Catalyse couplée hétérogène/homogène : Synthèse et transformation du bio-butadiène pour la préparation d’éthers insaturés dérivés de polyols – H2CAT

Des catalyseurs hétérogènes sélectifs sont développés pour la transformation de l'éthanol en biobutadiène en s'appuyant sur la plateforme de screening REALCAT. La catalyse homogène est utilisée pour la synthèse d'éthers de polyols 100 % biosourcés à partir du biobutadiène et de polyols. Les deux procédés de synthèse ont vocation à être couplés au sein d'un système de réacteur capable de combiner les deux réactions.
Les éthers synthétisés seront utilisés pour la préparation de résines 100% agrosourcées.

- Le projet a permis la synthèse d'un premier lot de monomères dérivés du glycérol sur une échelle de 200 g. Les réactions sont effectuées dans des réacteurs en verre de 1 L ou 3 L.

- Pour ce qui concerne la synthèse du biobutadiène, le catalyseur le plus performant au moment de la rédaction est parmi les plus actifs de la littérature. Il s’agit d’un pas significatif dans l’optimisation de la conversion de l’éthanol en 1,3-butadiène.

Le projet va passer à deux étapes importantes :
- Le couplage des réacteurs hétérogènes et homogènes pour la synthèse en continu d'éthers.
- La synthèse de polymères à partir des premiers produits livrés et l'étude de leurs propriétés applicatives.

Articles scientifiques :

1. A. Mifleur, A. Mortreux, I. Suisse, M. Sauthier “Synthesis of C4 chain glyceryl ethers via nickel-catalyzed butadiene hydroalkoxylation reaction” J. mol. Catal. A : Chem. 2017, 427, 25–30
2. G. Pomalaza, M. Capron, V. Ordomsky and F. Dumeignil, “Recent Breakthroughs in the Conversion of Ethanol to Butadiene” Catalysts – review 2016, 203, 6-41


Articles dans l'actualité chimique :
1. P. Zinck « La chimie dans la région Hauts-de-France » L’actualité Chimique, 2017, 420, 40-45
2. A. Mifleur , I. Suisse , A. Mortreux , M. Sauthier « La réaction d’hydroalcoxylation du butadiène : une voie de synthèse d’éthers catalytique et économe en atomes à partir d’alcools » L’actualité Chimique, 2016, 408-409, 126-129

6 communications orales et 1 poster

La mise au point et la synthèse de nouveaux produits innovants est vitale afin d’assurer de futurs développement industriels et réduire notre dépendance vis-à-vis des matières issues de carbone fossile. La production de composés 100 % agro-sourcés possédant un potentiel applicatif est par exemple d’importance dans des domaines aussi diversifiés que les solvants, les matériaux ou les peintures. La chimie des sucres et plus généralement des polyols est en ce sens à fort potentiel en raison de l’abondance de ces molécules dans le monde du végétale. La transformation de cette matière première en composés d’intérêt nécessite le développement de procédés chimiques appropriés utilisant notamment des processus catalytiques. Parmi les possibilités qui sont ouvertes, les réactions d’éthérification de polyols par le butadiène sont d’intérêt pour l’introduction de chaînes aliphatiques liées au groupement polyol par une fonction éther. Néanmoins, afin d’accéder à des molécules 100 % agrosourcées, cette chimie nécessite l’utilisation de bio-butadiène.

Dans ce contexte, le projet H2CAT vise la synthèse de monomères et résines 100 % agro-sourcées pour des applications liées au domaine des peintures. Les synthèses envisagées s’appuient sur l’utilisation de réactions catalytiques pour la préparation du bio-butadiène et des monomères dérivés de polyols. Le projet dans son ensemble comprend différents aspects : 1) le développement de catalyseurs hétérogènes pour la productionde biobutadiène à partir de butanediols et d’éthanol avec de hautes sélectivités et efficacités. 2) La synthèse d’éthers de polyol par catalyse homogène biphasique en s’appuyant sur l’utilisation de phosphines ioniques. 3) La mise en place d’un réacteur permettant de combiner une étape de catalyse hétérogène (synthèse du butadiène) avec une étape de catalyse homogène pour la production en continu des éthers de polyols. 4) La synthèse de résines 100 % agro-sourcées à partir des éthers de polyols préparés et l’évaluation de ces résines dans des formulations peintures.