B2 · Episode 2 · 5:55
A Catalysis Master's Green Chemistry Research
French chemist Jean-François Carpentier explains his team's research on organometallic catalysts that enable precise, efficient polymerization—producing both conventional and biodegradable plastics from biomass. He highlights stereocontrol, 'immortal' catalysis, and the growing global shift toward green chemistry.
Source：Université de Rennes / Wikimedia Commons · License：CC BY 3.0
Transcript
Jean- François Carpentier, j'ai 47 ans,
Jean-François Carpentier. I am 47 years old.
je suis arrivé en septembre 2001 à Rennes, je suis originaire de Lille,
I arrived in Rennes in September 2001, and I’m originally from Lille in northern France.
dans le Nord. Je suis arrivé à l'université sur un poste de professeur de chimie.
I joined the university as a chemistry professor.
Je suis actuellement directeur d'une des onze équipes de l'Institut des sciences
Currently, I direct one of the eleven research teams at the Rennes Institute of Chemical Sciences—
chimiques de Rennes, l'équipe organométallique matériaux et catalyse,
the Organometallic Materials and Catalysis team—
et je suis également directeur de l'école doctorale Sciences de la Matière.
and I also serve as director of the Doctoral School of Matter Sciences.
Si je reçois effectivement la médaille d'argent à titre personnel,
If I personally receive this silver medal,
je pense et je tiens à le
I want to stress—and must stress—
signaler, que c'est le résultat de tout un travail collectif,
that it reflects the collective work of many people:
que ce soit les permanents et tous les doctorants et les post- doctorants qui ont
permanent staff, plus all PhD students and postdocs who have worked here over the past decade.
œuvré là sur ces dix dernières années.
They’ve all contributed significantly.
Notre groupe a œuvré à développer des catalyseurs
Our group has worked to develop so-called organometallic catalysts—
dits organométalliques, catalyseurs qui associent une
catalysts that combine an organic component
composante organique à une composante métallique,
with a metallic component.
et ils se sont avérés efficaces dans différents processus de polymérisation pour
These catalysts have proven effective in various polymerization processes
faire des matériaux, donc dans le domaine des plastiques traditionnels,
to produce materials—such as conventional plastics—
et puis on a développé des
and we’ve also developed new polymers—
polymères qui sont des polymères d'hiver, en ce sens
what we call ‘winter polymers’—
que leur matière première est issue de la
because their raw materials come from biomass;
biomasse, et puis ce sont des matériaux qui sont beaucoup plus facilement
furthermore, these materials degrade much more easily.
dégradables. Un catalyseur, et
A catalyst—especially the ones we develop—
notamment les catalyseurs que l'on développe,
are molecular catalysts,
sont des catalyseurs moléculaires,
meaning they have extremely well-defined structures.
donc c'est un catalyseur extrêmement bien défini. Alors à l'échelle macroscopique,
On a macroscopic scale, they appear as powders,
on les voit sous forme de poudre, mais effectivement, nous,
but under the conditions we use them, they’re actually dissolved in solution.
les conditions dans lesquelles on les met en œuvre, ils sont en solution.
So they operate in solution.
Ce catalyseur, qu'est- ce qu'il va faire?
What will this catalyst do?
Il va venir chercher les
It will seek out
éléments constitutifs du futur polymère pour pouvoir les assembler.
the building blocks of the future polymer, so it can assemble them.
Donc la brique élémentaire du matériau plastique, du polymère,
So, the fundamental building block of plastic materials—the polymer—
pour nous c'est ce qu'on appelle le monomère.
is what we call a monomer.
On trouve ça dans monomère et polymère.
You’ll find ‘mono-’ in both ‘monomer’ and ‘polymer.’
Un polymère, c'est une grosse molécule qui est faite de l'agencement d'une multitude
A polymer is a large molecule
de monomères. Et ce catalyseur va venir prendre les unités monomères les unes après
made up of many monomers arranged in order. This catalyst will pick up monomer units, one after another,
les autres pour d'une part créer des liaisons entre elles,
first creating chemical bonds between them,
apporter la cohésion à la molécule,
thereby giving the molecule structural integrity;
mais également il va être capable de contrôler la façon dont ces unités monomères
secondly, it can control how these monomer units arrange themselves.
vont venir s'agencer.
how they link together.
Si tout simplement on pense à un monomère qui aurait cette forme-
Suppose we imagine a monomer shaped like this—
ci. Eh bien, le catalyseur, il va être capable d'agencer des dizaines,
well, the catalyst can arrange dozens, hundreds, or thousands
des centaines, des milliers, parfois des millions de mes stéréobiques.
