WO2014096357A2 - Lignin depolymerization method - Google Patents

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WO2014096357A2
WO2014096357A2 PCT/EP2013/077677 EP2013077677W WO2014096357A2 WO 2014096357 A2 WO2014096357 A2 WO 2014096357A2 EP 2013077677 W EP2013077677 W EP 2013077677W WO 2014096357 A2 WO2014096357 A2 WO 2014096357A2
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lignin
depolymerization
oxidizing agent
salt
tungstophosphoric acid
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PCT/EP2013/077677
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Inventor
Stéphane GRELIER
Georges KOUMBA YOYA
Véronique COMA
Frédérique HAM-PICHAVANT
Original Assignee
Universite De Bordeaux I
Centre National De La Recherche Scientifique (C.N.R.S)
Institut Polytechnique De Bordeaux
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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07GCOMPOUNDS OF UNKNOWN CONSTITUTION
    • C07G1/00Lignin; Lignin derivatives

Definitions

  • the present invention relates to a process for the depolymerization of lignin.
  • Lignin is the second most abundant renewable biopolymer after cellulose, and together they make up more than 70% of the total biomass.
  • Lignin is mainly used as a binder or dispersant, or for the preparation of biogas by a high temperature treatment (800 ' ⁇ - ⁇ ⁇ ' ⁇ ).
  • lignin depolymerization methods involving chlorinated derivatives which are unsatisfactory from an environmental point of view.
  • the object of the present invention is to propose a new process for the depolymerization of lignin which is efficient and adapted from an environmental point of view, making it possible to access depolymerization products which are valuable in various industrial fields, such as biorefineries. agrifood or cosmetics.
  • Another object of the present invention is to provide a method for accessing, in a controlled manner, depolymerization products of various sizes such as vanillin, vanillic acid, guaiacol, or diformyl guaiacol.
  • the process of the present invention provides the use of tungstophosphoric acid, or a salt thereof, in combination with a manganese salt and an oxidizing agent to depolymerize lignin.
  • the subject of the present invention is a process for the depolymerization of lignin, comprising a step of placing lignin, at least one salt of manganese, of tungstophosphoric acid or of one of its salts, together with an oxidizing agent in at least one solvent.
  • the inventors have observed, surprisingly, that the in situ combination of tungstophosphoric acid, or a salt thereof, a manganese salt and an oxidizing agent has the effect of effectively depolymerizing lignin.
  • reaction medium generally refers to the medium in which the depolymerization reaction takes place and which comprises lignin, at least one species comprising manganese, a species resulting from the solubilization of tungstophosphoric acid, a species resulting from the solubilization of an oxidizing agent, and at least one solvent.
  • Said reaction medium may also comprise other reagents as described in the present application.
  • the reaction medium also comprises the depolymerization products.
  • the structure of the lignin is in the form of a complex three-dimensional network resulting from the polymerization of base units which have a phenylpropane motif as backbone.
  • Lignin therefore more generally refers to "lignins", depending on the basic units that constitute it.
  • lignins also called monolignols, there may be mentioned mainly paracoumaryl alcohol, coniferyl alcohol and sinapyl alcohol.
  • depolymerization of lignin is understood to mean a reaction during which covalent bonds of the polymeric structure of lignin are broken, leading to depolymerization products smaller than the starting lignin.
  • the covalent bonds of the lignin which are broken during the process of the invention are typically C-C and / or C-O bonds.
  • smaller size is meant that the depolymerization products of lignin obtained according to the process of the invention have a lower molecular weight than that of the starting lignin.
  • the meaning of the term "depolymerization” should not be limited to the transformation of lignin into base units as described above. Indeed, the depolymerization of lignin according to the In particular, the process of the invention makes it possible to obtain depolymerization products of intermediate size between the base units and the starting lignin.
  • the depolymerization products of lignin obtained according to the process of the invention are formed of a few basic units, or even a few tens of base units.
  • the process of the invention provides a mixture of depolymerization products of various sizes and structures, which can carry different functional groups, such as ketone, aldehyde, phenol or alcohol groups. example.
  • Said depolymerization products can be defined as
  • depolymerization process is also meant a “fragmentation process” of lignin.
  • the depolymerization products obtained according to the process of the invention have a size of between 500 g / mol and 20,000 g / mol, preferably between 750 g / mol and 15,000 g / mol, advantageously between 1,000 g / mol and 10 000 g / mol, preferably between 1000 g / mol and 5000 g / mol.
  • the lignin depolymerization product mixture is typically characterized by its weight average molecular weight M w , which is the weighted average weight average of each product, and has the formula:
  • n denotes the number of products i and M, denotes the molecular mass of the product i.
  • the mass-average molecular weight can be measured by Size Exclusion Chromatography (SEC), using a device that typically comprises a reservoir of solvent, a pumping system, an injector, a set of chromatography columns and detectors (UV for example) arranged at the column outlet.
  • SEC Size Exclusion Chromatography
  • the mixture of depolymerization products typically has a weight average molecular weight M w of between 500 g / mol and 20,000 g / mol, preferably between 750 g / mol and 15,000 g / mol, advantageously between 1,000 g / mol. and 10,000 g / mol, preferably between 1,000 g / mol and 5,000 g / mol.
  • the mixture of depolymerization products may have a weight average molecular weight M w of between 400 g / mol and 20,000 g / mol, preferably between 400 g / mol and 15,000 g / mol, advantageously between 400 g / mol and 10,000 g / mol, preferably between 400 g / mol and 5,000 g / mol.
  • the mixture of depolymerization products obtained according to the process of the invention may also be characterized by the molar ratio between the weight average molecular weight M w of said mixture and the weight average molecular weight of the starting lignin M Ng .
  • ig between 1/2 and 1/10, and which can be up to 1/20, or even up to 1/35, according to some embodiments described below.
  • the lignin has been pretreated so as to make it soluble in an aqueous medium.
  • lignin is a sulfonated lignin or a Kraft lignin.
  • Sulfonated lignins also known as lignosulphonates
  • lignosulphonates are water-soluble compounds from the industrial production of paper pulp using bisulphite ions.
  • Kraft lignins also known as thiolignins
  • thiolignins are water-soluble compounds derived from the industrial production of pulp using sulphate ions.
  • lignins that can be used in the context of the present invention are described in particular in Lignins and Lignans: Advances in Chemistry, Cyril Heitne and John Schmidt, CRC Press, Taylor & Francis Group, 2010.
  • lignins typically mixtures of biomass comprising lignin and other constituents, such as cellulose and / or hemicellulose, or else a mixture of sulfonated lignins and Kraft lignins.
  • the lignin used in the process of the invention typically has a mass average molecular weight (M ng ) of between 1,000 and 30,000 g / mol, preferably between 5,000 and 25,000 g / mol, advantageously between 10,000 and 20,000 g / mol.
  • M ng mass average molecular weight
  • the sulfonated lignin used in the process of the invention typically has a weight average molecular weight ( Mw ) of between 10,000 and 20,000 g / mol.
  • the Kraft lignin used in the process of the invention typically has a weight average molecular weight ( Mw ) of between 1000 and 2000 g / mol.
  • ig ) represents the weighted mass average of the weight of each lignin size, and has the formula: in which n denotes the number of lignin molecules of size j and M, denotes the molecular mass of a lignin of size j.
  • This value is usually indicated by the lignin supplier or can be determined by size exclusion chromatography as described above.
  • the tungstophosphoric acid has the formula H 3 PW 12 04o.
  • tungstophosphoric acid was determined by Keggin in 1993 by X-ray diffraction (Keggin et al., Nature 1993, 131, 908).
  • Tungstophosphoric acid is soluble in aqueous solution and is present in different ionic forms depending on the pH.
  • the dominant species is the [PW 12 O 40 ] 3 ⁇ anion
  • the dominant species is [PW 9 0 34 ] 9 "
  • the dominant species is (P0 4 3 " , W0 4 2" ).
  • tungstophosphoric acid or a salt thereof is meant tungstophosphoric acid H 3 PWi 2 0 4 o and any salt form thereof, obtained by replacing the H + ion against another against ion, typically Na + , Li + , or K + .
  • the depolymerization is carried out at a pH adjusted from 1 to 7, preferably from 2 to 6, advantageously from 3 to 5.
  • the depolymerization is carried out at a pH adjusted from 9 to 14, preferably from 10 to 13, advantageously from 12 to 13.
  • tungstophosphoric acid is commercially available in the form of H 3 [P (W 3 O 10 ) 4] xH 2 O (CAS No. 12501-23-4) in Sigma-Aldrich.
  • tungstophosphoric acid is brought into its acid form H 3 PW 12 O 40 .
  • tungstophosphoric acid is used as a catalyst, that is to say that for a tungstophosphoric acid molecule put in the presence in the reaction medium, there is observed on average the rupture of more than one covalent bond within the lignin.
  • the molar ratio between the catalyst and the starting reagent is usually of the order of 1%.
  • the amount of lignin material is not limited to the amount of lignin material
  • starting reagent should be weighted by the number of covalent bonds that must be broken to depolymerize said lignin. This number is generally of the order of the number of base units constituting said lignin.
  • the molar ratio between tungstophosphoric acid and lignin is between 0.1 and 10, preferably between 0.5 and 5.
  • This embodiment is particularly advantageous because it allows the depolymerization of a large amount of lignin economically.
  • the use of a catalytic amount of tungstophosphoric acid facilitates the recovery of the products and their purification.
  • a mass ratio between tungstophosphoric acid and lignin which is typically between 0.01 and 0. , 5, preferably between 0.1 and 0.2.
  • the inventors have observed that the in situ presence of tungstophosphoric acid (or a salt thereof), a manganese salt and an oxidizing agent has the effect of depolymerizing lignin.
  • the inventors have observed that the bringing together in situ of the species resulting from the solubilization of tungstophosphoric acid and of the manganese salt results in the formation of a reactive species whose redox potential is able to overcome the energetic barriers associated with the splitting of covalent bonds of lignin, resulting in the depolymerization of lignin.
  • the manganese salt is an Mn (II) salt. According to one variant, the manganese salt is an organic manganese salt.
  • organic salt is meant a salt in which the counterion of the manganese species is an organic ion.
  • the manganese salt is, for example, manganese acetate (II) of formula Mn (CH 3 COO) 2 .
  • the manganese salt is a mineral salt of manganese.
  • mineral salt is meant a salt in which the counterion of the manganese species is a mineral ion.
  • the manganese salt is, for example, manganese chloride (II) of formula MnCl 2 .
  • the molar ratio between the manganese salt and the tungstophosphoric acid is between 1 and 5, preferably between 2 and 4.
  • the manganese salt is typically placed in excess of the tungstophosphoric acid, which allows the optimal formation of the reactive species capable of depolymerizing the lignin.
  • manganese salt instead of a manganese salt, it is possible to use any source of manganese, more particularly Mn (II), adapted to the implementation of the invention.
  • the process of the invention also comprises bringing into the presence of an oxidizing agent.
  • oxidizing agent is meant a substance capable of oxidizing the species present in the reaction medium.
  • oxidizing agents examples include peroxides, such as hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) and benzoyl peroxide, or compounds such as O 2 , O 3 , KMnO 4 and NalO 4. or any oxidant conventionally used in organic chemistry.
  • peroxides such as hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) and benzoyl peroxide, or compounds such as O 2 , O 3 , KMnO 4 and NalO 4. or any oxidant conventionally used in organic chemistry.
  • the oxidizing agent is hydrogen peroxide, oxygen or air.
  • the oxidizing agent is hydrogen peroxide (H 2 O 2 ).
  • Hydrogen peroxide is typically available as a 35 weight percent aqueous solution, which equates to a molar concentration of about 10 M.
  • the oxidizing agent is gaseous, and typically comprises oxygen (O 2 ).
  • the oxidizing agent can be oxygen (O 2 ) or air (which comprises 20% oxygen vol).
  • the molar ratio between the oxidizing agent and the lignin is between 1 and 1000, preferably between 100 and 500.
  • Said ratio is typically greater than 1 mmol / g, preferably between 5 and 100 mmol / g, advantageously between 5 and 30 mmol / g.
  • the molar ratio between the oxidizing agent and the tungstophosphoric acid is between 1 and 1000, preferably between 100 and 500.
  • the oxidizing agent is gaseous, for example when the oxidizing agent is oxygen or air, said oxidizing agent is brought into contact with lignin under a pressure of said gaseous oxidizing agent.
  • bringing into contact with an oxidizing agent is meant the introduction of said oxidizing agent into the reaction medium of the process of the invention.
  • bringing into contact with an oxidizing agent is also meant bringing said oxidizing agent into contact with the reaction medium.
  • Said introduction can be carried out at the beginning of the depolymerization as during depolymerization. It can be carried out by adding the oxidizing agent at once, in portions, dropwise in the form of an aqueous solution (which does not generally modify the dilution of the reaction medium), by bubbling in the reaction medium. or by pressurizing in an autoclave, for example.
  • the oxidizing agent is added to the reaction medium after bringing into contact with other reagents, such as lignin, tungstophosphoric acid (or a salt thereof) and the manganese salt.
  • the oxidizing agent is added dropwise in the form of an aqueous solution. This mode of addition makes it possible to more effectively control the depolymerization of lignin.
  • the oxidizing agent when the oxidizing agent is in gaseous form, such as air, O 2 or O 3 , it is brought into the reaction medium by continuous bubbling in said medium.
  • gaseous form such as air, O 2 or O 3
  • the oxidizing agent is gaseous oxygen or air
  • it is brought into the presence of the reaction medium by pressurizing in an autoclave.
