Transformer le CO2 en alcool "vert"

Publié par Adrien le 27/10/2021 à 09:00
Source: CNRS INC
Faire du CO2 une source d'énergie est un défi actuel qui occupe nombre de chimistes. Pour cela, il est nécessaire de faire réagir la molécule très stable du CO2 pour la convertir, en général à l'aide de catalyseurs, en d'autres molécules d'intérêt. Une équipe franco-espagnole a récemment mis au point (Graphie) et caractérisé de nouveaux catalyseurs qui permettent l'hydrogénation (L'hydrogénation est une réaction chimique qui consiste en l'addition d'une molécule...) efficace et stable du CO2 en méthanol (Le méthanol, également connu sous le nom d’alcool méthylique, de carbinol,...), molécule (Une molécule est un assemblage chimique électriquement neutre d'au moins deux atomes, qui...) utile en tant que vecteur (En mathématiques, un vecteur est un élément d'un espace vectoriel, ce qui permet...) d'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la...) mais aussi comme brique de base pour de nombreuses réactions chimiques. Ces résultats, publiés dans la revue Green Chemistry, permettent d'entrevoir de nouvelles solutions pour convertir et valoriser le CO2, principal gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et...) à effet de serre (L'effet de serre est un processus naturel qui, pour une absorption donnée d'énergie...).


Image de microscopie électronique (STEM-HAADF) montrant des atomes (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut...) de molybdène (Le molybdène est un élément chimique, de symbole Mo et de numéro atomique 42.) isolés à la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a...) de nanocristaux de TiO2. Comme illustré, ce matériau (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne...) catalyse (La catalyse est l'action d'une substance appelée catalyseur sur une transformation chimique...) la conversion de CO2 en méthanol.
© Laurent Piccolo et Yaya Lefkir.

Les besoins actuels et futurs (Futurs est une collection de science-fiction des Éditions de l'Aurore.) en énergie, combinés au dérèglement climatique, conduisent les chercheurs à proposer de nouvelles solutions pour convertir le principal gaz à effet de serre (Une serre est une structure généralement close destinée à la production...), le dioxyde de carbone (Le dioxyde de carbone, communément appelé gaz carbonique ou anhydride carbonique, est un...) (CO2), en vecteurs chimiques de l'énergie. Parmi ces derniers, le méthanol (CH3OH) occupe une place de choix, car il peut être facilement stocké et utilisé à la demande comme carburant (Un carburant est un combustible qui alimente un moteur thermique. Celui-ci transforme...) de piles à combustibles, pour des applications telles que le transport (Le transport est le fait de porter quelque chose, ou quelqu'un, d'un lieu à un autre, le plus...) ou la production d'électricité (L’électricité est un phénomène physique dû aux différentes charges électriques de la...) sur site isolé. Le méthanol est également abondamment utilisé par l'industrie chimique comme molécule "plateforme" pour synthétiser de nombreux composés à haute valeur ajoutée pour la plasturgie, le textile, l'agrochimie, la pharmacie (La pharmacie (du grec φάρμακον/pharmakôn...) et le bâtiment.

Actuellement, la voie la plus mature pour transformer le CO2 en méthanol est l'hydrogénation catalytique, réalisée à pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée...) et température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et...) élevées. A condition d'utiliser de l'hydrogène (L'hydrogène est un élément chimique de symbole H et de numéro atomique 1.) et de l'électricité dits "verts", c'est-à-dire produits à partir de sources renouvelables, cette solution a déjà fait la preuve de sa viabilité. Concernant le catalyseur (En chimie, un catalyseur est une substance qui augmente la vitesse d'une réaction chimique ;...), les recherches et applications récentes se sont surtout concentrées sur le système Cu-ZnO, qui contient des nanoparticules de cuivre (Le cuivre est un élément chimique de symbole Cu et de numéro atomique 29. Le cuivre...) et d'oxyde (Un oxyde est un composé de l'oxygène avec un élément moins...) de zinc (Le zinc (prononciation /zɛ̃k/ ou /zɛ̃ɡ/) est un élément...). Ce système souffre de plusieurs inconvénients, tels que sa sensibilité à l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les...) coproduite lors de la réaction et le risque lié à l'approvisionnement en zinc. D'autres catalyseurs ont été proposés, mais ils contiennent également des métaux "critiques", tels que le palladium ou l'indium (L'indium est un élément chimique, de symbole In et de numéro atomique 49. C'est un...).

Dans ce contexte (Le contexte d'un évènement inclut les circonstances et conditions qui l'entourent; le...), des chercheurs de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est...) de recherches sur la catalyse et l'environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et...) de Lyon (CNRS/Université Claude Bernard), en collaboration avec des scientifiques de l'Institut de physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la...) et chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à...) des matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en...) de Strasbourg (CNRS/Université de Strasbourg), du Laboratoire Hubert Curien (Hubert Curien (30 octobre 1924, Cornimont - 6 février 2005, Loury) est un cristallographe...) (CNRS/Université Jean Monnet/Institut d'optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement...) graduate school), de la source de rayonnement synchrotron (Synchrotrons, synchro-cyclotrons et cyclotrons réfèrent à différents types d'accélérateurs...) ALBA à Barcelone (Barcelone (Barcelona en catalan et en castillan) est une commune de Catalogne - Espagne, située...) et de l'Institut des technologies de l'énergie de Barcelone, ont démontré l'efficacité de nanocristaux de dioxyde de titane (Le dioxyde de titane est une substance composée d'oxygène et de titane.) (TiO2) recouverts d'une faible quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire,...) (quelques pourcents en masse) de molybdène. Ils ont montré que ce matériau catalyse de façon stable l'hydrogénation de CO2 en monoxyde de carbone (Le monoxyde de carbone est un des oxydes du carbone. Sa formule brute s'écrit CO et sa formule...) et méthanol. Grâce à l'utilisation de techniques de pointe telles que la spectroscopie de photoélectrons en présence de gaz (NAP-XPS), ils ont pu élucider le fonctionnement de ce catalyseur (En chimie, un catalyseur est une substance qui augmente la vitesse d'une réaction chimique ;...) à l'échelle moléculaire. Ils ont ainsi attribué son activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) et sa sélectivité en méthanol à une synergie entre la surface de TiO2 et le molybdène "ultradispersé". Ces travaux, parus dans la revue Green Chemistry, ouvrent la voie au développement de nouveaux catalyseurs et procédés éco-efficients pour la conversion du CO2 d'origine anthropique en méthanol et autres vecteurs d'énergie.

Référence:
Ultradispersed Mo/TiO2 catalysts for CO2 hydrogenation to methanol
Thomas Len, Mounib Bahri, Ovidiu Ersen, Yaya Lefkir, Luis Cardenas, Ignacio J. Villar-Garcia, Virginia Pérez Dieste, Jordi Llorca, Noémie Perret, Ruben Checa, Eric Puzenat, Pavel Afanasiev, Franck Morfin et Laurent Piccolo, Green Chemistry 9 août 2021.
https://doi.org/10.1039/D1GC01761F
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 0.074 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