Des chercheurs en chimie découvrent un catalyseur pour fabriquer

La découverte de la recherche permettra la fabrication de matériaux biorenouvelables à partir d'arbres et de maïs

Université du Minnesota

image: Des chercheurs de l'Université du Minnesota ont inventé une nouvelle technologie de catalyseur qui améliore le processus et réduit considérablement le coût de fabrication de produits chimiques renouvelables pouvant être utilisés dans une large gamme de produits, notamment les peintures, les revêtements et les couches.Voir plus

Crédit : John Beumer, NSF Center for Sustainable Polymers, Université du Minnesota

Une équipe dirigée par des chercheurs de l'Université du Minnesota Twin Cities a inventé une nouvelle technologie de catalyseur révolutionnaire qui convertit les matériaux renouvelables comme les arbres et le maïs en produits chimiques clés, l'acide acrylique et les acrylates utilisés dans les peintures, les revêtements et les polymères superabsorbants. La nouvelle technologie de catalyseur est également très efficace, ce qui signifie une réduction des coûts de fabrication de produits chimiques renouvelables.

La nouvelle formulation de catalyseur convertit les produits chimiques à base d'acide lactique dérivés du maïs en acide acrylique et en acrylates avec le rendement le plus élevé atteint à ce jour. La technologie présente des performances nettement supérieures lorsqu'elle est comparée à d'autres classes de catalyseurs de premier plan.

La recherche est publiée en ligne dans le Journal of the American Chemical Society Gold (JACS Au), l'une des principales revues en libre accès de l'American Chemical Society.

L'équipe de recherche a été soutenue par la National Science Foundation des États-Unis par l'intermédiaire du NSF Center for Sustainable Polymers, une équipe collaborative multiuniversitaire dont la mission est de transformer la façon dont les plastiques sont fabriqués, défaits et refaits grâce à des recherches innovantes.

Le public est le plus familier avec l'acide acrylique et les acrylates associés grâce à ses utilisations dans les articles de tous les jours, des peintures et des revêtements aux adhésifs collants en passant par les matériaux superabsorbants utilisés dans les couches. Ces produits chimiques et matériaux ont été fabriqués au cours du siècle dernier à partir de combustibles fossiles. Mais au cours des dernières décennies, l'industrie du maïs s'est développée pour s'étendre au-delà de l'alimentation humaine et animale à la fabrication de produits chimiques utiles. L'un de ces produits chimiques dérivés du maïs est l'acide lactique durable, un ingrédient clé dans la fabrication du plastique renouvelable et compostable utilisé dans de nombreuses applications quotidiennes.

L'acide lactique peut également être converti en acide acrylique et en acrylates à l'aide de catalyseurs. Cependant, jusqu'à cette nouvelle découverte de catalyseurs, les catalyseurs traditionnels étaient très inefficaces, atteignant de faibles rendements et rendant le processus global trop coûteux.

"Notre nouvelle découverte de formulation de catalyseur atteint le rendement le plus élevé à ce jour d'acide acrylique à partir d'acide lactique", a déclaré Paul Dauenhauer, professeur au Département de génie chimique et de science des matériaux de l'Université du Minnesota. "Nous avons comparé les performances de notre nouveau catalyseur à tous les catalyseurs précédents, et les performances dépassent de loin les exemples précédents."

La nouvelle formulation de catalyseur réduit considérablement le coût de fabrication d'acide acrylique et d'acrylates renouvelables à partir de maïs en améliorant le rendement et en réduisant les déchets. Pour la première fois, cela pourrait réduire le prix de l'acide acrylique renouvelable en dessous des produits chimiques d'origine fossile.

L'opportunité économique générée par le nouveau catalyseur est exploitée par Låkril Technologies, une start-up qui vise à fabriquer de l'acide acrylique et des acrylates renouvelables à faible coût. En licenciant la technologie des catalyseurs de l'Université du Minnesota, Låkril Technologies développera la technologie au-delà du laboratoire.

"La fabrication de produits chimiques s'est appuyée sur une classe de catalyseurs appelés" zéolithes "pendant un demi-siècle", déclare le Dr Chris Nicholas, PDG de Låkril Technologies. "Étant donné que la nouvelle découverte de catalyseur est basée sur une formulation de zéolite déjà disponible à grande échelle, notre nouveau procédé de fabrication d'acide acrylique et d'acrylates permettra d'atteindre un faible coût avec un faible risque."

Låkril Technologies, située à Chicago, a déjà reçu 1,4 million de dollars en financement de pré-amorçage pour faire évoluer le processus. L'Iowa Corn Growers Association a dirigé le financement avec la participation de la Kentucky Corn Growers Association ainsi que des subventions du Minnesota Corn Research and Promotion Council, de l'Indiana Corn Marketing Council, du Corn Marketing Council of Michigan, ainsi que des prix Small Business Innovation Research (SBIR) du Département américain de l'agriculture et du Département américain de l'énergie.

À l'Université du Minnesota, l'équipe de recherche prévoit de poursuivre ses recherches fondamentales sur la conception de catalyseurs pour comprendre les aspects fondamentaux de la chimie avec le soutien financier du Center for Sustainable Polymers dont le siège est à l'Université du Minnesota.

"C'est un merveilleux exemple de la façon dont le traitement d'importantes questions de recherche fondamentale qui sont au cœur de la catalyse fondamentale peut conduire à de nouveaux procédés innovants qui ont une véritable promesse technologique", a déclaré Marc Hillmyer, directeur du Center for Sustainable Polymers et professeur au Département de chimie de l'Université du Minnesota. "Un grand défi du Center for Sustainable Polymers est la conversion efficace et durable de la biomasse en ingrédients polymères, et ce travail représente une solution révolutionnaire à ce défi qui aura un impact durable."

En savoir plus sur la chimie renouvelable sur le site Web du groupe de recherche Dauenhauer.

JACS Au

10.1021/jacsau.2c00513

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