Le méthanol est un produit chimique polyvalent et efficace utilisé comme carburant dans la production d'innombrables produits. Dioxyde de carbone (CO2), d'autre part, est un gaz à effet de serre qui est le sous-produit indésirable de nombreux procédés industriels.

La conversion du CO2 en méthanol est une façon d'utiliser le CO2 à bon escient. Dans une recherche publiée aujourd'hui dans Science , Les ingénieurs chimistes du Rensselaer Polytechnic Institute ont démontré comment rendre ce processus de conversion du CO2 en méthanol plus efficace en utilisant une membrane de séparation très efficace qu'ils ont produite. Cette percée, les chercheurs ont dit, pourrait améliorer un certain nombre de processus industriels qui dépendent de réactions chimiques où l'eau est un sous-produit.

Par exemple, la réaction chimique responsable de la transformation du CO2 en méthanol produit également de l'eau, ce qui limite sévèrement la poursuite de la réaction. L'équipe de Rensselaer a cherché un moyen de filtrer l'eau au fur et à mesure de la réaction, sans perdre d'autres molécules de gaz essentielles.

Les chercheurs ont assemblé une membrane composée d'ions sodium et de cristaux de zéolite capable de faire pénétrer l'eau avec précaution et rapidement à travers de petits pores, appelés nanocanaux à conduction d'eau, sans perdre de molécules de gaz.

"Le sodium peut effectivement réguler, ou syntoniser, perméation de gaz, " dit Miao Yu, professeur titulaire d'une chaire de génie chimique et biologique et membre du Centre de biotechnologie et d'études interdisciplinaires (CBIS) de Rensselaer, qui a mené cette recherche. "C'est comme si les ions sodium se tenaient à la porte et ne laissaient passer que l'eau. Lorsque le gaz inerte entre, les ions bloqueront le gaz."

Autrefois, Yu a dit, ce type de membrane était sensible aux défauts qui permettraient à d'autres molécules de gaz de s'échapper. Son équipe a développé une nouvelle stratégie pour optimiser l'assemblage des cristaux, qui a éliminé ces défauts.

Lorsque l'eau a été efficacement éliminée du processus, Yu a dit, l'équipe a découvert que la réaction chimique pouvait se produire très rapidement.

"Quand on pourra enlever l'eau, l'équilibre se déplace, ce qui signifie que plus de CO2 sera converti et plus de méthanol sera produit, " dit Huazheng Li, chercheur postdoctoral à Rensselaer et premier auteur de l'article.

"Cette recherche est un excellent exemple des contributions importantes que le professeur Yu et son équipe apportent pour relever les défis interdisciplinaires dans le domaine de l'eau, énergie, et l'environnement, " dit Deepak Vashishth, directeur du CBIS. "Le développement et le déploiement de telles membranes sur mesure par le groupe du professeur Yu promettent d'être très efficaces et pratiques."

L'équipe travaille maintenant au développement d'un processus évolutif et d'une start-up qui permettrait à cette membrane d'être utilisée commercialement pour produire du méthanol de haute pureté.

Yu a déclaré que cette membrane pourrait également être utilisée pour améliorer un certain nombre d'autres réactions.

"Dans l'industrie, il y a tellement de réactions limitées par l'eau, ", a déclaré Yu. "C'est la seule membrane qui peut fonctionner de manière très efficace dans des conditions de réaction difficiles."