Des catalyseurs en cours de développement par des chercheurs américains pourraient permettre de produire plus efficacement des matières premières importantes pour l'industrie chimique.
L'ammoniac est essentiel pour de nombreux produits de la vie moderne. Ce composé d'azote et d'hydrogène est principalement utilisé pour produire des engrais, mais aussi des plastiques, des médicaments, des produits de nettoyage, des aliments et des réfrigérants. Ce gaz est également considéré comme important pour la transition énergétique et des transports, car il pourrait servir de vecteur à l'hydrogène vert ou directement de carburant respectueux du climat, en particulier pour les navires, mais aussi pour les voitures. Les analystes s'attendent à ce que le le marché de l'ammoniac triplera d'ici 2050, La croissance de la demande dans ces secteurs verts est à l'origine de la hausse des prix de l'énergie.
Toutefois, cela nécessitera de nouvelles méthodes de production respectueuses de l'environnement. La norme industrielle actuelle date de près de 120 ans et n'est pas très efficace sur le plan énergétique, car elle nécessite des températures et des pressions élevées. Dans le processus dit Haber-Bosch, l'ammoniac est synthétisé à partir de l'azote moléculaire par une réaction avec de l'hydrogène gazeux à l'aide de catalyseurs à base de métaux. Des scientifiques du Lawrence Berkeley National Laboratory du ministère américain de l'énergie ont mis au point un procédé de synthèse de l'ammoniac à partir de l'azote moléculaire. ont maintenant découvert qu'il est possible de produire de l'ammoniac à température et pression ambiantes en utilisant des catalyseurs à base de terres rares.
Les terres rares offrent de nouvelles possibilités pour les catalyseurs
Une découverte surprenante, selon la scientifique principale Polly Arnold. Bien que l'on sache depuis les années 1990 que les terres rares peuvent lier l'azote moléculaire, cette connaissance ne pouvait pas être utilisée auparavant pour produire des produits chimiques tels que l'ammoniac. Les catalyseurs nouvellement développés peuvent activer et retenir l'azote, tandis que des réactifs tels que le potassium sont ajoutés et réagissent pour former différents produits, explique Arnold. Les métaux des terres rares élargissent l'arsenal des catalyseurs potentiels pour les conditions ambiantes. Ces matières premières sont relativement courantes sur terre et leurs sels sont moins toxiques que d'autres métaux utilisés en catalyse, explique Anthony Wong, auteur principal de l'étude sur les métaux rares. publiée dans la revue Chimie Catalyse, et énumère d'autres avantages.
Les chercheurs veulent maintenant optimiser leur méthode, qui a déjà été brevetée, pour synthétiser d'autres produits contenant de l'azote à l'aide de terres rares ; l'utilisation d'énergies renouvelables est également possible. Selon Arnold, l'objectif n'est pas de remplacer le procédé Haber-Bosch, largement utilisé. Il s'agit plutôt d'améliorer l'efficacité et la sécurité énergétiques, de réduire les coûts de production et, en fin de compte, d'améliorer la sécurité alimentaire.
En savoir plus: En Septembre 2022, Dans le numéro d'octobre, nous avons parlé d'un autre procédé de catalyse qui pourrait rendre les processus industriels à grande échelle nettement moins coûteux et plus efficaces sur le plan énergétique. Ici aussi, des matières premières essentielles - le gallium et le platine - jouent un rôle décisif.
Photo : iStock/saoirse_2010
