Le Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) vient de mettre au point un nouveau procédé conduisant à la conversion, en une seule étape, de la cellulose en produits chimiques précurseurs de la synthèse de carburants et de matériaux plastiques. Cette avancée devrait avoir des retombées importantes notamment pour la filière de production de biocarburants de seconde génération où le problème technique majeur est le processus de conversion de la cellulose en produits fermentés ciblés.
La lignocellulose est composée d’hémicellulose, de lignine et de cellulose. Ces composés organisés en polymères, notamment dans la paroi des cellules de végétaux, jouent un rôle de tuteur pour plante. La robustesse de la lignocellulose est importante pour les végétaux, mais pose un sérieux problème pour les producteurs de biocombustibles. Les sucres, contenus dans la cellulose et l’hémicellulose étant intimement liés entre eux dans la lignocellulose, leur extraction est complexe et constitue un véritable obstacle pour l’industrie des biocarburants.
David King, chercheur au PNNL, présentait ses récents travaux concernant l’optimisation de la dégradation de la cellulose, lors de la réunion nord-américaine de la Société de Catalyse, le 8 juin dernier. La méthode consiste à utiliser un nouveau catalyseur composé de chlorure de cuivre et de chrome dispersés dans un liquide ionique appelé [EMIM] Cl.
Les liquides ioniques sont des sels organiques possédant des points de fusion inférieurs à 100°C et souvent même inférieurs à la température ambiante. Ils sont employés de plus en plus comme substituts aux solvants organiques traditionnels dans les réactions chimiques. Le rôle des liquides ioniques comme solvants "verts" devient de plus en plus important en synthèse organique. Leur capacité à dissoudre des complexes ou des sels de métaux de transition en fait des solvants de choix pour les réactions catalytiques.
Ce catalyseur est recyclable et optimise considérablement la dégradation de la cellulose pour des températures inférieures à 120°C; il permet ainsi de réduire les étapes de dégradation de la cellulose en glucose et de conversion du glucose en 5-hydroxyméthylfurfural (HMF), en une seule étape. L’intérêt actuel de l’utilisation de la biomasse comme source de produits chimiques relance le développement de la chimie des composés furaniques. Le HMF est un intermédiaire clé pour la préparation des polymères. Cette unique étape permet d’éviter les contraintes actuelles des approches multi-étapes, et permet d’envisager l’exploitation de la synthèse de HMF à partir de la cellulose pour la production de biocarburants et de produits plastiques. Le rendement de conversion est de l’ordre de 57% de la teneur en sucres de la cellulose avec une pureté de 96% pour le produit final (HMF). La co-production de composés indésirables serait limitée.
Le "Pacific Northwest National Laboratory" sous tutelle du Département de l’Energie développe des recherches dans le domaine des énergies renouvelables. Le PNNL emploie 4250 employés, et a un budget annuel de 918 millions de dollars.
Source :
– PNNL details smart solutions for generating biofuels, cleaning dirty fuel, at catalysis conference, 8 juin 2009: https://www.pnl.gov/news/release.asp?id=377
– Plastic That Grows On Trees, 20 mai 2009: https://www.sciencedaily.com/releases/2009/05/090519134837.htm
– Y. Su, H.M. Brown, X. Huang, X.-d. Zhou, J.E. Amonette, Z.C. Zhang. Single-Step Conversion of Cellulose to 5-Hydroxymethylfurfural (HMF), a Versatile Platform Chemical. Applied Catalysis A: General, Online 9 April 2009 DOI: 10.1016/j.apcata.2009.04.002
– New method of synthesis of 5-hydroxymethylfurfural from fructose or precursors in the presence of H-form zeolites, 1993: https://cat.inist.fr/?aModele=afficheN&cpsidt=164840
– 5-hydroxymethylfurfural (HMF). A review focussing on its manufacture, 1990: https://cat.inist.fr/?aModele=afficheN&cpsidt=19466034
Pour en savoir plus, contacts :
– Vous pouvez contacter: Annie Haas – Tél : +1 (509) 375-3732
– Vous pouvez également consulter le site du DOE Pacific Northwest national laboratory – https://www.pnl.gov/
Code brève
ADIT : 59488
Rédacteur :
Lila Laborde, [email protected]; Adèle Martial, [email protected]
