Conversion hydrothermale de dérivés de la biomasse en

Conversion hydrothermale de dérivés de la biomasse en composés
aromatiques
Contrat : CEA – Région LR
Organisme co-financeur : Région LR
Université d'inscription : UM2
Ecole doctorale : ED459
Master : Chimie
Nom, Prénom : SMUTEK, Bernhard
Responsable CEA : F. GOETTMANN
Directeur universitaire : X. DESCHANELS
Laboratoire d’accueil : ICSM/LNAR
Date de début de thèse : 11/2008
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I.
Introduction
Des nombreuses réactions chimiques peuvent être faites par chauffage de solvants organiques.
L’utilisation de conditions hydrothermales peut avantageusement remplacer les solvants
organiques pour effectuer ce type de réaction, notamment la réaction de Friedel et Crafts qui est
une des réactions étudiées dans ce travail. Les conditions hydrothermales permettent d’éviter
l’émission des COVs (Composé Organique Volatil). Ces conditions sont obtenues en surchauffant
de l’eau dans des autoclaves à une température de 180 °C.
Le remplacement des solvants organiques par de l’eau est possible parce que les propriétés
physiques de l’eau sont modifiées lorsqu’elle est surchauffée. Celles se traduisent entre autres par
une augmentation de sa constante de dissociation [1] et conjointement une augmentation du pH et
du pOH.
II. Résultats expérimentaux
1. Friedel et Crafts
Dans ce domaine les études ont montré que l’utilisation l’acide chlorhydrique dilué est suffisante
pour remplacer des solvants organiques combinés avec des acides forts qui sont utilisés
OH
OH
OH
OH
CH3
OH
OH
OMe
OH
OH
CH3
OH
Figure 1 : Réactions hydrothermales
de Friedel et Crafts.
CH
3
èmes
Les 10
OH
Journées Scientifiques de Marcoule
7 – 10 juin 2010
OMe
OMe
habituellement. Ceci signifie que la réaction de Friedel et Crafts dont le mécanisme réactionnel
consiste à une attaque du solvant en présence d’AlCl3, peut également s’opérer en conditions
hydrothermales en présence d’alcool. L’emploi des conditions hydrothermales nécessite une
augmentation de la température (180 °C au lieu de 20 °C), mais il a l’avantage d’éliminer
l’utilisation des composés chlorés.
2. Synthèse du gazole à partir de la biomasse
La bibliographie fait état de la conversion de la glycérine en 1,2-propanediol et 1,3-propanediol [2,
3]. Dans cette étude nous avons réussi à transformer, par l’utilisation de conditions
hydrothermales, le 1,2-propanediol en un mélange de dimère, trimère et autres produits
condensés qui après distillation présentent des propriétés comparables à celles de la fraction
légère du gazole.
La combinaison de ces deux réactions ouvre des champs d’investigation pour l’obtention d’un
nouveau diesel de synthèse. Le travail est en cours pour l’obtention de ce résultat.
O
OH
– H2O
– H2O
O
O
OH
C9H14O
O
O
O
C9H12
Figure 2 : Conversion hydrothermale du 1,2-propanediol en une fraction légère de gazole.
III. Conclusions et Perspectives
Les conditions hydrothermales ont été utilisées avec succès pour obtenir des composés identiques
à ceux qui sont obtenus à partir des réactions de type Friedel et Crafts. Les travaux entrepris vont
se poursuivre pour tenter d’obtenir les produits d’autres réactions par exemple la synthèse d’un
nouveau diesel de synthèse. Les travaux porteront sur l’optimisation des conditions de synthèses
hydrothermales pour augmenter le rendement de cette réaction.
IV. Références
[1] Sweeton, F.H., Mesmer, R.E., Baes, C.F., Journal of Physics E, 1973, 6, 2, 165-168.
[2] Marinoiu, A., Ionita, G., Gáspár, C.-L., Cobzaru, C., Oprea, S., Reaction Kinetics and Catalysis
Letters, 2009, 97, 2, 315-320.
[3] Duşescu, C., Jugănaru, T., Bomboş, D., Popovici, D., Bolocan, I., 18th European Biomass
Conference, 2010, Lyon, VP2.7.16.
Les 10èmes Journées Scientifiques de Marcoule
7 – 10 juin 2010