Nouveau type de catalyseurs à base d’argent supportés pour l’obtention d’acide glycolique à partir du glycérol en phase liquide

New type of silver-based supported catalysts for obtaining glycolic acid from glycerol in liquid phase

• Auteur / Autrice : Fatima-Zohra Soraya Zaid
• Direction : Mickaël Capron, Jean-Sebastien Girardon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Molécules et matière condensée
• Date : Soutenance le 30/11/2016
• Etablissement(s) : Lille 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la matière, du rayonnement et de l'environnement (Villeneuve d'Ascq, Nord)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : UCCS - Unité de Catalyse et Chimie du Solide

Mots clés

Mots clés contrôlés

pH

Supports de catalyseurs

Cinétique chimique

Glycolique, Acide

Glycérine

Mots clés libres

Catalyseurs à base d’argent

Milieux basiques

Résumé

L’étude présentée dans ce manuscrit consiste au développement d’une nouvelle formulation catalytique performante à base d’argent supporté et à la recherche des conditions réactionnelles optimales pour l’obtention d’une sélectivité accrue vers l’acide glycolique à partir de glycérol en phase liquide. L’obtention d’un catalyseur performant est basée sur le choix adéquat du support et de la phase active, ainsi que du mode de synthèse à mettre en œuvre. Pour cela, la méthodologie a consisté à caractériser différents catalyseurs par de nombreuses techniques (BET, DRX, SFX, SPX et MET) et à mesurer leur activité catalytique. Dans un second temps, les conditions réactionnelles (température, pH, ratio réactifs/catalyseur) ont été optimisées sur les meilleures formulations identifiées sur glycérol pur. Cette optimisation a été couplée à une étude cinétique pour acquérir une meilleure compréhension du fonctionnement des catalyseurs et des mécanismes de réaction. Dans la dernière partie de ce travail est envisagée une potentielle évolution du procédé vers une industrialisation et une alimentation en continue du glycérol. Ainsi la meilleure formulation a été soumise à des tests de recyclage en utilisant du glycérol pur et de qualité moindre (donc moins coûteux). De plus, le travail s’est porté sur la conception de catalyseurs sous forme d’extrudés en s’inspirant des meilleures formulations obtenues sur poudre. Les performances de ces catalyseurs extrudés ont été comparées à celle d’un catalyseur commercial afin d’évaluer la pertinence du système.

The study presented in this thesis, concerns the development of a new silver supported based catalyst and the optimization of liquid phase reaction conditions with the challenge of higher glycolic acid productivity from glycerol. Optimization of catalyst composition and performances included the correct choice of support and active phase, as well as the method of preparation. Further, the catalysts have been characterized by numerous techniques (BET, XRD, XRF, SPX and TEM) and their catalytic activity has been measured. Finally, using the best identified catalyst formulations, the reaction conditions (temperature, pH, ratio reagents/catalyst) have been also optimized. This optimization has been coupled with a kinetic study to better understanding the catalysts behavior and reaction mechanisms. In the last part of this work, a transition to industrial process conditions is considered as well as the potential process evolution to a continuous glycerol supply. Thus, the best catalytic formulation was subjected to recycling tests using both pure and crude glycerol fractions. Furthermore, extruded shaped catalysts were synthesized and its performances measured versus commercial catalyst ones.