vers une chimie triplement verte - univ-reims.fr

Pr. Claude Grison

claude.grison@cnrs.fr

VERS UNE CHIMIE TRIPLEMENT VERTE :

Développement des premiers catalyseurs dérivés de végétaux dédiés à la remédiation des sols ;

applications à la synthèse de molécules à haute valeur ajoutée

Contrastes de situations:

---

biodiversité exceptionnelle et sites dégradés

Lamborella Impacts anthropiques

Zn

Ni

Mn

Cu

Co

Pd

…

Trois

scénarios

pollution des sols rejets industriels

dégradation

Phytoextraction

Une

ressource

inattendue

de métaux

de

transition

Sol (ou milieu aqueux)

Le développement de procédés innovants de recyclage : une nécessité européenne…

REACH

Le rôle de la recherche fondamentale et appliquée

PIPAME 2010

Un épuisement

annoncé

des ressources

non-renouvelables

Zn

Pb

Cd

Ni

Mn Fe Al

0

2

4

6

8

10

12

14

-20 0 20 40 60 80 100 120 140

Criticité relative des minéraux industriels non renouvelables

Valeur des Y

Nombre d'années de réserves au

rythme de production

Nombre de pays producteurs représentant 80% de la production

Réseau international de Chimie verte Une réponse aux demandes sociétales

Une chimie verte innovante et nécessaire

Une chimie verte innovante et nécessaire

REACH

Le rôle de la recherche

PIPAME 2010

Un épuisement

annoncé

des ressources

non-renouvelables

2011

2,06bn

euros

2020

72,625bn

euros

2011

2,06bn

euros

Réseau international de Chimie verte

Des perspectives économiques sans précédent

Ecologie et Chimie bioinspirées :

un gage de durabilité

Synthèse catalytique de biomolécules

Phytoextraction

Une intégration de savoir-faire différents et

complémentaires

Enjeux écologiques Ecotoxicologie

Enjeux environnementaux

Ecologie microbienne et végétale

Enjeux économiques Chimie des matériaux, des solutions,

catalyse polymétallique, synthèse organique

Enjeux sociaux Conférences et science participative

1. Développement d’espèces pionnières 2. Légumineuses adaptées 3. Augmentation de la biodiversité locale

Contraintes orographiques (altitude)

Contraintes édaphiques (Ni, Mn, Fe, Cr, Co, no P, Ca, K, Na, Mg)

Climat tropical

Réhabilitation écologique

Sites dégradés de Nouvelle-Calédonie

Vers une restauration écologique planifiée

Sites pollués : France et Chine

Vers une réhabilitation adaptée

Pb Zn Cd

x500

x650

x841

0.1

1

150

50

100

g/kg de terre

France : des conséquences sanitaires Chine: des ressources alimentaires menacées

Une excellente maitrise des cultures sur sites,

à grande échelle et à tous les degrés de contamination

Une maitrise résultant de travaux de recherche conséquents

Vers une écologie

industrielle

Un programme international

Nouvelle-Calédonie - Ni, Mn

Chine - Nanjing Zn

Gabon - Mn

France - Zn

Oregon - Ni

Grèce - Ni

Congo - Cu, Co

Afrique du Sud - Pd, Pt, Rh, Ru

Guyane - RE

Plantes hyperaccumulatrices

sur sites miniers

Feuilles déshydratées soumises à un

traitement thermique, puis chimique adapté

Solution brute de

catalyseurs écologiques

Structure catalytique

inédite

Une approche écologique à chaque étape de la filière et jusqu’au produit fini :

Phytoextraction

Ni (III)

Rhizofiltration

• Catalyseur Eco-Zn :

K2ZnCl4, CaMg2Cl6(H2O)12, KCaCl3…

• Catalyseur Eco-Mn :

MnCl2, KMnCl3, CaMg2Cl6(H2O)12…

• Catalyseur Eco-Ni :

NiIICl2(H2O)2, NiIII/IV2O3H… Espèces rares,

normalement instables,

ou inconnues. Propriétés

catalytiques

inédites

15

Nouveaux matériaux nanostructurés polymétalliques

Ni (III)

La réaction multi-composante de Biginelli

La fin de la mitose…

Les chromosomes ne peuvent

plus migrer vers les pôles d’une

façon ordonnée

Eco-Ni

Un rendement multiplié par

8 pour les structures

les plus délicates

1C. Grison, J. Escarré, PCT Int. Appl. 2011, WO 2011064487 and WO 2011064462, 2C. Grison, V. Escande, G. Losfeld, CNRS patent, n°INPI