  • an oxidizing agent in the reaction medium has the effect of accelerating the depolymerization of the lignin.
  • an oxidizing agent in situ allows the transformation (or regeneration) of inactive species (in reduced form) into reactive species (in oxidized form).
  • said oxidizing agent promotes the cleavage reactions of covalent bonds within the lignin.
  • the process further comprises the addition of a compound capable of trapping free radicals.
  • This variant is particularly suitable in the case where the oxidizing agent is hydrogen peroxide.
  • free radical trap a substance capable of capturing the free radicals radical species possibly present in the reaction medium.
  • addition of a compound capable of trapping free radicals is meant the introduction of said compound into the reaction medium of the process of the invention. Said addition may be carried out at the beginning of the depolymerization as during depolymerization. It can be carried out by adding said compound at once, in portions, or else dropwise in the form of an aqueous solution (which does not generally modify the dilution of the reaction medium).
  • the compound capable of trapping free radicals is added at the beginning of the depolymerization, with the other reagents such as lignin, manganese salt and tungstophosphoric acid.
  • the other reagents such as lignin, manganese salt and tungstophosphoric acid.
  • Compounds capable of trapping free radicals generally carry at least one function selected from the group consisting of thiol (-SH), nitroxide (-N-O) and phenol (Ph-OH) functions.
  • the compound capable of trapping free radicals is N-acetylcysteine.
  • the molar ratio between the compound capable of trapping free radicals and lignin is between 1 and 100, preferably between 10 and 50.
  • a ratio (in mmol / g) between the amount of free radical scavenging compound material added and the mass of lignin brought together.
  • Said ratio is typically greater than 0.1 mmol / g, preferably between 0.5 and 5 mmol / g, advantageously between 0.5 and 3 mmol / g.
  • the addition of a compound capable of trapping free radicals in the reaction medium has the effect of limiting the radical repolymerization of the depolymerization products present in the reaction medium in the form of radicals and thus makes it possible to access depolymerization products lower than those accessible in the absence of any compound capable of trapping free radicals.
  • the inventors have observed that the addition of a compound capable of trapping free radicals in situ makes it possible to capture the free radicals of the depolymerization products in the form of radicals, which tend, according to a to some extent, to combine to provide larger products, which is desirable to avoid when reaching a high degree of depolymerization.
  • a compound capable of trapping free radicals provides access to a molar ratio M w / M
  • the lignin depolymerization process according to the invention is carried out in the presence of at least one solvent.
  • the solvent is a mixture of water and a polar organic solvent.
  • the solvent preferably comprises at least 50% by weight of water, preferably between 60% and 95%, advantageously between 70% and 90%, relative to the total mass of said solvent.
  • the additional solvent is typically composed of a polar organic solvent, preferably sufficiently volatile to be separated from the depolymerization products by evaporation, optionally under reduced pressure.
  • the solvent advantageously comprises at least 5% by weight of a C 1 -C 4 alcohol, preferably between 10% and 50%, advantageously between 10% and 30%, relative to the total weight of said solvent.
  • a C 1 -C 4 alcohol preferably between 10% and 50%, advantageously between 10% and 30%, relative to the total weight of said solvent.
  • alcohol CrC 4 there may be mentioned methanol, ethanol, propan-1-ol, propan-2-ol, n-butanol, sec-butanol, isobutanol and tert- butanol.
  • the solvent comprises 70% to 90% water and 10% to 30% ethanol.
  • the solvent is water.
  • the depolymerization is carried out according to a dilution such that for 1 g of lignin, a volume of solvent of 10 ml to 100 ml, preferably 30 ml to 70 ml, is used.
  • the order of introduction of the reagents into the reaction medium is indifferent.
  • tungstophosphoric acid (or a salt thereof) and the manganese salt in the solvent are first contacted.
  • the lignin and the optional compound capable of trapping the free radicals are then added.
  • the oxidizing agent is then added, preferably throughout the depolymerization over a period of time.
  • the oxidizing agent is placed in the presence of the reaction medium, preferably by pressurization.
  • the depolymerization process of the invention is typically carried out in the open air.
  • the depolymerization process of the invention is carried out under a controlled atmosphere, typically under pressure.
  • the depolymerization process of the invention is generally carried out at a temperature of between 20 ° C and 200 ° C.
  • the depolymerization process of the invention is carried out at a temperature between 20 ° C and ⁇ ⁇ ' ⁇ , preferably between 50' ⁇ and ⁇ ' ⁇ , preferably between 80 ° C and 95 ° C.
  • the invention depolymerisation process is performed at a temperature between 100 ⁇ € and 200 ° C, preferably between 150 ° C and 190 ⁇ €, preferably between 160 ° C and 180 ⁇ €.
  • Said temperature ranges make it possible to solubilize the reagents efficiently, to obtain advantageous depolymerization kinetics, while minimizing the energy cost of the process.
  • the depolymerization process of the invention is typically carried out at atmospheric pressure.
  • the depolymerization process of the invention is generally carried out by placing the reaction medium in the presence of a pressure of said gaseous oxidizing agent, which is typically from 1 to 10 bar.
  • the depolymerization process of the invention can be carried out batchwise or in a continuous manner. It can operate in a closed reactor (autoclave for example) or semi-open reactor. Typical implementations of the process of the invention will now be described.
  • tungstophosphoric acid or one of its salts, salt, is introduced. of manganese and all or part of the solvent.
  • the mixture obtained is, for example, heated, typically at ⁇ ' ⁇ , for a time sufficient to solubilize the reagents and ensure the formation of the reactive species (typically for one hour).
  • the pH of the mixture obtained can be adjusted, preferably between 1 and 7, to obtain the appropriate reactive species.
  • the resulting mixture is stirred and can be heated, typically at 90 ° C.
  • the oxidizing agent is then added, typically dropwise.
  • the depolymerization products of the lignin can be recovered, using standard purification techniques in the field, namely filtration, extraction, distillation and / or chromatographic separation.
  • the solvent may be removed by evaporation, possibly under reduced pressure.
  • This embodiment is particularly suitable for the depolymerization of the sulfonated lignin.
  • a mixture comprising a solvent and tungstophosphoric acid (or a salt thereof) is prepared.
  • the manganese salt is then brought into contact, preferably having previously adjusted the pH, typically between 6 and 8.
  • the resulting mixture is, for example, heated, typically at 90 ° C, for a time sufficient to solubilize the reagents and provide formation of the reactive species (typically for one hour).
  • the lignin To this mixture is added the lignin and the pH of the mixture obtained can be adjusted, preferably between 1 1 and 13.
  • the mixture obtained is then introduced into an autoclave, or any other device for heating the mixture under pressure.
  • the oxidizing agent is then placed in the presence of the reaction medium.
  • the oxidizing agent is generally gaseous, and is typically oxygen or air.
  • the mixture is then heated under a pressure of said gaseous oxidizing agent, which is generally from 2 to 10 bar, for example 5 bar.
  • the heating temperature is generally between 100 ° C. and 200 ° C., preferably greater than 150 ° C., which makes it possible to reduce the reaction time, in particular with respect to that of the embodiment described above. .
  • the heating is stopped, the autoclave is depressurized and the lignin depolymerization products can be recovered, using conventional purification techniques in the field, namely filtration, extraction, distillation. and / or separation by chromatography.
  • the solvent may be removed by evaporation, possibly under reduced pressure.
  • This embodiment is particularly suitable for the depolymerization of sulfonated lignin and Kraft lignin.
  • the present invention also relates to the use of tungstophosphoric acid, or a salt thereof, in combination with a manganese salt and an oxidizing agent for depolymerizing lignin.
  • Z is between the value x and the value y
  • Z can be any value in the range [x, y] formed by the x and y values, inclusive.
  • Kraft lignin prepared from black liquor from Smurfit Kappa plant H 2 0 2 (35% aqueous solution): Sigma-Aldrich
  • a sample of 1 ml of the reaction medium is taken, brought to room temperature, and filtered through a 0.45 ⁇ diameter filter for SEC analysis.
  • the SEC analysis is carried out using three columns of type TSK-gel (3000 PW, 4000 PW, 3000 PW) coupled in series, with as eluent a solution of NaN 3 (3%) in osmosis water and the pH is adjusted to 12 with a 1M sodium hydroxide solution.
  • the flow rate is 1 mL / min and the detection is by UV at a wavelength of 280 nm. Is thus measured at each time t the average molecular weight M w of the sample.
  • the results as a function of time are collated in Table 1.
  • N-acetyl-L-cysteine (NAC) 1 mmol (157 mg) of N-acetyl-L-cysteine (NAC) in 10 ml of EtOH and 1 g of lignosulfonate are then added to the mixture.
  • Example 2 shows that the addition of a free radical scavenger has the advantageous effect of allowing even more efficient lignin depolymerization than under the conditions of Example 1.
  • Example 3 shows that in the absence of manganese salt, the depolymerization of lignin is extremely slow and stagnant. This shows the synergy of tungstophosphoric acid and manganese salt in the depolymerization of lignin.
  • Example 4 Comparative, in the Absence of Oxidizing Agent
  • Comparative Example 4 shows that in the absence of an oxidizing agent, no depolymerization of the lignin is observed.
  • Example 6 Depolymerization in the Presence of H3PW12O40, a Manganese Salt and an Oxidizing Agent (Oxygen)
  • H3PW12O40 150 mg are dissolved in 50 ml of distilled water.
  • the pH of the mixture obtained is 2.5.
  • the pH is adjusted to 7.3, then the medium is heated at 90 ° C. for 10 min, and 30 mg of Mn (CH 3 COO) 2.4H 2 O are added.
  • the mixture obtained is then introduced into an autoclave and heated at 170 ° C for 1 h under a pressure of 0 2 set at 5 bar initially.
  • the autoclave After 1 h at 170 ° C, the autoclave is depressurized and the measured pH is 12.45.
  • a sample of 1 mL of the reaction medium is taken, brought to ambient temperature, and filtered through a 0.45 ⁇ diameter filter for SEC analysis.
  • Example 6 The particular reaction conditions of Example 6 (pH, temperature and oxygen under pressure) make it possible to obtain efficient and rapid depolymerization of the lignosulfonate.
  • H3PW12O40 150 mg of H3PW12O40 are dissolved in 50 ml of distilled water.
  • the pH of the mixture obtained is 2.5.
  • the pH is adjusted to 7.3, then the medium is heated at 90 ° C. for 10 min, and 30 mg of Mn (CH 3 COO) 2.4H 2 O are added.
  • the heating at 90 ° C. is continued for 1 h, then 1 g of lignosulphonate is then added to the mixture and the pH is adjusted to 12.5 with a 3M sodium hydroxide solution.
  • the mixture obtained is then introduced into an autoclave and heated at 170 ° C. for 1 h under an air pressure set at 5 bar initially.
  • the autoclave After 1 h at 170 ° C, the autoclave is depressurized and the measured pH is 12.35.
  • a sample of 1 mL of the reaction medium is taken, brought to ambient temperature, and filtered through a 0.45 ⁇ diameter filter for SEC analysis.
  • Example 7 shows that, under the conditions of Example 6, the use of air as an oxidizing agent gives results equivalent to the use of oxygen.
  • This example uses the conditions of Example 7, with the exception of tungstophosphoric acid and manganese salt.
  • the mixture obtained is then introduced into an autoclave and heated at 170 ° C. for 1 h under an air pressure set at 5 bar initially.
  • the autoclave After 1 h at 170 ° C, the autoclave is depressurized and the measured pH is 10.65.
  • H3PW12O40 150 mg are dissolved in 50 ml of distilled water.
  • the pH of the mixture obtained is 2.5.
  • the pH is adjusted to 7.3, then the medium is heated at 90 ° C. for 10 min, and 30 mg of Mn (CH 3 COO) 2.4H 2 O are added.
  • the mixture obtained is then introduced into an autoclave and heated at 170 ° C. for 1 h under an air pressure set at 5 bar initially.
  • a sample of 1 ml of the reaction medium is taken, brought to ambient temperature, and filtered through a 0.45 ⁇ diameter filter for SEC analysis.
  • Example 9 The particular reaction conditions of Example 9 (pH, temperature and oxygen under pressure) make it possible to obtain efficient and rapid depolymerization of kraft lignin.
  • This example uses the conditions of Example 9, with the exception of tungstophosphoric acid and manganese salt.
  • the mixture obtained is then introduced into an autoclave and heated at 170 ° C. for 1 h under an air pressure set at 5 bar initially.
  • the autoclave After 1 h at 170 ° C, the autoclave is depressurized and the measured pH is 9.20. A sample of 1 mL of the reaction medium is taken, brought to ambient temperature, and filtered through a 0.45 ⁇ diameter filter for SEC analysis.
  • a low level of depolymerization of lignin is observed, the depolymerization products being of greater size than that of the depolymerization products of Example 9. In particular, no trace of vanillin or of diformyl guaiacol is observed.

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Abstract

The present invention relates to a lignin depolymerization method including a step for placing at least one manganese salt, tungstophosphoric acid or one of the salts thereof, and an oxidizing agent in the presence of lignin, in at least one solvent.

Description

Procédé de dépolymérisation de la lignine  Process for the depolymerization of lignin
La présente invention concerne un procédé de dépolymérisation de la lignine. The present invention relates to a process for the depolymerization of lignin.
