Les 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 endommagent l'environnement, mettent en danger la santé et sont considérés comme la principale cause des pluies acides : Gaz d'échappement : dioxyde d'azote et dioxyde de soufre. Ils sont principalement produits par la combustion de combustibles fossiles tels que le charbon et le pétrole. Grâce aux terres rares, des chercheurs américains ont réussi à détecter et à piéger ces polluants.
Le projet est le fruit d'une collaboration entre l'Oak Ridge National Laboratory (ORNL), les Sandia National Laboratories (SNL) et l'Université du Tennessee ; la technologie, dont l'équipe de recherche rend compte dans la revue ACS Applied Materials & Interfaces, est basée sur la classe de substances de MOFs (cadres métallo-organiques). Ces réseaux artificiels sont constitués d'ions métalliques ou de groupes de métaux reliés par des molécules organiques appelées “linkers”. Ils présentent une structure ouverte et très poreuse avec une surface interne extrêmement importante : la quantité de MOF qui tient dans une poche de pantalon couvrirait un terrain de football entier une fois dépliée, d'après l'étude de l'Institut de recherche de l'Union européenne. Communiqué de l'ORNL. Comme une éponge, ils peuvent donc stocker de grandes quantités de gaz et les restituer facilement. Cela ouvre la voie à de nombreuses applications, des filtres à CO2 au transport de l'hydrogène en passant par la médecine.
Un défaut permet de lutter contre les gaz toxiques
Afin de trouver des matériaux adaptés à la lutte contre le dioxyde d'azote et le dioxyde de soufre, l'équipe de recherche a examiné un certain nombre de MOF de la famille des métaux des terres rares. Un défaut en particulier qu'ils ont découvert pourrait s'avérer particulièrement utile pour filtrer les émissions ou détecter les niveaux dangereux de gaz toxiques. Dans les MOFs composés d'ions europium notamment, le linker se plie parfois, exposant l'ion de terre rare. Cela augmente la probabilité qu'une molécule polluante soit piégée dans la structure. Sur la base d'expériences, les scientifiques ont constaté que ces déviations pouvaient être intentionnelles et que les MOF en question se formaient plus rapidement que leurs homologues “sans défaut”.
Bien que ces nouvelles découvertes relèvent davantage du domaine de la recherche fondamentale, elles pourraient avoir des implications majeures à l'avenir, selon l'équipe de recherche, 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 Concordia au Canada ont utilisé avec succès ces multi-talents pour désarmer des molécules à haute teneur en oxygène. armes chimiques dangereuses.
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