Une collaboration internationale de recherche a franchi une étape importante vers la fabrication commercialement viable de biobutanol, un alcool dont le fort potentiel en tant que carburant pour les moteurs à essence pourrait ouvrir la voie aux carburants fossiles.

La percée clé est le développement d'un nouveau cadre organique métallique, ou MOF, capable de séparer efficacement le biobutanol du bouillon de biomasse fermentée nécessaire à la production du carburant. Les résultats ont été publiés aujourd'hui dans le Journal de l'American Chemical Society .

Les chercheurs cherchent maintenant à s'associer à l'industrie pour essayer d'étendre la méthode de séparation à l'aide du nouveau cadre organométallique, dit le correspondant de l'étude, Kyriakos Stylianou de l'Université d'État de l'Oregon.

S'il évolue bien, il pourrait s'agir d'une étape importante sur la voie de la non-dépendance aux combustibles fossiles.

"Les biocarburants sont une alternative de carburant durable et renouvelable, et le biobutanol est récemment apparu comme une option intéressante par rapport au bioéthanol et au biodiesel, " dit Stylianou, chercheur en chimie au Collège des sciences de l'OSU. "Mais le séparer du bouillon de fermentation a été un obstacle important sur la voie d'une fabrication économiquement compétitive."

Butanol, également connu sous le nom d'alcool butylique, est plus proche de l'essence que de l'éthanol et peut être synthétisé à partir du pétrole ou fabriqué à partir de la biomasse. Le bioéthanol (alcool éthylique) est un additif de biocarburant courant, mais il contient beaucoup moins d'énergie par gallon que l'essence et peut également être nocif pour les composants du moteur.

Le processus de création de biobutanol est connu sous le nom de fermentation ABE – acétone-butanol-éthanol. Il donne un bouillon aqueux qui atteint un maximum d'environ 2% de butanol en poids. D'où la nécessité d'un outil de séparation pouvant bien fonctionner en milieu aqueux et également en présence de solvants organiques, dans ce cas l'acétone, qui est un ingrédient clé dans des produits comme le dissolvant pour vernis à ongles et le diluant pour peinture.

Stylianou et ses collègues des universités en Suisse, Chine, le Royaume-Uni et l'Espagne ont synthétisé un nouveau cadre organique métallique, à base d'ions cuivre et de ligands carborane-carboxylate, connu sous le nom de mCB-MOF-1. Le MOF peut extraire le butanol du bouillon de fermentation, par adsorption, avec une plus grande efficacité que la distillation ou toute autre méthode existante.

Le MOF est stable dans les solvants organiques, dans de l'eau chaude, et dans des solutions aqueuses acides et basiques.

"Les biocarburants peuvent augmenter la sécurité et l'approvisionnement énergétiques et peuvent également être une grande partie d'un plan énergétique qui capture et stocke réellement le carbone, ce qui serait énorme pour atteindre les objectifs de lutte contre le changement climatique, " a déclaré Stylianou. " Le biobutanol est meilleur que le bioéthanol pour diverses raisons, y compris qu'il est presque aussi dense en énergie que l'essence et qu'il se mélange bien avec l'essence. Et le biobutanol peut également potentiellement remplacer le butanol synthétique en tant que précurseur essentiel pour une gamme de produits chimiques industriels. »