La lignine est le deuxième biopolymère renouvelable le plus abondant, après la cellulose, et, à elles deux, elles constituent plus de 70 % de la biomasse totale. Lignin is the second most abundant renewable biopolymer after cellulose, and together they make up more than 70% of the total biomass.
La valorisation de la lignine représente donc un enjeu important.  The valuation of lignin is therefore an important issue.
Dans l'industrie papetière, de grandes quantités de lignine sont obtenues à titre de sous-produits ou de déchets, dont seule une infime partie est valorisée. La lignine est principalement utilisée en tant que liant ou dispersant, ou pour la préparation de biogaz par un traitement à haute température (800 'Ό - Ι ΟΟΟ 'Ό). Il existe également des méthodes de dépolymérisation de la lignine faisant intervenir des dérivés chlorés, non satisfaisantes d'un point de vue environnemental.  In the paper industry, large quantities of lignin are obtained as by-products or wastes, of which only a small part is recovered. Lignin is mainly used as a binder or dispersant, or for the preparation of biogas by a high temperature treatment (800 'Ό - Ι ΟΟΟ' Ό). There are also lignin depolymerization methods involving chlorinated derivatives which are unsatisfactory from an environmental point of view.
A l'heure actuelle, il existe peu de procédés viables économiquement utilisant la lignine comme matière première pour produire des composés chimiques.  At present, there are few economically viable processes using lignin as a raw material for producing chemical compounds.
II existe donc un besoin pour un nouveau procédé de valorisation de la lignine, qui soit viable économiquement et acceptable d'un point de vue environnemental.  There is therefore a need for a new lignin beneficiation process that is economically viable and environmentally acceptable.
La présente invention a pour but de proposer un nouveau procédé de dépolymérisation de la lignine qui soit efficace et adapté d'un point de vue environnemental, permettant d'accéder à des produits de dépolymérisation valorisâmes dans différents domaines industriels, tels que les bioraffineries, l'agroalimentaire ou encore les cosmétiques. The object of the present invention is to propose a new process for the depolymerization of lignin which is efficient and adapted from an environmental point of view, making it possible to access depolymerization products which are valuable in various industrial fields, such as biorefineries. agrifood or cosmetics.
Un autre but de la présente invention est de proposer un procédé permettant d'accéder, de manière contrôlée, à des produits de dépolymérisation de tailles diverses comme la vanilline, l'acide vanillique, le gaïacol, ou le diformyl gaïacol.  Another object of the present invention is to provide a method for accessing, in a controlled manner, depolymerization products of various sizes such as vanillin, vanillic acid, guaiacol, or diformyl guaiacol.
Le procédé de la présente invention propose d'utiliser l'acide tungstophosphorique, ou un de ses sels, en combinaison avec un sel de manganèse et un agent oxydant pour dépolymériser la lignine.  The process of the present invention provides the use of tungstophosphoric acid, or a salt thereof, in combination with a manganese salt and an oxidizing agent to depolymerize lignin.
Plus particulièrement, la présente invention a pour objet un procédé de dépolymérisation de la lignine, comprenant une étape de mise en présence de lignine, d'au moins un sel de manganèse, d'acide tungstophosphorique ou d'un de ses sels, et d'un agent oxydant, dans au moins un solvant. Les inventeurs ont observé, de manière surprenante, que l'association in situ de l'acide tungstophosphorique, ou d'un de ses sels, d'un sel de manganèse et d'un agent oxydant a pour effet de dépolymériser efficacement la lignine. More particularly, the subject of the present invention is a process for the depolymerization of lignin, comprising a step of placing lignin, at least one salt of manganese, of tungstophosphoric acid or of one of its salts, together with an oxidizing agent in at least one solvent. The inventors have observed, surprisingly, that the in situ combination of tungstophosphoric acid, or a salt thereof, a manganese salt and an oxidizing agent has the effect of effectively depolymerizing lignin.
Les modes de mise en présence du procédé de dépolymérisation de l'invention seront décrits plus loin.  The modes of bringing into contact with the depolymerization process of the invention will be described later.
De manière générale, dans le cadre de la présente demande, on entend par « milieu réactionnel » le milieu dans lequel a lieu la réaction de dépolymérisation et qui comprend la lignine, au moins une espèce comprenant du manganèse, une espèce issue de la solubilisation de l'acide tungstophosphorique, une espèce issue de la solubilisation d'un agent oxydant, et au moins un solvant.  In the context of the present application, the term "reaction medium" generally refers to the medium in which the depolymerization reaction takes place and which comprises lignin, at least one species comprising manganese, a species resulting from the solubilization of tungstophosphoric acid, a species resulting from the solubilization of an oxidizing agent, and at least one solvent.
Par « mise en présence », on entend ainsi l'addition d'un réactif dans le milieu réactionnel.  By "bringing into presence" means the addition of a reagent in the reaction medium.
Ledit milieu réactionnel peut également comprendre d'autres réactifs tels qu'ils sont décrits dans la présente demande.  Said reaction medium may also comprise other reagents as described in the present application.
De plus, en fonction de l'avancement de la dépolymérisation, le milieu réactionnel comprend également les produits de dépolymérisation.  In addition, depending on the progress of the depolymerization, the reaction medium also comprises the depolymerization products.
Lignine lignin
La structure de la lignine se présente sous la forme d'un réseau tridimensionnel complexe, issu de la polymérisation d'unités de base qui ont pour squelette un motif phénylpropane. La lignine désigne donc plus généralement « des » lignines, en fonction des unités de base qui la constitue. Parmi les unités de base de la lignine, aussi appelées monolignols, on peut citer principalement l'alcool paracoumarylique, l'alcool coniférylique et l'alcool sinapylique.  The structure of the lignin is in the form of a complex three-dimensional network resulting from the polymerization of base units which have a phenylpropane motif as backbone. Lignin therefore more generally refers to "lignins", depending on the basic units that constitute it. Among the basic units of lignin, also called monolignols, there may be mentioned mainly paracoumaryl alcohol, coniferyl alcohol and sinapyl alcohol.
Dans le cadre la présente invention, on entend par « dépolymérisation » de la lignine une réaction au cours de laquelle des liaisons covalentes de la structure polymérique de la lignine sont rompues, conduisant à des produits de dépolymérisation de taille inférieure à la lignine de départ.  In the context of the present invention, the term "depolymerization" of lignin is understood to mean a reaction during which covalent bonds of the polymeric structure of lignin are broken, leading to depolymerization products smaller than the starting lignin.
Les liaisons covalentes de la lignine qui sont rompues au cours du procédé de l'invention sont typiquement des liaisons C-C et/ou C-O.  The covalent bonds of the lignin which are broken during the process of the invention are typically C-C and / or C-O bonds.
Par « taille inférieure », on entend que les produits de dépolymérisation de la lignine obtenus selon le procédé de l'invention possèdent une masse moléculaire inférieure à celle de la lignine de départ.  By "smaller size" is meant that the depolymerization products of lignin obtained according to the process of the invention have a lower molecular weight than that of the starting lignin.
Toutefois, dans le cadre la présente invention, le sens du terme « dépolymérisation » ne doit pas être limité à la transformation de la lignine en unités de base telles que décrites ci-dessus. En effet, la dépolymérisation de la lignine selon le procédé de l'invention permet notamment d'obtenir des produits de dépolymérisation de taille intermédiaire entre les unités de base et la lignine de départ. However, in the context of the present invention, the meaning of the term "depolymerization" should not be limited to the transformation of lignin into base units as described above. Indeed, the depolymerization of lignin according to the In particular, the process of the invention makes it possible to obtain depolymerization products of intermediate size between the base units and the starting lignin.
Typiquement, les produits de dépolymérisation de la lignine obtenus selon le procédé de l'invention sont formés de quelques unités de base, voire de quelques dizaines d'unités de base.  Typically, the depolymerization products of lignin obtained according to the process of the invention are formed of a few basic units, or even a few tens of base units.
Généralement, étant donné la structure complexe de la lignine, le procédé de l'invention fournit un mélange de produits de dépolymérisation de tailles et de structures diverses, qui peuvent porter différents groupes fonctionnels, tels que des groupes cétone, aldéhyde, phénol ou alcool par exemple.  Generally, because of the complex structure of lignin, the process of the invention provides a mixture of depolymerization products of various sizes and structures, which can carry different functional groups, such as ketone, aldehyde, phenol or alcohol groups. example.
Lesdits produits de dépolymérisation peuvent être définis comme des Said depolymerization products can be defined as
« oligomères » de lignine ou des « fragments » de lignine. "Oligomers" of lignin or "fragments" of lignin.
Ainsi, par « procédé de dépolymérisation », on entend également un « procédé de fragmentation » de la lignine.  Thus, by "depolymerization process" is also meant a "fragmentation process" of lignin.
Les produits de dépolymérisation obtenus selon le procédé de l'invention présentent une taille comprise entre 500 g/mol et 20 000 g/mol, de préférence entre 750 g/mol et 15 000 g/mol, avantageusement entre 1 000 g/mol et 10 000 g/mol, préférentiellement entre 1 000 g/mol et 5 000 g/mol.  The depolymerization products obtained according to the process of the invention have a size of between 500 g / mol and 20,000 g / mol, preferably between 750 g / mol and 15,000 g / mol, advantageously between 1,000 g / mol and 10 000 g / mol, preferably between 1000 g / mol and 5000 g / mol.
Le mélange de produits de dépolymérisation de la lignine est typiquement caractérisé par sa masse moléculaire moyenne en masse Mw, qui représente la moyenne des masses molaires pondérée par la masse de chaque produit, et qui a pour formule : The lignin depolymerization product mixture is typically characterized by its weight average molecular weight M w , which is the weighted average weight average of each product, and has the formula:
M = M =
W ∑niMi W Σn iMi
i  i
dans laquelle n, désigne le nombre de produits i et M, désigne la masse moléculaire du produit i.  in which n denotes the number of products i and M, denotes the molecular mass of the product i.
Pour un mélange de produits de dépolymérisation obtenu selon le procédé de l'invention, la masse moléculaire moyenne en masse peut être mesurée par chromatographie d'exclusion stérique (SEC pour « Size Exclusion Chromatography »), en utilisant un dispositif comprenant typiquement un réservoir de solvant, un système de pompage, un injecteur, un jeu de colonnes de chromatographie et de détecteurs (UV par exemple) disposés en sortie de colonne.  For a mixture of depolymerization products obtained according to the method of the invention, the mass-average molecular weight can be measured by Size Exclusion Chromatography (SEC), using a device that typically comprises a reservoir of solvent, a pumping system, an injector, a set of chromatography columns and detectors (UV for example) arranged at the column outlet.
Le mélange de produits de dépolymérisation présente typiquement une masse moléculaire moyenne en masse Mw comprise entre 500 g/mol et 20 000 g/mol, de préférence entre 750 g/mol et 15 000 g/mol, avantageusement entre 1 000 g/mol et 10 000 g/mol, préférentiellement entre 1 000 g/mol et 5 000 g/mol. Selon certains modes de réalisation, le mélange de produits de dépolymérisation peut présenter une masse moléculaire moyenne en masse Mw comprise entre 400 g/mol et 20 000 g/mol, de préférence entre 400 g/mol et 15 000 g/mol, avantageusement entre 400 g/mol et 10 000 g/mol, préférentiellement entre 400 g/mol et 5 000 g/mol. The mixture of depolymerization products typically has a weight average molecular weight M w of between 500 g / mol and 20,000 g / mol, preferably between 750 g / mol and 15,000 g / mol, advantageously between 1,000 g / mol. and 10,000 g / mol, preferably between 1,000 g / mol and 5,000 g / mol. According to some embodiments, the mixture of depolymerization products may have a weight average molecular weight M w of between 400 g / mol and 20,000 g / mol, preferably between 400 g / mol and 15,000 g / mol, advantageously between 400 g / mol and 10,000 g / mol, preferably between 400 g / mol and 5,000 g / mol.
Le mélange de produits de dépolymérisation obtenu selon le procédé de l'invention peut également être caractérisé par le rapport molaire entre la masse moléculaire moyenne en masse Mw dudit mélange et la masse moléculaire moyenne en masse de la lignine de départ MNg. The mixture of depolymerization products obtained according to the process of the invention may also be characterized by the molar ratio between the weight average molecular weight M w of said mixture and the weight average molecular weight of the starting lignin M Ng .
Typiquement, en utilisant le procédé de l'invention, on obtient un rapport molaire Mw/M|ig compris entre 1/2 et 1/10, et qui peut aller jusqu'à 1/20, voire jusqu'à 1/35, selon certains modes de réalisation décrits ci-après. Typically, using the process of the invention, a molar ratio M w / M | ig between 1/2 and 1/10, and which can be up to 1/20, or even up to 1/35, according to some embodiments described below.
Dans le cadre du procédé de l'invention, il est possible d'utiliser à titre de matière première tout type de lignine disponible, qu'elle soit brute, ou bien prétraitée, typiquement pour modifier sa solubilité en milieu aqueux ou organique. In the context of the process of the invention, it is possible to use as raw material any type of available lignin, whether raw or pretreated, typically to modify its solubility in an aqueous or organic medium.
Avantageusement, la lignine a subi un prétraitement de manière à la rendre soluble en milieu aqueux.  Advantageously, the lignin has been pretreated so as to make it soluble in an aqueous medium.
De préférence, on utilise à titre de lignine une lignine sulfonée ou une lignine Kraft. Les lignines sulfonées (aussi appelées lignosulfonates) sont des composés hydrosolubles issus de la production industrielle de la pâte à papier par utilisation d'ions bisulfites.  Preferably, lignin is a sulfonated lignin or a Kraft lignin. Sulfonated lignins (also known as lignosulphonates) are water-soluble compounds from the industrial production of paper pulp using bisulphite ions.
