Des chimistes verts synthétisent de la vanilline à partir de sciure de bois

La demande d'arôme de vanille dépasse de dix pour un l'offre de gousses de vanille naturelles. Il y a donc un énorme intérêt à trouver des moyens peu coûteux et faciles de synthétiser la vanilline, l'aldéhyde phénolique qui est l'ingrédient actif de cet arôme.

Une approche de longue date consiste à fabriquer de la vanilline à partir de la lignine, un biopolymère présent dans la pâte de bois et par conséquent l'un des polymères organiques les plus courants sur la planète. Les bouquinistes ont tendance à avoir une odeur agréable car la lignine du papier se dégrade en vanilline. Dans les années 1980, environ 60 % de la vanilline synthétique mondiale provenait de déchets de lignine produits par une seule usine de papier au Canada.

Il y a cependant un problème avec cette approche. Le procédé commercial d'oxydation de la lignine repose sur un mélange d'hydroxyde de sodium et de sulfure de sodium, appelé liqueur blanche, qui est une base forte et très corrosive. Les sous-produits de ce processus doivent ensuite être neutralisés avec des acides forts. Par conséquent, la production de vanilline de cette manière est si dommageable pour l'environnement qu'elle est rarement utilisée aujourd'hui.

D'autres approches impliquant des solvants organiques sont également évitées car ces solvants sont hautement inflammables et toxiques et présentent des risques environnementaux importants.

Au lieu de cela, les chimistes ont tendance à synthétiser la vanilline en utilisant un processus plus écologique mais plus coûteux basé sur le matériau pétrochimique, le gaïacol.

Néanmoins, il existe un grand intérêt à trouver un moyen respectueux de l'environnement de fabriquer de la vanilline à partir de la lignine en raison du potentiel d'être si bon marché.

Aujourd'hui, Ahmad Shamsuri et D K Abdullah de l'Université Putra Malaysia affirment avoir découvert un moyen respectueux de l'environnement d'oxyder la lignine en vanilline qui a le potentiel de changer l'économie de la synthèse de la vanilline.

Leur méthode est basée sur la chimie relativement nouvelle des liquides ioniques, des sels qui existent à l'état liquide. Ces liquides sont constitués d'anions et de cations qui, bien que liés, sont également capables de se déplacer librement à l'état liquide.

La plupart des liquides ioniques sont extrêmement toxiques. Mais ces dernières années, les chimistes ont commencé à jouer avec des versions avec des anions et des cations beaucoup moins réactifs et donc moins dommageables.

L'un d'eux est le méthylsulfate de 1,3-diméthylimidazolium, une substance relativement bénigne qui est liquide à température ambiante.

Shamsuri et Abdullah ont commencé avec de la lignine qu'ils ont récupérée dans une scierie locale qui transformait les hévéas. Ils ont dissous la lignine dans le méthylsulfate de 1,3-diméthylimidazolium, puis ont fait barboter de l'oxygène à travers le liquide. Enfin, ils ont ensuite séparé la vanilline et tout autre sous-produit d'oxydation en filtrant le mélange.

Les résultats de leur analyse de ce filtrat sont intéressants. Shamsuri et Abdullah ont utilisé à la fois l'analyse infrarouge par transformée de Fourier et la chromatographie liquide à haute pression pour identifier la présence de vanilline dans cette substance.

C'est important car cela montre le potentiel des liquides ioniques pour remplacer les processus nuisibles à l'environnement par des processus beaucoup plus écologiques. En effet, le mouvement de la chimie verte est en train de changer discrètement la façon dont l'industrie chimique fait son travail et, ce faisant, fait des pas de géant pour aider à préserver la planète. C'est l'une des grandes histoires méconnues de la science moderne.

Peut-être que la future production de vanilline n'en sera qu'une petite partie.

Réf : arxiv.org/abs/1306.2442 : Une étude préliminaire de l'oxydation de la lignine du bois d'hévéa à la vanilline en milieu liquide ionique

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