Soutenance de thèse Mateus FREITAS PAIVA

Prof. Dorota RUTKOWSKA-ŻBIK

Rapporteuse

Institut Jerzy Haber de catalyse et de la chimie des surfaces - Académie polonaise des sciences - (Pologne)

Prof. Elinor SCOTT 

Rapporteuse

Université de Wageningen - (Pays-Bas)

Dr. Olivier HERBINET 

Rapporteur

Université de Lorraine - (France)

Dr. Dorothée LAURENTI

Examinatrice 

CNRS / Université de Lyon - (France)

Dr. Guillaume VANHOVE

Directeur de thèse

Université de Lille - (France)

Prof. Fábio BELLOT NORONHA

Co-Directeur de thèse

Institut National de Technologie - (Brésil) / Centrale Lille - (France)

Prof. Harry BITTER 

Membre invité

Université de Wageningen - (Pays-Bas)

Dr. Robert WOJCIESZAK

Membre invité

CNRS / Université de Lorraine - (France)

Bioraffineries; Biomasse lignocellulosique; Fractionnement; Catalyse; Cinétique de combustion

La valorisation intégrale de la biomasse lignocellulosique par des technologies efficaces et durables est essentielle pour la production de carburants et de produits chimiques renouvelables. Cette thèse explore l’utilisation des systèmes d’hydrate de sel fondu (MSH) comme milieu réactionnel pour la solubilisation et la dépolymérisation des biopolymères, tels que la cellulose et l’hémicellulose. L’objectif principal était de maximiser la conversion de la biomasse et la production de molécules plateformes à haute valeur ajoutée, tout en permettant la valorisation de la lignine résiduelle à travers des processus catalytiques. Des études comparatives ont été réalisées sur différents MSH, tels que le LiBr et le ZnCl₂, et des catalyseurs solides hétérogènes, comme les résines polymères, les oxydes métalliques et les zéolithes, en évaluant leur stabilité et leur efficacité dans la conversion des fractions de glucides provenant à la fois de sources commerciales et de biomasses réelles (résidus agro-industriels comme la paille de blé, la bagasse de canne à sucre et des bois tels que l’eucalyptus et le pin). Les résultats montrent que les systèmes MSH sont prometteurs pour le fractionnement efficace des biomasses, permettant l’extraction des fractions de cellulose et d’hémicellulose et leur conversion complète en une seule étape sous des conditions optimisées et douces (90°C, 2h), conduisant à des rendements considérables de monosaccharides et d’autres composés plateformes (par exemple, 99,8 % de xylose obtenu à partir de l’extraction de la paille de blé), tout en permettant l’isolement des lignines de haute pureté (>99,6%). Ces lignines obtenues en milieu fondu ont ensuite été caractérisées par différentes techniques et soumises à un processus de dépolymérisation catalytique réductrice (RCD) avec un catalyseur 1%Pd/TiO₂, démontrant leur potentiel de conversion (≥50%) en bio-huiles contenant des composés monomériques aromatiques pouvant être utilisés comme précurseurs d’hydrocarbures durables. Enfin, l’étude s’est concentrée sur l’investigation de la cinétique de combustion à basse température de deux de ces hydrocarbures cités, le n-propylbenzène (PBZ) et le n-propylcyclohexane (PCH), dans des conditions pertinentes pour les moteurs, en mesurant leurs temps de retard d’allumage (IDT) dans un environnement bien contrôlé en utilisant l’expérimentation et des modèles informatiques, dans le but de comprendre les voies réactionnelles (réactivité) et les mécanismes d’oxydation impliqués.