Solvants ioniques biosourcés et CO2 supercritique : conception des processus durables pour la synthèse de molécules cibles (BISCO2)

Bio-sourced ionic solvents and supercritical CO2 : design of sustainable processes for the synthesis of taget molecules

• Auteur / Autrice : Garima Garg
• Direction : Yaocihuatl Medina-Gonzalez, Montserrat Gomez
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des Procédés et de l'Environnement
• Date : Soutenance le 21/10/2019
• Etablissement(s) : Toulouse, INPT
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mécanique, énergétique, génie civil et procédés (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de génie chimique (Toulouse ; 1992-....)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Stéphane Condoret
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Yaocihuatl Medina-Gonzalez, Montserrat Gomez, Margarida Costa Gomes, Samuel Marre, Anna Maria Masdeu i Bultó
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Margarida Costa Gomes, Samuel Marre

Mots clés

Mots clés contrôlés

Nanoparticules

Catalyse

Solvants

Mots clés libres

Solvants ioniques biodégradables

CO2 supercritique

Ingénierie des solvants

Catalyse

Nanoparticules métalliques

Biodegradable Ionic Solvents

Supercritical CO2

Solvent Engineering

Catalysis

Metal Nanoparticles

Résumé

Cette thèse représente un projet multidisciplinaire qui explore des aspects allant de l'ingénierie des solvants à la catalyse à l'aide de nanoparticules métalliques. Dans le cadre de ce projet, l’ingénierie des solvants a été appliquée à des solvants eutectiques profonds (SEP) biosourcés synthétisés à partir de tosylalaninate de choline et de glycérol afin diminuer leur viscosité en utilisant différentes quantités de dioxyde de carbone. Les rotors moléculaires ont été utilisés comme méthode innovante pour mesurer la viscosité, évitant ainsi l’utilisation d’une instrumentation coûteuse et donnant accès à la microviscosité du système. De plus, ce système a été appliqué à la synthèse de nanoparticules de palladium, jouant également un rôle de stabilisants, qui ont été entièrement caractérisées. Les nanoparticules de palladium bien dispersées ont été ensuite utilisées pour l'hydrogénation catalytique de liaisons C-C insaturées, de groupes nitro et carbonyle. Le CO2 dans ses états sub- ou supercritique a été utilisé pour améliorer l'efficacité des nanoparticules de palladium dans les réactions d'hydrogénation catalytique et subséquemment pour l'extraction du produit après la réaction de catalyse. Ce travail représente an effort pour intensifier un procédé dehydrogénation dans un milieu très visqueux, non volatile, biodégradable, biosourcé et non-toxique en utilisant du CO2 1) pour améliorer le transfert de matière et 2) pour extraire les produits de la réaction du milieu réactionnel

This Thesis represents a multi-disciplinary project where aspects going from solvent engineering to catalysis using metal-based nanoparticles, are explored. In this project, solvent engineering has been applied to bio-based deep eutectic solvents (DES) synthesized from choline tosylalaninate and glycerol in an effort to decrease the solvent viscosity by using different amounts of carbon dioxide. In this context, molecular rotors were used as an innovative method to measure the viscosity, avoiding the use of expensive instrumentation and giving the possibility to access to the microviscosity of the system. Furthermore, DES have been applied for the synthesis of palladium nanoparticles, also acting as stabilizers, which were fully characterized. The as-prepared palladium nanoparticles were then used for catalytic hydrogenations of unsaturated C-C bonds, and nitro and carbonyl groups. Sub and supercritical CO2 conditions have been applied to improve the efficiency of the palladium nanocatalysts in hydrogenation reactions and afterwards for the extraction of organic products. This work represents an effort to intensify a hydrogenation process in a highly viscous, non-volatile, biodegradable, and non-toxic DES by using CO2 in order to decrease mass transfer limitations and to extract products from the reaction media.