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En direct des laboratoires de l'institut de Chimie

 

Une méthode inédite, peu énergivore et économique, pour produire les plastiques biodégradables

Produire des polymères biodégradables en grande quantité, en alternative aux plastiques issus du pétrole, reste un enjeu écologique et industriel majeur. Des chercheurs de l’Institut de Recherche de Chimie de Paris (CNRS/PSL/ParisTech) et du Laboratoire de physique et chimie des nano-objets (CNRS/INSA/Université Paul Sabatier) ont relevé le défi : ils ont mis au point une méthode originale pour synthétiser l’un de ces polymères biodégradables – le polylactide – de manière simple, énergétiquement et financièrement économe. De quoi encourager la fabrication de cette catégorie de plastiques plus respectueuse de l’environnement. Ces travaux sont parus dans la revue Journal of the American Chemical Society.

 

Produire des polymères biodégradables pour fabriquer des plastiques est encore très couteux. Actuellement, un seul polymère peut être synthétisé à un cout suffisamment bas pour l’être en grande quantité : le polylactide. Fabriqué à partir d’amidon, contrairement à la majorité des plastiques qui sont issus du pétrole, ce polymère est à la fois non polluant et biodégradable. Produit industriellement depuis une dizaine d’années, il constitue la matière première de certaines barquettes alimentaires transparentes utilisées dans le commerce pour emballer les fruits et les légumes. Bémol : le procédé industriel repose sur un catalyseur à base d’étain qui fonctionne à haute température et consomme de fait beaucoup d’énergie. L’enjeu pour les chimistes spécialistes de la polymérisation était donc de rendre possible cette réaction à température ambiante.

Et c’est bien le résultat que des chercheurs de l’Institut de Recherche de Chimie de Paris et du Laboratoire de physique et chimie des nano-objets viennent d’obtenir. Ils ont en effet démontré, expérimentalement et par calculs théoriques, que des catalyseurs – des complexes d’aluminium - d’ores et déjà disponibles sur le marché et faciles à manipuler, peuvent être particulièrement efficaces pour la synthèse du polylactide à température ambiante. En effet, grâce à une méthodologie particulière reposant sur l’association de composés commerciaux, une activité catalytique inédite a pu être générée in situ, permettant une polymérisation du lactide à très haut rendement. Un résultat qui s’explique par le mécanisme en jeu dans cette réaction : la formation d’un alcoolate externe (indépendant du catalyseur) qui réagit avec le lactide de nombreuses fois pour donner le polylactide. Pour la première fois démontrée, cette étape ouvre de nouvelles portes pour la catalyse des réactions de polymérisation. Aujourd’hui mise en évidence pour la synthèse du polylactide, la méthode pourrait être exploitée pour la synthèse d’autres polymères biodégradables, et ce, avec les mêmes bénéfices - un moindre coût énergétique et financier – et ainsi favoriser la production de plastiques plus favorables à la préservation de l’environnement.

robert

La production in situ, soit dans le milieu réactionnel, d’un catalyseur actif à partir d’un pré-catalyseur d’aluminium commercial permet la polymérisation du lactide en polylactide via la formation d’un alcoolate externe.


Référence

C. Robert, T. E. Schmid, V. Richard, P. Haquette, S. K. Raman, M.-N. Rager, R. M. Gauvin, Y. Morin, X. Trivelli, V. Guérineau, I. delRosal, L. Maron & C. M. Thomas

Mechanistic aspects of the polymerization of lactide using a highly efficient aluminum (III) catalytic system

J. Am. Chem. Soc. 11 avril 2017
doi: 10.1021/jacs.7b01749

 

Contacts chercheurs

Christophe M. Thomas, Institut de Recherche de Chimie Paris

Courriel : christophe.thomas@chimie-paristech.fr

T 01 44 27 67 16

 

Laurent Maron, Laboratoire de physique et chimie des nano-objets - Toulouse

Courriel : laurent.maron@irsamc.ups-tlse.fr

T 05 61 55 9664

 

Contacts institut

Christophe Cartier dit Moulin, Stéphanie Younes

 

9 mai 2017

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