OCL 2016, 23(5) D510 c A. Godard et al., Published by EDP Sciences 2016 OCL DOI: 10.1051/ocl/2016037 Oilseeds & fats Crops and Lipids Available online at: www.ocl-journal.org
Research Article –Dossier Open Access NEW PERSPECTIVES OF EUROPEAN OLEOCHEMISTRY Les nouvelles perspectives de l’oleochimie´ europeenne´ From crops to products for crops: preserving the ecosystem through the use of bio-based molecules
Anaïs Godard, Pascale de Caro, Emeline Vedrenne, Zéphirin Mouloungui and Sophie Thiebaud-Roux
Laboratoire de Chimie Agro-industrielle (LCA), Université de Toulouse, INRA, INPT, Toulouse, France ossier
Received 23 June 2016 – Accepted 30 August 2016 D
Abstract – In a context of dwindling oil reserves and environmental pressures, the chemical industry needs to inno- vate by developing new processes for producing bioproducts from raw plant materials. Unsaturated fatty acids from vegetable oils constitute a highly promising renewable resource that can be used to diversify productions, decreasing reliance on petroleum. A starting material rich in oleic acid has been obtained through the selection of high-oleic sun- flower varieties and enzymatic hydrolysis of the oil they produce. The double bonds of this unsaturated raw material have been cleaved in green oxidizing conditions involving a biphasic lipophilic-aqueous system including hydrogen peroxide as an oxidant and a peroxo-tungsten complex Q3{PO2[WO(O2)2]4} as a phase-transfer catalyst (PTC) and co-oxidant. This PTC efficiently transferred oxygen to the substrate in the lipophilic phase. A mono-acid (pelargonic acid) and a di-acid (azelaic acid), with shorter, unusual hydrocarbon chains not present in the natural state, were syn- thesized and purified through an intensive process. Pelargonic acid was then formulated as an environmentally friendly biocontrol agent for weeds. We extended this green process of oxidative scission to other fatty acids and derivatives, to obtain other short-chain acids with diverse potential applications. This production chain (crops, reaction and purification processes, products, applications) is based on a sustainable development strategy.
Keywords: Oxidative scission / oleic acid / green process / ecodesign / biocontrol
Résumé – De la plante aux bioproduits destinés au biocontrôle : préserver l’écosystème par l’utilisation de mo- lécules biosourcées. Dans un contexte de diminution des réserves fossiles et de pressions réglementaires et environne- mentales, l’industrie chimique tend à innover en développant de nouveaux procédés pour la production de bioproduits d’origine végétale. Les acides gras insaturés d’une huile végétale constitue une ressource renouvelable prometteuse qui peut être utilisée pour diversifier les productions et réduire la dépendance vis-à-vis du pétrole. Dans cet article, une matière première riche en acide oléique a été obtenue par l’hydrolyse enzymatique de l’huile de tournesol hautement oléique, obtenue par sélection variétale. Les doubles liaisons de cette matière première insaturée ont été clivées dans des conditions oxydantes impliquant un système biphasique aqueux-lipophile, avec le peroxyde d’hydrogène comme oxydant et le complexe peroxo-tungtène Q3{PO2[WO(O2)2]4} comme catalyseur de transfert de phase (CTP) et co- oxydant. Ce CTP a permis d’assurer un transfert efficace vers le substrat en phase lipophile. Un mono-acide (acide pélargonique) et un di-acide (acide azélaïque) à chaînes impaires plus courtes, peu présentes à l’état naturel, ont été ainsi synthétisés et purifiés grâce à un procédé intensifié. L’acide pélargonique a été formulé en tant qu’agent de bio- contrôle écocompatible. Ce procédé vert de scission oxydante a été appliqué à d’autres acides gras et à leurs dérivés pour obtenir de nouveaux acides à chaînes courtes ayant différentes applications potentielles. Cette filière de produc- tion (culture, procédés de transformation et de purification, produits et leurs application) est basée sur une stratégie de développement durable.
Mots clés : Scission oxydante / acide oléique / procédé vert / écoconception / biocontrôle