Les métaux précieux et les terres rares pourraient rendre la pétrochimie plus durable

5. octobre 2022 | Technologies

Un nouveau catalyseur à base de matières premières stratégiques rend la production de propène, un gaz critique pour l’industrie, plus efficace tout en neutralisant le CO2.

C’est l’une des principales matières premières de l’industrie pétrochimique : le gaz propène sert avant tout à la fabrication de matières plastiques et de produits chimiques. La plus grande partie du propène produit dans le monde est utilisée pour la production de polypropylène, un plastique très répandu qui entre dans la composition de nombreux intérieurs de véhicules, de textiles et d’emballages alimentaires.

Mais la production de propène à partir de matières premières telles que le gaz propane nécessite beaucoup d’énergie, libère de grandes quantités de gaz à effet de serre et peut entraîner des sous-produits nocifs. Des scientifiques de l’université japonaise de Hokkaido ont mis au point une méthode plus respectueuse de l’environnement. L’équipe dirigée par le chimiste des matériaux Shinya Furukawa a eu recours à la déshydrogénation oxydante, qui permet de produire du propène à partir du propane à l’aide de dioxyde de carbone. Ce procédé est considéré comme une possibilité prometteuse pour couvrir la demande croissante de propène de manière relativement économique et efficace. Mais jusqu’à présent, il manquait des catalyseurs appropriés pour la production industrielle à grande échelle. Furukawa et son équipe ont présenté un candidat potentiel dans Nature Communications : Leur catalyseur est très efficace et résistant à la chaleur, réutilisable sans perte de performance, et il pourrait même contribuer à la réduction des émissions grâce à un effet secondaire. En effet, le dioxyde de carbone utilisé est transformé en monoxyde de carbone, qui peut à son tour être utilisé pour la fabrication de nombreux produits chimiques de masse.

Un catalyseur avec la force combinée de matières premières stratégiques

Le nouveau catalyseur est basé sur un ensemble de matières premières stratégiques. Les chercheurs ont utilisé un alliage de platine et d’étain sur un support d’oxyde de cérium. Une partie des atomes de platine et d’étain a ensuite été remplacée par des métaux technologiques tels que le cobalt, le nickel, l’indium et le gallium. Chacun de ces éléments devait remplir une fonction précise. Les alliages platine-étain sont déjà connus pour être des catalyseurs efficaces pour la réaction souhaitée. L’ajout de nickel et de cobalt a notamment permis d’augmenter la capacité d’activation du dioxyde de carbone. L’indium et le gallium ont eu un effet positif sur la stabilité de la température. Enfin, le support à base de cérium, un métal des terres rares, a servi à faciliter la séparation du dioxyde de carbone et le rinçage du catalyseur.

Le travail se base sur un catalyseur déjà développé auparavant par l’équipe de recherche, mais le surpasse de beaucoup, dit Furukawa. Ces découvertes pourraient contribuer à la neutralisation du carbone dans la pétrochimie.

À lire également : un catalyseur liquide à base de platine et de gallium, également nouvellement développé, permet de rendre les processus industriels à grande échelle, comme la production d’ammoniac, nettement moins chers et plus efficaces sur le plan énergétique.

Photo : iStock/AvigatorPhotographer

énergies renouvelables 2030