Sur proposition du Conseil de Recherche de l’UCLouvain, le conseil d’administration de la Fondation Francqui a décidé d’octroyer au Prof. Damien Debecker la prestigieuse chaire « Francqui Research professor ». Il s'agit d'un subside de 120 000 € qui permet au lauréat d’alléger fortement ses charges d’enseignement pour se consacrer plus pleinement à la recherche. Cette chaire est attribuée par la Fondation à de jeunes académiques ou Professeurs dont la qualité de la recherche est exceptionnelle et qui par leur rayonnement international augmentent le prestige de l’Université. Le bénéficiaire de cette chaire porte le titre de "Professeur de Recherche Francqui" pour une période de trois ans.
À la découverte de la catalyse hybride
La catalyse est le phénomène par lequel une substance (le catalyseur) accélère les réactions chimiques sans pour autant être consommée dans le processus. Par exemple, les enzymes sont les catalyseurs du monde vivant ; elles permettent de réaliser de manière efficace et sélective les réactions du métabolisme des êtres vivants. La biocatalyse peut être exploitée pour la synthèse organique en conditions relativement douces. En chimie industrielle, on utilise plus généralement des « catalyseurs hétérogènes » c’est-à-dire des solides, souvent inorganiques et relativement robustes. Ces catalyseurs peuvent fonctionner dans des conditions sévères et peuvent être récupérés, réutilisés, ou opérés en mode continu. Le concept de « catalyse hybride » est de combiner les deux types de catalyseurs pour tirer parti des qualités et atténuer les limitations de chacun des partenaires.
Dans une récente publication publiée dans la revue Chemical Science, l’équipe de Damien Debecker a montré qu’il était possible de combiner de manière efficace une enzyme et un catalyseur inorganique microporeux (une zéolithe) dans un même solide bi-fonctionnel. Ce matériau hybride permet de catalyser une première réaction (par l’enzyme), dont le produit est ensuite utilisé dans une deuxième réaction (catalysée par la zéolithe). Ce concept de catalyse hybride ouvre la voie à de nouveaux procédés chimiques dans lesquels de multiples réactions sont réalisées « en cascade » avec un seul catalyseur solide multifonctionnel.
Le projet
La chaire Francqui Research Professor va permettre à l’équipe du Prof. Damien Debecker d’explorer de nouveaux horizons en catalyse hybride. Cette stratégie est confrontée à deux défis majeurs. D’abord il faut rendre compatibles les partenaires inorganiques et biologiques pour obtenir un matériau bi-fonctionnel. Par exemple, il s’agit de greffer l’enzyme à la surface du catalyseur hétérogène ou de la piéger dans la porosité d’un catalyseur hétérogène structuré. Ici, le groupe développe des méthodes innovantes de chimie des matériaux, utilisant les principes de la chimie sol-gel, du procédé aérosol, de la fonctionnalisation de surface, etc. Ensuite, il faut trouver des fenêtres opérationnelles (solvant, température, pression, etc.) qui permettent aux deux partenaires de travailler efficacement et simultanément. Typiquement, il faut trouver des catalyseurs hétérogènes très actifs, qui peuvent donc travailler en conditions relativement douces, et en parallèle, il faut stabiliser l’enzyme contre les phénomènes de désactivation.
Maîtriser les paramètres qui dictent le fonctionnement de ces structures hybrides est l’un des centres d’intérêt du laboratoire. À partir de cette compréhension fondamentale, l’idée est de mettre en œuvre cette stratégie pour proposer des procédés chimiques plus efficaces et plus verts. L’équipe compte se concentrer sur des procédés de valorisation de molécules issues de la biomasse, ce qui constitue incontestablement un défi important pour le secteur de la chimie. En tirant parti de la proximité physique entre les différentes entités catalytiques, on peut envisager d’augmenter la sélectivité des réactions en cascade. En évitant les étapes intermédiaires de séparation et de purification, on se dirige vers des procédés chimiques intensifiés, moins énergivores et générant moins de déchets.
Je suis très reconnaissant à la Fondation Francqui pour la confiance qu’elle me témoigne en m’accordant cette chaire et à l’UCLouvain pour son soutien. J’aime beaucoup enseigner à la Faculté des Bioingénieurs ; le contact quotidien avec les étudiants me manquera certainement durant ces trois années ! Cependant, les projets de recherche que nous menons actuellement sont très excitants et je me réjouis d’avoir l’opportunité de m’y consacrer pleinement. La chaire me permettra de donner un coup d’accélérateur à cette thématique de catalyse hybride en laquelle je crois beaucoup. Et je me sens enthousiaste à l’idée d’accueillir et d’accompagner les nouveaux talents qui rejoignent l’équipe !
Contact : damien.debecker@uclouvain.be
Plus d’info : www.damiendebecker.com