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Un nouveau catalyseur enzymatique pour produire du biodiesel

La production d'agrocarburants offre une alternative aux carburants d'origine fossile. Les biodiesels par exemple sont des produits transformés à base d'huiles de plantes oléagineuses comme le colza, la palme, le tournesol ou le soja. Ils résultent d'une réaction chimique, catalysée en milieu acide ou préférentiellement en milieu basique, entre de l'huile végétale (90 %) et de l'alcool (10 %). Cette réaction dite de transestérification convertit le mélange en ester méthylique (principal constituant du biodiesel) et en glycérol. Une réaction de saponification parasite (transformation de l'ester méthylique en sel de l'acide correspondant) limite ainsi le rendement réactionnel en esther méthylique. Pour améliorer le taux de conversion, il était donc nécessaire de développer d'autres catalyseurs.

Pour ce type de réaction, certains catalyseurs enzymatiques comme ceux appartenant à la famille des lipases (hydrolases triglycériques) sont particulièrement efficaces et sélectifs. Cependant, leur coût élevé et leur faible stabilité conformationnelle limitent leur utilisation industrielle. À moins de parvenir à les confiner, de manière irréversible, dans des matrices poreuses, permettant une bonne accessibilité et un transport de masse accru. C'est ce qu'est parvenu à faire l'équipe du professeur Rénal Backov (Université Bordeaux 1) au Centre de Recherches Paul Pascal (CRPP) du CNRS, en collaboration avec des chercheurs de l'équipe du docteur Hervé Deleuze à l'Institut des Sciences Moléculaires de Bordeaux (CNRS/Université Bordeaux 1/Institut Polytechnique de Bordeaux) et du professeur Clément Sanchez  au laboratoire de chimie de la matière condensée de Paris (CNRS/UPMC/ENSCP/Collège de France).

Dans une première étude, ils avaient déjà montré la possibilité d'une catalyse efficace : la mise au point de matrices alvéolaires siliceuses modifiées permettant de confiner les lipases afin d'atteindre des taux de conversions exceptionnels pour les réactions d'hydrolyse, d'estérification ou de transestérification. Ce travail avait également prouvé qu'il était possible, dans les matrices, d'utiliser des enzymes non purifiées. Le fait qu'elles soient non purifiées constitue le premier facteur de réduction significative du coût des bio-catalyseurs. Néanmoins, la méthodologie développée ne permettait pas une production de biodiesel en continu. Cette limitation est désormais levée.

La nouvelle méthode mise au point génère in situ le bio-catalyseur hybride alvéolaire au sein d'une colonne de type chromatographique. Cette innovation permet désormais une synthèse en flux unidirectionnel, continu et de façon durable puisque l'activité catalytique et la productivité en ester d'éthyle sont maintenues à des niveaux élevés et quasi-stationnaires sur une période de 2 mois. Ces résultats comptent parmi les meilleurs obtenus dans le domaine.

Les recherches doivent se poursuivre dans la conversion de triesters sans solvant, visant à minimiser la génération de déchets et l'utilisation de solvants et de métaux lors des processus de transformations chimiques.

CNRS

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