier l'acide téréphtalique, précurseur important pour l'industrie de la fibre polyester, des résines, des bouteilles PET, des films PET et des additifs alimentaires). L'étude fondamentale réalisée sur une réaction modèle permettra, dans un premier temps, de mieux appréhender les mécanismes mis en jeu. Les deux défis du projet SonoPhotoChem résident dans (i) le contrôle des effets sono- et photochimiques pour l'oxydation sélective et (ii) la transposition industrielle du procédé (preuve de concept). Ce projet JCJC (Jeunes Chercheuses, Jeunes Chercheurs) permettra au coordinateur de monter son équipe de recherche pour développer cette nouvelle thématique au sein de son laboratoire.