1000142593, 2012 , 3C. Grison, V. Escande, CNRS patent, n°INPI 1000157898, 2012

Noccaea caerulescens and Anthyllis vulneraria :

Zn hyperaccumulator plants promising in ecological catalysis

Fraction riche en NiII

Fraction riche en

CaII/NaOH

16

Séparation sur colonne échangeuse d’ions

Fraction brute

antimitotiques

Des applications synthétiques multiples

ADN et ARN cappés

Feuilles chargées en Nickel : Eco-Ni

Synthèse de molécules plateforme

Quelques exemples illustratifs…

Eco-Ni : 3 x moins de Ni(II)

(KNiCl3)

2 x plus actif

Pas d‘hydrolyse,

Pas de traitement

d‘effluents,

Une simple filtration

Un catalyseur recyclable

Plus de 2500 différentes molécules

préparées par le procédé d’écocatalyse !

Des cascades réactionnelles facilitées et contrôlables

Réactions péricycliques

Réactions multi-étapes

Construction

d’hétérocycles

complexes

Aldolisations et apparentées

Couplages croisés

Oxydations vertes

Réactions multicomposantes

Réductions vertes

1- Use of metal-accumulating plants for the preparation of catalysts that can be used in chemical reactions - PCT Int. Appl. (2011) WO 2011064487 - C. GRISON, J. ESCARRE

2- Use of metal-accumulating plants for the preparation of catalysts that can be used in chemical reactions - PCT Int. Appl. (2011), WO 2011064462 - C. GRISON, J. ESCARRE

3- Utilisation de certaines plantes accumulatrices de métaux pour la mise en œuvre de réactions chimiques, Brevet n°INPI 1000142593, déposé le 6 mars 2012 - C. GRISON, V. ESCANDE,

4- Plantes hyperaccumulatrices de manganèse, sources de catalyseurs et réactifs de synthèse organique, Brevet n° INPI 1000157898, déposé le 21 juillet 2012 - C. GRISON, V. ESCANDE

5- Use of particular nickel-accumulating plants for implementing chemical reactions, Brevet européen n° INPI 13 305208.4, déposé le 22 février 2013, C. GRISON, V. ESCANDE

6- Utilisation de certaines plantes accumulatrices de métaux pour la mise en œuvre de réactions de chimie organique, PCT/FR2013/050470, déposé le 5 mars 2013, C. GRISON, V. ESCANDE

7- Utilisation de certaines plantes accumulatrices de platinoïdes pour la mise en œuvre de réactions de chimie organique, n°INPI FR13/56964, déposé le 15 juillet 2013, C. GRISON, V. ESCANDE,

B. LOIC-RENARD, C. BES

8- Plantes hyperaccumulatrices de manganèse, sources de catalyseurs et réactifs de synthèse organique, Brevet PCT/FR2013/051772 déposé le 23 juillet 2013, C. GRISON, V. ESCANDE

9- Use of particular nickel accumulating plants for implementing chemical reactions, Brevet européen n° INPI 13 290 184-4, déposé le 1er août 2013, C. GRISON, V. ESCANDE

10-Utilisation de certaines plantes contenant des métaux alcalins ou alcalino-terreux pour la mise en œuvre de réactions de chimie organique n°INPI FR13 58799 déposé le 12 septembre 2013,

C. GRISON

10 brevets CNRS - 21 publications

52 conférences - 25 communications

5 Prix - 5 reportages télévisés…

5 programmes de recherche financés

Labellisé par les pôles de compétitivité

Cosmetic Valley et Materiala

EcoCatalyseur

Des applications multiples

Médicaments

à bas coût

Biopesticides Intermédiaires clés

de l’industrie chimique

Equipe de catalyse écologique

Le premier laboratoire qui recycle

ses déchets chimiques par voie écologique…

Programme FEDER GénieEcoChim

11 ECOT 011

Programme Opportunité (E)4

11 ECOT 011

Programme Opportunité (E)4

CDII 2014

Phytochem

STRATOZ

PIR Ingecotech

2 contrats

industriels

Claude GRISON, Professeur.

CNRS / Université de Montpellier 2

Mob. : +33 7 86 85 44 54

E-mail : claude.grison@cnrs.fr

Jocelyn MERE, PhD.

Responsable du Service de Partenariat et de Valorisation, DR 13 CNRS

Tél. +33 4 67 61 35 35

E-mail : jocelyn.mere@cnrs.fr

Jacques BITON, PhD.

STRATOZ

Mob : +33 6 87 20 10 76

E-mail : jacques.biton@stratoz.fr

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