Amélioration de la conversion du carbone en chimie essentielle
Imaginez avoir un marteau que vous souhaitez rendre plus efficace pour enfoncer des clous dans le bois. Dans ce cas, vous pouvez apporter des modifications pour améliorer son fonctionnement, similaire à ce qu’ont fait des chercheurs de l’Université de Cincinnati aux États-Unis. Ils ont réussi à développer un matériau catalytique en cuivre pour rendre la conversion du dioxyde de carbone en éthylène plus efficace, une substance chimique essentielle dans le monde.
Conversion du CO2 en éthylène : une innovation révolutionnaire
Les chercheurs du monde entier s’efforcent désormais de convertir le dioxyde de carbone, un polluant environnemental, en produits industriels utiles. Alors que des équipes de recherche précédentes travaillaient sur la production d’éthylène à partir de CO2 en utilisant un catalyseur en cuivre, cette méthode présentait certaines limitations que les chercheurs ont réussi à surmonter dans l’étude publiée dans la revue « Nature Chemical Engineering », en développant le catalyseur en cuivre pour le rendre plus efficient.
Dans une interview exclusive accordée à Al Jazeera par le professeur de génie chimique à l’Université d’Assiout (sud de l’Égypte) Khalid El Halawany, il explique les avancées des chercheurs en comparant le catalyseur en cuivre à un outil de base comme un marteau. Tout comme on peut apporter des modifications à un marteau personnel en fixant un aimant à sa tête pour attirer et maintenir les clous en place, facilitant ainsi leur enfoncement et augmentant ainsi son efficacité, les chercheurs ont fait de même.
Utilisation des métaux nobles pour améliorer l’efficacité du catalyseur
De la même manière que l’on peut ajuster la position et la force de l’aimant sur un marteau pour améliorer sa performance, les chercheurs ont ajouté de petites quantités de promoteurs métalliques nobles, tels que le rhodium, à la surface du catalyseur en cuivre. Ces promoteurs agissent comme des aimants, rendant le catalyseur plus efficace dans la conversion du dioxyde de carbone en éthylène.
Les avantages des promoteurs métalliques
Les promoteurs métalliques ajoutés à la surface du catalyseur en cuivre remplissent quatre fonctions, selon El Halawany :
- Modification des propriétés de surface : Les promoteurs métalliques modifient les propriétés de surface du catalyseur en cuivre, affectant des facteurs tels que la force de liaison des espèces intermédiaires intervenant dans la réaction, la distribution des sites actifs à la surface du catalyseur et la réactivité globale du catalyseur.
- Propriétés stimulantes : Les promoteurs métalliques basés sur des métaux nobles présentent des propriétés stimulantes uniques en raison de la composition chimique de leur surface, et en ajoutant de petites quantités à le catalyseur en cuivre, il est possible de renforcer l’activité stimulante du catalyseur.
- Sélectivité accrue : Les promoteurs métalliques nobles ajoutés à la surface du catalyseur en cuivre peuvent améliorer sélectivement certaines réactions par rapport à d’autres, aidant ainsi à orienter la réaction vers la production d’éthylène tout en supprimant les réactions secondaires compétitives qui pourraient conduire à la formation d’autres produits tels que l’éthanol.
- Réglage des voies réactionnelles : L’ajout de promoteurs métalliques nobles permet de régler les voies réactionnelles impliquées dans le processus catalytique, ce réglage précis pouvant améliorer la sélectivité, l’efficacité et la stabilité globale du catalyseur, entraînant une amélioration des performances globales dans la production d’éthylène.
Production écologique d’éthylène
Dans les méthodes traditionnelles, telles que le craquage à la vapeur, l’éthylène est généralement produit par la pyrolyse d’hydrocarbures tels que l’éthane ou le naphta. Cette méthode implique l’exposition des hydrocarbures à des températures élevées en présence de vapeur, ce qui aboutit à la formation d’éthylène et d’autres produits secondaires.