Dans un contexte mondial de demande croissante en énergie et d’une raréfaction des combustibles fossiles, la transformation de la biomasse en combustibles liquides est une alternative prometteuse car la biomasse est une source d'énergie renouvelable. L'éthanol et le butanol, alcools primaires les plus fréquemment rencontrés, peuvent être synthétisés à partir de la biomasse et utilisés (éthanol) ou envisagés d’être utilisés (butanol) comme biocarburants liquides. Le bio-butanol peut être obtenu selon plusieurs voies comme le procédé « Oxo », la fermentation « ABE » et la synthèse des alcools de « Guerbet ». L'objectif de cette thèse était de développer des catalyseurs hétérogènes à base d'hydroxyapatite destinés à la transformation de l'éthanol en butanol et autres alcools supérieurs par la réaction de Guerbet. Des hydroxyapatites [Ca10(PO4)6(OH)2] ayant différents rapports Ca/P ont été synthétisées et caractérisées afin de déterminer leurs propriétés structurales, texturales et acido-basiques. Ces catalyseurs ont ensuite été testés dans la réaction de Guerbet en phase gazeuse. Une bonne corrélation a été trouvée entre les propriétés catalytiques des apatites et leurs propriétés acido-basiques. Les conditions expérimentales pour la réaction de Guerbet ont également pu être optimisées pour l’utilisation de ces catalyseurs. Suite à cette étude, d'autres apatites à base de strontium ont été synthétisées par substitutions partielle et totale du calcium. Une caractérisation fine des propriétés acido-basiques de ces solides a permis de montrer que la sélectivité pour les alcools de Guerbet atteignait un maximum pour une teneur donnée en strontium dans l’échantillon. / The rapid worldwide increase in the consumption of fossil fuels to meet the energy demands suggests that time is not too far before depletion begins to adversely effects petroleum and natural gas resources. Transformation of biomass to liquid fuels will be one of the best alternatives because it is a renewable source. Ethanol and butanol are the most common primary alcohols that can be synthesized from biomass and they are used (ethanol) or being envisioned to be used (butanol) as liquid biofuels. Biobutanol with a higher molecular weight than ethanol has some additional advantages over ethanol. Bio-butanol can be obtained through several routes like Oxo process, ABE fermentation and Guerbet alcohol synthesis. The objective of this thesis is to develop hydroxyapatite-based heterogeneous catalysts and screen them in Guerbet reaction of ethanol to butanol and other higher alcohols. Hydroxyapatites [Ca10(PO4)6(OH)2] with different Ca/P ratios were synthesized and characterized to study the structural, textural and acid-base properties. These catalysts were then screened for gas phase reaction of ethanol and good correlation was found between the Guerbet reaction and acid-base properties of these apatite catalysts. Also we could optimize the experimental conditions suitable for Guerbet reaction. Further Strontium apatites were synthesized by varying the calcium and strontium content. After well characterization of acid-base properties of these solids, ethanol reaction was performed over these strontium apatite catalysts using the above optimized conditions. It was found that at a particular amount of strontium content, selectivity to Guerbet alcohols reached maximum.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:theses.fr/2013LIL10002 |
| Date | 27 February 2013 |
| Creators | Silvester, Lishil |
| Contributors | Lille 1, Dumeignil, Franck, Lamonier, Jean-François |
| Source Sets | Dépôt national des thèses électroniques françaises |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation, Text |
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