Les résines acryliques contenues dans les lessives et les matériaux super-absorbants présentent un inconvénient majeur : elles ne sont pas biodégradables. Ces produits de grande consommation sont donc autant de déchets que l'on élimine difficilement après utilisation. Conséquence : un impact négatif sur l'environnement. À l'Institut de recherches sur la catalyse du CNRS, les efforts de recherche se concentrent de plus en plus sur la mise au point de produits de substitution aux acrylates et polyacrylates. La matière première de départ ne serait plus issue du pétrole, mais de polysaccharides contenus dans les céréales (amidon de maïs ou de blé) ou dans la biomasse en général (cellulose et hémicellulose).

Les phosphates sont des molécules traditionnellement utilisées comme additifs dans les lessives. Ils servent à complexer les ions calcium et magnésium dont la présence, au-delà d'une certaine concentration, rend les eaux dures* et réduit l'efficacité du lavage. Les phosphates sont par ailleurs responsables de l'eutrophisation** des lacs et cours d'eau. Heureusement, ils peuvent être remplacés dans les lessives par des polymères organiques polyacryliques (polyacrylates) qui possèdent en outre la propriété remarquable d'absorber jusqu'à 40 fois leur poids en eau. Ces résines acryliques entrent ainsi dans la confection de produits hygiéniques super-absorbants, comme les couches-culottes. Mais elles trouvent l'essentiel de leurs applications dans la fabrication d'émulsions pour peintures décoratives à l'eau.

L'acide acrylique et l'acide maléique, intervenant dans la préparation de ces résines (figure 1) sont désormais obtenus par oxydation catalytique du propane ou du butane. Cette production directe est d'un grand intérêt industriel, le procédé actuel faisant intervenir deux étapes catalytiques avec des catalyseurs différents. L'oxydation directe du propane s'effectue avec du phosphate de vanadium (VPO) comme catalyseur par ajout contrôlé d'eau dans le flux réactionnel. Un lien étroit a été établi entre le degré d'oxydation, la cristallinité et les propriétés acides du catalyseur. Des recherches sur des systèmes catalytiques prometteurs à base de molybdates de vanadium, de tellure ou de niobium sont en cours. Depuis plusieurs années, un travail considérable est mené sur ce matériau (préparation du catalyseur et amélioration de ses performances catalytiques par dopage avec divers éléments).

Figure 1 : co-polymère des acides acrylique et maléique.

Par ailleurs, les scientifiques de l'Institut de recherches sur la catalyse tendent, dans le cadre d'un programme européen ("Énergie, environnement et développement durable"), à mettre au point une oxydation sélective (figure 2), avec des catalyseurs appropriés, des groupements hydroxyles des polysaccharides en groupes carboxylates. Ceux-ci jouent normalement le même rôle que ceux présents sur les chaînes des polyacrylates, et confèrent aux polysaccharides oxydés les propriétés recherchées d'agent complexant, voire de super-absorbant.

Figure 2 : oxydation catalytique de l'amidon.

Outre l'avantage d'être issus d'agroressources renouvelables, les dérivés oxydés des sucres sont biodégradables et bien tolérés par les organismes vivants. Au cours de ces dernières années, des procédés catalytiques d'oxydation des hydrates de carbone ont été développés au laboratoire. En utilisant des catalyseurs bimétalliques à base de palladium et l'air comme agent oxydant, le glucose est converti avec des rendements de 99 % en acide gluconique, utilisé comme agent complexant pour les ions métalliques avec de multiples applications allant de la détergence à la pharmacie. Avec des sélectivités équivalentes, la productivité du procédé catalytique hétérogène est bien supérieure à celle des procédés par fermentation utilisant une enzyme, la glucose oxydase.

Ces travaux à visée initiale purement fondamentale ont donc conduit à des réalisations de grand intérêt économique et écologique, dans le cadre d'une coopération active entre le CNRS et des entreprises confrontées à une évolution de leurs matières premières ou des normes.

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