Nouveaux monomères carbonates à base de lignine : vers des substituts durables aux polyuréthanes non conventionnels sans isocyanates

Les polyuréthanes sont des matériaux polymères largement utilisés dans de nombreux domaines (bâtiment, automobile, textiles, revêtements), mais leur synthèse repose majoritairement sur des isocyanates issus de ressources fossiles, présentant des risques importants pour la santé et l’environnement. Leur production et leur fin de vie posent ainsi des enjeux majeurs en termes de toxicité et de durabilité.

Dans ce contexte, les polyuréthanes sans isocyanates (NIPU) apparaissent comme une alternative prometteuse, mais souffrent encore de performances mécaniques limitées lorsqu’ils sont issus de ressources biosourcées. L’objectif de cette thèse est de développer de nouveaux monomères carbonates dérivés de la lignine, une ressource abondante et renouvelable issue de la biomasse, afin de concevoir des matériaux à la fois performants et plus respectueux de l’environnement.

Le projet repose sur une approche de chimie verte en plusieurs étapes :

• valorisation de composés aromatiques issus de la lignine (ex : eugénol),
• synthèse d’intermédiaires époxydes par oxydation sélective,
• conversion en carbonates cycliques via réaction avec le CO₂,
• polymérisation avec des diamines biosourcées pour obtenir des réseaux polymères.

Les matériaux obtenus seront caractérisés en termes de propriétés thermomécaniques (DSC, TGA, DMA) et leurs performances comparées à celles des polyuréthanes conventionnels.

Ce travail s’inscrit dans une démarche interdisciplinaire à l’interface entre chimie organique, chimie des matériaux et développement durable, avec des perspectives d’applications industrielles dans les secteurs des matériaux, des revêtements et des formulation

Ce projet de thèse s’appuie sur un environnement scientifique riche et complémentaire, impliquant plusieurs établissements académiques de premier plan.

Les 18 premiers mois se dérouleront à l’Université de Technologie de Compiègne (UTC), école d’ingénieurs reconnue, au sein du laboratoire TIMR, équipe MAB (Mécanismes et Applications des Bioprocédés), spécialisée dans la valorisation de la biomasse et les approches de chimie verte couplées aux bioprocédés. Ces travaux porteront sur la synthèse, la purification et la fonctionnalisation de monomères époxydes issus de dérivés de la lignine sous la direction du Dr. Claire Ceballos.

Les 18 mois suivants auront lieu à Sorbonne Université, au sein du Laboratoire de Réactivité de Surface (LRS), reconnus pour leur expertise en catalyse et en chimie des matériaux. Sous la direction du Pr. Franck Launay, les recherches porteront notamment sur la catalyse hétérogène et la transformation des monomères développés.

Le projet bénéficie également d’une collaboration avec l’Université Claude Bernard Lyon 1, via le Dr. Romain Tavernier, spécialiste des matériaux polymères. Cette collaboration permettra d’aborder les aspects de polymérisation, de réticulation et de relations structure–propriétés. Des séjours ponctuels à Lyon seront prévus afin de réaliser certaines caractérisations avancées.

Le candidat recherché sera titulaire d’un diplôme de master ou d’ingénieur, avec des compétences en chimie organique et catalyse. Des compétences en chimie des métériaux seraient un plus. Il devra être fortement intéressé par le travail expérimental. De bonnes compétences en communication, une forte motivation pour la chimie durable, l’autonomie ainsi que la capacité à évoluer dans un environnement de recherche interdisciplinaire sont essentielles.