Les lignines Kraft (aussi appelées thiolignines) sont des composés hydrosolubles issus de la production industrielle de la pâte à papier par utilisation d'ions sulfates.  Kraft lignins (also known as thiolignins) are water-soluble compounds derived from the industrial production of pulp using sulphate ions.
Les lignines utilisables dans le cadre de la présente invention sont notamment décrites dans Lignins and Lignans : Advances in Chemistry, Cyril Heitne, John Schmidt, CRC Press, Taylor&Francis Group, 2010.  The lignins that can be used in the context of the present invention are described in particular in Lignins and Lignans: Advances in Chemistry, Cyril Heitne and John Schmidt, CRC Press, Taylor & Francis Group, 2010.
On peut aussi utiliser une source de lignines industrielles ou bien des mélanges de composés comprenant des lignines, typiquement des mélanges de biomasse comprenant de la lignine et d'autres constituants, tels que de la cellulose et/ou de l'hémicellulose, ou bien encore un mélange de lignines sulfonées et de lignines Kraft.  It is also possible to use a source of industrial lignins or mixtures of compounds comprising lignins, typically mixtures of biomass comprising lignin and other constituents, such as cellulose and / or hemicellulose, or else a mixture of sulfonated lignins and Kraft lignins.
La lignine utilisée dans le procédé de l'invention présente typiquement une masse moléculaire moyenne en masse (MNg) comprise entre 1 000 et 30 000 g/mol, de préférence entre 5 000 et 25 000 g/mol, avantageusement entre 10 000 et 20 000 g/mol. The lignin used in the process of the invention typically has a mass average molecular weight (M ng ) of between 1,000 and 30,000 g / mol, preferably between 5,000 and 25,000 g / mol, advantageously between 10,000 and 20,000 g / mol.
La lignine sulfonée utilisée dans le procédé de l'invention présente typiquement une masse moléculaire moyenne en masse (M|ig) comprise entre 10 000 et 20 000 g/mol. La lignine Kraft utilisée dans le procédé de l'invention présente typiquement une masse moléculaire moyenne en masse (M|ig) comprise entre 1 000 et 2 000 g/mol. The sulfonated lignin used in the process of the invention typically has a weight average molecular weight ( Mw ) of between 10,000 and 20,000 g / mol. The Kraft lignin used in the process of the invention typically has a weight average molecular weight ( Mw ) of between 1000 and 2000 g / mol.
La masse moléculaire moyenne en masse de la lignine de départ (M|ig) représente la moyenne des masses molaires pondérée par la masse de chaque taille de lignine, et a pour formule :
Figure imgf000006_0001
dans laquelle n, désigne le nombre de molécules de lignine de taille j et M, désigne la masse moléculaire d'une lignine de taille j.
The mass average molecular weight of the starting lignin (M | ig ) represents the weighted mass average of the weight of each lignin size, and has the formula:
Figure imgf000006_0001
in which n denotes the number of lignin molecules of size j and M, denotes the molecular mass of a lignin of size j.
Cette valeur est généralement indiquée par le fournisseur de lignine ou bien peut être déterminée par une mesure de chromatographie d'exclusion stérique, comme décrit plus haut.  This value is usually indicated by the lignin supplier or can be determined by size exclusion chromatography as described above.
Acide tungstophosphorique Tungstophosphoric acid
L'acide tungstophosphorique a pour formule H3PW1204o. The tungstophosphoric acid has the formula H 3 PW 12 04o.
La structure de l'acide tungstophosphorique a été déterminée en 1993 par Keggin par diffraction des rayons X (Keggin et al. Nature 1993, 131 , 908).  The structure of tungstophosphoric acid was determined by Keggin in 1993 by X-ray diffraction (Keggin et al., Nature 1993, 131, 908).
L'acide tungstophosphorique est soluble en solution aqueuse et est présent sous différentes formes ioniques en fonction du pH.  Tungstophosphoric acid is soluble in aqueous solution and is present in different ionic forms depending on the pH.
Ainsi, à pH=1 , l'espèce dominante est l'anion [PW12O40]3~, à pH=7,3, l'espèce dominante est [PW9034]9", et à pH>9, l'espèce dominante est (P04 3", W04 2"). Thus, at pH = 1, the dominant species is the [PW 12 O 40 ] 3 ~ anion, at pH = 7.3, the dominant species is [PW 9 0 34 ] 9 " , and at pH> 9 , the dominant species is (P0 4 3 " , W0 4 2" ).
Par « acide tungstophosphorique ou un de ses sels », on désigne l'acide tungstophosphorique H3PWi204o ainsi que toutes ses formes salifiées, obtenues en remplaçant le contre-ion H+ par un autre contre-ion, typiquement Na+, Li+, ou K+. By "tungstophosphoric acid or a salt thereof" is meant tungstophosphoric acid H 3 PWi 2 0 4 o and any salt form thereof, obtained by replacing the H + ion against another against ion, typically Na + , Li + , or K + .
De préférence, selon le procédé de l'invention, la dépolymérisation est effectuée à un pH ajusté de 1 à 7, de préférence de 2 à 6, avantageusement de 3 à 5.  Preferably, according to the process of the invention, the depolymerization is carried out at a pH adjusted from 1 to 7, preferably from 2 to 6, advantageously from 3 to 5.
Selon un autre mode de réalisation, la dépolymérisation est effectuée à un pH ajusté de 9 à 14, de préférence de 10 à 13, avantageusement de 12 à 13.  According to another embodiment, the depolymerization is carried out at a pH adjusted from 9 to 14, preferably from 10 to 13, advantageously from 12 to 13.
L'acide tungstophosphorique est notamment commercialement disponible sous la forme H3[P(W3Oio)4].xH20 (n ° CAS 12501 -23-4) chez Sigma-AIdrich. In particular, tungstophosphoric acid is commercially available in the form of H 3 [P (W 3 O 10 ) 4] xH 2 O (CAS No. 12501-23-4) in Sigma-Aldrich.
De préférence, on met en présence l'acide tungstophosphorique sous sa forme acide H3PW12O40. Preferably, tungstophosphoric acid is brought into its acid form H 3 PW 12 O 40 .
Selon un mode de réalisation avantageux, l'acide tungstophosphorique est utilisé à titre de catalyseur, c'est-à-dire que pour une molécule d'acide tungstophosphorique mise en présence dans le milieu réactionnel, on observe en moyenne la rupture de plus d'une liaison covalente au sein de la lignine. According to an advantageous embodiment, tungstophosphoric acid is used as a catalyst, that is to say that for a tungstophosphoric acid molecule put in the presence in the reaction medium, there is observed on average the rupture of more than one covalent bond within the lignin.
De manière classique, en catalyse, le rapport molaire entre le catalyseur et le réactif de départ est habituellement de l'ordre de 1 %.  Typically, in catalysis, the molar ratio between the catalyst and the starting reagent is usually of the order of 1%.
Toutefois, dans le cadre de la présente invention, la quantité de matière de lignine However, in the context of the present invention, the amount of lignin material
(réactif de départ) doit être pondérée par le nombre de liaisons covalentes qui doivent être rompues pour dépolymériser ladite lignine. Ce nombre est généralement de l'ordre du nombre d'unités de base constituant ladite lignine. (starting reagent) should be weighted by the number of covalent bonds that must be broken to depolymerize said lignin. This number is generally of the order of the number of base units constituting said lignin.
C'est pourquoi on peut parler de « catalyseur » à propos de l'acide tungstophosphorique, bien que, selon certains modes de réalisation, il soit mis en présence selon une quantité (en mol) équivalente voire supérieure à la quantité (en mol) de lignine.  This is why we can talk about "catalyst" about tungstophosphoric acid, although, according to some embodiments, it is brought into contact in an amount (in mol) equivalent or greater than the amount (in mol) of lignin.
De préférence, le rapport molaire entre l'acide tungstophosphorique et la lignine est compris entre 0,1 et 10, de préférence entre 0,5 et 5.  Preferably, the molar ratio between tungstophosphoric acid and lignin is between 0.1 and 10, preferably between 0.5 and 5.
Ce mode de réalisation est particulièrement avantageux car il permet la dépolymérisation d'une grande quantité de lignine de manière économique. De plus, le fait d'utiliser une quantité catalytique d'acide tungstophosphorique facilite la récupération des produits et leur purification.  This embodiment is particularly advantageous because it allows the depolymerization of a large amount of lignin economically. In addition, the use of a catalytic amount of tungstophosphoric acid facilitates the recovery of the products and their purification.
Dans la mesure où il est parfois délicat de déterminer le nombre de moles de lignine mises en présence au début du procédé, on peut définir également un rapport massique entre l'acide tungstophosphorique et la lignine, qui est typiquement compris entre 0,01 et 0,5, de préférence entre 0,1 et 0,2.  Inasmuch as it is sometimes difficult to determine the number of moles of lignin brought into contact at the beginning of the process, it is also possible to define a mass ratio between tungstophosphoric acid and lignin, which is typically between 0.01 and 0. , 5, preferably between 0.1 and 0.2.
Sel de manganèse Manganese salt
Les inventeurs ont observé que la mise en présence in situ d'acide tungstophosphorique (ou un de ses sels), d'un sel de manganèse et d'un agent oxydant a pour effet de dépolymériser de la lignine.  The inventors have observed that the in situ presence of tungstophosphoric acid (or a salt thereof), a manganese salt and an oxidizing agent has the effect of depolymerizing lignin.
Sans vouloir être lié à une théorie particulière, les inventeurs ont observé que la mise en présence in situ des espèces issues de la solubilisation de l'acide tungstophosphorique et du sel de manganèse aboutit à la formation d'une espèce réactive dont le potentiel redox est apte à franchir les barrières énergétiques associées à la scission de liaisons covalentes de la lignine, d'où résulte la dépolymérisation de la lignine.  Without wishing to be bound to a particular theory, the inventors have observed that the bringing together in situ of the species resulting from the solubilization of tungstophosphoric acid and of the manganese salt results in the formation of a reactive species whose redox potential is able to overcome the energetic barriers associated with the splitting of covalent bonds of lignin, resulting in the depolymerization of lignin.
L'espèce issue de la mise en présence de H3PW1204o et de sels de manganèse a notamment été décrite dans Patel et al. Eur. J. Inorg. Chem. 201 1 , 1871 -1875. The species resulting from the bringing into contact with H 3 PW 12 0 4 o and manganese salts has in particular been described in Patel et al. Eur. J. Inorg. Chem. 201 1, 1871-1875.
Selon un mode de réalisation, le sel de manganèse est un sel de Mn(ll). Selon une variante, le sel de manganèse est un sel organique de manganèse.In one embodiment, the manganese salt is an Mn (II) salt. According to one variant, the manganese salt is an organic manganese salt.
Par « sel organique », on entend un sel dans lequel le contre-ion de l'espèce de manganèse est un ion organique. By "organic salt" is meant a salt in which the counterion of the manganese species is an organic ion.
Selon cette variante, le sel de manganèse est par exemple l'acétate de manganèse(ll) de formule Mn(CH3COO)2. According to this variant, the manganese salt is, for example, manganese acetate (II) of formula Mn (CH 3 COO) 2 .
Selon une autre variante, le sel de manganèse est un sel minéral de manganèse. According to another variant, the manganese salt is a mineral salt of manganese.
Par « sel minéral », on entend un sel dans lequel le contre-ion de l'espèce de manganèse est un ion minéral. By "mineral salt" is meant a salt in which the counterion of the manganese species is a mineral ion.
Selon cette variante, le sel de manganèse est par exemple le chlorure de manganèse(ll) de formule MnCI2. According to this variant, the manganese salt is, for example, manganese chloride (II) of formula MnCl 2 .
Selon un mode de réalisation, le rapport molaire entre le sel de manganèse et l'acide tungstophosphorique est compris entre 1 et 5, de préférence entre 2 et 4.  According to one embodiment, the molar ratio between the manganese salt and the tungstophosphoric acid is between 1 and 5, preferably between 2 and 4.
Le sel de manganèse est typiquement mis en présence en excès par rapport à l'acide tungstophosphorique, ce qui permet la formation optimale de l'espèce réactive apte à dépolymériser la lignine.  The manganese salt is typically placed in excess of the tungstophosphoric acid, which allows the optimal formation of the reactive species capable of depolymerizing the lignin.
Alternativement, au lieu d'un sel de manganèse, on peut utiliser toute source de manganèse, plus particulièrement de Mn(ll), adaptée à la mise en œuvre de l'invention.  Alternatively, instead of a manganese salt, it is possible to use any source of manganese, more particularly Mn (II), adapted to the implementation of the invention.
Agent oxydant Oxidizing agent
Le procédé de l'invention comprend également la mise en présence d'un agent oxydant.  The process of the invention also comprises bringing into the presence of an oxidizing agent.
Par « agent oxydant », on entend une substance apte à oxyder les espèces présentes dans le milieu réactionnel.  By "oxidizing agent" is meant a substance capable of oxidizing the species present in the reaction medium.
A titre d'agent oxydant, on peut citer par exemple les peroxydes, comme le peroxyde d'hydrogène (H202) et le peroxyde de benzoyie, ou bien des composés tels que 02, 03, KMn04 et Nal04, ou encore tout oxydant classiquement utilisé en chimie organique. Examples of oxidizing agents that may be mentioned include peroxides, such as hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) and benzoyl peroxide, or compounds such as O 2 , O 3 , KMnO 4 and NalO 4. or any oxidant conventionally used in organic chemistry.
