Projet Conversion d’hémicelluloses

, par Léa Vilcocq

La valorisation des hémicelluloses - polymères de sucres représentant 30 % de la biomasse lignocellulosique (bois, résidus forestiers, paille…) - est indispensable pour le développement industriel des bioraffineries.[1] Les hémicelluloses peuvent être dépolymérisées par catalyse acide en phase aqueuse pour donner des sucres simples à 5 ou 6 atomes de carbone (pentoses et hexoses). Ces sucres peuvent ensuite être transformés par des réactions catalytiques bien décrites dans la littérature pour donner des polyols ou des furanes, composés d’intérêt à haute valeur ajoutée.[2] Cependant, les sucres comme les furanes peuvent se dégrader facilement pour donner des condensats insolubles appelés humines.
Jusqu’à aujourd’hui, la recherche s’est focalisée principalement sur l’hydrolyse de la cellulose, polysaccharide non soluble dans l’eau, et sur l’étude de disaccharides modèles (saccharose, cellobiose).[3] Nous proposons un nouvel angle d’attaque de cette question par une approche pluridisciplinaire combinant les concepts de la catalyse hétérogène et du génie des procédés.
Les hémicelluloses étant solubles dans l’eau, elles peuvent facilement être utilisées comme charge d’un réacteur catalytique continu de type lit fixe. Le but de ce projet est de concevoir un réacteur catalytique structuré incluant plusieurs fonctions catalytiques compartimentées grâce à des procédés de séparation in situ. Pour limiter les problèmes de bouchage de réacteur, les différents catalyseurs hétérogènes seront supportés sur des mousses à porosité ouverte.

[1] Carvalheiro, F. ; Duarte, L. C. & Grio, F. M. Hemicellulose biorefineries : A review on biomass pretreatments Journal of Scientific and Industrial Research, 2008, 67, 849-864
[2] Maki-Arvela, P. ; Salmi, T. ; Holmbom, B. ; Willfor, S. & Murzin, D. Y. Synthesis of Sugars by Hydrolysis of Hemicelluloses- A Review Chemical Reviews, 2011, 111, 5638-5666
[3] Vilcocq, L. ; Castilho, P. C. ; Carvalheiro, F. & Duarte, L. C. Hydrolysis of oligosaccharides over solid acid catalysts : A review ChemSusChem, 2014, 7, 1010-1019