Transéthérification du glycérol par les alcools gras. Etude physico-chimique de la miscibilité des réactifs en présence de catalyseurs solides

Transetherification of glycerol with fatty alcohols. Physico-chemical study of the miscibility of reactive in presence of solid catalysts

• Auteur / Autrice : Guillaume Malcouronne
• Direction : Jean-Marc Clacens, Laurent Bonneviot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 09/07/2015
• Etablissement(s) : Lyon, École normale supérieure
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de Chimie (Lyon ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de chimie. Lyon (2003-….)
• Jury : Président / Présidente : Stéphane Daniele
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Marc Clacens, Laurent Bonneviot, Stéphane Daniele, Vasile Hulea, Véronique Nardello-Rataj, Philippe Marion
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Vasile Hulea, Véronique Nardello-Rataj

Mots clés

Mots clés contrôlés

Biomasse

Glycérine

Matériaux poreux

Mots clés libres

Matériaux mésoporeux

Emulsion de Pickering

Glycérol

Biomasse

PIC

MCM-41

Aerosil® 200

Nanoparticules de carbone

Mesoporous materials

Pickering emulsion

Glycerol

Biomass

PIC

MCM-41

Aerosil® 200

Carbon nanoparticles

Résumé

L’objectif de cette thèse consiste à mettre en place un système d’émulsion catalysé par des nanoparticules de Pickering afin de synthétiser des tensioactifs bio sourcés. Pour cela nous nous sommes intéressés à des matériaux mésoporeux fonctionnalisés (de type MCM-41). Ces matériaux favorisent la formation des émulsions tout en catalysant la réaction.Après une étude bibliographique sur le glycérol, les tensioactifs, les émulsions de Pickering et les matériaux mésoporeux, nous nous sommes intéressés à la synthèse et à la fonctionnalisation de ces matériaux. Puis après les avoir caractérisés, nous les avons testés dans des réactions modèles biphasiques (acétalysation et hydrolyse d’ester). Enfin, nous avons terminé cette étude en testant ces catalyseurs dans notre réaction cible (éthérification du glycérol par des alcools gras). La MCM-41 a été synthétisée en utilisant un chauffage micro-onde.Les fonctions greffées sur nos matériaux ont permis de faire varier la balance hydrophile hydrophobe de nos matériaux tout en leur fournissant une fonction catalytique. Les nanoparticules ont été caractérisées par leur ATG, BET, DRX, analyse élémentaire, acidité et tailles des particules.Des catalyseurs à base d’Aerosil® 200 et de Nanoparticules de carbone ont également été testés.Une longue chaine alkyke (C18) et des nanoparticules de petites tailles (Aerosil® 200 et nanoparticules de carbone) favorisent la stabilité des émulsions. Cependant la présence de pores dans nos matériaux n’apporte pas d’avantage catalytique déterminant.

The objective of this work is the conception of emulsion catalysed by Pickering nanoparticles inorder to synthetize biosurfactant. Our strategy was based on functionalised mesoporous materials(MCM-41). These materials combine both emulsion stabilisation and reaction catalysis.After a bibliographic study on glycerol, surfactants, Pickering emulsions and mesoporousmaterials; our strategy was to functionalise these materials. After charaterisation, these materialswere tested in bipohasic model reactions (acetalysation and ester hydrolysis). We come to the end of this study by testing these catalysts in our target reaction (glycerol etherifaction from fattyalcohol).The MCM-41 was synthetized by using a microwave heating. The grafted functions on our materials can both make several hydrophilic-hydrophobic materialsas possible and provided them some catalytic functions. The nanoparticles were characterized byTGA, BET, XRD, elemental analysis, acidity and particle size.Catalyst from Aerosil® 200 and carbon nanoparticles were also tested. A long alkyl chain (C18) and small nanoparticles (Aerosil® 200 and carbon nanoparticles) supportthe emulsion’s stability. Nevertheless, the porous inside our materials is not interesting on acatalytic point of view.