Notions de chimie organique sur les réactions impliquées dans la

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Notions de chimie organique sur les réactions impliquées dans la production de biodiésel
Voici les cinq (5) réactions les plus importantes et leurs mécanismes réactionnels :
A) Hydrolyse des glycérides (tri-di-mono) en présence d’eau. Réaction catalysée par la chaleur.
B) Saponification des acides gras libre en savon
C) Estérification de Fischer des acides gras libre en biodiésel par catalyse acide.
D) Transestérification par catalyse acide des glycérides (tri-di-mono) en biodiésel
E) Transestérification par catalyse basique des glycérides (tri-di-mono) en biodiésel

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Description de la réaction et
réactifs Produits de la réaction Autres informations
A) Hydrolyse des glycérides (tri-di-
mono) en présence d’eau. Réaction
catalysée par la chaleur.
RÉACTIFS :
- Glycérides (ester)
- Eau (Nu faible)
Formation d’acides gras libres (AGL)
Possibilité de formation de diglycérides et de
monoglycérides
Produits :
- Acides gras libres (Acide carboxylique)
- Alcool (GP)
Dégradation des huiles lors du chauffage en présence d’eau.
L’INVERSE DE L’ESTERIFICATION
HYDROLYSE
RO
CH
2
CR
+
H
H
O
H
+
∆
O H
O
RC
+
R
HO
Ester Eau
Nu faible
Acide
carboxylique
Alcool
B) Saponification des acides gras libre
en savon (Rx irréversible)
Réactifs :
- Acide gras libres (Acide
carboxylique)
- Hydroxyde (OH
-
)
Formation de molécules de savons
Savon= Sel d’acides gras
Réaction indésirable qui empêche la séparation adéquate du
biodiésel et du glycérol.
SAPONIFICATION
O
-
C H
2
CR
+
H
H
O
O H
O
RC
+
S e ls d 'a cides g ra s
(s a vo n )
E a u
A cide
carboxyliq u e
(A G L )
H ydro xy de
N u fo rt
∆
K
+
OH
-
K
+

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C) Estérification de Fischer par
catalyse acide.
Réactifs :
- Acide carboxylique (AGL)
- Alcool (Nu faible)
Catalyseur : H
+
Formation d’esters méthylique d’acides gras et d’eau
Produits :
- Biodiésel (ester)
- Eau (GP)
Permet de transformer les acides gras libres en biodiésel ce
qui augmente le rendement de la transformation.
On va empêcher la réaction indésirable de saponification des
AGL.
Inconvénient si l’estérification concerne une quantité
d’AGL importante: il y aura alors formation d’une quantité
significative d’eau qui favorise l’hydrolyse selon l’ampleur
de l’estérification.
Si hydrolyse significative = L’augmentation de la quantité
d’Acides Gras Libres se traduit par une formation de
molécules de savon à des niveaux de concentration
problématiqueS. (Rx de saponification)
L’INVERSE DE L’HYDROLYSE
ESTÉRIFICATION PAR CATALYSE ACIDE
CH3 O
CH2
CR
+
H
H
O
OH
O
RC
+
Ester
(biodiésel)
Eau
GP
Acide
carboxylique
(AGL)
Alcool
(Méthanol)
Nu faible
H
OCH3
H
+
,H
2
SO
4
∆

4
D) Transestérification par catalyse
acide des glycérides (tri-di-mono)
en biodiésel
Réactifs :
- Glycérides (tri-di-mono)
- Méthanol
Catalyseur : H
+
Formation d’esters méthylique d’acides gras et d’eau
Produits :
- Biodiésel (ester)
- Glycérides (di, mon) ou glycérol)
Mécanisme très similaire à l’estérification de Fischer.
Cependant, il n’y a pas formation de molécule d’eau.
La vitesse de réaction plus lente puisque le nucléophile est
faible (Méthanol).
On doit utiliser un excès de méthanol versus triglycéride plus
important que dans la catalyse basique.
Ratio molaire (méthanol : huile) suggéré de 40 :1
E) Transestérification par catalyse
basique des glycérides (tri-di-
mono) en biodiésel
Réactifs :
- Glycérides (tri-di-mono)
- Méthanol
Catalyseur : OH
-
Formation d’esters méthylique d’acides gras et d’eau
Produits :
- Biodiésel (ester)
- Glycérides (di, mon) ou glycérol)
Le nucléophile fort impliqué dans l’addition nucléophile est
l’ion méthanoate (CH
3
O
-
)
La vitesse de réaction plus rapide puisque le nucléophile est
fort (méthanoate).
L’excès de méthanol versus triglycéride recommandé est un
ratio molaire (méthanol :huile) de 6 :1
R
O
C
O
R
O
C
O
R
O
C
O
CH
2
CH
CH
2
+
CH
3
OH
3OH
OH
OH
CH
2
CH
CH
2
+
CH
3
R
O
C
O3
Biodiesel
Glycérol
méthanol
Triglycéride
catalyseur
R
O
C
O
R
O
C
O
R
O
C
O
CH2
CH
CH2
+
CH3OH
CH3R
O
C
O
Triglycéride
R
O
C
O
R
O
C
O
OH
CH2
CH
CH2
Diglycéride
+
CH3R
O
C
O
OH
R
O
C
O
OH
CH2
CH
CH2
Monoglycéride
CH3OH CH3OH
CH3R
O
C
O
OH
OH
OH
CH2
CH
CH2
Glycérol
catalyseur
catalyseur catalyseur

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A) Hydrolyse des glycérides (Tri, di, mono)
Réaction générale :
RO
CH
2
CR
+
H
H
O
H
+
∆
OH
O
RC
+
R
HO
Ester Eau
Nu faible
Acide
carboxylique
Alcool
Mécanisme réactionnel :
1. Protonation
2. Addition nucléophile
3. Déprotonation
4. Protonation
5. Élimination
6. Déprotonation
R
O
O
R
C
+
H
+
H
R
O
O
+
R
C
+
H
H
O
1. protonation 2. addition nucléophile
H
H
O
+
H
R
O
O
RC
3. déprotonation
H
O
H
R
O
O
RC
+
H
+
4. protonation
H
H
O
H
R
O
+
O
RC
5. élimination
H
O
H
O
+
RC
+
ROH
6. Déprotonation
OH
O
RC
+
H
+
Acide carboxylique
Alcool
Ester