De préférence, l'agent oxydant est le peroxyde d'hydrogène, l'oxygène ou l'air. Selon un mode de réalisation préféré, l'agent oxydant est le peroxyde d'hydrogène (H202). Preferably, the oxidizing agent is hydrogen peroxide, oxygen or air. According to a preferred embodiment, the oxidizing agent is hydrogen peroxide (H 2 O 2 ).
Le peroxyde d'hydrogène est typiquement disponible sous forme d'une solution aqueuse à 35% massique, ce qui équivaut à une concentration molaire d'environ 10 M.  Hydrogen peroxide is typically available as a 35 weight percent aqueous solution, which equates to a molar concentration of about 10 M.
Selon un autre mode de réalisation préféré, l'agent oxydant est gazeux, et comprend typiquement de l'oxygène (02). L'agent oxydant peut être l'oxygène (02) ou bien l'air (qui comprend 20%vol d'oxygène). De préférence, typiquement lorsque l'agent oxydant est le peroxyde d'hydrogène, le rapport molaire entre l'agent oxydant et la lignine est compris entre 1 et 1000, de préférence entre 100 et 500. According to another preferred embodiment, the oxidizing agent is gaseous, and typically comprises oxygen (O 2 ). The oxidizing agent can be oxygen (O 2 ) or air (which comprises 20% oxygen vol). Preferably, typically when the oxidizing agent is hydrogen peroxide, the molar ratio between the oxidizing agent and the lignin is between 1 and 1000, preferably between 100 and 500.
Dans la mesure où il est parfois délicat de déterminer le nombre de moles de lignine mises en présence au début du procédé, on peut définir également un rapport (en mmol/g) entre la quantité de matière d'agent oxydant additionnée et la masse de lignine mise en présence.  Since it is sometimes difficult to determine the number of moles of lignin brought into contact at the beginning of the process, it is also possible to define a ratio (in mmol / g) between the quantity of oxidizing agent material added and the mass of lignin put in the presence.
Ledit rapport est typiquement supérieur à 1 mmol/g, de préférence compris entre 5 et 100 mmol/g, avantageusement entre 5 et 30 mmol/g.  Said ratio is typically greater than 1 mmol / g, preferably between 5 and 100 mmol / g, advantageously between 5 and 30 mmol / g.
De préférence, le rapport molaire entre l'agent oxydant et l'acide tungstophosphorique est compris entre 1 et 1000, de préférence entre 100 et 500.  Preferably, the molar ratio between the oxidizing agent and the tungstophosphoric acid is between 1 and 1000, preferably between 100 and 500.
De préférence, typiquement lorsque l'agent oxydant est gazeux, par exemple lorsque l'agent oxydant est l'oxygène ou l'air, ledit agent oxydant est mis en présence de la lignine sous une pression dudit agent oxydant gazeux.  Preferably, typically when the oxidizing agent is gaseous, for example when the oxidizing agent is oxygen or air, said oxidizing agent is brought into contact with lignin under a pressure of said gaseous oxidizing agent.
Par « mise en présence d'un agent oxydant », on entend l'introduction dudit agent oxydant dans le milieu réactionnel du procédé de l'invention. Par « mise en présence d'un agent oxydant », on entend également la mise en contact dudit agent oxydant avec le milieu réactionnel. Ladite mise en présence peut être effectuée au début de la dépolymérisation comme en cours de dépolymérisation. Elle peut être effectuée en additionnant l'agent oxydant en une seule fois, par portions, au goutte-à-goutte sous forme d'une solution aqueuse (qui ne modifie généralement pas la dilution du milieu réactionnel), par bullage dans le milieu réactionnel, ou encore par mise sous pression en autoclave par exemple.  By "bringing into contact with an oxidizing agent" is meant the introduction of said oxidizing agent into the reaction medium of the process of the invention. By "bringing into contact with an oxidizing agent" is also meant bringing said oxidizing agent into contact with the reaction medium. Said introduction can be carried out at the beginning of the depolymerization as during depolymerization. It can be carried out by adding the oxidizing agent at once, in portions, dropwise in the form of an aqueous solution (which does not generally modify the dilution of the reaction medium), by bubbling in the reaction medium. or by pressurizing in an autoclave, for example.
Généralement, l'agent oxydant est additionné dans le milieu réactionnel après la mise en présence des autres réactifs, tels que la lignine, l'acide tungstophosphorique (ou un de ses sels) et le sel de manganèse.  Generally, the oxidizing agent is added to the reaction medium after bringing into contact with other reagents, such as lignin, tungstophosphoric acid (or a salt thereof) and the manganese salt.
De préférence, l'agent oxydant est additionné au goutte-à-goutte sous forme d'une solution aqueuse. Ce mode d'addition permet de contrôler plus efficacement la dépolymérisation de la lignine.  Preferably, the oxidizing agent is added dropwise in the form of an aqueous solution. This mode of addition makes it possible to more effectively control the depolymerization of lignin.
Selon un mode de réalisation, lorsque l'agent oxydant est sous forme gazeuse, tel que l'air, 02 ou 03, celui-ci est mis en présence dans le milieu réactionnel par bullage continu dans ledit milieu. Alternativement, typiquement lorsque l'agent oxydant est de l'oxygène gazeux ou l'air, celui-ci est mis en présence du milieu réactionnel par mise sous pression en autoclave. According to one embodiment, when the oxidizing agent is in gaseous form, such as air, O 2 or O 3 , it is brought into the reaction medium by continuous bubbling in said medium. Alternatively, typically when the oxidizing agent is gaseous oxygen or air, it is brought into the presence of the reaction medium by pressurizing in an autoclave.
La mise en présence d'un agent oxydant dans le milieu réactionnel a pour effet d'accélérer la dépolymérisation de la lignine. Sans vouloir être lié à une théorie particulière, les inventeurs ont observé que la mise en présence d'un agent oxydant in situ permet la transformation (ou régénération) d'espèces inactives (sous forme réduite) en espèces réactives (sous forme oxydée). A ce titre, ledit agent oxydant favorise les réactions de scission de liaisons covalentes au sein de la lignine. The presence of an oxidizing agent in the reaction medium has the effect of accelerating the depolymerization of the lignin. Without wishing to be bound to a particular theory, the inventors have observed that the placing in contact with an oxidizing agent in situ allows the transformation (or regeneration) of inactive species (in reduced form) into reactive species (in oxidized form). As such, said oxidizing agent promotes the cleavage reactions of covalent bonds within the lignin.
Piège de radicaux libres Free radical trap
Selon une variante particulière du procédé de l'invention, le procédé comprend en outre l'addition d'un composé apte à piéger les radicaux libres.  According to a particular variant of the process of the invention, the process further comprises the addition of a compound capable of trapping free radicals.
Cette variante est particulièrement adaptée au cas où l'agent oxydant est le peroxyde d'hydrogène.  This variant is particularly suitable in the case where the oxidizing agent is hydrogen peroxide.
Par « composé apte à piéger les radicaux libres », aussi appelé « piège à radicaux libres », on entend une substance apte à capter les radicaux libres des espèces radicalaires éventuellement présentes dans le milieu réactionnel.  By "compound capable of trapping free radicals", also called "free radical trap" is meant a substance capable of capturing the free radicals radical species possibly present in the reaction medium.
Par « addition d'un composé apte à piéger les radicaux libres », on entend l'introduction dudit composé dans le milieu réactionnel du procédé de l'invention. Ladite addition peut être effectuée au début de la dépolymérisation comme en cours de dépolymérisation. Elle peut être effectuée en additionnant ledit composé en une seule fois, par portions, ou encore au goutte-à-goutte sous forme d'une solution aqueuse (qui ne modifie généralement pas la dilution du milieu réactionnel).  By "addition of a compound capable of trapping free radicals" is meant the introduction of said compound into the reaction medium of the process of the invention. Said addition may be carried out at the beginning of the depolymerization as during depolymerization. It can be carried out by adding said compound at once, in portions, or else dropwise in the form of an aqueous solution (which does not generally modify the dilution of the reaction medium).
De préférence, le composé apte à piéger les radicaux libres est additionné au début de la dépolymérisation, avec les autres réactifs tels que la lignine, le sel de manganèse et l'acide tungstophosphorique.  Preferably, the compound capable of trapping free radicals is added at the beginning of the depolymerization, with the other reagents such as lignin, manganese salt and tungstophosphoric acid.
Il existe de nombreux types de composés aptes à piéger les radicaux libres.  There are many types of compounds that can trap free radicals.
Les composés aptes à piéger les radicaux libres portent généralement au moins une fonction choisie dans le groupe constitué des fonctions thiol (-SH), nitroxyde (-N-O) et phénol (Ph-OH).  Compounds capable of trapping free radicals generally carry at least one function selected from the group consisting of thiol (-SH), nitroxide (-N-O) and phenol (Ph-OH) functions.
Selon un mode de réalisation préféré, le composé apte à piéger les radicaux libres est la N-acétylcystéine.  According to a preferred embodiment, the compound capable of trapping free radicals is N-acetylcysteine.
De préférence, le rapport molaire entre le composé apte à piéger les radicaux libres et la lignine est compris entre 1 et 100, de préférence entre 10 et 50.  Preferably, the molar ratio between the compound capable of trapping free radicals and lignin is between 1 and 100, preferably between 10 and 50.
Dans la mesure où il est parfois délicat de déterminer le nombre de moles de lignine mises en présence au début du procédé, on peut définir également un rapport (en mmol/g) entre la quantité de matière de composé apte à piéger les radicaux libres additionnée et la masse de lignine mise en présence. Ledit rapport est typiquement supérieur à 0,1 mmol/g, de préférence compris entre 0,5 et 5 mmol/g, avantageusement entre 0,5 et 3 mmol/g. Since it is sometimes difficult to determine the number of moles of lignin brought into contact at the beginning of the process, it is also possible to define a ratio (in mmol / g) between the amount of free radical scavenging compound material added and the mass of lignin brought together. Said ratio is typically greater than 0.1 mmol / g, preferably between 0.5 and 5 mmol / g, advantageously between 0.5 and 3 mmol / g.
L'addition d'un composé apte à piéger les radicaux libres dans le milieu réactionnel a pour effet de limiter la repolymérisation par voie radicalaire des produits de dépolymérisation présents dans le milieu réactionnel sous forme de radicaux et permet ainsi d'accéder à des tailles de produits de dépolymérisation inférieures à celles accessibles en l'absence de tout composé apte à piéger les radicaux libres.  The addition of a compound capable of trapping free radicals in the reaction medium has the effect of limiting the radical repolymerization of the depolymerization products present in the reaction medium in the form of radicals and thus makes it possible to access depolymerization products lower than those accessible in the absence of any compound capable of trapping free radicals.
Sans vouloir être lié à une théorie particulière, les inventeurs ont observé que l'addition d'un composé apte à piéger les radicaux libres in situ permet de capter les radicaux libres des produits de dépolymérisation sous forme de radicaux, qui ont tendance, selon une certaine mesure, à se combiner pour fournir des produits de taille supérieure, ce qu'il est souhaitable d'éviter lorsque l'on veut atteindre un degré de dépolymérisation important.  Without wishing to be bound to a particular theory, the inventors have observed that the addition of a compound capable of trapping free radicals in situ makes it possible to capture the free radicals of the depolymerization products in the form of radicals, which tend, according to a to some extent, to combine to provide larger products, which is desirable to avoid when reaching a high degree of depolymerization.
Typiquement, l'utilisation d'un composé apte à piéger les radicaux libres permet d'accéder à un rapport molaire Mw/M|ig (tel que défini ci-dessus) de l'ordre de 1/20, tandis qu'en l'absence de composé apte à piéger les radicaux libres, on atteint typiquement un rapport molaire de l'ordre de 1/10. Typically, the use of a compound capable of trapping free radicals provides access to a molar ratio M w / M | ig (as defined above) of the order of 1/20, while in the absence of a compound capable of trapping free radicals, a molar ratio of the order of 1/10 is typically reached.
Mise en œuyre du procédé Implementation of the process
Le procédé de dépolymérisation de la lignine selon l'invention est effectué en présence d'au moins un solvant.  The lignin depolymerization process according to the invention is carried out in the presence of at least one solvent.
Selon un mode de réalisation, le solvant est un mélange d'eau et d'un solvant organique polaire.  According to one embodiment, the solvent is a mixture of water and a polar organic solvent.
L'utilisation d'un tel mélange à titre de solvant a pour avantage de solubiliser la lignine ainsi que l'ensemble des réactifs mis en présence. On obtient ainsi un mélange réactionnel homogène, dans lequel les interactions chimiques sont facilitées et la dépolymérisation est favorisée.  The use of such a mixture as a solvent has the advantage of solubilizing the lignin and all of the reagents brought together. A homogeneous reaction mixture is thus obtained in which the chemical interactions are facilitated and the depolymerization is favored.
Selon ce mode de réalisation, le solvant comprend de préférence au moins 50% en masse d'eau, de préférence entre 60% et 95%, avantageusement entre 70% et 90%, par rapport à la masse totale dudit solvant.  According to this embodiment, the solvent preferably comprises at least 50% by weight of water, preferably between 60% and 95%, advantageously between 70% and 90%, relative to the total mass of said solvent.
