Un procédé à base d'ultrasons pour éviter les catalyseurs métalliques

Publié par Adrien le 20/11/2022 à 13:00
Source: CNRS INC
Une multitude de procédés chimiques industriels transforment les alcènes (hydrocarbures insaturés) en alcanes (hydrocarbures saturés) et nécessitent l'utilisation de catalyseurs, souvent à base de métaux précieux, et des réacteurs sous pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée...). Une équipe de chimistes du CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand...), en collaboration avec Solvay, propose un tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou...) nouveau procédé qui permet de réaliser ces réactions dans des conditions plus douces à partir d'ammoniac (L’ammoniac est un composé chimique, de formule NH3 (groupe générique des...) activé par des ultrasons haute fréquence (En physique, la fréquence désigne en général la mesure du nombre de fois qu'un...). Ce procédé innovant, qui se passe de catalyseurs métalliques, est décrit dans la revue Angewandte Chemie International Edition.


Un nouveau procédé qui utilise les ultrasons permet l'hydrogénation d'alcènes en alcanes à température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et...) ambiante et sans catalyseurs en partant de l'ammoniac et avec comme seul co-produit de l'azote (L'azote est un élément chimique de la famille des pnictogènes, de symbole N et de...).
© François Jérôme

La transformation d'alcènes en alcanes par hydrogénation sélective de doubles liaisons carbone-carbone est l'une des réactions fondamentales pour la synthèse et la fabrication de produits chimiques en industrie. Les procédés actuels utilisent pour cela de l'hydrogène (L'hydrogène est un élément chimique de symbole H et de numéro atomique 1.) sous pression et souvent des catalyseurs à base de métaux rares comme le palladium, le platine (Le platine est un élément chimique de symbole Pt et de numéro atomique 78.) ou le ruthénium (Le ruthénium est un élément chimique, de symbole Ru et de numéro atomique 44,...). Dans le contexte (Le contexte d'un évènement inclut les circonstances et conditions qui l'entourent; le...) actuel où l'ammoniac NH3 est à présent considéré comme le futur vecteur (En mathématiques, un vecteur est un élément d'un espace vectoriel, ce qui permet...) d'hydrogène, un nouveau défi sociétal majeur serait de réaliser des réactions d'hydrogénation directement au départ d'ammoniac et dans des conditions douces, plutôt que de passer (Le genre Passer a été créé par le zoologiste français Mathurin Jacques...) par l'étape de formation et utilisation d'hydrogène. Cependant, l'utilisation de l'ammoniac dans les réactions d'hydrogénation nécessite de surmonter des verrous scientifiques importants, notamment l'activation (Activation peut faire référence à :) de la liaison N-H qui est très robuste. Cette liaison N-H est très souvent activée par des catalyseurs, mais elle nécessite des conditions sévères de pression et de température peu compatibles avec la stabilité des alcènes à réduire.

Dans ce contexte, une équipe de chimistes de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est...) de chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à...) des milieux et matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en...) de Poitiers (CNRS/Université de Poitiers), de l'Institut de chimie séparative de Marcoule (Créé en 1956, le site nucléaire de Marcoule s'étend sur les communes de Chusclan et Codolet,...) (CNRS/CEA/Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier) et du laboratoire international de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue...) Eco-Efficient Products &Processes Laboratory (CNRS/Rhodia Operations) a récemment proposé de substituer cette activation catalytique de l'ammoniac par une activation ultrasonore à haute fréquence. Lors de l'irradiation (En physique nucléaire, l'irradiation désigne l'action d'exposer (volontairement ou...) ultrasonore d'une solution aqueuse d'ammoniac, des bulles de cavitation (La cavitation décrit la naissance et l'oscillation radiale de bulles de gaz et de vapeur dans un...) se forment. Ces bulles, où règnent des conditions de pression et de température très élevées (> 5000 K, >100 bar), agissent comme des microréacteurs pour l'activation du NH3. En présence d'un alcène comme le n-octène, cette activation in situ initie l'hydrogénation des doubles liaisons dans l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les...), avec comme seul co-produit de l'azote. Si, à l'intérieur des bulles, il existe des conditions extrêmes de température et de pression, le milieu réactionnel peut quant à lui être maintenu proche de l'ambiante ce qui évite la dégradation des alcènes.

Par rapport aux procédés classiques, cette technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) permet de réaliser l'hydrogénation des alcènes en alcanes en l'absence de catalyseur (En chimie, un catalyseur est une substance qui augmente la vitesse d'une réaction chimique ;...) et d'hydrogène, le tout "simplement" en utilisant de l'ammoniac et une onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation...) ultrasonore. Avec le dégagement de N2 comme seul coproduit, ce sont les avantages notables de ce procédé récemment décrit dans la revue Angewandte Chemie International Edition.

Référence:
Sonochemically-Induced Reduction of Alkenes to Alkanes with Ammonnia
Anaelle Humblot, Tony Chave, Prince N. Amaniampong, Stéphane Streiff, François Jérôme, Angewandte Chemie International Edition, 21 octobre 2022.
https://doi.org/10.1002/anie.202212719
Cet article vous a plu ? Vous souhaitez nous soutenir ? Partagez-le sur les réseaux sociaux avec vos amis et/ou commentez-le, ceci nous encouragera à publier davantage de sujets similaires !
Page générée en 0.011 seconde(s) - site hébergé chez Contabo
Ce site fait l'objet d'une déclaration à la CNIL sous le numéro de dossier 1037632
Ce site est édité par Techno-Science.net - A propos - Informations légales
Partenaire: HD-Numérique