Le CCVC soutient des activités de recherche liées à la synthèse et à l'utilisation de produits chimiques respectant des critères de développement durable. La chimie verte consiste plus précisément à appliquer un ensemble de principes visant à réduire ou à atténuer l'utilisation ou la production de substances dangereuses lors de la conception, de la fabrication et de l'utilisation de produits chimiques.

La catalyse est au cœur de ces principes et constitue l'un des axes majeurs du CCVC. Son programme de recherche se compose de cinq thèmes interdépendants qui favorisent l'obtention d'un profil vert des molécules et des procédés selon les axes suivants :

Axe 1 : Invention de réactions catalytiques
Axe 2 : Des outils émergents pour la synthèse verte
Axe 3 : Transformation des ressources renouvelables
Axe 4 : Catalyseurs et molécules vertes pour le stockage de l'énergie
Axe 5 : Évaluation et développement de politiques en chimie verte

Responsables: BOFFITO, Daria Camilla – Polytechnique Montréal et COLLINS, Shawn – Université de Montréal

Principaux : Arndtsen, Auclair, Bohle, Bélanger Chabot, Claire Da Silva, Forgione, Hanan, Kopyscinski, Légaré, Moitessier, Ottenwaelder, Paquin, Patience, Pelletier, Quaglia, Schaper

Secondaires: Charette, Do, Gleason, Hazlett, Iliuta, Lebel, Li, Lumb, Ollevier

La catalyse permet de repenser les méthodes de synthèse moléculaire, représentant ainsi un pilier fondamental de la chimie verte et des initiatives en faveur du développement durable. Les chercheurs affiliés à cet axe se consacreront à l’étude exhaustive de toutes les formes de catalyse, considérées comme intrinsèquement complémentaires. La catalyse homogène, souvent à l’origine de la découverte de nouvelles réactions, sera exploitée pour élaborer des voies innovantes menant à la production pharmaceutique ou polymérique, à l’utilisation de ressources renouvelables (axe 3) ainsi qu’à la mise en œuvre de photocatalyseurs (axe 2). Ces approches pourront être combinées avec la catalyse hétérogène, laquelle permet le recyclage des catalyseurs et assure une stabilité élevée, ce qui est indispensable pour les applications industrielles à grande échelle. Par ailleurs, les biocatalyseurs naturels représentent des systèmes d’une efficacité remarquable capables d’opérer dans un solvant écologique tel que l’eau (axe 2), tout en pouvant être modulés intentionnellement afin d’améliorer leurs performances dans la synthèse de produits pharmaceutiques ou autres produits chimiques.

Responsables: CHARETTE, André – Université de Montréal et OLLEVIER, Thierry – Université Laval

Principaux : Boudreault, Bélanger, Canesi, Cecioni, Claverie, Damha, Gleason, Guindon, Lubell, Nazemi, Schmitzer, Spino, Vallée-Bélisle, Wilds

Secondaires: Auclair, Collins, Cosa, Forgione, Harrington, Lavoie, Leonard, Li, Lumb, Légaré, Moitessier, Paquin, Wuest

Cet axe de recherche se consacre à l’élaboration de méthodes innovantes visant à synthétiser des molécules selon des procédés écologiquement responsables. Cet axe vise notamment à intégrer les technologies émergentes à ces nouvelles approches. Parmi les exemples citons le remplacement des solvants toxiques par des alternatives inoffensives, l'utilisation de conditions sans solvant grâce à la mécanochimie ou l'exploitation de la photochimie pour créer ou rompre des liaisons de manière propre. Par ailleurs, la synthèse en flux continu constitue une stratégie efficace pour adapter aisément les procédés à une échelle industrielle et s’impose désormais comme une norme dans la production d’intermédiaires réactionnels essentiels.

