Corrigé 2 - Optimiser la vitesse de formation d'un produit

Pour étudier l'influence de chaque facteur, on procède à une comparaison deux à deux des expériences en choisissant celles qui ne diffèrent que par un seul paramètre.

Influence de la teneur en cellulose (choix de la matière première) : on effectue la comparaison des synthèses 1, 2 et 5 (car elles font toutes appel au même catalyseur et à une irradiation micro-ondes). Les trois synthèses mettent le même temps pour atteindre leur état final. De la synthèse la moins rapide à la plus rapide, c'est donc d'abord la synthèse 1, car c'est elle qui produit le moins de matière durant ce laps de temps (teneur la plus faible et rendement de 51 %) ; puis c'est la synthèse 3 (le rendement est plus faible que dans la 1, mais la teneur est bien plus élevée, et donc la quantité transformée en 15 minutes est plus grande) ; enfin la synthèse 5 (plus grande teneur et plus grand rendement). En ce qui concerne le choix de la matière première, il faut donc privilégier les boues de papier sur la sciure de peuplier, elle-même à privilégier sur les branches d'olivier.

Influence de l'irradiation micro-ondes : on effectue la comparaison des synthèses 2 et 3. La synthèse 2 dure plus longtemps que la synthèse 3 et forme moins de produit (car son rendement est plus faible) : l'irradiation micro-ondes augmente donc la vitesse de formation de l'acide lévulinique. On obtient le même résultat en comparant les synthèses 4 et 5.

Influence du catalyseur : en comparant les synthèses 5 et 6, on remarque qu'avec l'acide chlorhydrique, on forme beaucoup plus de produit (meilleur rendement) en un temps beaucoup plus faible. C'est donc ce catalyseur qui augmente mieux la vitesse de formation du produit.

Les conditions opératoires qui permettent d'optimiser la vitesse de formation de l'acide lévulinique sont donc : choix des boues de papier comme matériau, irradiation micro-ondes et introduction d'acide chlorhydrique comme catalyseur (synthèse 5).