Synthèse des nouveaux matériaux terpéniques époxydés et aminés 100% biosourcés en flux continu

Les combustibles fossiles sont à la source de la majorité des produits chimiques essentiels dans la vie moderne : médicaments, peintures, plastiques, pesticides et détergents. L’utilisation du pétrole par l’industrie chimique représentait 19% de toutes les émissions de gaz à effet de serre en 2020. Aujourd’hui, un nombre croissant de scientifiques et d’entreprises pensent que la majorité de produits chimiques pourrait être fabriquée en exploitant des matières premières renouvelables, telles que la biomasse forestière et marine. Notamment, les terpènes représentent une classe importante et diversifiée de la biomasse forestière, une matière extrêmement abondante au Québec. Des terpènes les plus abondants comme les α- et β-pinènes, ainsi que le limonène peuvent être transformés en plusieurs composés chimiques offrant une vaste gamme des produits à valeur ajoutée. Ce concept peut être appliqué aux résines époxy qui offrent une adhésion élevée et une excellente résistance aux produits chimiques et à la chaleur. De nos jours, près de 90% des résines époxy sont produits à partir de pétrole en utilisant l’éther diglycidylique du bisphénol A, qui est produit lors de la réaction du bisphénol A avec l’épichlorhydrine. Ces deux derniers produits sont issus de la pétrochimie et ont une toxicité importante. En plus, ces matériaux sont difficilement recyclables en raison de leur structure réticulée et permanente.

Pour répondre aux enjeux de recyclabilité des résines époxy, ainsi que de manque des produits biosourcés sur le marché canadien, le présent projet propose le développement de polymères époxy 100% biosourcés à partir de produits issus de la biomasse forestière en utilisant la méthode de la chimie en flux continu. Plus précisément, nous proposons un projet visant la transformation des monoterpènes polyinsaturés, tels que le limonène, le myrcène et la carvone, qui pourraient en principe être obtenus à partir de α- et β-pinènes, en monomères époxydés et aminés 100% biosourcés. Dans une deuxième partie, des polymères recyclables de type époxy 100% biosourcées seront synthétisées. Des résines époxy seront produites de manière efficace et verte, en appliquant pour la première fois des principes de la chimie en flux continu. Le projet sera réalisé par l’introduction des principes de la chimie verte et de design de la synthèse : l’élimination des substances toxiques et des déchets, la notion d’économie d’atomes, l’utilisation d’un catalyseur hétérogène recyclable ainsi que la réduction des dépenses énergétiques. Au total, la synthèse de quatorze nouveaux polymères est prévue avec la préparation des matériaux thermodurcissables et thermoplastiques. Finalement, trois étudiants collégiaux et deux étudiants universitaires seront formés à la recherche collaborative avec Université Laval dans le cadre de ce projet tout en offrant un environnement de recherche et de formation diversifié et inclusif.