Responsables: MACGILLIVRAY, Leonard – Université de Sherbrooke et LI, Chaojun – McGill University

Principaux : Bougie, Fontaine, Harrington, Howarth, Iliuta, Larachi, Lavoie, Lumb, McCalla

Secondaires: Boffito, Kopyscinski, Moores, Patience, Vallée-Bélisle

La transformation de la biomasse ainsi que d’autres ressources abondantes en produits à forte valeur ajoutée ouvre de nouvelles perspectives pour le développement de la bioéconomie au Québec. L’axe 3 vise à opérer une transition d’une industrie chimique fondée sur la pétrochimie vers une industrie reposant sur des matériaux naturellement abondants. À titre d’exemples, on peut mentionner la valorisation des déchets de chitine, de lignine et de cellulose en plastiques écologiques, la conversion du CO2 en produits fondamentaux de grande valeur, ainsi que l’élaboration de procédés écologiques pour le raffinage des métaux. Par ailleurs, l’axe 3 entretient des interactions intrinsèques avec les autres axes par le biais de l’utilisation de la catalyse (axe 1), l’exploitation d’outils réactionnels propres (axe 2) ou encore l’emploi de molécules dérivées de la biomasse destinées au stockage énergétique (axe 4).

Responsables: GOULET, Marc-Antoni – Concordia University et LEBEL, Hélène – Université de Montréal

Principaux : Do, Dollé, Fontaine, Hamzehpoor, Hazlett, Majewski, Rochefort, Santato, Wuest

Secondaires: Arndtsen, Canesi, Claverie, Fontaine, Hanan, Larachi, McCalla, Ottenwaelder

La problématique de la consommation énergétique constitue un enjeu central des axes 1 à 3, dans la mesure où l'industrie chimique représente environ 15 % de la consommation énergétique mondiale. L’axe 4 se propose d’exploiter cette dynamique énergétique sous un angle distinct : développer des technologies propres afin de faciliter la transition vers les énergies renouvelables et ainsi contribuer durablement à la mise en œuvre du « Plan pour une économie verte » du Québec. Cet axe novateur explore des solutions moléculaires écologiques pour le stockage de l’énergie ainsi que des stratégies catalytiques destinées à valoriser les ressources énergétiques renouvelables. Le succès de l’axe 4 repose sur son interaction étroite avec les autres axes : la synthèse verte (axe 2) sera mobilisée pour élaborer des molécules organiques électroactives adaptées aux batteries redox à flux, les photocatalyseurs (axe 1) seront exploités afin de produire des carburants « hydrogène vert » (H2) à partir de l’eau, tandis que les métaux abondants présents dans la croûte terrestre (axe 3) serviront à concevoir de nouvelles générations de batteries.

Responsables: GHOSHAL, Subhasis – McGill University et MOORES Audrey – McGill University

Principaux : Bulle, Cosa, Hamoudi, Jordaan, Larivière, McKeague, Thibodeaux

Les progrès réalisés dans le domaine de la chimie verte doivent faire l’objet d’une évaluation rigoureuse à chaque étape afin de garantir leur innocuité réelle et leur conformité aux objectifs inhérents aux technologies durables. Bien que ces problématiques n’aient pas constitué une priorité pour un grand nombre de chercheurs par le passé, elles demeurent fondamentales pour assurer le développement pérenne de ce champ scientifique. Les chercheurs affiliés à l’axe 5 se consacreront à l’étude du devenir environnemental ainsi qu’à l’évaluation toxicologique des substances concernées, appliqueront les principes de la chimie verte aux découvertes issues des autres axes mentionnés précédemment, et veilleront à intégrer ces avancées dans le cadre de l’élaboration des politiques publiques afin d’informer les décideurs sur les innovations récentes et de favoriser une adoption accélérée des nouvelles technologies. Parallèlement à leurs travaux scientifiques, les membres de l’axe 5 organiseront également des ateliers visant à faciliter l’intégration de ces outils au sein des initiatives conduites par les autres membres du CCVC.