Transformation de la biomasse : dépolymérisation de la lignine / Biomass conversion: lignin depolymerization
logo_tutelle logo_tutelle 

Contexte

Sans rivaliser avec la production agricole alimentaire, les résidus de biomasse, sont des matières premières carbone attractives pour la production durable de produits chimiques à forte valeur ajoutée. Dans une démarche de bioraffinerie, la valorisation de la lignine est un défi en catalyse car la lignine représente la source la plus abondante de composés aromatiques renouvelables. Pourtant, bien que l'industrie du papier produise à elle seule 1,1 million de tonnes de lignine chaque année, moins de 3% sont valorisés. La vanilline reste le principal produit aromatique dérivé de la lignine, mais avec un très faible rendement : 0,3% en poids par rapport au bois brut. Ces limitations découlent principalement de la structure polymère complexe et hétérogène de la lignine, qui repose sur des liaisons C-C et éther C-O inertes et  qui varie avec les espèces de bois.


Context

Biomass wastes that do not compete with food are attractive carbon feedstocks for the sustainable production of value-added chemicals. Within a biorefinery approach, the valorization of lignin is an appealing challenge in catalysis as lignin represents the most abundant source of renewable aromatics. Yet, although the paper industry alone produces about 1.1 million tons of lignin each year, only <3 % integrate a value chain after transformation. Vanillin remains the main aromatic product derived from lignin with a low 0.3 wt% yield from wood. These limitations primarily derive from the complex and heterogeneous structure of lignin, which varies with the wood species, and the polymeric structure of lignin which relies on inert C–C and ether C–O bonds.

 

Dépolymérisation réductrice convergente de la lignine en composés aromatiques séparables

Les méthodes de dépolymérisation appliquées jusqu'à présent dans la conversion de lignine souffrent de conditions de réaction difficiles et produisent des mélanges complexes de produits, dont la séparation est un problème. Pour aborder cette question, une nouvelle stratégie de dépolymérisation catalytique réductrice est élaborée afin d'isoler différents produits aromatiques issus de la lignine.

La méthodologie est basée sur la conception de catalyseurs moléculaires efficaces capables de réduire les liaisons C-O dans les éthers et les alcools, avec une variété de réducteurs comprenant des hydrosilanes, des hydroboranes, des H₂ et de l'acide formique. En combinant :

  • la sélection des espèces végétales
  • la méthode d'extraction de la lignine
  • et la méthode de dépolymérisation

un contrôle fin de la nature, de la pureté et du rendement des produits finaux peut être obtenue. Le bon contrôle de la sélectivité obtenu dans ces méthodes de dépolymérisation peut également être exploité pour la déconstruction de mélanges de déchets de matières plastiques, comme les polyéthers, les polyesters et les polycarbonates, en une variété de monomères.

Photosynthèse et dépolymérisation de la lignine

A convergent reductive depolymerisation of lignin to isolable aromatic compounds

Depolymerization methods applied so far in lignin conversion suffer from harsh reaction conditions and yield complex mixtures of products, from which isolation of pure products is an issue. To circumvent this issue, we are developing a novel catalytic reductive depolymerization strategy to isolate different aromatic products from lignin. The methodology is based on the design of efficient molecular catalysts able to reduce C–O bonds in ethers and alcohols, with a variety of reductants including hydrosilanes, hydroboranes, H₂ and formic acid. Combining the selection of the plant species with the lignin extraction method and the depolymerisation method enable a fine control of the nature, the purity and the yield of the final products. The selectivity at play in these depolymerization methods is also exploited in our group for the deconstruction of mixtures of waste plastics, such as polyethers, polyesters and polycarbonates, to a variety of monomers.

 

Maj : 22/09/2017 (2607)

 

Retour en haut