Un partenariat allemand met au point un solvant biosourcé pour les peintures et les vernis

Chaque année, environ 20 millions de tonnes de solvants sont consommées dans le monde, dont seule une petite partie est produite de manière biosourcée. Une équipe internationale veut mettre sur le marché une alternative aux solvants grâce au diméthylfurane. Cette substance est biosourcée et biodégradable. Pour ce projet, l’université de la Ruhr à Bochum (RUB), l’institut Fraunhofer pour la technique des surfaces contact et des bioprocédés IGB à Straubing et le partenaire industriel AURO Pflanzenchemie AG coopèrent. La Deutsche Forschungsgemeinschaft (Communauté allemande de la recherche) subventionne le projet d’octobre 2022 à septembre 2025 à hauteur de 214 200 euros.

Le point de départ des travaux est la substance 5-hydroxyméthylfurfural (HMF), qui peut être extraite de la biomasse et transformée en diméthylfurane (DMF). Martin Muhler et le Dr. Baoxiang Peng de la chaire de chimie technique ont déjá réalisé la transformation dans un projet précédent. Dans le projet de recherche actuel, ils cherchent à optimiser le catalyseur et les conditions de réaction afin de poser les bases d’une production industrielle de DMF. L’équipe de l’IGB autour du Dr Harald Strittmatter et de Ferdinand Vogelgsang issus des domaines d’innovation « Chimie bio-inspirée » et « Processus catalytiques durables » va mettre la réaction catalytique à une échelle 40 fois plus grande. Enfin, en collaboration avec le partenaire industriel AURO, les scientifiques mettront à disposition des recettes entièrement élaborées pour l’utilisation du DMF comme solvant et les testeront dans la production de peintures naturelles.

L’objectif de l’équipe est de couvrir la chaîne complète du processus, de la synthèse du catalyseur à la purification du produit.

Optimiser le catalyseur et le processus

Les chimistes de Bochum utilisent des nanoparticules de palladium comme catalyseur. Ils ont pour objectif d´abaisser la température de réaction de 160  (température lors des travaux précédents) à 130 degrés Celsius afin de réduire les coûts énergétiques. Ils cherchent également un solvant doux dans lequel la réaction peut avoir lieu et duquel le produit final peut être facilement séparé. « Nous voulons utiliser de l’eau comme solvant, car la réaction doit se dérouler de la manière la plus inoffensive possible pour l’homme et l’environnement », explique Baoxiang Peng

Les partenaires du projet du Fraunhofer IGB ont pour mission de confirmer que  le processus fonctionne non seulement dans les conditions de laboratoire , mais aussi à une échelle plus grande, pertinente pour l’industrie. Grâce à l’interaction interdisciplinaire des deux domaines de recherche, l’institut dispose des compétences nécessaires pour cela. L’ingénieur Vogelgsang et le chimiste Strittmatter apportent au projet leur expertise respective dans les domaines de la catalyse et de la synthèse organique. « Ainsi, nous extrapolons la conversion du HMF en DMF à l’échelle d’un litre et purifions ensuite le produit », explique Vogelgsang. « Puis, nous testons le produit final comme solvant et comme agent d’extraction pour les substances naturelles, avant de l’envoyer à notre partenaire industriel ».

La DFG (Communauté allemande de recherche) soutient le projet  » Le diméthylfurane comme produit dérivé durable du 5-hydroxyméthylfurfural – Production et applications d’un solvant biosourcé  » en tant que projet trilatéral. L’objectif fixé est de transférer les connaissances acquises dans le cadre de projets précédemment financés vers des applications. C´est pour atteindre cet objectif que  les universités, les instituts Fraunhofer et les partenaires industriels collaborent.

Source : Université de la Ruhr à Bochum publié par IDW