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Posté par Redbran le Mardi 26/01/2016 à 12:00
CATMAG: les énergies renouvelables à portée de main
Grâce à des nanoparticules chauffées par induction magnétique, Bruno Chaudret, au Laboratoire de Physique et Chimie des Nano-Objets1, à Toulouse, propose un procédé original pour la synthèse de méthane à partir de dioxyde de carbone.


Dispositif de catalyse par induction magnétique (Le phénomène d'induction électromagnétique (ou induction magnétique ou, simplement, induction) a pour résultat la production d'une différence de potentiel aux bornes d'un conducteur électrique soumis à un...) composé d'un four (Un four est une enceinte maçonnée ou un appareil, muni d'un système de chauffage puissant, qui transforme, par la chaleur les produits et les objets. En cuisine, il permet de cuire des aliments. Dans un processus de...) dans lequel est placé le catalyseur (En chimie, un catalyseur est une substance qui augmente la vitesse d'une réaction chimique ; il participe à la réaction mais il ne fait partie ni des produits,...) et d'une bobine à induction permettant le chauffage (Le chauffage est l'action de transmettre de l'énergie thermique à un objet, un matériau.) magnétique des nanocatalyseurs.
© Cyril FRESILLON/LPCNO/CNRS Photothèque
Des bouteilles (Sur les anciens navires à voiles, on appelait les bouteilles deux petits compartiments, un de chaque côté du tableau arrière servant de toilettes aux officiers du bord.) contenant différents réactifs gazeux, un réacteur (Un réacteur peut désigner :) en verre (Le verre, dans le langage courant, désigne un matériau ou un alliage dur, fragile (cassant) et transparent au rayonnement visible. Le plus souvent, le verre est constitué...) enchâssé dans une bobine magnétique directement relié à un chromatographe en phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :) gazeuse et un spectromètre (Un spectromètre est un appareil de mesure permettant d'étudier de décomposer une quantité observée — un faisceau lumineux en spectroscopie, ou bien un mélange de molécules par exemple en spectrométrie de masse...) de masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du corps à la force de gravitation (la...), le tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) piloté par un ordinateur (Un ordinateur est une machine dotée d'une unité de traitement lui permettant d'exécuter des programmes enregistrés. C'est un ensemble de circuits...)... "Désormais, nous allons pouvoir passer (Le genre Passer a été créé par le zoologiste français Mathurin Jacques Brisson (1723-1806) en 1760.) à la phase d'optimisation", s'enthousiasme Bruno Chaudret, porteur du projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et...) CATMAG, lauréat du premier programme d'incitation à l'innovation du CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).) piloté par l'INP. Objectif: mettre sur la voie de l'industrialisation un nouveau procédé de catalyse à base de nanoparticules chauffées par induction magnétique, dans le but de stocker des énergies renouvelables intermittentes sous la forme de méthane (Le méthane est un hydrocarbure de formule brute CH4. C'est le plus simple composé de la famille des alcanes. C'est un gaz que l'on trouve à l'état naturel et qui est produit par des...) synthétisé à partir de dioxyde de carbone (Le dioxyde de carbone (appelé parfois, de façon impropre « gaz carbonique ») est un composé chimique composé d'un atome de carbone et de deux atomes d'oxygène et dont la formule brute est : CO2.).

De façon amusante, lorsque, 25 ans plus tôt, le chimiste (Un chimiste est un scientifique qui étudie la chimie, c'est-à-dire la science de la matière à l'échelle moléculaire ou atomique ("supra-atomique"). Le mot chimiste est dérivé...) se lance dans l'art de façonner des nano-objets organométalliques en solution, il n'est nullement question d'applications. "L'enjeu, purement fondamental, était alors de parvenir à contrôler des réactions chimiques à une échelle jusqu'alors jamais explorée", se souvient-il.

Mais au début des années 2000, Bruno Chaudret entrevoit ainsi la possibilité de façonner des nanoparticules magnétiques pour des applications, notamment en biologie (La biologie, appelée couramment la « bio », est la science du vivant. Prise au sens large de science du vivant, elle recouvre une partie des sciences naturelles et de l'histoire naturelle des êtres...). "Placées dans un champ magnétique (En physique, le champ magnétique (ou induction magnétique, ou densité de flux magnétique) est une grandeur caractérisée...), ces particules ont la propriété de chauffer considérablement. Ainsi, nous pensions, par exemple, les utiliser pour tuer des cellules cancéreuses", explique le scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui se consacre à l'étude d'un domaine avec la rigueur et les méthodes...).

L'astuce ? Avoir imaginé un procédé pour contourner le problème d'oxydation de la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent...) de ces nano-objets en les habillant d'une coquille de carbure (Un carbure est un composé chimique du carbone avec un deuxième élément chimique autre que l’oxygène. Ils présentent...) de fer (Le fer est un élément chimique, de symbole Fe et de numéro atomique 26. C'est le métal de transition et le matériau ferromagnétique le plus courant dans la...). Le succès est tel que le chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la recherche. Il est difficile de bien cerner le métier de chercheur...) parvient à une formulation (La formulation est une activité industrielle consistant à fabriquer des produits homogènes, stables et possédant des propriétés spécifiques, en mélangeant différentes...) permettant d'obtenir une production de chaleur (Dans le langage courant, les mots chaleur et température ont souvent un sens équivalent : Quelle chaleur !) plus de 10 fois supérieure à l'existant.

D'où finalement l'idée d'utiliser ces particules pour la catalyse de réactions chimiques sans avoir à chauffer l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui...) du milieu réactionnel. Conséquence: une synthèse à moindre coût, mais également ultra (ULTra (pour (en)« Urban Light Transport ») est un système de transport individuel de type Personal Rapid Transit (PRT), autrement dit un...) flexible en matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide, l'état gazeux. La matière occupe de...) d'utilisation, car une milliseconde suffit à chauffer les particules en présence d'un champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) magnétique.

Deux brevets plus tard, la technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) développée (En géométrie, la développée d'une courbe plane est le lieu de ses centres de courbure. On peut aussi la décrire comme l'enveloppe de la famille des droites normales à la courbe.) par Bruno Chaudret est donc entrée en phase préindustrielle en collaboration avec la plateforme LEAF2, équipement d'excellence pour l'électronique flexible. Précisément, l'entreprise envisage, à échéance de quelques années, de commercialiser de petites installations capables de fournir du méthane à partir de l'énergie solaire (L'énergie solaire est l'énergie que dispense le soleil par son rayonnement, directement ou de manière diffuse à travers l'atmosphère. Sur Terre, l'énergie solaire est à l'origine...), là où le gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de...) de ville (Une ville est une unité urbaine (un « établissement humain » pour l'ONU) étendue et fortement peuplée (dont les habitations...) n'est pas accessible. "On ne va pas sauver la planète (Une planète est un corps céleste orbitant autour du Soleil ou d'une autre étoile de l'Univers et possédant une masse suffisante pour que sa gravité la maintienne en équilibre hydrostatique,...), juge (Le juge peut être un professionnel du droit, désigné ou élu pour exercer son office. Il peut également être un simple citoyen appelé temporairement à rendre la justice : c'est notamment le cas des...) modestement Bruno Chaudret. Mais il n'est pas exclu que cela marche (La marche (le pléonasme marche à pied est également souvent utilisé) est un mode de locomotion naturel. Il consiste en un déplacement en appui alternatif sur...) !"

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Source: CNRS/INP