—sometimes even millions—of my chiral monomers.
en créant des liaisons fortes entre elles,
by forming strong chemical bonds between them,
c'est- à- dire que ces crayons ne seront plus dissociables,
meaning these ‘pencils’ will no longer separate from each other;
ils vont réellement faire une chaîne macromoléculaire, et surtout,
instead, they’ll truly form a macromolecular chain. And crucially,
c'est une des propriétés recherchées d'un catalyseur,
this selectivity is a key property of catalysts,
c'est ce à quoi on s'attache au laboratoire,
and it’s precisely what we focus on in the lab:
c'est de leur conférer la capacité à distinguer fortement les deux extrémités,
giving them the ability to strongly distinguish between the two ends;
dans le cas ici, je symbolise, de
in this case, I symbolize it as
façon à ce qu'ils fassent des enchaînements réguliers,
ensuring regular, alternating connections—
capuchon- tête- capuchon- tête, éviter
cap–head–cap–head—avoiding incorrect linkages,
des enchaînements par erreur,
such as head–head or cap–cap connections,
tête- tête ou capuchon- capuchon,
which would create defects,
qui créeraient des défauts et qui seraient nuisibles pour les propriétés du matériau
harming the final material’s properties.
final. On a des catalyseurs de polymérisation qui, avec
Some polymerization catalysts, using just one gram,
un gramme de catalyseur, sont capables de produire des centaines voire des milliers
can produce hundreds—or even thousands—of tons of polymer.
de tonnes de polymères.
That’s the extraordinary efficiency of catalysts.
Vous introduisez cet élément, cette poudre de perlin- papin,
You add this substance—pearl-papin powder—
et très rapidement vous voyez la polymérisation qui se produit.
and very quickly observe the polymerization taking place.
Dans la majorité des cas, on
In most cases, we
part d'une idée ou d'un concept que l'on a,
start from an existing idea or concept,
puis on passe à l'étape de la paillasson, le
then move to the lab-bench stage,
juge de paix, en espérant qu'il n'y ait pas trop de
the ultimate test,
barrières qui se dressent devant nous.
hoping there won’t be too many obstacles in our way.
On fait de la synthèse organique, puis après de la synthèse organométallique,
We carry out organic synthesis first, then organometallic synthesis,
et sur cette base- ci, eh bien on regarde s'il faut réviser notre copie ou pas.
and based on that, decide whether revisions are needed.
La catalyse de polymérisation, c'est un domaine qui est extrêmement important.
Polymerization catalysis is an extremely important field.
Peu de gens le savent, les polymères sont les matériaux synthétiques les plus
Few people know that polymers are the most
produits par l'homme, et paradoxalement, ce sont parmi ceux les plus récents.
widely produced synthetic materials—and paradoxically, among the most recently developed ones.
Ils existent depuis quasiment la Seconde Guerre mondiale,
They have existed since around World War II,
et on en produit chaque année 300 millions de tonnes.
and today, 300 million tons are produced worldwide each year.
Le domaine de la chimie verte, des biomatériaux,
The fields of green chemistry and biomaterials
il y a des milliers de chercheurs qui travaillent là- dessus dans le monde.
employ thousands of researchers worldwide.
Nous, on a eu une contribution un peu particulière, notamment sur les
Our contribution has been somewhat distinctive—especially in
processus de stéréocontrôle, et notamment aussi sur des processus que l'on dit de
stereocontrol processes, and also in so-called
catalyse immortelle, où on est capable d'utiliser des quantités infimes de
‘immortal catalysis’ processes—
catalyseur pour produire de très grandes quantités de matériaux plastiques,
where tiny amounts of catalyst can produce vast quantities of plastic materials,
ce qui est une clé pour une industrialisation possible.
a key factor enabling industrial application.
Je pense que l'on verra l'avènement, l'explosion de la chimie verte,
I believe green chemistry will emerge—and even explode—
et la démarche est irréversible, je pense réellement.
and this trend is irreversible—I truly believe so.
Elle va se concrétiser probablement à un horizon de trente ans,
It will likely become reality within a thirty-year horizon,
je pense. J'ai toujours trouvé l'enseignement comme extrêmement rafraîchissant.
I’ve always found teaching incredibly refreshing.
C'est également extrêmement
This is also extremely
utile pour un chercheur, parce que ça lui évite de s'enfermer
useful for a researcher, because it prevents them from
dans sa thématique qui est nécessairement hyper spécialisée.
becoming trapped in their necessarily highly specialized field.
Moi, je ne me prétends pas du tout être un exemple, mais si à 47
I don’t claim at all to be an example, yet at age 47,
ans je fais encore de la chimie, c'est parce que
I’m still doing chemistry, and that’s because
depuis 13 jusqu'à 25 ans j'étais passionné.
I was passionate about it from age 13 to 25.
Le moteur de la recherche, c'est la passion.
Passion is the driving force behind research.