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  • Le nanocatalyseur est un gaz :une nouvelle formule pourrait améliorer la production de carburant, plus vert

    Il s'agit d'une image au niveau atomique de nanoparticules d'oxyde de tungstène (cercles verts) sur support de zircone. Les autres cercles montrent les formes moins actives de l'oxyde de tungstène. Crédit :Wu Zhou/Université Lehigh

    Un catalyseur à base de nanoparticules développé à l'Université Rice peut donner un peu plus de rugissement au tigre dans votre aquarium.

    Un nouveau papier dans le Journal de l'American Chemical Society détaille un processus du professeur Rice Michael Wong et de ses collègues qui devrait aider les raffineries de pétrole à rendre le processus de fabrication de l'essence plus efficace et meilleur pour l'environnement.

    En outre, Wong a dit, il pourrait produire de l'essence à indice d'octane plus élevé et économiser de l'argent pour une industrie dans laquelle un centime ici et un centime là-bas ajoutent des millions au résultat net.

    L'équipe de Wong à Rice, en collaboration avec les laboratoires de l'Université Lehigh, le Center for Research and Technology Hellas et le DCG Partnership of Texas, ont rapporté ce mois-ci que des amas subnanométriques d'oxyde de tungstène reposant sur l'oxyde de zirconium sont un catalyseur très efficace qui transforme des molécules linéaires de n-pentane, l'un des nombreux hydrocarbures de l'essence, en n-pentane ramifié à meilleure combustion.

    Alors que les capacités catalytiques de l'oxyde de tungstène sont connues depuis longtemps, il faut des nanotechnologies pour maximiser leur potentiel, dit Wong, a Rice professeur de génie chimique et biomoléculaire et de chimie.

    Après la séparation initiale du pétrole brut en ses composants de base, y compris l'essence, kérosène, l'huile de chauffage, lubrifiants et autres produits -- les raffineries « cassent » (en chauffant) des sous-produits plus lourds en molécules contenant moins d'atomes de carbone qui peuvent également être transformées en essence. Catalyse, un procédé chimique, raffine davantage ces hydrocarbures.

    C'est là qu'intervient la découverte de Wong. Les raffineries s'efforcent de fabriquer de meilleurs catalyseurs, il a dit, bien que « par rapport au monde académique, l'industrie n'a pas fait grand-chose en termes de nouvelles techniques de synthèse, nouvelle microscopie, nouvelle biologie, même une nouvelle physique. Mais ce sont des choses que nous comprenons dans le contexte de la nanotechnologie.

    "Nous avons un moyen de fabriquer un meilleur catalyseur qui améliorera les carburants qu'ils fabriquent actuellement. En même temps, beaucoup de procédés chimiques existants sont des gaspillages en solvants, précurseurs et énergie. L'amélioration d'un catalyseur peut également rendre le processus chimique plus respectueux de l'environnement. Faites tomber ces choses, et ils gagnent en efficacité et économisent de l'argent."

    Wong et son équipe ont travaillé pendant plusieurs années pour trouver le bon mélange de nanoparticules actives d'oxyde de tungstène et de zircone inerte. La clé est de disperser les nanoparticules sur la structure de support en zircone à la bonne couverture de surface. "C'est la théorie de Boucle d'or - pas trop, pas trop peu, mais juste, " dit-il. " Nous voulons maximiser la quantité de ces nanoparticules sur le support sans les laisser se toucher.

    "Si nous atteignons ce point idéal, nous pouvons voir une augmentation d'environ cinq fois de l'efficacité du catalyseur. Mais c'était très difficile à faire."

    Pas étonnant. L'équipe a dû trouver la bonne chimie, à la bonne température élevée, pour attacher des particules d'un milliardième de mètre de large à des grains de poudre d'oxyde de zirconium. Avec le bon mélange, les particules réagissent avec des molécules droites de n-pentane, réarrangeant leurs cinq atomes de carbone et 12 atomes d'hydrogène dans un processus appelé isomérisation.

    Maintenant que la formule du catalyseur est connue, la fabrication du catalyseur devrait être simple pour l'industrie. « Parce que nous ne développons pas un tout nouveau processus - juste un composant - les raffineries devraient être en mesure de le brancher sur leurs systèmes sans trop de perturbations, " a déclaré Wong.

    Maximiser l'essence est important alors que le monde développe de nouvelles sources d'énergie, il a dit. « On parle beaucoup des biocarburants comme d'un contributeur important à l'avenir, mais nous avons besoin d'un pont pour y arriver. Notre découverte pourrait aider en étendant les capacités actuelles de production de carburant. »


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