Un nouveau test pour les catalyseurs industriels développé par des chimistes de l'Université d'Utrecht utilise des molécules fluorescentes pour montrer lequel des trois catalyseurs fonctionne mieux que les autres. Cela facilite grandement le travail d'amélioration des catalyseurs, tout en rendant les processus de production de l'industrie chimique plus durables. Les chercheurs, sous la direction du Prof. Bert Weckhuysen, publieront leurs résultats dans Chimie de la nature du 5 novembre.

Dans leurs recherches, les chimistes d'Utrecht ont étudié la production durable de méthanol, l'un des éléments constitutifs de produits tels que les plastiques. Le méthanol durable peut être synthétisé à partir de dioxyde de carbone et d'hydrogène gazeux produits à l'aide de l'énergie éolienne, l'énergie solaire ou les déchets ménagers. Le catalyseur est nécessaire pour garantir que la réaction produise autant de méthanol et aussi peu de sous-produits que possible, à la température idéale. La composition et la porosité du catalyseur sont des aspects importants du processus, mais sa forme aussi.

"Les scientifiques étudient les catalyseurs sous leur forme de poudre, mais les usines chimiques utilisent des catalyseurs sous leur forme façonnée, nous voulions donc trouver une méthode que nous pourrions utiliser pour étudier de tels corps de catalyseur en détail, " explique Bert Weckhuysen, professeur de catalyse, énergie et durabilité à l'Université d'Utrecht. À cette fin, les chercheurs ont apporté une pièce d'équipement semblable à une machine à pâtes dans le laboratoire, pour produire des catalyseurs dans une variété de formes et de tailles.

Le professeur Weckhuysen et ses collègues ont étudié les cellules en les « coloriant » avec des molécules fluorescentes. Sous un microscope à fluorescence, ils pouvaient clairement voir où se trouvent les composants et comment ils se déplacent dans la cellule. Weckhuysen et ses collègues ont utilisé la même technique en insérant des molécules fluorescentes dans le catalyseur et en examinant les résultats sous un microscope à fluorescence.

"Vous pouvez voir en un coup d'œil quel effet différentes formes, les dimensions et compositions du catalyseur peuvent avoir, " dit le Dr Gareth Whiting, auteur principal de la publication. Whiting a produit toute une série de catalyseurs de forme différente, composition, et épaisseur. Il a ensuite testé leur efficacité dans la conversion des matières premières en méthanol à l'aide des molécules fluorescentes. Sous un microscope, il a pu voir à quel point les molécules ont atteint les emplacements dans les particules de catalyseur où la réaction chimique a lieu. Le rendement en méthanol indiquait également l'efficacité des particules de catalyseur.

« Ces résultats étaient étonnamment faciles à expliquer et à prédire à l'aide de modèles d'accessibilité des sondes fluorescentes, " Whiting explique. " Ce faisant, nous avons prouvé que notre modèle de recherche est extrêmement robuste. Les producteurs et utilisateurs de catalyseurs disposent désormais d'un nouveau vite, et un moyen facile de voir si les changements apportés à la recette ou à la forme d'un catalyseur ont des effets positifs ou négatifs."

Le laboratoire de Bert Weckhuysen est connu pour les techniques très avancées qu'il développe pour examiner les catalyseurs au cours d'une réaction chimique. "Mais je crois qu'il est important de lier la science avancée à la pratique quotidienne, " dit Weckhuysen. " Ce n'est qu'alors que nous pourrons réellement progresser sur des questions telles que la production plus durable de matériaux et d'énergie. Plus, c'est tellement amusant de travailler sur des choses d'un point de vue complètement différent."