Le complément de solvant est typiquement constitué d'un solvant organique polaire, de préférence suffisamment volatile pour être séparé des produits de dépolymérisation par évaporation, éventuellement sous pression réduite.  The additional solvent is typically composed of a polar organic solvent, preferably sufficiently volatile to be separated from the depolymerization products by evaporation, optionally under reduced pressure.
Le solvant comprend avantageusement au moins 5% en masse d'un alcool en Cr C4, de préférence entre 10% et 50%, avantageusement entre 10% et 30%, par rapport à la masse totale dudit solvant. A titre d'alcool en CrC4, on peut citer le méthanol, l'éthanol, le propan-1 -ol, le propan-2-ol, le n-butanol, le sec-butanol, l'isobutanol et le tert-butanol. The solvent advantageously comprises at least 5% by weight of a C 1 -C 4 alcohol, preferably between 10% and 50%, advantageously between 10% and 30%, relative to the total weight of said solvent. As alcohol CrC 4 , there may be mentioned methanol, ethanol, propan-1-ol, propan-2-ol, n-butanol, sec-butanol, isobutanol and tert- butanol.
De préférence, le solvant comprend de 70% à 90% d'eau et de 10% à 30% d'éthanol.  Preferably the solvent comprises 70% to 90% water and 10% to 30% ethanol.
Selon un autre mode de réalisation, le solvant est l'eau.  According to another embodiment, the solvent is water.
Selon le procédé de l'invention, la dépolymérisation est effectuée selon une dilution telle que pour 1 g de lignine, on utilise un volume de solvant compris de 10 mL à 100 mL, de préférence de 30 mL à 70 mL.  According to the process of the invention, the depolymerization is carried out according to a dilution such that for 1 g of lignin, a volume of solvent of 10 ml to 100 ml, preferably 30 ml to 70 ml, is used.
L'homme du métier sera en mesure d'adapter la dilution du milieu réactionnel en fonction de la solubilité de la lignine de départ, de la température de la réaction et/ou de la viscosité du mélange réactionnel.  Those skilled in the art will be able to adapt the dilution of the reaction medium depending on the solubility of the starting lignin, the reaction temperature and / or the viscosity of the reaction mixture.
L'ordre d'introduction des réactifs dans le milieu réactionnel est indifférent.  The order of introduction of the reagents into the reaction medium is indifferent.
Typiquement, on met d'abord en présence l'acide tungstophosphorique (ou un de ses sels) et le sel de manganèse dans le solvant. On ajoute ensuite la lignine et l'éventuel composé apte à piéger les radicaux libres. L'agent oxydant est ensuite additionné, de préférence au long de la dépolymérisation sur une certaine durée. Alternativement, l'agent oxydant est mis en présence du milieu réactionnel, de préférence par mise sous pression.  Typically, tungstophosphoric acid (or a salt thereof) and the manganese salt in the solvent are first contacted. The lignin and the optional compound capable of trapping the free radicals are then added. The oxidizing agent is then added, preferably throughout the depolymerization over a period of time. Alternatively, the oxidizing agent is placed in the presence of the reaction medium, preferably by pressurization.
Le procédé de dépolymérisation de l'invention est typiquement réalisé à l'air libre. Alternativement, le procédé de dépolymérisation de l'invention est réalisé sous atmosphère contrôlée, typiquement sous pression.  The depolymerization process of the invention is typically carried out in the open air. Alternatively, the depolymerization process of the invention is carried out under a controlled atmosphere, typically under pressure.
Le procédé de dépolymérisation de l'invention est généralement effectué à une température comprise entre 20 °C et 200 'Ό.  The depolymerization process of the invention is generally carried out at a temperature of between 20 ° C and 200 ° C.
Selon un mode de réalisation, typiquement lorsque l'agent oxydant est le peroxyde d'hydrogène, le procédé de dépolymérisation de l'invention est effectué à une température comprise entre 20 °C et Ι ΟΟ 'Ό, de préférence entre 50 'Ό et θδ'Ό, préférentiellement entre 80 °C et 95 °C.  According to one embodiment, typically when the oxidizing agent is hydrogen peroxide, the depolymerization process of the invention is carried out at a temperature between 20 ° C and Ι ΟΟ 'Ό, preferably between 50' Ό and θδ'Ό, preferably between 80 ° C and 95 ° C.
Selon un autre mode de réalisation, typiquement lorsque l'agent oxydant est l'oxygène ou l'air, le procédé de dépolymérisation de l'invention est effectué à une température comprise entre 100 <€ et 200 °C, de préférence entre 150°C et 190 <€, préférentiellement entre 160 °C et 180 <€. In another embodiment, typically when the oxidizing agent is oxygen or air, the invention depolymerisation process is performed at a temperature between 100 <€ and 200 ° C, preferably between 150 ° C and 190 < €, preferably between 160 ° C and 180 < €.
Lesdites gammes de température permettent de solubiliser efficacement les réactifs, d'obtenir une cinétique de dépolymérisation avantageuse, tout en minimisant le coût énergétique du procédé.  Said temperature ranges make it possible to solubilize the reagents efficiently, to obtain advantageous depolymerization kinetics, while minimizing the energy cost of the process.
Le procédé de dépolymérisation de l'invention est typiquement effectué à la pression atmosphérique. Alternativement, typiquement lorsque l'agent oxydant est gazeux, le procédé de dépolymérisation de l'invention est généralement effectué en mettant le milieu réactionnel en présence d'une pression dudit agent oxydant gazeux, qui est typiquement comprise de 1 à 10 bar. The depolymerization process of the invention is typically carried out at atmospheric pressure. Alternatively, typically when the oxidizing agent is gaseous, the depolymerization process of the invention is generally carried out by placing the reaction medium in the presence of a pressure of said gaseous oxidizing agent, which is typically from 1 to 10 bar.
Le procédé de dépolymérisation de l'invention peut être effectué de manière discontinue (en batch) ou de manière continue. On peut opérer en réacteur fermé (en autoclave par exemple) ou en réacteur semi-ouvert. Des mises en œuvre typiques du procédé de l'invention vont maintenant être décrites. The depolymerization process of the invention can be carried out batchwise or in a continuous manner. It can operate in a closed reactor (autoclave for example) or semi-open reactor. Typical implementations of the process of the invention will now be described.
Selon un mode de réalisation particulier, dans un réacteur muni d'un système de chauffage, d'un moyen d'agitation, et éventuellement d'un système réfrigérant, on introduit l'acide tungstophosphorique (ou un de ses sels), le sel de manganèse et tout ou partie du solvant.  According to a particular embodiment, in a reactor equipped with a heating system, a stirring means, and optionally a refrigerant system, tungstophosphoric acid (or one of its salts), salt, is introduced. of manganese and all or part of the solvent.
Le mélange obtenu est par exemple chauffé, typiquement à ΘΟ 'Ό, pendant une durée suffisante pour solubiliser les réactifs et assurer la formation de l'espèce réactive (typiquement pendant une heure). Le pH du mélange obtenu peut être ajusté, de préférence entre 1 et 7, pour obtenir l'espèce réactive adéquate.  The mixture obtained is, for example, heated, typically at ΘΟ 'Ό, for a time sufficient to solubilize the reagents and ensure the formation of the reactive species (typically for one hour). The pH of the mixture obtained can be adjusted, preferably between 1 and 7, to obtain the appropriate reactive species.
A ce mélange on additionne alors la lignine, le complément éventuel de solvant, et éventuellement le composé apte à piéger les radicaux libres.  To this mixture is then added the lignin, the possible complement of solvent, and optionally the compound capable of trapping free radicals.
Le mélange obtenu est agité et peut être chauffé, typiquement à 90 'Ό. L'agent oxydant est ensuite additionné, typiquement au goutte-à-goutte.  The resulting mixture is stirred and can be heated, typically at 90 ° C. The oxidizing agent is then added, typically dropwise.
On poursuit l'agitation (et le chauffage éventuel) du milieu réactionnel jusqu'à obtenir le degré de dépolymérisation souhaité.  Stirring (and optional heating) of the reaction medium is continued until the desired degree of depolymerization is obtained.
Une fois la dépolymérisation terminée, les produits de dépolymérisation de la lignine peuvent être récupérés, en utilisant les techniques de purification classiques dans le domaine, à savoir la filtration, l'extraction, la distillation et/ou la séparation par chromatographie. Notamment, le solvant peut être retiré par évaporation, éventuellement sous pression réduite.  Once the depolymerization is complete, the depolymerization products of the lignin can be recovered, using standard purification techniques in the field, namely filtration, extraction, distillation and / or chromatographic separation. In particular, the solvent may be removed by evaporation, possibly under reduced pressure.
Ce mode de réalisation est particulièrement adapté à la dépolymérisation de la lignine sulfonée.  This embodiment is particularly suitable for the depolymerization of the sulfonated lignin.
Selon un autre mode de réalisation, on prépare un mélange comprenant un solvant et l'acide tungstophosphorique (ou un de ses sels). On met ensuite en présence le sel de manganèse, en ayant de préférence préalablement ajusté le pH, typiquement entre 6 et 8. Le mélange obtenu est par exemple chauffé, typiquement à 90 °C, pendant une durée suffisante pour solubiliser les réactifs et assurer la formation de l'espèce réactive (typiquement pendant une heure). According to another embodiment, a mixture comprising a solvent and tungstophosphoric acid (or a salt thereof) is prepared. The manganese salt is then brought into contact, preferably having previously adjusted the pH, typically between 6 and 8. The resulting mixture is, for example, heated, typically at 90 ° C, for a time sufficient to solubilize the reagents and provide formation of the reactive species (typically for one hour).
A ce mélange on additionne ensuite la lignine et le pH du mélange obtenu peut être ajusté, de préférence entre 1 1 et 13.  To this mixture is added the lignin and the pH of the mixture obtained can be adjusted, preferably between 1 1 and 13.
Le mélange obtenu est ensuite introduit dans un autoclave, ou tout autre dispositif permettant de chauffer le mélange sous pression.  The mixture obtained is then introduced into an autoclave, or any other device for heating the mixture under pressure.
L'agent oxydant est ensuite mis en présence du milieu réactionnel.  The oxidizing agent is then placed in the presence of the reaction medium.
Selon ce mode, l'agent oxydant est généralement gazeux, et est typiquement l'oxygène ou l'air. On chauffe alors le mélange sous une pression dudit agent oxydant gazeux, qui est généralement comprise de 2 à 10 bar, par exemple de 5 bar.  According to this mode, the oxidizing agent is generally gaseous, and is typically oxygen or air. The mixture is then heated under a pressure of said gaseous oxidizing agent, which is generally from 2 to 10 bar, for example 5 bar.
Selon ce mode, la température de chauffage est généralement entre 100°C et 200 'Ό, de préférence supérieure à 150 'Ό, ce qui permet de diminuer la durée de réaction, notamment par rapport à celle du mode de réalisation décrit ci-dessus.  According to this mode, the heating temperature is generally between 100 ° C. and 200 ° C., preferably greater than 150 ° C., which makes it possible to reduce the reaction time, in particular with respect to that of the embodiment described above. .
Une fois la dépolymérisation terminée, le chauffage est arrêté, l'autoclave est dépressurisé et les produits de dépolymérisation de la lignine peuvent être récupérés, en utilisant les techniques de purification classiques dans le domaine, à savoir la filtration, l'extraction, la distillation et/ou la séparation par chromatographie. Notamment, le solvant peut être retiré par évaporation, éventuellement sous pression réduite.  Once the depolymerization is complete, the heating is stopped, the autoclave is depressurized and the lignin depolymerization products can be recovered, using conventional purification techniques in the field, namely filtration, extraction, distillation. and / or separation by chromatography. In particular, the solvent may be removed by evaporation, possibly under reduced pressure.
Ce mode de réalisation est particulièrement adapté à la dépolymérisation de la lignine sulfonée et de la lignine Kraft.  This embodiment is particularly suitable for the depolymerization of sulfonated lignin and Kraft lignin.
La présente invention a également pour objet l'utilisation de l'acide tungstophosphorique, ou d'un de ses sels, en association avec un sel de manganèse et un agent oxydant pour dépolymériser la lignine. The present invention also relates to the use of tungstophosphoric acid, or a salt thereof, in combination with a manganese salt and an oxidizing agent for depolymerizing lignin.
De manière générale, sauf s'il en est disposé autrement, par « Z est compris entre la valeur x et la valeur y » on entend que Z peut être n'importe quelle valeur comprise dans l'intervalle [x, y] formé par les valeurs x et y, bornes incluses. EXEMPLES In general, unless otherwise stated, by "Z is between the value x and the value y" it is meant that Z can be any value in the range [x, y] formed by the x and y values, inclusive. EXAMPLES
Réactifs Reagents
H3PW1204o : Sigma-AIdrich (M = 2880,2 g/mol) H 3 PW 12 O 4 O: Sigma-Aldrich (M = 2880.2 g / mol)
Mn(CH3COO)2 : Sigma-AIdrich (M = 245,1 g/mol (tétrahydrate)) Mn (CH 3 COO) 2 : Sigma-Aldrich (M = 245.1 g / mol (tetrahydrate))
Lignosulfonate : Sigma-AIdrich  Lignosulfonate: Sigma-Aldrich
Lignine kraft : préparée à partir de liqueur noire provenant de l'usine Smurfit Kappa H202 (solution aqueuse à 35% massique) : Sigma-AIdrich Kraft lignin: prepared from black liquor from Smurfit Kappa plant H 2 0 2 (35% aqueous solution): Sigma-Aldrich
Exemple 1 : dépolymérisation en présence de H3PW1204o, d'un sel de manganèse et d'un agent oxydant (peroxyde d'hydrogène) EXAMPLE 1 Depolymerization in the Presence of H 3 PW 12 0 4 0, a Manganese Salt and an Oxidizing Agent (Hydrogen Peroxide)
144 mg de H3PW1204o et 30 mg de Mn(CH3COO)2 sont mélangés dans 40 mL d'eau et le mélange obtenu est chauffé à 90 °C pendant 1 heure. 144 mg of H 3 PW 12 0 4 0 and 30 mg of Mn (CH 3 COO) 2 are mixed in 40 ml of water and the mixture obtained is heated at 90 ° C. for 1 hour.
