Glycerol valorization to glycolic acid through glyceraldehyde

L’objectif de cette thèse vise à la mise au point d’un procédé catalytique hautement sélectif pour la transformation du glycérol en aldéhyde et acide glycolique en l’absence de base. Pour cela, nous avons développé une approche de type catalyse hybride (i.e., couplage de catalyse enzymatique et de catalyse chimique). Cette étude résulte de la collaboration entre 3 laboratoires universitaires (i.e., l’UCCS, l’institut Viollette, le LGPC). Le travail de thèse présenté ici, est relative à la partie catalyse hétérogène. Afin d’atteindre nos objectifs, nous avons travaillé sur phase active à base de platine supporté sur différents supports (i.e., ZSM-5, TiO2, SiO2, Al2O3). Les catalyseurs ont été caractérisés (DRX, BET, XPS, ICP et MET) et testés en phase liquide en l’absence de base. Les conditions réactionnelles (température, concentration du glycérol, pression d’O2) ainsi que la formulation du catalyseur ont été optimisées. Cette optimisation a été couplée à une étude cinétique pour acquérir une meilleure compréhension des mécanismes de réaction et les facteurs les plus importants sur l’activité catalytique. Le glycéraldéhyde ainsi formé est ensuite transformé en un autre aldéhyde (i.e. le glycolaldéhyde) par catalyse enzymatique. Lors de la dernière partie de la thèse, nous avons optimisé différents paramètres (température et pression d’O2) afin d’augmenter l’oxydation du glycolaldéhyde en acide glycolique et glyoxal.The objective of this thesis is to develop a highly selective catalytic process for the conversion of glycerol to aldehydes and glycolic acid in the absence of base. For this, we have developed a hybrid catalysis approach (i.e., enzymatic catalysis and chemical catalysis coupling). This study results from the collaboration between 3 academic laboratories (i.e., UCCS, Viollette institute and LGPC). The thesis work presented here is relative to the heterogeneous catalysis part. In order to achieve our goals, we worked on a platinum-based active phase supported on different oxides (i.e., ZSM-5, TiO2, SiO2, Al2O3). The catalysts have been characterized (DRX, BET, XPS, ICP and MET) and tested in liquid phase in the absence of a base. The reaction conditions (i.e., temperature, glycerol concentration, O2 pressure) as well as the catalyst formulation have been optimized. This optimization was coupled with a kinetic study to gain a better understanding of the reaction mechanisms and the most important factors on catalytic activity. The glyceraldehyde thus formed is then converted into another aldehyde (i.e., glycolaldehyde) by enzymatic catalysis.The last part of the thesis consists on the optimization of the reaction conditions (temperature, O2 pressure) to increase the oxidation of glycolaldehyde to glycolic acid and glyoxal