Aperçu de la valorisation des composés à base de biomasse en batch versus flux continu

Abstract

Furfural (FF) and 5-hydroxymethylfurfural (HMF) have been identified as important bio-based versatile chemicals, their oxidation, reduction, hydrolysis and polymerization products attracted more interests for the high value and Wide applications. The aim of this PhD work is to realize the conversion of FF and HMF into high value downstream products in both conventional and intensification processes. Therefore, the comparation between conventional heating and microwave heating method, batch With continuous flow regime was explored regarding FF derivatives and HMF valorization reaction in my work. The development of greener, durable and efficient catalysts to realize the conversion of bio-based compounds has been employed. Target compounds such as methyl levulinate (ML), gamma-valerolactone (GVL), 5-hydroxymethyl-2-furancarboxylic acid (HMFCA), 2,5-furandicarboxylic acid (FDCA) were investigated. At the same time, the application of FDCA was also performed, the production of three differen kinds of furan-based polyesters: polyethylene-2,5-furandicarboxylate (PEF), polyhydropropyl-2,5furandicarboxylate (PHPF) and polydiglycerol-2,5-furandicarboxylate (PDGF) were realized through polytransesterification between diethyl furan-2,5-dicarboxylate (DEFDC) and a defined diol furan-based prepolyme or pure diglycerol. Several important issues were identified in order to design processes greener than the current ones. For instance, the experiments for HMF oxidation were performed in water. Microwave irradiation has been chosen as the heating method to accelerate the reaction. Continuous flow reactors, such as Pheonix, H-cube Pro as well as microwave continuous flow were identified as interesting alternatives to improve the productivities of target compounds. As a result, some promising results were obtained in the viewpoint of industry.Le furfural (FF) et le 5-hydroxyméthylfurfural (HMF) ont été identifiés comme d'importants produits chimiques polyvalents d'origine biologique. Leurs produits d'oxydation, de réduction, d'hydrolyse et de polymérisation ont suscité un grand intérêt pour leur haute valeur ajoutée et leurs vastes applications. L'objectif de ce travail de doctorat est de réaliser la conversion du FF et du HMF en produits de haute valeur en aval dans des procédés conventionnels et d'intensification. La comparaison entre le chauffage conventionnel et la méthode de chauffage par micro-ondes, par lots avec un régime d'écoulement continu a été explorée en ce qui concerne les dérivés des FF et la réaction de valorisation du HMF. Le développement de catalyseurs plus écologiques, durables et efficaces pour réaliser la conversion des composés d'origine biologique a été étudié. Des composés cibles tels que le lévulinate de méthyle (ML), la gamma-valérolactone (GVL), l'acide 5-hydroxyméthyl-2-furancarboxylique (HMFCA), l'acide 2,5-furandicarboxylique (FDCA) ont été étudiés. En même temps, l'application du FDCA a également été effectuée, la production de trois différents types de polyesters à base de furanne : le polyéthylène-2,5-furandicarboxylate (PEF), le polyhydropropyl-2,5-furandicarboxylate (PHPF) et le polydiglycérol-2,5-furandicarboxylate (PDGF) ont été réalisés par polytransestérification entre le diéthyl furane-2,5-dicarboxylate (DEFDC) et un prépolymère défini à base de diol-furanne ou de diglycérol pur. Plusieurs questions importantes ont été soulevées afin de concevoir des processus plus écologiques que les processus actuels. Par exemple, les expériences pour l'oxydation du HMF ont été réalisées dans l'eau. L'irradiation par micro-ondes a été choisie comme méthode de chauffage pour accélérer la réaction. Les réacteurs à flux continu, tels que Pheonix, H-cube Pro ainsi que les micro-ondes à flux continu ont été identifiés comme des alternatives intéressantes pour améliorer la productivité des composés cibles. En conséquence, des résultats prometteurs ont été obtenus du point de vue de l'industrie