La chimie en flux en soutien de l’industrie des polymères fluorés

Le trifluorométhane (HFC-23) est un sous-produit non-PFAS de l’industrie des polymères fluorés et en particulier de la synthèse du tétrafluoroéthylène (TFE). Bien qu'il soit non toxique et n'appauvrisse pas la couche d'ozone, il présente un potentiel de réchauffement global (PRG) extrêmement élevé, environ 15 000 fois supérieur à celui du CO₂, ainsi qu'une durée de vie atmosphérique de 264 ans. Ce gaz sans utilité ou application industrielle majeure et dont environ 20 000 tonnes sont produites chaque année pose donc un problème écologique . Pour respecter l’Amendement de Kigali (Protocole de Montréal), les fabricants de polymères fluorés n’ont d’autre choix que de le détruire via un procédé de pyrolyse énergivore, coûteux et potentiellement polluant.

Bien qu'aucune voie de valorisation industrielle du HFC-23 n'ait encore été développée à grande échelle, certaines équipes de recherche ont démontré qu'il pouvait constituer une brique moléculaire à un atome de carbone (C1) polyvalente pour la synthèse de composés fluorés. Jusqu’ici, aucune méthode ne permettait cependant de le transformer en un composé fluoré à deux carbones (C2), comme la trifluorovinylamine (TFVA), qui serait encore bien plus utile pour la chimie des organofluorés. Une réalité qui pourrait bien changer grâce à la chimie en flux.

Dans une étude parue dans Nature Synthesis, des chimistes de l’Institut CARMEN (CNRS/INSA Rouen Normandie/Université Rouen Normandie/Université Caen Normandie/ENSI Caen) proposent en effet une solution élégante et innovante qui permet, grâce à la chimie en flux continu, de transformer directement le HFC-23 en TFVA en une seule étape et à grande échelle. Le principal défi consistait à enchaîner, en une seule étape, plusieurs réactions extrêmement rapides faisant intervenir des molécules intermédiaires si instables qu'elles disparaissent presque aussitôt qu'elles se forment. Et c’est précisément là que la chimie en flux continu prend toute son importance : au lieu de mélanger tous les réactifs dans un même récipient, ceux-ci circulent dans un système où le temps de réaction, la température et les proportions sont contrôlés avec une très grande précision. Cette maîtrise permet d'exploiter des espèces chimiques habituellement trop réactives pour être utilisées efficacement.

Le TFVA ainsi obtenu facilement et en grandes quantités devient un nouveau pilier pour la synthèse de molécules fluorées non PFAS, offrant aux chimistes un large éventail de transformations jusqu’alors inaccessibles. Cette avancée concourt à proposer une voie originale de valorisation du HFC-23, en le convertissant en ressource utile plutôt qu’en déchet à détruire.

Rédacteur : AVR