1 g de lignosulfonate est ensuite additionné au mélange.  1 g of lignosulfonate is then added to the mixture.
Enfin, 1 mL de peroxyde d'hydrogène (solution aqueuse à 35% massique) est lentement additionné. Le mélange réactionnel est agité à 90 'C.  Finally, 1 mL of hydrogen peroxide (35% aqueous solution) is slowly added. The reaction mixture is stirred at 90 ° C.
A un temps t de réaction, un échantillon de 1 mL du milieu réactionnel est prélevé, ramené à température ambiante, et filtré sur filtre de 0,45 μηι de diamètre pour l'analyse SEC.  At a reaction time, a sample of 1 ml of the reaction medium is taken, brought to room temperature, and filtered through a 0.45 μηι diameter filter for SEC analysis.
L'analyse SEC est réalisée en utilisant trois colonnes de type TSK-gel (3000 PW, 4000 PW, 3000 PW) couplées en série, avec comme éluant une solution de NaN3 (3 %) dans de l'eau osmosée et le pH est ajusté à 12 à l'aide d'une solution d'hydroxyde sodium à 1 M. Le débit est de 1 mL/min et la détection se fait par UV à une longueur d'onde de 280 nm. On mesure ainsi à chaque instant t la masse moléculaire moyenne en masse Mw de l'échantillon prélevé. Les résultats en fonction du temps sont rassemblés dans le Tableau 1 . The SEC analysis is carried out using three columns of type TSK-gel (3000 PW, 4000 PW, 3000 PW) coupled in series, with as eluent a solution of NaN 3 (3%) in osmosis water and the pH is adjusted to 12 with a 1M sodium hydroxide solution. The flow rate is 1 mL / min and the detection is by UV at a wavelength of 280 nm. Is thus measured at each time t the average molecular weight M w of the sample. The results as a function of time are collated in Table 1.
Tableau 1  Table 1
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La baisse de masse molaire moyenne du mélange témoigne de la dépolymérisation de la lignine observée dans les conditions de l'Exemple 1 . Exemple 2 : dépolymérisation en présence de H3PW12O40, d'un sel de manganèse, d'un agent oxydant (peroxyde d'hydrogène) et d'un piège de radicaux libres The average molar mass drop of the mixture indicates the depolymerization of the lignin observed under the conditions of Example 1. EXAMPLE 2 Depolymerization in the Presence of H3PW12O40, a Manganese Salt, an Oxidizing Agent (Hydrogen Peroxide) and a Free Radical Trap
144 mg de H3PW1204o et 30 mg de Mn(CH3COO)2 sont mélangés dans 40 mL d'eau et le mélange obtenu est chauffé à 90 °C pendant 1 heure. 144 mg of H 3 PW 12 0 4 0 and 30 mg of Mn (CH 3 COO) 2 are mixed in 40 ml of water and the mixture obtained is heated at 90 ° C. for 1 hour.
1 mmol (157 mg) de N-acétyl-L-cystéine (NAC) dans 10 ml_ d'EtOH et 1 g de lignosulfonate sont ensuite additionnés au mélange.  1 mmol (157 mg) of N-acetyl-L-cysteine (NAC) in 10 ml of EtOH and 1 g of lignosulfonate are then added to the mixture.
Enfin, 1 ml_ de peroxyde d'hydrogène (solution aqueuse à 35% massique) est lentement additionné. Le mélange réactionnel est agité à 90 'C.  Finally, 1 ml of hydrogen peroxide (35% aqueous solution by weight) is slowly added. The reaction mixture is stirred at 90 ° C.
A un temps t de réaction, un échantillon de 1 ml_ du milieu réactionnel est prélevé, ramené à température ambiante, et filtré sur filtre de 0,45 μηι de diamètre pour l'analyse SEC. Les résultats en fonction du temps sont rassemblés dans le Tableau 2.  At a reaction time, a sample of 1 ml of the reaction medium is taken, brought to ambient temperature, and filtered through a 0.45 μηι diameter filter for SEC analysis. The results as a function of time are collated in Table 2.
Tableau 2  Table 2
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L'Exemple 2 montre que l'addition d'un piège de radicaux libres a pour effet avantageux de permettre une dépolymérisation de la lignine encore plus efficace que dans les conditions de l'Exemple 1 .  Example 2 shows that the addition of a free radical scavenger has the advantageous effect of allowing even more efficient lignin depolymerization than under the conditions of Example 1.
Exemple 3 : Comparatif, en l'absence de sel manganèse Example 3 Comparative, in the absence of manganese salt
144 mg de H3PW1204o et 1 g de lignine sulfonée sont mélangés dans 50 mL d'une solution tampon acétate (pH=4 à 50 mM). 144 mg of H 3 PW 12 0 4 0 and 1 g of sulphonated lignin are mixed in 50 ml of an acetate buffer solution (pH = 4 to 50 mM).
1 mL de peroxyde d'hydrogène (solution aqueuse à 35% massique) est lentement additionné. Le mélange réactionnel est agité à température ambiante.  1 ml of hydrogen peroxide (35% aqueous solution) is slowly added. The reaction mixture is stirred at room temperature.
A un temps t de réaction, un échantillon de 1 mL du milieu réactionnel est prélevé, ramené à température ambiante, et filtré sur filtre de 0,45 μηι de diamètre pour l'analyse SEC. Les résultats sont rassemblés dans le Tableau 3.  At a reaction time, a sample of 1 ml of the reaction medium is taken, brought to room temperature, and filtered through a 0.45 μηι diameter filter for SEC analysis. The results are collated in Table 3.
Tableau 3
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Table 3
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L'Exemple 3 comparatif montre qu'en l'absence de sel de manganèse, la dépolymérisation de la lignine est extrêmement lente et stagnante. Ceci montre la synergie de l'acide tungstophosphorique et du sel de manganèse dans la dépolymérisation de la lignine. Exemple 4 : Comparatif, en l'absence d'agent oxydant Comparative Example 3 shows that in the absence of manganese salt, the depolymerization of lignin is extremely slow and stagnant. This shows the synergy of tungstophosphoric acid and manganese salt in the depolymerization of lignin. Example 4 Comparative, in the Absence of Oxidizing Agent
144 mg de H3PW1204o et 30 mg de Mn(CH3COO)2 sont mélangés dans 40 mL d'eau et le mélange obtenu est chauffé à 90 °C pendant 1 heure. 144 mg of H 3 PW 12 0 4 0 and 30 mg of Mn (CH 3 COO) 2 are mixed in 40 ml of water and the mixture obtained is heated at 90 ° C. for 1 hour.
1 g de lignosulfonate est ensuite additionné au mélange.  1 g of lignosulfonate is then added to the mixture.
A un temps t de réaction, un échantillon de 1 mL du milieu réactionnel est prélevé, ramené à température ambiante, et filtré sur filtre de 0,45 μηι de diamètre pour l'analyse SEC. Les résultats en fonction du temps sont rassemblés dans le Tableau 4.  At a reaction time, a sample of 1 ml of the reaction medium is taken, brought to room temperature, and filtered through a 0.45 μηι diameter filter for SEC analysis. The results as a function of time are collated in Table 4.
Tableau 4  Table 4
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L'Exemple 4 comparatif montre qu'en l'absence d'un agent oxydant, on n'observe pas de dépolymérisation de la lignine.  Comparative Example 4 shows that in the absence of an oxidizing agent, no depolymerization of the lignin is observed.
Exemple 5 : Comparatif, en l'absence d'acide tungstophosphorique Example 5 Comparative, in the Absence of Tungstophosphoric Acid
30 mg de Mn(CH3COO)2 sont mélangés dans 40 mL d'eau et le mélange obtenu est chauffé à 90 'C pendant 1 heure. 30 mg of Mn (CH 3 COO) 2 are mixed in 40 ml of water and the mixture obtained is heated at 90 ° C. for 1 hour.
1 g de lignosulfonate est ensuite additionné au mélange.  1 g of lignosulfonate is then added to the mixture.
Enfin, 1 mL de peroxyde d'hydrogène (solution aqueuse à 35% massique) est lentement additionné (gouttes à gouttes). Le mélange réactionnel est agité à 90 'C.  Finally, 1 mL of hydrogen peroxide (35% aqueous solution by weight) is slowly added (drops). The reaction mixture is stirred at 90 ° C.
A un temps t de réaction, un échantillon de 1 mL du milieu réactionnel est prélevé, ramené à température ambiante, et filtré sur filtre de 0,45 μηι de diamètre pour l'analyse SEC. Les résultats en fonction du temps sont rassemblés dans le Tableau 5.  At a reaction time, a sample of 1 ml of the reaction medium is taken, brought to room temperature, and filtered through a 0.45 μηι diameter filter for SEC analysis. The results as a function of time are collated in Table 5.
Tableau 5  Table 5
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L'Exemple 5 comparatif montre qu'en l'absence d'acide tungstophosphorique, on n'observe pas de dépolymérisation de la lignine. Exemple 6 : dépolymérisation en présence de H3PW12O40, d'un sel de manganèse et d'un agent oxydant (oxygène) Comparative Example 5 shows that in the absence of tungstophosphoric acid, no depolymerization of lignin is observed. Example 6 Depolymerization in the Presence of H3PW12O40, a Manganese Salt and an Oxidizing Agent (Oxygen)
150 mg de H3PW12O40 sont dissous dans 50 ml_ d'eau distillée. Le pH du mélange obtenu est de 2,5. A l'aide d'une solution de soude à 3 M, le pH est ajusté à 7,3, puis le milieu est chauffé à 90 °C pendant 10 min, et 30 mg de Mn(CH3COO)2.4H20 sont ajoutés. 150 mg of H3PW12O40 are dissolved in 50 ml of distilled water. The pH of the mixture obtained is 2.5. Using a 3M sodium hydroxide solution, the pH is adjusted to 7.3, then the medium is heated at 90 ° C. for 10 min, and 30 mg of Mn (CH 3 COO) 2.4H 2 O are added.
Le chauffage à 90 °C se poursuit pendant 1 h, puis 1 g de lignosulfonate est ensuite additionné au mélange et le pH est ajusté à 12,6 à l'aide d'une solution de soude à 3 M.  The heating at 90 ° C is continued for 1 h, then 1 g of lignosulphonate is then added to the mixture and the pH is adjusted to 12.6 with a 3M sodium hydroxide solution.
Le mélange obtenu est ensuite introduit dans un autoclave et chauffé à 170 °C pendant 1 h sous une pression en 02 fixée à 5 bar initialement. The mixture obtained is then introduced into an autoclave and heated at 170 ° C for 1 h under a pressure of 0 2 set at 5 bar initially.
Après 1 h à 170 'C, l'autoclave est dépressurisé et le pH mesuré est de 12,45. After 1 h at 170 ° C, the autoclave is depressurized and the measured pH is 12.45.
Un échantillon de 1 mL du milieu réactionnel est prélevé, ramené à température ambiante, et filtré sur filtre de 0,45 μηι de diamètre pour l'analyse SEC. A sample of 1 mL of the reaction medium is taken, brought to ambient temperature, and filtered through a 0.45 μηι diameter filter for SEC analysis.
Les résultats sont rassemblés dans le Tableau 6.  The results are collated in Table 6.
Tableau 6  Table 6
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Au restant du milieu réactionnel, on ajoute 50 mL d'éthanol et on ajuste le pH à 2 par addition d'une solution de HCI à 6 M. Le milieu est ensuite extrait par du chloroforme (3 fois 50 mL), les phases organiques sont rassemblées, séchées sur Na2S04 et les solvants sont évaporés. La purification du brut réactionnel par chromatographie flash sur gel de silice (éluant = acétate d'éthyle/cyclohexane 3/7) a permis d'isoler la vanilline (M = 152 g/mol) et le diformyl gaïacol (M = 180 g/mol) à titre de produits de dépolymérisation. To the remainder of the reaction medium, 50 ml of ethanol are added and the pH is adjusted to 2 by addition of a solution of 6M HCl. The medium is then extracted with chloroform (3 times 50 ml), the organic phases are combined, dried over Na 2 SO 4 and the solvents are evaporated. Purification of the crude reaction product by flash chromatography on silica gel (eluent = ethyl acetate / cyclohexane 3/7) made it possible to isolate vanillin (M = 152 g / mol) and diformyl guaiacol (M = 180 g / mol) as depolymerization products.
Les conditions réactionnelles particulières de l'Exemple 6 (pH, température et oxygène sous pression) permettent d'obtenir une dépolymérisation efficace et rapide de la lignosulfonate. The particular reaction conditions of Example 6 (pH, temperature and oxygen under pressure) make it possible to obtain efficient and rapid depolymerization of the lignosulfonate.
