Innovative ways to stabilize catalysts for biomass transformation reactions

La transformation de la biomasse lignocellulosique requiert des conditions opératoires différentes de celles employées dans les procédés du raffinage et de la pétrochimie. Ainsi, certaines transformations de produits bio-sourcés sont opérées en phase aqueuse et en température (« conditions hydrothermales (HT) » : T > 200°C, eau liquide). Les catalyseurs hétérogènes industriels constitués de supports poreux oxydes comme l’alumine se révèlent alors inadaptés. Des modifications structurales et texturales sont observées induisant des performances catalytiques instables et incompatibles avec une viabilité industrielle d’éventuels procédés. La thèse propose de développer des matériaux catalytiques présentant des propriétés de stabilité hydrothermale adaptées au traitement des nouvelles matières premières que sont la biomasse et ses réactifs dérivés. La stratégie consiste à modifier la surface d’alumine afin de la rendre stable en conditions HT. Cette modification de surface est effectuée avec l’aide d’additifs organiques (carbone, polyols) ou inorganiques (silicium).Il est montré que l’alumine devient stable lors de la saturation de certains hydroxyles de sa surface localisés spécifiquement sur les faces basales des cristallites élémentaires. Des stratégies sont développées pour de déposer sélectivement du carbone ou du silicium sur ces sites en question. Une très bonne stabilité HT est ainsi obtenue avec un taux de recouvrement de la surface proche de 20% seulement. Une phase métallique est ensuite déposée sur les matériaux stabilisés et leurs performances catalytiques sont évaluées pour l’hydrogénolyse du glycérolBiomass transformation reactions are carried under very different conditions from those used in petroleum industry. Some bio-products are transformed in aqueous phase underhigh temperatures (hydrothermal conditions). Heterogeneous catalysts are most likely made with a porous oxide like alumina witch is not suited for such conditions. Its textural and structural properties are modified during the treatment making the material incompatible with any process. The aim of the thesis is to develop new catalytic materials with hydrothermal stability properties adapted to the treatment of biomass products. The strategy is to modify alumina surface in order to make it insensitive to water during a hydrothermal treatment. The surface modification is done with inorganic (silicon) and organic (carbon, polyols) additives.We show here that alumina is stable only if some specific hydroxyls located in basal surfaces of crystallites are saturated. We develop strategy to selectively cover those sites with carbon or silica. A very good hydrothermal stability is obtained with a surface coverage close to 20% only. Then, a metal phase is deposited on the stabilized supports and catalytic performances of the materials are evaluated through the glycerol hydrogenolysis reactio