Responsable : 
Ali Seifitokaldani

Établissement : 
Université McGill

Année de concours : 
2020-2021

Table des matières

  1. Résumé du projet

1. Résumé du projet

La demande mondiale en énergie a augmenté de 2,8% en 2018, atteignant son rythme le plus élevé de la décennie; plus de 80% de cette demande a été comblée par les combustibles fossiles. À l’heure actuelle, l’épuisement des réserves alimente la rareté des combustibles fossiles et la dépendance excessive à l’égard de ces ressources non renouvelables cause des crises énergétiques; de plus, leur surutilisation a entraîné une forte hausse des émissions de CO2 et d’importantes répercussions environnementales. Il est donc crucial de développer de nouvelles sources d’énergie et produits chimiques durables, ainsi qu’utiliser le CO2 durant cette transition. Le projet de recherche proposé cible ces deux domaines: il aborde les défis critiques en matière de recherche fondamentale et appliquée associés à la production de matières chimiques renouvelables issus de la biomasse et du CO2.

L’énergie verte excédentaire ouvre la voie aux méthodes de stockage de l’énergie. L’utilisation des systèmes électrochimiques de stockage de l’électricité sous forme chimique est une approche prometteuse. Nous cherchons à mettre au point un système électrochimique viable qui utilise les surplus en électricité verte pour convertir simultanément le CO2 et le furfural en matières premières.

À l’heure actuelle, la biomasse sert surtout de carburant de faible qualité, mais elle peut être transformée en matière à plus grande valeur ajoutée. La structure multifonctionnelle du furfural, un composé chimique produit en grandes quantités partout au Canada, en fait une matière première recherchée pour la production durable de produits chimiques, comme par exemple l’acide maléique. Les procédés industriels actuels de production d’acide maléique font appel à l’hydrolyse de l’anhydride maléique, substance principalement issue de l’oxydation du benzène ou du butane. La valeur de l’acide maléique comme produit intermédiaire dans une variété de procédés industriels et l’épuisement croissant des ressources fossiles alimentent l’intérêt à l’égard de sa production à partir de la biomasse, et le furfural constitue une voie de remplacement durable prometteuse.

Les stratégies connues de conversion du furfural en acide maléique comportent l’utilisation de réactions en phase gazeuse, de pressions d’oxygène élevées ou de puissants oxydants chimiques. Ces stratégies utilisent principalement des procédés opérant à hautes température et pression, des conditions à importante empreinte carbone, et l’utilisation de produits chimiques toxiques. Notre projet vise à mettre au point un système électrochimique d’oxydation du furfural en acide maléique à impact environnemental minime. De plus, nous combinons pour la première fois cette réaction à la réduction du CO2 pour accroître davantage l’efficacité de conversion énergétique. Nous intégrons la modélisation numérique et des méthodes spectroscopiques à la synthèse et à l’ingénierie des matériaux afin d’élaborer un catalyseur rationnellement conçu pour l’oxydation sélective du furfural. Ce projet constitue une étape importante menant à la viabilité commerciale des méthodes électrochimiques de valorisation des déchets de biomasse.

La mise sur pied d’un programme de formation dans ce domaine permettra au Québec d’augmenter sa compétitivité dans ce secteur et sur un marché en plein essor. Ce programme de recherche multidisciplinaire sera un excellent terrain de formation pour la prochaine génération de scientifiques et ingénieurs.