Transformation catalytique de la cellulose en milieu aqueux pour la production de molécules plateformes
Auteur / Autrice : | Nikolay Gromov |
Direction : | Cyril Aymonier, Oxana P. Taran |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Physico-Chimie de la Matière Condensée |
Date : | Soutenance le 12/10/2016 |
Etablissement(s) : | Bordeaux en cotutelle avec Boreskov Institute of Catalysis |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale des sciences chimiques (Talence, Gironde ; 1991-....) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Institut de chimie de la matière condensée de Bordeaux (Pessac) |
Jury : | Président / Présidente : Boris N. Kuznetsov |
Examinateurs / Examinatrices : Cyril Aymonier, Oxana P. Taran, Boris N. Kuznetsov, Valeriy E. Taraban'ko, Elvira E. Shults, Ksenia Parkhomenko, Oleg P. Martianov | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Valeriy E. Taraban'ko, Elvira E. Shults |
Résumé
Ce projet de thèse a concerné la recherche et le développement de catalyseurs multifonctionnels efficaces et de procédés catalytiques en une étape (hydrolyse-déshydratation, hydrolyse-oxydation) pour la transformation de la cellulose en produits chimiques à valeur ajoutée (glucose, 5-HMF, acide formique). Ces produits sont également connus sous le nom de molécules plateformes et ils présentent un intérêt dans une large gamme d'applications, par exemple, pour les industries alimentaires et chimiques et pour la production de carburants. Dans ce projet, des recherches systématiques sur la synthèse de l'acide formique en présence de catalyseurs HPA contenant du vanadium ont d'abord été conduites. En particulier, l'influence de la composition du catalyseur et des paramètres du procédé sur le rendement en produit cible a été étudiée. Le rendement en AF obtenu (66%) est supérieur à tous les résultats rapportés dans la littérature à ce jour. Les catalyseurs NbOx / ZrO2 ont été évalués pour la première fois sur la réaction d'hydrolyse-déshydratation de la cellulose microcristalline activée en milieu aqueux. Des rendements élevés en glucose et en 5-HMF (22 et 16%, respectivement) ont été observés. Des catalyseurs carbonés à base du matériau Sibunit modifié ont été utilisés pour la première fois pour l'hydrolyse-déshydratation de la cellulose. Les rendements en glucose (jusqu'à 74% dans un réacteur en continu) et en 5-HMF (jusqu'à 21% dans un réacteur statique) ont été obtenus en présence de Sibunit modifié par sulfonation et / ou oxydation. Ces résultats sont également supérieurs à ceux reportés à ce jour sur les systèmes catalytiques carbonés. La relation entre l'activité sur les réactions d’hydrolyse-déshydratation et la méthode d'activation du carbone a été étudiée en profondeur. L'étude du mécanisme et de la cinétique de la réaction d'hydrolyse-déshydratation de la cellulose en présence de catalyseurs acides solides a également été réalisée.