Purification en aval de produits pour la synthèse de molécules renouvelables

(fre) Ce mémoire s'inscrit dans le projet "Flow4Syn" lui-même appartenant au projet "Intense4Chem", lancé par l'Europe et la Wallonie dans le but de construire un avenir meilleur. Le projet "Flow4Syn" a plus précisément pour objectif de réduire le coût énergétique de la purification de produits de réaction et d'apporter une nouvelle solution à la distillation. Ce travail se focalise, dans ce cadre, sur la réaction de transestérification entre du glycérol et du carbonate de diméthyle, fortement développé aujourd'hui en raison de la production croissante de biodiesel qui engendre une grande quantité de sous-produit, à savoir, le glycérol. Un moyen d'utiliser ce glycérol est de produire du carbonate de glycérol à partir de également du carbonate de diméthyle. Le problème qui se pose est qu'un mélange de quatre composés est obtenu, deux d'entre eux formant un mélange azéotropique, impliquant donc de devoir être séparés par une technique alternative à la distillation. C'est là que la pervaporation intervient car c'est une technique qui permet de séparer un mélange azéotrope tout en diminuant le coût énergétique de cette séparation. L'enjeu du projet est de trouver la membrane qui permettrait à la sortie du réacteur d'éliminer le méthanol, le sous-produit, dirigeant la réaction vers la droite et engendrant ainsi une augmentation de la quantité de carbonate de glycérol produit tout en diminuant la quantité de méthanol. Dans ce travail, des supports en polyacrylonitrile dont les pores ont été imprégnés avec différents liquides ioniques ont été testés à différentes températures et avec une alimentation pure, soit de méthanol, soit de carbonate de diméthyle. Les résultats ainsi obtenus montrent que toutes les membranes testées ont été très sélectives pour le carbonate de diméthyle mais pas pour le méthanol.

(eng) This thesis is part of the "Flow4Syn" project itself part of the "Intense4Chem" project, launched by Europe and Wallonia with the aim of building a better future. More specifically, the "Flow4Syn" project aims to reduce the energy cost of purifying reaction products and to provide a new solution for distillation. This work focuses, in this context, on the transesterification reaction between glycerol and dimethyl carbonate, which is now highly developed due to the increasing production of biodiesel, which produces a large quantity of by-product, namely glycerol. One way to use this glycerol is to produce glycerol carbonate from dimethyl carbonate as well. The problem is that a mixture of four compounds is obtained, two of them forming an azeotropic mixture which must be separated by an alternative technique to distillation. This is where pervaporation comes in because it is a technique that separates an azeotrope mixture while reducing the energy cost of this separation. The challenge of the project is to find the membrane that would allow the reactor outlet to remove the methanol, the by-product, directing the reaction to the right and thus increasing the amount of glycerol carbonate produced while decreasing the amount of methanol. In this work, polyacrylonitrile supports whose pores have been impregnated with different ionic liquids have been tested at different temperatures and with pure feed, either methanol or dimethyl carbonate. The results thus obtained show that all the membranes tested were highly selective for dimethyl carbonate but not for methanol.