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Profiter de l'essor de la chimie verte pour se développer

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Profiter de l'essor  de la chimie verte pour se développer

Les liquides ioniques possèdent un important potentiel dans la chimie verte, notamment pour le prétraitement de la biomasse.

© © BASF

Le groupement de recherche national Biomatpro a organisé une journée thématique sur les liquides ioniques. L'occasion de faire un point sur l'état d'avancement du secteur et des perspectives qui lui sont offertes par l'essor de la chimie verte.

Connus depuis plus d'un siècle, les liquides ioniques ont été récemment redécouverts pour leurs multiples propriétés en tant que solvants, potentiellement intéressantes pour des applications industrielles. Preuve de l'intérêt croissant de ces sels possédant une température de fusion inférieure à 100 °C, le groupement de recherche national (GDR) Biomatpro de l'Inra et du CNRS leur a consacré une journée thématique en octobre dernier. Le liquide ionique est constitué de l'association d'un cation organique avec un anion, généralement inorganique.

Ces produits présentent plusieurs avantages par rapport à des solvants "classiques", comme le détaille Mireille Turmine, maître de conférences au laboratoire Interfaces et systèmes électrochimiques de l'université Pierre et Marie Curie : « Ils constituent de bons solvants, que ce soit pour la dissolution de composés organiques ou inorganiques, et offrent une bonne stabilité thermique et chimique. Leur pression de vapeur est négligeable, ce qui leur confère leur caractère non volatile, limitant ainsi les problèmes de pollution lors de l'évaporation d'un solvant. Enfin, ils sont modulables au niveau de leurs propriétés physico-chimiques, ce qui permet de bénéficier d'une fenêtre électrochimique large ». Néanmoins, ils présentent des inconvénients, comme l'indique François Malbosc, p-dg de Solvionic, société spécialisée dans la formulation de liquides ioniques : « Ces produits peuvent présenter une toxicité si leur chaîne carbonée est longue, facilitant le passage des barrières cellulaires. Cependant, ils ne sont pas encore enregistrés par Reach car ils ne sont ni cancérigènes ni mutagènes ni reprotoxiques ». En outre, leur intérêt est limité, notamment dans la synthèse en pharmacie ou en chimie car ils sont à l'origine d'un relargage de composés tels que le brome, le lithium ou le chlore dans le milieu réactionnel. « De plus, les liquides ioniques sont peu privilégiés dans le secteur pharmaceutique ou chimique car ils s'évaporent difficilement », complète François Malbosc.

Les liquides ioniques pour dissoudre la cellulose

 

En revanche, les liquides ioniques font l'objet de nombreux travaux de recherche, notamment pour des applications dans la chimie verte et les bioraffineries. Par exemple, François Jérôme, chercheur à l'Institut de chimie des milieux et des matériaux de Poitiers travaille les liquides ioniques dérivés de la choline. « Nos travaux portent sur la dissolution de la cellulose par l'ajout d'un mélange d'acétate de choline et chlorure de 1-butyl-3-methylimazolium ([BMIM]Cl). Nous arrivons à dissoudre jusqu'à 6 % de cellulose, que nous récupérons via l'emploi d'éthanol comme antisolvant », explique François Jérôme. Avant d'ajouter : « En utilisant un solvant commutable comme le DBU (ndlr : 1,8-diazabicyclo[5.4.0]undec-7-ene), il est même possible de dissoudre jusqu'à 15 % de cellulose à température ambiante ». D'autres travaux sont également menés sur la dissolution de la biomasse. « L'un des problèmes rencontrés lors d'un procédé de bioraffinage, c'est la séparation des différentes fractions de la biomasse (ndlr : lignine, hémicellulose et cellulose)», avance Simon Desset, chercheur au laboratoire de catalyse et de chimie du solide de l'université de Lille 1. Les liquides ioniques permettraient d'extraire sélectivement les parties de la biomasse et ainsi récupérer les molécules d'intérêt pour la bioraffinerie (cellulose, et hémicelluloses). Cependant, l'utilisation des liquides ioniques dans ces procédés de bioraffinage n'est pas encore au point à ce jour, comme l'explique Simon Desset : « L'emploi de liquides ioniques pour le traitement de la biomasse fait actuellement face à deux principaux verrous : l'inhibition par ces produits des cellulases et leur coût ». Outre le prétraitement de la biomasse, les liquides ioniques peuvent être utilisés pour la synthèse de matériaux, comme en témoigne des travaux effectués par l'équipe d'Éric Leroy du GEPEA dans le cadre du projet collaboratif Limponan. Ce programme de recherche démarré en octobre 2011 vise à élaborer des matériaux innovants à base d'amidon et de liquides ioniques biodégradables. Dans ce cadre, l'équipe d'Éric Leroy a démontré qu'il était possible d'utiliser les liquides ioniques comme co-plastifiants pour élaborer des biopolymères. Les applications potentielles des liquides ioniques en chimie verte ne manquent donc pas. Cependant, des travaux de recherche sont encore nécessaires pour lever les différents verrous rencontrés pour une éventuelle transposition de procédés à l'échelle industrielle.

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