Une équipe de chercheurs du Yale-NUS College, en collaboration avec des scientifiques suédois, a découvert que les espèces de bisulfate dans le flux d'échappement sont fortement liées à la diminution de l'efficacité des catalyseurs de dépollution des gaz d'échappement dans les moteurs diesel. Leurs découvertes ouvrent la voie à la synthèse de catalyseurs plus tolérants au soufre et au développement de stratégies de régénération pour les systèmes catalytiques sur les véhicules de fret à moteur diesel. Cela pourrait entraîner une réduction des émissions d'oxydes d'azote hautement toxiques des moteurs diesel, réduisant ainsi la pollution.

Les boursiers postdoctoraux du Yale-NUS College Susanna Liljegren Bergman et Vitaly Mesilov, chercheur de premier cycle Xiao Yang (promotion 2021), et professeur de sciences (chimie) Steven Bernasek, effectué cette recherche. Ils ont travaillé avec des collaborateurs Sandra Dahlin et le professeur Lars Pettersson en Suède, et le Dr Xi Shibo à la source de lumière synchrotron de Singapour de l'Université nationale de Singapour. Ils ont utilisé la spectroscopie d'absorption des rayons X Cu K-edge in situ en fonction de la température pour analyser exactement comment les oxydes de soufre affectent les catalyseurs à charpente de chabazite échangée avec du cuivre (Cu-CHA).

Les catalyseurs composés de zéolites échangées au cuivre avec une charpente chabazite (Cu-CHA) sont actuellement les moyens les plus efficaces pour réduire les émissions d'oxydes d'azote hautement toxiques des moteurs diesel. Cependant, des études antérieures ont montré que l'efficacité des catalyseurs Cu-CHA est réduite par les oxydes de soufre qui sont également présents dans les gaz d'échappement diesel, ce qui pose problème car les catalyseurs deviennent moins efficaces pour empêcher les oxydes d'azote de s'échapper dans l'atmosphère. Dans cette étude, les chercheurs ont découvert que l'efficacité des catalyseurs dans les moteurs diesel est plus affectée par la présence ou la formation de bisulfates dans le flux d'échappement. Comprendre le mécanisme chimique de la façon dont les catalyseurs des moteurs diesel sont affectés par les oxydes de soufre présents dans les gaz d'échappement diesel permettrait de développer des catalyseurs plus efficaces qui pourraient réduire les émissions d'oxydes d'azote des moteurs diesel.

Avec une meilleure compréhension de la façon dont les sulfates affectent les catalyseurs, des travaux futurs peuvent être effectués pour étudier comment les effets négatifs peuvent être atténués. En outre, les résultats concernant les sulfates peuvent également être appliqués à d'autres études sur l'impact du phosphore et des oxydes de phosphore, présent dans le carburant biodiesel, sur les performances du catalyseur. Cela pourrait conduire à la création de catalyseurs plus efficaces pour les moteurs alimentés au biodiesel.

Le professeur Bernasek a dit, « Les résultats de cette recherche fondamentale sur les mécanismes de désactivation des catalyseurs constituent la base du développement de nouveaux catalyseurs et de nouveaux protocoles de régénération des catalyseurs. Des catalyseurs d'assainissement des gaz d'échappement plus efficaces et plus robustes profitent à l'environnement en réduisant les émissions d'oxydes d'azote et en permettant l'utilisation de moteurs, réduire les émissions globales de carbone. Cela contribue à réduire l'impact de l'utilisation continue à court terme de combustibles fossiles, et accélérer notre transition vers des biocarburants neutres en carbone."