Le platine a été utilisé dans le passé pour des tâches de catalyse, mais c'est cher, principalement à cause de sa rareté et aussi à cause de l'exploitation minière nécessaire pour l'obtenir. La catalyse au platine peut également donner des produits secondaires indésirables. Crédit :Université du Delaware
La catalyse est, comme beaucoup de sciences, situationnel.
Cette chimie de grande puissance consiste à accélérer les réactions chimiques, en utilisant des catalyseurs pour "turbocharger" le processus et créer rapidement de nouveaux produits chimiques et carburants.
Parce qu'il y a tellement de variables en jeu :la pression, léger, Chauffer, temps, et la présence d'autres molécules réactives, pour n'en citer que quelques-uns, les scientifiques doivent expérimenter sans relâche, définir les conditions spécifiques qui conduiront aux meilleurs résultats.
Chercheurs du Catalysis Center for Energy Innovation (CCEI), un centre de recherche multi-institutionnel dirigé par l'Université du Delaware, travaillent à résoudre ces défis en proposant des approches plus efficaces de la science de la catalyse. Parfois, leur travail peut même conduire à découvrir de nouveaux catalyseurs.
Des recherches récentes menées par CCEI, publié dans le dernier numéro de Catalyse naturelle , a encore percé le mystère sur une classe de matériaux qui ont longtemps été sous-étudiés comme catalyseurs :les oxydes métalliques. En plus de conduire une production chimique plus abordable et plus stable, L'enquête du CCEI sur la nature des oxydes métalliques pourrait potentiellement conduire à la découverte d'encore mieux, catalyseurs plus sélectifs.
Les chercheurs du CCEI utilisent des réacteurs spécialisés, comme celui sur la photo ci-dessus, pour tester l'efficacité et l'efficience de divers catalyseurs. Crédit :Université du Delaware
La science de la catalyse, bien qu'utile, n'est pas exactement efficace ou rentable. Nouveau, de meilleurs catalyseurs comme les oxydes métalliques pourraient aider à améliorer le processus, lequel, à son tour, peut permettre aux scientifiques de produire plus facilement des produits renouvelables du quotidien, tels que les lubrifiants, carburants, adhésifs, du savon, et plus.
"Précédemment, on croyait que nous devions recourir à des métaux coûteux comme le platine pour accomplir des tâches cruciales comme le clivage de liaisons chimiques spécifiques, " a déclaré Alexandre Mironenko, co-auteur de l'étude et ancien chercheur du CCEI qui est maintenant chercheur postdoctoral à l'Université de Chicago. "Mais outre leurs coûts élevés, ces sortes de métaux ont produit des sous-produits indésirables, réduire l'efficacité du processus global. Dans nos recherches actuelles, nous démontrons que des oxydes métalliques moins chers et plus stables peuvent conduire ces réactions, trop."
Un oxyde est défini comme une substance chimique constituée d'au moins un atome d'oxygène et d'un autre élément; ces composés sont abondants dans la croûte terrestre. La stabilité relative de nombreux oxydes métalliques les rend idéaux pour une utilisation dans des réactions catalytiques telles que l'activation de la liaison C-O, qui est une étape essentielle dans la conversion des déchets et de la biomasse lignocellulosique (comme les copeaux de bois et l'herbe) en combustibles et produits chimiques utiles.
Le faible coût des oxydes métalliques peut également offrir des avantages économiques. R&D Magazine estime que 90% des produits chimiques commerciaux dépendent de la catalyse pour la production, ce qui signifie moins cher, des catalyseurs plus stables peuvent réduire les coûts de fabrication.
« Nous avons introduit une façon de penser aux catalyseurs d'oxyde qui n'a jamais été publiée auparavant, " ajoute l'ancien stagiaire postdoctoral du CCEI Konstantinos Goulas, maintenant professeur adjoint en génie chimique à l'Oregon State University. "C'est incroyablement excitant, car il a le potentiel de guider la découverte dans toutes sortes de processus catalytiques, de l'industriel à l'environnement. Surtout, les simulations informatiques peuvent prédire de meilleurs catalyseurs et conduire des expériences. La nôtre est la première étude systématique à introduire toute cette classe de matériaux pour l'une des chimies les plus dures des bioraffineries."
