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Institut de science des matériaux

"Ce projet fédère des expertises jusqu'alors non partagées au sein du LRS et accueille une expertise du LCMCP".

Entretien avec Guylène Costentin, porteuse de projet, du Laboratoire de Réactivité de Surface (LRS).

Projet

Titre : Valorization of Bio-Ethanol by Controlling the Selectivity in Various Reactions Catalyzed by Bioinspired Modified Hydroxyapatites

Appel à projet : bourse exploratoire, 2020

Axe thématique : Énergie, environnement et durabilité

Laboratoires

Entretien par échange de mail

Vous avez déposé votre projet dans l'axe thématique Énergie, environnement et durabilité. Plus précisément, quel est le sujet de votre recherche ?

Il s'agit de préparer des produits à haute valeur ajoutée, le butanol ou le butadiène, à partir du bio-éthanol par un procédé de chimie durable. La butanol a des applications dans l'énergie, comme un additif à l'essence.

L'idée est de développer de nouveaux catalyseurs basées sur l'hydroxyapatite, un biomatériau éco-compatible. Une des voies envisagées pour la modification par des métaux de ce matériau mime le procédé de dépollution des eaux usées.

Quelle est l'origine de votre projet ? (sa motivation, son histoire)

Les champs d'applications des hydroxyapatites dépassent largement celui des biomatériaux et il constitue notamment un système émergeant dans le domaine de la catalyse hétérogène : sa grande modulation de composition offre l'opportunité de designer des nouveaux catalyseurs multifonctionnels écologique et bon marché.

Le système hydroxyapatite non modifié est déjà reconnu comme un catalyseur efficace de la condensation du bio éthanol en alcool plus lourd. Pour améliorer le rendement en butanol, l'idée originale consiste à augmenter son efficacité en le dopant par des métaux reconnus pour leur pouvoir hydro(deshydro)génant.

Par ailleurs, il s'avère qu'une autre voie de valorisation du bio-éthanol vers le butadiène vert est plutôt catalysée par un autre système catalytique à base de silicate, ces derniers étant susceptibles de générer une acidité requise pour la voie butadiène.

C’est sur ces bases qu’a émergé l'idée que la préparation d'apatites phosphosilicatées  permettrait d'ajuster la balance acido-basique dans l'objectif d'orienter à dessein vers la formation de butanol ou de butadiène.

Existait-il déjà des collaborations entre vos laboratoires ? que vous apporte-t-elle ?

Le projet fédère des expertises jusqu'alors non partagées au sein du LRS : ma connaissance de la catalyse acido-basique et le contrôle du pouvoir hydrogénant, domaine de Laurent Delannoy (LRS), sont complémentaires pour l'étude du réseau de réactions de valorisation du bio-éthanol.

Christel Laberty du LCMCP apporte son expertise pour évaluer si les propriétés de conduction par les protons au sein des hydroxyapatites qui sont activées à la température de réaction catalytique jouent un rôle dans le contrôle de la sélectivité en butanol ou butadiène.

Et quels sont vos objectifs ?

La valeur ajoutée du projet serait d'améliorer les performances pour chacune des 2 voies envisagées de valorisation de l'éthanol, mais aussi, plus généralement de mieux cerner les potentialités de ce système émergeant en catalyse hétérogène.

Au delà de la maitrise de la composition, et de la texture, la localisation et la dispersion des heteroatomes ouvrent des perspectives pour une large gamme d’applications catalytiques.

Comment pensez-vous dépenser la bourse exploratoire de l'iMAT ? en quoi pourra-t-elle vous soutenir dans votre projet ?

Le financement obtenu sera utilisé pour l'accompagnement d'une thèse financée par l'ED397. Il s'agit notamment de participer à la mise à niveau du système analytique particulièrement complexe et de financer les caractérisations physico-chimiques.

23/11/20

Traductions :