Monolithes à porosité multi-échelle comme supports pour la réduction enzymatique du CO2 en molécules d'intérêts

La conversion du dioxyde de carbone en molecules d'interets est un enjeu majeur de notre societe moderne. Actuellement, ces reactions sont tres couteuses en energie, impliquent de hautes pressions et temperatures et sont faiblement selectives. Une alternative seduisante serait l’utilisation d’enzymes redox, i.e. des deshydrogenases, qui fonctionnent a pH neutre, temperature et pression ambiantes et sont tres selectives. Le frein a leur utilisation est leur stabilite et le fait qu’elles necessitent la presence du cofacteur nicotinamide adenine dinucleotide (NAD+ / NADH), couteux et delicat a regenerer. L’immobilisation de deshydrogenases sur des supports poreux monolithiques est proposee dans ce travail de these dans l’objectif de developper des reacteurs en flux continu.Dans un premier temps, des monolithes siliciques a porosite hierarchique macro- et mesoporeux ont ete prepares. Des macropores plus larges allant jusqu’a 35-50 microns ont ete obtenus. Dans un second temps, des syntheses de monolithes de carbone a porosite hierarchique en une etape ou en plusieurs etapes par depot de carbone sur des monolithes siliciques (greffage de saccharose, suivi de polymerisation et carbonisation) ont ete developpees. Ce travail a permis un controle fin de la macro-, meso et microporosite. Des monolithes de carbone avec une surface specifique superieure a 1200 m2.g-1 ont notamment pu etre obtenus. Ces materiaux presentent non seulement une macroporosite large (35-50 µm), mais egalement une mesoporosite bimodale. Au-dela d’une porosite multi-echelle, ces materiaux carbones presentent l’avantage d’etre conducteurs du courant electrique. Ils peuvent ainsi etre utilises comme support pour l’electrocatalyse enzymatique. Ces monolithes de carbones ont ete utilises pour l’immobilisation de formiates deshydrogenases connus pour pouvoir reduire le CO2 en presence du cofacteur NADH. La regeneration du cofacteur est etudiee soit par voie electrochimique soit par voie biocatalytique a l'aide d'une deuxieme enzyme la phosphite deshydrogenase. Des etudes de fonctionnalisation des monolithes carbones pour la co-immobilisation des enzymes et du cofacteur ont egalement ete initiees.