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Les radicaux libres dans la lignine : la clé de la fabrication de substances chimiques à partir de biomasse

 

Les radicaux libres présents dans la lignine sont l’élément clé permettant de décomposer la biomasse en substances chimiques utilisables par l’industrie. Réussir à influencer la nature et le nombre de ces radicaux libres pourrait grandement faciliter la production de ces substances chimiques.

Description du projet (projet de recherche terminé)

Le but du projet était d’acquérir de nouvelles connaissances sur la capacité de réaction chimique de différents types de lignine, afin de réussir à contrôler la dépolymérisation, c’est-à-dire la décomposition de molécules à longues chaînes en chaînes plus courtes.

Contexte

La biomasse a le potentiel de constituer dans un futur proche une matière de base pour la fabrication de produits chimiques en remplacement du pétrole. Les constituants élémentaires de la biomasse sont des composés carbonés organiques, notamment des hydrocarbures aromatiques. Dans la lignine – un composant principal du bois – ils sont réticulés pour former de grosses molécules. Avant de pouvoir être utilisés comme substances chimiques, ces composés doivent être fragmentés en plus petites chaînes. Si l’on veut obtenir exactement les molécules souhaitées, il est important de savoir comment la lignine est construite et comment elle réagit à l’ajout de catalyseurs.

Objectif

La structure de la lignine est différente selon le type de bois. La méthode d’extraction employée modifie également sa structure. Dans ce projet, les chercheurs ont extrait la lignine du bois de hêtre, d’épicéa, de peuplier et de pin en recourant à différentes méthodes chimiques connues. Ils ont ensuite analysé la composition, la structure et les propriétés chimiques de la lignine obtenue. Outre les analyses standard, la spectrographie par résonance paramagnétique électronique a en particulier été employée pour déterminer le type de radicaux libres et leur concentration. En modifiant le solvant, la température et d’autres paramètres, les chercheurs ont déterminé leur influence sur le type et la concentration des radicaux libres. Ces nouvelles connaissances seront utiles pour produire des phénols économiquement exploitables à partir de la lignine.

Importance

Les travaux de recherche doivent fournir de nouvelles connaissances fondamentales sur la réactivité de la lignine. Cela pourrait permettre à l’avenir de décomposer la lignine de façon ciblée, et de commercialiser ainsi différentes substances chimiques.

Résultats

La manière dont la lignine est extraite influence considérablement sa structure et sa réactivité. Son origine botanique a moins d’importance. La production de substances chimiques de grande qualité devrait donc être possible, à condition principalement que la lignine utilisée comme composant de base ait été extraite du bois par une méthode douce, à basses températures et dans un environnement aqueux.

Titre original

Understanding and manipulating free radicals in lignin for a controlled depolymerisation to chemicals

Responsables du projet

  • Prof. Frédéric Vogel, Paul Scherrer Institut (PSI), Villigen
  • Prof. Jeroen van Bokhoven, Eidgenössische Technische Hochschule Zürich und Paul Scherrer Institut (PSI), Villigen
  • Prof. Gunnar Jeschke, Eidgenössische Technische Hochschule Zürich
  • Dr. Jörg Wambach, Paul Scherrer Institut (PSI), Villigen

 

 

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 Contact

Prof. Frédéric Vogel Laboratoire de bioénergie et de catalyse
Institut Paul Scherrer
5232 Villigen +41 56 310 21 35 frederic.vogel@psi.ch