Nano-filet pour gaz toxiques
Publié par Redbran le 22/11/2018 à 12:00
Source: CNRS-INC
Capter les gaz toxiques produits par l'industrie ? Il y a des matériaux pour ça. Purifier les ressources fossiles extraites du sol ? Ces mêmes objets peuvent s'en occuper. Ces matériaux, ce sont des hybrides poreux faits d'oxydes de métal (Un métal est un élément chimique qui peut perdre des électrons pour former des cations et former des liaisons métalliques ainsi que des liaisons ioniques dans le cas des métaux alcalins. Les métaux sont...) connectés par un ligand organique (La chimie organique est une branche de la chimie concernant la description et l'étude d'une grande classe de molécules à base de carbone : les...). Une famille de ces matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.) vient d'être identifiée par des scientifiques de l'université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa...) saoudienne KAUST et de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics est un tel institut.) Charles Gerhardt Montpellier (CNRS/Université de Montpellier/ENSCM) (1). Ces hybrides ont le potentiel de piéger simultanément dans leurs pores nanoscopiques le dioxyde de carbone (Le dioxyde de carbone, communément appelé gaz carbonique ou anhydride carbonique, est un composé chimique composé d'un atome de carbone et de deux atomes d'oxygène et dont la formule brute est : CO2. C'est donc un...) et l'hydrogène (L'hydrogène est un élément chimique de symbole H et de numéro atomique 1.) sulfuré. Ces travaux sont publiés dans la revue Nature Energy le 29 Octobre 2018.


© Guillaume Maurin

Le dioxyde de carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C, de numéro atomique 6 et de masse atomique 12,0107.) et l'hydrogène sulfuré sont des 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 forme propre ni de volume propre : un gaz tend à occuper tout le...) toxiques contribuant dangereusement à la dégradation de la qualité de l'air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et incolore. Du fait de la diminution de la pression de l'air avec l'altitude, il est...). Dans le secteur de l'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.), ils sont aussi des contaminants qui diminuent la qualité du pétrole (Le pétrole est une roche liquide carbonée, ou huile minérale. L'exploitation de cette énergie fossile est l’un des piliers de l’économie industrielle contemporaine,...), du gaz naturel (Le gaz naturel est un combustible fossile, il s'agit d'un mélange d'hydrocarbures présent naturellement dans des roches poreuses sous forme...), ou des biogaz (Le biogaz est le gaz produit par la fermentation de matières organiques animales ou végétales en l'absence d'oxygène.). Dans les deux cas, ils doivent être éliminés. Des scientifiques de l'Université de KAUST et de l'Institut Charles Gerhardt Montpellier proposent justement un moyen inédit pour ce faire.

L'équipe pluridisciplinaire a couplé ses expertises dans les domaines de la synthèse, de l'adsorption (L'adsorption, à ne pas confondre avec l'absorption, est un phénomène de surface par lequel des molécules de gaz ou de liquides se fixent sur les surfaces solides des adsorbants selon divers processus plus ou moins...) et de la modélisation moléculaire (La modélisation moléculaire est un ensemble de techniques pour modéliser ou imiter le comportement de molécules.) pour identifier de nouveaux matériaux hybrides de la famille des MOFs (Metal organic framework). Ces solides présentent des cavités de dimensions (Dans le sens commun, la notion de dimension renvoie à la taille ; les dimensions d'une pièce sont sa longueur, sa largeur et sa profondeur/son épaisseur, ou bien son diamètre si c'est une pièce de révolution.) nanométriques capables de capturer simultanément le dioxyde de carbone et l'hydrogène sulfuré en présence 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 organismes vivants. Il est...), grâce à un phénomène d'adsorption(1). Les performances de ces MOFs sont uniques vis-à-vis d'autres adsorbants couramment employés, comme les zéolithes, dont la régénération est particulièrement énergivore.

D'un point (Graphie) de vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et l'interprétation des rayonnements lumineux.) plus général, cette découverte dans le domaine des MOFs illustre qu'il est possible de moduler à souhait les propriétés structurales et chimiques de cette famille de solides hybrides poreux afin de les adapter pour la séparation (D'une manière générale, le mot séparation désigne une action consistant à séparer quelque chose ou son résultat. Plus particulièrement il est employé dans plusieurs...) de molécules d'intérêt sociétal. Ces filets à molécules n'ont pas fini de faire parler d'eux, que ce soit dans la protection de l'environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques actuels, le terme environnement...) ou dans l'efficacité énergétique (En physique et ingénierie mécanique, l'efficacité énergétique (ou efficacité thermodynamique) est un nombre sans dimension, qui est le rapport entre ce qui peut être récupéré utilement de...).

Note:
(1) En collaboration avec Georgia Institute of Technology


Références publication:
Y. Belmabkhout, P.M. Bhatt, K. Adil, R.S. Pillai, A. Cadiau, A. Shkurenko, G. Maurin, L. Gongping, W.J. Koros & M. Eddaoudi
Natural gas upgrading using a fluorinated MOF with tuned H2S/CO2 adsorption selectivity
Nature Energy – Octobre 2018
DOI: 10.1038/s41560-018-0267-0

Contacts chercheur:
Guillaume Maurin, ICGM UMR5253, Université de Montpellier
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