Exemple 7 : dépolymérisation en présence de H3PW12O40, d'un sel de manganèse et d'un agent oxydant (air) EXAMPLE 7 Depolymerization in the Presence of H3PW12O40, a Manganese Salt and an Oxidizing Agent (Air)
150 mg de H3PW12O40 sont dissous dans 50 mL d'eau distillée. Le pH du mélange obtenu est de 2,5. A l'aide d'une solution de soude à 3 M, le pH est ajusté à 7,3, puis le milieu est chauffé à 90 'C pendant 10 min, et 30 mg de Mn(CH3COO)2.4H20 sont ajoutés. Le chauffage à 90 °C se poursuit pendant 1 h, puis 1 g de lignosulfonate est ensuite additionné au mélange et le pH est ajusté à 12,5 à l'aide d'une solution de soude à 3 M. 150 mg of H3PW12O40 are dissolved in 50 ml of distilled water. The pH of the mixture obtained is 2.5. Using a 3M sodium hydroxide solution, the pH is adjusted to 7.3, then the medium is heated at 90 ° C. for 10 min, and 30 mg of Mn (CH 3 COO) 2.4H 2 O are added. The heating at 90 ° C. is continued for 1 h, then 1 g of lignosulphonate is then added to the mixture and the pH is adjusted to 12.5 with a 3M sodium hydroxide solution.
Le mélange obtenu est ensuite introduit dans un autoclave et chauffé à 170 °C pendant 1 h sous une pression en air fixée à 5 bar initialement.  The mixture obtained is then introduced into an autoclave and heated at 170 ° C. for 1 h under an air pressure set at 5 bar initially.
Après 1 h à 170 'C, l'autoclave est dépressurisé et le pH mesuré est de 12,35. After 1 h at 170 ° C, the autoclave is depressurized and the measured pH is 12.35.
Un échantillon de 1 mL du milieu réactionnel est prélevé, ramené à température ambiante, et filtré sur filtre de 0,45 μηι de diamètre pour l'analyse SEC. A sample of 1 mL of the reaction medium is taken, brought to ambient temperature, and filtered through a 0.45 μηι diameter filter for SEC analysis.
Les résultats sont rassemblés dans le Tableau 7.  The results are collated in Table 7.
Tableau 7  Table 7
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L'analyse SEC a permis de détecter la présence de vanilline (M = 152 g/mol) et le diformyl gaïacol (M = 180 g/mol).  SEC analysis detected the presence of vanillin (M = 152 g / mol) and diformyl guaiacol (M = 180 g / mol).
L'Exemple 7 montre que, dans les conditions de l'Exemple 6, l'utilisation de l'air à titre d'agent oxydant donne des résultats équivalents à l'utilisation de l'oxygène.  Example 7 shows that, under the conditions of Example 6, the use of air as an oxidizing agent gives results equivalent to the use of oxygen.
Exemple 8 : Comparatif, en l'absence d'acide tungstophosphorique et de sel de manganèse Example 8 Comparative, in the Absence of Tungstophosphoric Acid and Manganese Salt
Cet exemple reprend les conditions de l'Exemple 7, à l'exception de l'acide tungstophosphorique et du sel de manganèse.  This example uses the conditions of Example 7, with the exception of tungstophosphoric acid and manganese salt.
1 g de lignosulfonate est dissous dans 50 mL d'eau distillée. Le mélange obtenu, de pH = 7,14, est chauffé à 90 'C pendant 1 h, puis le pH est ajusté à 13 à l'aide d'une solution de soude à 3 M.  1 g of lignosulphonate is dissolved in 50 ml of distilled water. The resulting mixture, pH = 7.14, is heated at 90 ° C for 1 h, then the pH is adjusted to 13 with a 3M sodium hydroxide solution.
Le mélange obtenu est ensuite introduit dans un autoclave et chauffé à 170 °C pendant 1 h sous une pression en air fixée à 5 bar initialement.  The mixture obtained is then introduced into an autoclave and heated at 170 ° C. for 1 h under an air pressure set at 5 bar initially.
Après 1 h à 170 'C, l'autoclave est dépressurisé et le pH mesuré est de 10,65. After 1 h at 170 ° C, the autoclave is depressurized and the measured pH is 10.65.
Par analyse SEC du mélange obtenu, on observe un faible niveau de dépolymérisation de la lignine, les produits de dépolymérisation étant de taille supérieure à celle des produits de dépolymérisation de l'Exemple 7. En particulier, aucune trace de vanilline ou de diformyl gaïacol n'est observée. By SEC analysis of the mixture obtained, a low level of depolymerization of lignin is observed, the depolymerization products being of greater size than that of the depolymerization products of Example 7. In particular, no trace of vanillin or of diformyl guaiacol is observed.
La présence d'acide tungstophosphorique et de sel de manganèse permet donc d'atteindre un meilleur niveau de dépolymérisation de la lignine sulfonée. Exemple 9 : dépolymérisation en présence de H3PW12O40, d'un sel de manganèse et d'un agent oxydant (air) The presence of tungstophosphoric acid and manganese salt thus makes it possible to achieve a better level of depolymerization of the sulphonated lignin. EXAMPLE 9 Depolymerization in the Presence of H3PW12O40, a Manganese Salt and an Oxidizing Agent (Air)
150 mg de H3PW12O40 sont dissous dans 50 ml_ d'eau distillée. Le pH du mélange obtenu est de 2,5. A l'aide d'une solution de soude à 3 M, le pH est ajusté à 7,3, puis le milieu est chauffé à 90 'C pendant 10 min, et 30 mg de Mn(CH3COO)2.4H20 sont ajoutés. 150 mg of H3PW12O40 are dissolved in 50 ml of distilled water. The pH of the mixture obtained is 2.5. Using a 3M sodium hydroxide solution, the pH is adjusted to 7.3, then the medium is heated at 90 ° C. for 10 min, and 30 mg of Mn (CH 3 COO) 2.4H 2 O are added.
Le chauffage à 90 °C se poursuit pendant 1 h, puis 1 g de lignine kraft est ensuite additionné au mélange et le pH est ajusté à 12,6 à l'aide d'une solution de soude à 3 M.  The heating at 90 ° C is continued for 1 h, then 1 g of kraft lignin is then added to the mixture and the pH is adjusted to 12.6 with a 3M sodium hydroxide solution.
Le mélange obtenu est ensuite introduit dans un autoclave et chauffé à 170 °C pendant 1 h sous une pression en air fixée à 5 bar initialement.  The mixture obtained is then introduced into an autoclave and heated at 170 ° C. for 1 h under an air pressure set at 5 bar initially.
Après 1 h à 170 'C, l'autoclave est dépressurisé et le pH mesuré est de 12,4.  After 1 h at 170 ° C, the autoclave is depressurized and the measured pH is 12.4.
Un échantillon de 1 mL du milieu réactionnel est prélevé, ramené à température ambiante, et filtré sur filtre de 0,45 μηι de diamètre pour l'analyse SEC.  A sample of 1 ml of the reaction medium is taken, brought to ambient temperature, and filtered through a 0.45 μηι diameter filter for SEC analysis.
Les résultats sont rassemblés dans le Tableau 9.  The results are collated in Table 9.
Tableau 9  Table 9
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Figure imgf000020_0001
L'analyse SEC a permis de détecter la présence de vanilline (M = 152 g/mol) et le diformyl gaïacol (M = 180 g/mol).  SEC analysis detected the presence of vanillin (M = 152 g / mol) and diformyl guaiacol (M = 180 g / mol).
Les conditions réactionnelles particulières de l'Exemple 9 (pH, température et oxygène sous pression) permettent d'obtenir une dépolymérisation efficace et rapide de la lignine kraft.  The particular reaction conditions of Example 9 (pH, temperature and oxygen under pressure) make it possible to obtain efficient and rapid depolymerization of kraft lignin.
Exemple 10 : Comparatif, en l'absence d'acide tungstophosphorique et de sel de manganèse Example 10 Comparative, in the Absence of Tungstophosphoric Acid and Manganese Salt
Cet exemple reprend les conditions de l'Exemple 9, à l'exception de l'acide tungstophosphorique et du sel de manganèse.  This example uses the conditions of Example 9, with the exception of tungstophosphoric acid and manganese salt.
1 g de lignine kraft est dissous dans 50 mL d'eau distillée. Le mélange obtenu, de pH = 7,14, est chauffé à 90 'C pendant 1 h, puis le pH est ajusté à 12,8 à l'aide d'une solution de soude à 3 M.  1 g of kraft lignin is dissolved in 50 ml of distilled water. The resulting mixture, pH = 7.14, is heated at 90 ° C for 1 h, then the pH is adjusted to 12.8 using a 3M sodium hydroxide solution.
Le mélange obtenu est ensuite introduit dans un autoclave et chauffé à 170 °C pendant 1 h sous une pression en air fixée à 5 bar initialement.  The mixture obtained is then introduced into an autoclave and heated at 170 ° C. for 1 h under an air pressure set at 5 bar initially.
Après 1 h à 170 'C, l'autoclave est dépressurisé et le pH mesuré est de 9,20. Un échantillon de 1 mL du milieu réactionnel est prélevé, ramené à température ambiante, et filtré sur filtre de 0,45 μηι de diamètre pour l'analyse SEC. After 1 h at 170 ° C, the autoclave is depressurized and the measured pH is 9.20. A sample of 1 mL of the reaction medium is taken, brought to ambient temperature, and filtered through a 0.45 μηι diameter filter for SEC analysis.
Les résultats sont rassemblés dans le Tableau 10.  The results are collated in Table 10.
Tableau 10  Table 10
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Figure imgf000021_0001
On observe un faible niveau de dépolymérisation de la lignine, les produits de dépolymérisation étant de taille supérieure à celle des produits de dépolymérisation de l'Exemple 9. En particulier, aucune trace de vanilline ou de diformyl gaïacol n'est observée.  A low level of depolymerization of lignin is observed, the depolymerization products being of greater size than that of the depolymerization products of Example 9. In particular, no trace of vanillin or of diformyl guaiacol is observed.
La présence d'acide tungstophosphorique et de sel de manganèse permet donc d'atteindre un meilleur niveau de dépolymérisation de la lignine kraft.  The presence of tungstophosphoric acid and manganese salt thus makes it possible to achieve a better level of depolymerization of kraft lignin.

Claims

REVENDICATIONS
Procédé de dépolymérisation de la lignine, comprenant une étape de mise en présence de lignine, d'au moins un sel de manganèse, d'acide tungstophosphorique ou d'un de ses sels, et d'un agent oxydant, dans au moins un solvant. Process for the depolymerization of lignin, comprising a step of bringing lignin, at least one salt of manganese, tungstophosphoric acid or a salt thereof, and an oxidizing agent into contact in at least one solvent .
Procédé selon la revendication 1 , dans lequel la lignine est une lignine sulfonée. The process of claim 1 wherein the lignin is a sulfonated lignin.
Procédé selon la revendication 1 , dans lequel la lignine est une lignine Kraft. The process of claim 1 wherein the lignin is a Kraft lignin.
Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel l'agent oxydant est choisi dans le groupe consistant en le peroxyde d'hydrogène, le peroxyde de benzoyle, 02, l'air, 03, KMn04 et Nal04. A process according to any one of claims 1 to 3 wherein the oxidizing agent is selected from the group consisting of hydrogen peroxide, benzoyl peroxide, O 2 , air, O 3 , KMnO 4 and NalO 4 .
Procédé selon la revendication 4, dans lequel l'agent oxydant est choisi dans le groupe constitué du peroxyde d'hydrogène, de l'oxygène et de l'air. The process of claim 4 wherein the oxidizing agent is selected from the group consisting of hydrogen peroxide, oxygen and air.
Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, comprenant en outre l'addition d'un composé apte à piéger les radicaux libres. A process as claimed in any one of claims 1 to 5 further comprising adding a compound capable of trapping free radicals.
Procédé selon la revendication 6, dans lequel le composé apte à piéger les radicaux libres est la N-acétylcystéine. The process of claim 6 wherein the free radical scavenging compound is N-acetylcysteine.
Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel le sel de manganèse est un sel de Mn(ll). The process of any one of claims 1 to 7, wherein the manganese salt is an Mn (II) salt.
Procédé selon la revendication 8, dans lequel le sel de manganèse est Mn(CH3COO)2 ou MnCI2. The process of claim 8 wherein the manganese salt is Mn (CH 3 COO) 2 or MnCl 2 .
Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel le rapport molaire entre l'acide tungstophosphorique et la lignine est compris entre 0,1 et 10, de préférence entre 0,5 et 5. Process according to any one of Claims 1 to 9, in which the molar ratio between tungstophosphoric acid and lignin is between 0.1 and 10, preferably between 0.5 and 5.
1 1 . Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel le rapport molaire entre l'agent oxydant et la lignine est compris entre 1 et 1000, de préférence entre 100 et 500. 1 1. Process according to any one of claims 1 to 10, wherein the molar ratio between the oxidizing agent and the lignin is between 1 and 1000, preferably between 100 and 500.
12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 1 1 , dans lequel le solvant est un mélange d'eau et d'un solvant organique polaire. The process of any one of claims 1 to 11, wherein the solvent is a mixture of water and a polar organic solvent.
13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 1 1 , dans lequel le solvant est l'eau. The process of any one of claims 1 to 11, wherein the solvent is water.
14. Utilisation de l'acide tungstophosphorique, ou d'un de ses sels, en association avec un sel de manganèse et un agent oxydant pour dépolymériser la lignine. 14. Use of tungstophosphoric acid, or a salt thereof, in combination with a manganese salt and an oxidizing agent to depolymerize lignin.
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PATEL ET AL., EUR. J. INORG. CHEM., 2011, pages 1871 - 1875

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