Étude de la valorisation de molécules bio-sourcées par conversion électrocatalytique
Institution:
PoitiersDisciplines:
Abstract EN:
Glycerol is a by-product of the transesterification reaction of vegetable oils by methanol leading to the formation of methyl ester (methanolysis), with the weight ratio of 10 wt.%. Stocks are increasing significantly worldwide. Glycerol can be converted into high added value compounds of interest for industries of fine chemistry, cosmetic, detergent, food, etc., together with the co-production of electrical energy or hydrogen when its conversion is performed in electrochemical reactors. On the one hand, Pt-based mono and bimetallic catalysts (Pt/C, PtxAg10-x/C, PtxBi10-x/C, PtxCu10-x/C, PtxCo10-x/C, PtxIn10-x/C, PtxNi10-x/C, with x = 1, 2 or 3) catalysts and, on the other hand, palladium-based (Pd/C, Pd9Bi1/C, Pd7Cu3/C, Pd7In3/C and Pd7Ag3/C) catalysts have been synthesized by a wet chemistry method and characterized, with the objective of favor the electrooxidation reaction of glycerol and diglycerol towards aldehydes and ketones. The reactivity of glycerol and diglycerol was evaluated in an alkaline medium to determine the catalyst offering the best conversion. The selectivity of catalysts was studied by in-situ infrared spectroscopy. The best catalysts in terms of activity and selectivity were used at the anode of a 100 cm² electrolysis cell and electrolyses of alkaline solutions of glycerol or diglycerol were carried out at different voltages in order to evaluate the distribution of the reaction products. The reductive amination with ammonia on the one hand and n-butylamine on the other hand on products of interest (glyceraldehyde / dihydroxyacetone) has been successively carried out.
Abstract FR:
Le glycérol est formé comme produit secondaire à hauteur de 10 wt% lors du processus de trans-estérification d’huiles végétales pour la production d’ester méthyliques et est donc considéré comme un déchet. Ses stocks à travers le monde augmentent significativement. Or, la conversion du glycérol peut permettre d’obtenir des composés à haute valeur ajoutée pour le domaine de la chimie fine, la cosmétique, les détergents l’alimentaire etc., avec la co-production d’énergie électrique ou d’hydrogène lorsqu’elle est réalisée dans des réacteurs électrochimiques. De catalyseurs mono-et bimétallique à base de platine d’une part (Pt/C, PtxAg10-x/C, PtxBi10-x/C, PtxCu10-x/C, PtxCo10-x/C, PtxIn10-x/C, PtxNi10-x/C, avec x=1, 2 et 3) et de palladium d’autre part (Pd/C, Pd9Bi1/C, Pd7Cu3/C, Pd7In3/C et Pd7Ag3/C) ont été synthétisés avec pour objectif d’électro-oxyder le glycérol en aldéhyde et/ou cétone. Ces matériaux ont été caractérisés par des méthodes physico-chimiques et électrochimiques afin d’établir une corrélation structure de surface/réponse électrochimique. Les réactivités du glycérol et du diglycérol ont été évaluées en milieu alcalin pour déterminer le catalyseur offrant la meilleure conversion. La sélectivité des catalyseurs a été étudiée par spectroscopie infrarouge in-situ. Les meilleurs catalyseurs en termes d’activité et de sélectivité ont été utilisés dans une cellule d’électrolyse de 100 cm² pour accumuler les produits de réactions et les analyser. Enfin, l’amination réductrice par l’ammoniac d’une part et la n-butylamine d’autre part sur les produits d’intérêt (glycéraldéhyde/dihydroxyacétone) a été réalisée avec succès.