Les terres rares utilisées contre les gaz d’échappement

13. juin 2022 | Technologies

Des matériaux artificiels à base de terres rares pourraient contribuer de manière significative à la lutte contre la pollution de l’air et à la prévention des pluies acides nocives.

Ils nuisent à l’environnement, mettent en danger la santé et sont considérés comme la principale cause des pluies acides : Les gaz d’échappement, le dioxyde d’azote et le dioxyde de soufre. Ils sont principalement produits par la combustion de combustibles fossiles comme le charbon et le pétrole. Grâce aux terres rares, des chercheurs américains sont parvenus à détecter et à capturer ces polluants.

Le projet est le fruit d’une collaboration entre le Oak Ridge National Laboratory (ORNL), les Sandia National Laboratories (SNL) et l’Université du Tennessee ; la technologie, dont l’équipe de recherche fait état dans la revue spécialisée ACS Applied Materials & Interfaces, est basée sur la classe de substances des MOF (de « metal-organic frameworks », en français composés de structures métallo-organiques). Ces réseaux artificiels sont composés d’ions métalliques ou de clusters métalliques reliés par des molécules organiques appelées « linker ». Ils possèdent une structure ouverte et hautement poreuse avec une énorme surface interne : la quantité de MOFs qui tiendrait dans une poche de pantalon couvrirait un terrain de football entier une fois étalée, peut-on lire dans le communiqué de l’ORNL. Comme une éponge, ils peuvent donc stocker de grandes quantités de gaz et les libérer facilement. Cela ouvre la voie à de nombreux domaines d’application, des filtres à CO2 au transport d’hydrogène en passant par la médecine.

Un défaut aide à lutter contre les gaz toxiques

Afin de trouver des matériaux appropriés pour lutter contre le dioxyde d’azote et le dioxyde de soufre, l’équipe de recherche a étudié une série de MOF de toute la famille des métaux des terres rares. L’un des défauts qu’ils ont découvert pourrait s’avérer particulièrement utile pour filtrer les émissions ou détecter des quantités dangereuses de gaz toxiques. Dans le cas des MOF à base d’ions d’europium notamment, le linker se plie parfois et expose l’ion de terre rare. Cela augmente la probabilité qu’une molécule toxique se retrouve piégée dans la structure. Sur la base d’expériences, les scientifiques ont constaté que ces écarts pouvaient être provoqués intentionnellement et que les MOF concernés se formaient plus rapidement que leurs homologues « sans défaut ».
Bien que ces nouvelles découvertes relèvent plutôt de la recherche fondamentale, l’équipe de recherche pense qu’elles pourraient avoir un impact important à l’avenir et contribuer à limiter les émissions des grandes installations industrielles.

Un autre champ d’application potentiel des MOF à base de terres rares n’est pas moins passionnant : Des scientifiques de l’université canadienne Concordia ont utilisé avec succès ces multitalents pour désamorcer des armes chimiques très dangereuses

Photo : iStock/Hramovnick.

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