La quête de la Marine pour alimenter ses navires en convertissant l'eau de mer en carburant est un pas de plus vers la réalisation.

Ingénieurs chimistes de l'Université de Rochester, en collaboration avec des chercheurs du Laboratoire de Recherche Navale, l'Université de Pittsburgh, et OxEon Énergie, ont démontré qu'un catalyseur de carbure de molybdène activé par le potassium convertit de manière efficace et fiable le dioxyde de carbone en monoxyde de carbone, une étape critique du processus.

"C'est la première démonstration que ce type de catalyseur au carbure de molybdène peut être utilisé à l'échelle industrielle, " dit Marc Porosoff, professeur assistant de génie chimique à Rochester. Dans un journal en Sciences de l'énergie et de l'environnement , les chercheurs décrivent une série exhaustive d'expériences qu'ils ont menées au niveau moléculaire, des échelles de laboratoire et pilotes pour documenter l'aptitude du catalyseur à une mise à l'échelle.

Si les navires de la Marine pouvaient créer leur propre carburant à partir de l'eau de mer qu'ils traversent, ils pourraient rester en fonctionnement continu. A part quelques porte-avions et sous-marins à propulsion nucléaire, la plupart des navires de la Marine doivent périodiquement s'aligner aux côtés des navires-citernes pour reconstituer leur mazout, ce qui peut être difficile par mauvais temps. En 2014, une équipe du Naval Research Laboratory dirigée par Heather Willauer a annoncé avoir utilisé un convertisseur catalytique pour extraire le dioxyde de carbone et l'hydrogène de l'eau de mer, puis converti les gaz en hydrocarbures liquides avec un taux d'efficacité de 92 %.

Depuis lors, l'accent a été mis sur l'augmentation de l'efficacité du processus et son développement pour produire du carburant en quantités suffisantes.

Le dioxyde de carbone extrait de l'eau de mer est extrêmement difficile à transformer directement en hydrocarbures liquides avec les méthodes existantes. Donc, il est nécessaire de convertir d'abord le dioxyde de carbone en monoxyde de carbone via la réaction inverse eau-gaz (RWGS), qui peuvent ensuite être convertis en hydrocarbures liquides par synthèse Fischer-Tropsch (FTS). Typiquement, les catalyseurs pour RWGS contiennent des métaux précieux coûteux et se désactivent rapidement dans les conditions de réaction. Cependant, le catalyseur de carbure de molybdène modifié par le potassium est synthétisé à partir de composants à faible coût et n'a montré aucun signe de désactivation pendant le fonctionnement continu de l'étude pilote de 10 jours.

C'est pourquoi cette démonstration de catalyseur au carbure de molybdène est importante.

Porosoff, qui a commencé à travailler sur le projet en tant qu'associé de recherche postdoctoral avec l'équipe de Willauer, découvert que l'ajout de potassium à un catalyseur de carbure de molybdène supporté sur une surface d'alumine gamma pouvait servir de solution peu coûteuse, stable, et un catalyseur hautement sélectif pour convertir le dioxyde de carbone en monoxyde de carbone pendant le RWGS.

Le potassium abaisse la barrière énergétique associée à la réaction RWGS, tandis que l'alumine gamma-marquée de rainures et de pores, un peu comme une éponge - aide à garantir que les particules de catalyseur de carbure de molybdène restent dispersées, maximiser la surface disponible pour la réaction, dit Porosoff.

Pour déterminer si le carbure de molybdène activé par le potassium pourrait également être utile pour capturer et convertir le dioxyde de carbone des centrales électriques, le laboratoire mènera d'autres expériences pour tester la stabilité du catalyseur lorsqu'il est exposé à des contaminants courants trouvés dans les gaz de combustion tels que le mercure, soufre, cadmium et chlore.