Le rappel de la chimie des manuels de base a permis aux chercheurs de RIKEN de développer un meilleur catalyseur solide pour produire d'importants produits chimiques industriels appelés esters. Cette avancée promet de profiter à la fabrication de carburants, médicaments, résines, des peintures, colles et parfums.

Les esters se forment lors de la réaction chimique entre le groupe hydroxyle (OH) des alcools et le groupe carboxyle (COOH) des acides carboxyliques. Lorsque ces groupes se combinent, une molécule d'eau (H 2 O) est libéré, laissant le reste des molécules d'alcool et d'acide carboxylique liés ensemble sous la forme d'un ester. De nombreux élèves effectuent cette simple réaction lors de leur première introduction à la chimie organique.

Bien que les esters puissent facilement être fabriqués avec de faibles rendements, il est difficile de les produire aux rendements élevés requis par l'industrie. « Atteindre la conversion complète en esters est difficile, " note Yoichi Yamada du RIKEN Center for Sustainable Resource Science. L'estérification est une réaction d'équilibre - une réaction qui s'installe dans un état où les réactions directes et inverses se déroulent à la même vitesse. Le défi est de minimiser la réaction inverse afin que la production d'ester domine.

Yamada et ses collègues ont relevé le défi en se souvenant de leurs manuels scolaires. « Nous avons été surpris de constater que les connaissances des cours de chimie organique pour débutants nous ont aidés à développer un nouveau catalyseur de pointe, " il dit.

La théorie chimique de base dit qu'un petit changement dans les positions relatives de deux groupes liés à un cycle de six atomes de carbone peut grandement affecter la stabilité d'une molécule. Cela a incité les chercheurs à modifier le placement des groupes qu'ils avaient utilisés dans une version antérieure mais instable de leur catalyseur. La modification de la structure du matériau de départ clé a produit un catalyseur solide qui est plus stable, plus actif, réutilisable et robuste.

Ce nouveau catalyseur a le grand avantage de pouvoir fonctionner dans des conditions d'écoulement continu. L'alcool et l'acide carboxylique sont pompés dans une colonne remplie de poudre de catalyseur, permettant à des rendements élevés de l'ester souhaité de s'écouler de l'autre extrémité. Ce procédé a surpassé d'autres catalyseurs commerciaux dans les essais de production d'un biocarburant à base d'ester. En outre, le catalyseur peut être produit en série afin qu'il puisse être fabriqué aux grandes échelles nécessaires à l'industrie.

Yamada pense que le catalyseur pourrait éventuellement avoir un impact significatif sur l'industrie chimique. "Toutes les entreprises qui produisent des produits chimiques organiques devraient être intéressées, " commente-t-il.