Catalyseur liquide à base de gallium et de platine pour une industrie plus durable

20. septembre 2022 | Technologies

Des scientifiques australiens développent un procédé de catalyse qui pourrait rendre les processus industriels à grande échelle nettement moins chers et plus efficaces sur le plan énergétique.

Les catalyseurs sont des substances qui déclenchent ou accélèrent des réactions chimiques sans être elles-mêmes transformées. Le platine, un métal précieux, se distingue par sa grande efficacité dans ce domaine. Les catalyseurs qui contiennent ce matériau sont surtout utilisés dans l’industrie chimique et pétrochimique, par exemple pour l’électrolyse de l’hydrogène vert et la production d’ammoniac pour les engrais. En Australie, des scientifiques ont désormais mis au point une méthode qui pourrait rendre de nombreux processus industriels à grande échelle beaucoup moins coûteux et plus respectueux de l’environnement. Des chercheurs du Royal Melbourne Institute of Technology et de l’University of New South Wales ont présenté dans la revue Nature Chemistry un système qui se contente de quantités infimes de platine et qui économise en même temps de l’énergie ainsi que des émissions nocives pour le climat – grâce au gallium.

Les catalyseurs solides utilisés dans l’industrie nécessitent une proportion d’environ dix pour cent de platine, écrit Labonline. Compte tenu du coût élevé de ce métal précieux rare et de son point de fusion de près de 1.770 degrés Celsius, la fabrication de tels composants est une affaire coûteuse. L’équipe de chercheurs mise plutôt sur le platine liquide. En le combinant avec du gallium, qui atteint son point de fusion à 29,8 degrés Celsius, le métal précieux se dissout sans qu’il soit nécessaire d’allumer un four industriel puissant. Ce n’est qu’au début du processus de fabrication que des températures d’environ 300 degrés Celsius sont nécessaires pendant une courte période ; ensuite, les températures ambiantes suffisent pour maintenir l’état liquide.

La réaction catalytique elle-même ne nécessite que des températures entre 40 et 70 degrés Celsius, ce qui est faible par rapport aux normes industrielles, écrit le Cosmos Magazine australien. Labonline y voit un moyen possible d’atteindre des réductions drastiques des émissions dans des secteurs industriels importants. La base liquide rend le système plus fiable, car il se renouvelle automatiquement, alors que les catalyseurs solides peuvent s’encrasser de plus en plus de particules.

Le gallium atteint son point de fusion à un peu moins de 30 degrés Celsius. Les chercheurs ont utilisé cette propriété pour y dissoudre une minuscule quantité de platine. Photo : iStock/Igor Krasilov

Une petite fraction de platine – mais 1.000 fois plus efficace

Bien que le rapport de mélange du platine et du gallium soit inférieur à 0,0001 pour un, le catalyseur liquide est plus de 1.000 fois plus efficace que son homologue solide contenant 10 pour cent de platine, selon les chercheurs. La raison : le métal précieux stimule également le gallium pour la catalyse, explique l’auteur principal, le Dr Arifur Rahim, dans Cosmos Magazine. Le processus est totalement différent de toute autre catalyse connue à ce jour, ajoute son collègue, le Dr Andrew Christofferson. Les scientifiques souhaitent maintenant étudier si le procédé peut être appliqué à d’autres métaux précieux comme l’argent, l’or et le ruthénium, des catalyseurs aussi puissants que coûteux.

Le gallium pour les technologies d’avenir : Ce multitalent parmi les matières premières critiques pourrait également devenir important à l’avenir pour la protection du climat, la recherche sur le cancer ou la révolution du système de santé par les équipements médicaux portables.

Photo : iStock/saoirse_2010

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