Sélectivité des réactions chimiques en série: étude de la cyclisation catalytique des pentoses en milieu bi-phasique

Abstract

Le furfural s'obtient par la déshydratation de sucres réducteurs à cinq carbones, tel le xylose. Cette réaction se produit en phase aqueuse, en présence d'une catalyse acide homogène et sous une température élevée. Les principales sources des polymères et/ou oligomères servant à sa production proviennent de certaines parties de la biomasse végétale. La fraction hémicellulosique de cette biomasse est transformée en furfural par des procédés en une ou deux étapes. Dans le procédé à une étape, les polymères sont simultanément extraits de la matière végétale hydrolysée en sucres monomériques et transformés en furfural. Dans le procédé à deux étapes, les polymères, dans un premier temps, sont solubilisés, et les solutions obtenues sont par la suite traitées dans des conditions plus sévères pour produire le furfural. Les deux types de procédés donnent des rendements de l'ordre de 50 %. Ces faibles rendements sont dus à la présence de réactions secondaires indésirables ayant lieu dans le milieu réactionnel. Ce mémoire présente un nouveau procédé où la technologie du réacteur à jet est utilisée de façon à ce que le furfural produit dans la phase liquide soit rapidement transféré à la phase gaz en se servant de l'augmentation très considérable de l'aire interfaciale entre le liquide et le gaz grâce à la configuration du réacteur à jet utilisé. Ce mode d'opération éloigne efficacement le furfural du milieu liquide empêchant sa dégradation ultérieure. Dans notre travail, les paramètres d'opération du réacteur ont été étudiés et une modélisation du réacteur a aussi été essayée. Des rendements très élevées en furfural atteignant 85% du furfural potentiel ont été ainsi obtenus avec des sélectivités supérieures à 90%.