Nouvelles stratégies de valorisation du CO2
Ces derniers temps, le carbone a mauvaise presse. Représentant le C de CO2, le carbone est le plus souvent associé aux émissions liées au changement climatique. Mais la réalité est toute autre, du moins en partie. «Le carbone revêt tellement d’importante pour une pléthore de domaines qu’une branche entière de la chimie lui est consacrée: la chimie organique», explique Arjan Kleij, boursier à l’Institut catalan de recherche et d’études avancées (ICREA) et à l’Institut de recherche chimique de Catalogne (ICIQ). Pour «sortir des sentiers battus des champs de combustible fossile», Arjan Kleij, avec le soutien du projet PHOTOCARBOX, financé par l’UE, a entrepris d’élargir l’éventail des réactions chimiques en utilisant le dioxyde de carbone comme source de carbone. «Cette démarche permettrait à l’industrie chimique de produire des produits chimiques bruts et fins de grande valeur tout en réduisant la quantité de CO2 présente dans l’atmosphère», explique Arjan Kleij. «Cela permettrait également à l’UE d’assoir sa position de leader mondial de la synthèse chimique verte et durable.»
L’importance de la flexibilité dans la recherche
L’objectif principal du projet, entrepris avec le soutien du programme Actions Marie Skłodowska-Curie, était de concevoir de nouvelles transformations stéréo-sélectives photocatalysées efficaces. «En utilisant le dioxyde de carbone comme réactif, nous espérions élaborer de nouvelles stratégies de valorisation du CO2», ajoute Arjan Kleij. Mais comme c’est souvent le cas dans la recherche scientifique, les choses ne se sont pas déroulées exactement comme prévu. Bien que les chercheurs soient parvenus à convertir le CO2 en produits intéressants, l’approche adoptée s’est révélée infructueuse. L’équipe s’est donc concentrée sur d’autres processus de formation de liaisons chimiques où elle pouvait mettra à profit son expertise dans le domaine de la photocatalyse. «Heureusement, cette approche s’est avérée très utile», fait remarquer Arjan Kleij. «Cette expérience montre que des idées et des approches autres que celles envisagées au départ peuvent se révéler tout aussi précieuses, en plus de mettre en lumière l’importance de la flexibilité dans la recherche fondamentale.»
Valeur à long terme
Fort de cette nouvelle approche, le projet a élaboré une stratégie innovante de catalyse Co/photoredox. La catalyse photoredox est une branche de la photochimie qui utilise le transfert d’électrons uniques pour contrôler et développer les transformations chimiques à base de catalyseurs métalliques. Utilisant cette stratégie, les chercheurs ont conçu d’importantes nouvelles réactions de formation de liaisons carbone-carbone stéréo-contrôlées, qui rappellent les réactions qu’ils cherchaient à obtenir initialement. Les chercheurs ont également cartographié les moindres détails mécanistiques des transformations réalisées et ont mis ces informations à la disposition des autres chercheurs. Concernant les recherches en cours, Arjan Kleij et son équipe utilisent déjà la chimie Co/photoredox pour étudier d’autres types de formation de liaisons carbone-carbone, y compris pour forger des stéréocentres de carbone à encombrement stérique que l’on trouve généralement dans les composés naturels. «Je suis extrêmement fier du fait que nous ayons découvert des modèles de réactivité totalement nouveaux qui sont utilisés en laboratoire aujourd’hui», déclare Arjan Kleij. «Cela témoigne de la valeur à long terme du projet et des retombées continues qu’il a et aura à l’avenir.»
Des travaux qui profitent aussi aux chercheurs
Le projet PHOTOCARBOX a non seulement enrichi les connaissances scientifiques concernant la formation des liaisons carbone-carbone, mais il a également contribué à faire progresser la carrière des scientifiques qui y ont participé. Par exemple, un associé postdoctoral a postulé à un nouveau poste universitaire et sollicite un financement supplémentaire auprès du Conseil européen de la recherche. En outre, Arjan Kleij précise que ce projet représente une jalon important pour son groupe de recherche à l’ICIQ. «Grâce au concours financier de l’UE, nous pouvons désormais utiliser un plus grand nombre d’outils pour aider à synthétiser des composés difficiles, un travail qui enrichi considérablement notre expertise dans ce domaine», ajoute-t-il.
Mots‑clés
PHOTOCARBOX, carbone, dioxyde de carbone, chimie organique, chimie, industrie chimique, produits chimiques, catalyse photoredox
