Chemical valorisation of CO2 through the synthesis of molecular building blocks for bio-based materials
Valorisation chimique du CO2 via la synthèse de briques moléculaires pour des matériaux biosourcés
Résumé
This study focuses on the chemical valorization of carbon dioxide from epoxides derived from biobased substrates to form biobased materials. Carbon dioxide is one of the main greenhouse gases, but also a valuable building block for a number of high-value-added products. In addition, molecules derived from lignin, such as vanillin and eugenol, can be epoxidized to serve as precursors for cyclic aromatic carbonates using organic catalysts. The use of bio-based substances to form cyclic carbonates from epoxides and CO₂ can make an environmentally-friendly contribution to the formation of isocyanate-free polyhydroxyurethanes (NIPHUS) with the aim of replacing polyurethanes (PU), which are formed from toxic fossil-based substances (isocyanates). As a first step, optimal reaction conditions for the synthesis of aromatic cyclic carbonates were established, along with comparisons to identify the most promising monomer. Based on these initial results, a scale-up for the production of the most promising monomer (bicyclic carbonate derived from eugenol) is developed to determine the thermodynamic aspects of the reaction. Finally, the aminolysis reaction of the cyclic carbonate and the properties of the synthesized materials are studied.
Cette étude est consacrée à la valorisation chimique du dioxyde de carbone à partir d'époxydes dérivés de substrats d'origine biologique pour la formation des matériaux biosourcés. Le dioxyde de carbone est l'un des principaux gaz à effet de serre, mais aussi un élément de base précieux pour un certain nombre de produits à haute valeur ajoutée. En outre, les molécules dérivées de la lignine, telles que la vanilline et l'eugénol, peuvent être époxydées pour servir de précurseurs aux carbonates aromatiques cycliques à l'aide de catalyseurs organiques. L'utilisation de substances d'origine biologique pour former des carbonates cycliques à partir d'époxydes et de CO₂ peut contribuer de manière écologique à la formation de polyhydroxyuréthanes sans isocyanate (NIPHUS) dans le but de remplacer les polyuréthanes (PU), qui sont formés à partir de substances toxiques d'origine fossile (isocyanates). Dans un premier temps, les conditions optimales de réaction pour la synthèse des carbonates cycliques aromatiques ont été établies, ainsi que des comparaisons pour identifier le monomère le plus prometteur. A partir de ces premiers résultats, une mise à l'échelle pour la production du monomère le plus prometteur (carbonate bis-cyclique dérivé de l'eugénol) est développée afin de déterminer les aspects thermodynamiques de la réaction. Enfin, la réaction d'aminolyse du carbonate cyclique et les propriétés des matériaux synthétisés sont étudiées.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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