Les chercheurs ont développé un puissant, méthode peu coûteuse de recyclage des huiles de cuisson usagées et des déchets agricoles en biodiesel, et transformer les restes de nourriture et les déchets plastiques en produits de grande valeur.

La méthode exploite un nouveau type de catalyseur ultra-efficace qui peut fabriquer du biodiesel à faible teneur en carbone et d'autres molécules complexes précieuses à partir de diverses, matières premières impures.

Les huiles de cuisson usagées doivent actuellement passer par un processus de nettoyage énergivore pour être utilisées dans le biodiesel, parce que les méthodes de production commerciales ne peuvent traiter que des matières premières pures contenant 1 à 2 % de contaminants.

Le nouveau catalyseur est si résistant qu'il peut fabriquer du biodiesel à partir d'ingrédients de qualité inférieure, connu sous le nom de matière première, contenant jusqu'à 50 % de contaminants.

Il est si efficace qu'il pourrait doubler la productivité des processus de fabrication pour transformer les déchets comme les restes de nourriture, microplastiques et vieux pneus en précurseurs chimiques de grande valeur utilisés pour fabriquer n'importe quoi, des médicaments et des engrais aux emballages biodégradables.

La conception du catalyseur est rapportée dans une nouvelle étude d'une collaboration internationale dirigée par l'Université RMIT, Publié dans Catalyse naturelle .

Co-chercheur principal, le professeur Adam Lee, RMIT, a déclaré que les technologies catalytiques conventionnelles dépendaient de matières premières de haute pureté et nécessitaient des solutions d'ingénierie coûteuses pour compenser leur faible efficacité.

« La qualité de la vie moderne dépend de manière critique de molécules complexes pour maintenir notre santé et fournir des aliments nutritifs, eau propre et énergie bon marché, " dit Lee.

"Ces molécules sont actuellement produites par des processus chimiques non durables qui polluent l'atmosphère, sol et cours d'eau.

« Nos nouveaux catalyseurs peuvent nous aider à tirer pleinement parti des ressources qui seraient normalement gaspillées, de l'huile de cuisson usagée rance aux balles de riz et aux épluchures de légumes, pour faire avancer l'économie circulaire.

"Et en augmentant radicalement l'efficacité, ils pourraient nous aider à réduire considérablement la pollution de l'environnement due à la fabrication de produits chimiques et nous rapprocher de la révolution de la chimie verte."

Éponge catalyseur :faire progresser la chimie verte

Pour fabriquer le nouveau catalyseur ultra-efficace, l'équipe a fabriqué une éponge en céramique de la taille d'un micron (100 fois plus fine qu'un cheveu humain) qui est très poreuse et contient différents composants actifs spécialisés.

Les molécules pénètrent initialement dans l'éponge par de larges pores, où ils subissent une première réaction chimique, puis passent dans des pores plus petits où ils subissent une seconde réaction.

C'est la première fois qu'un catalyseur multifonctionnel a été développé qui peut effectuer plusieurs réactions chimiques en séquence au sein d'une seule particule de catalyseur, et cela pourrait changer la donne pour le marché mondial des catalyseurs de 34 milliards de dollars.

Co-chercheuse principale, la professeure Karen Wilson, également du RMIT, a déclaré que la nouvelle conception du catalyseur imitait la façon dont les enzymes des cellules humaines coordonnaient des réactions chimiques complexes.

"Des catalyseurs ont déjà été développés qui peuvent effectuer plusieurs réactions simultanées, mais ces approches offrent peu de contrôle sur la chimie et ont tendance à être inefficaces et imprévisibles, ", a déclaré Wilson.

"Notre approche bio-inspirée s'appuie sur les catalyseurs de la nature, les enzymes, pour développer un moyen puissant et précis d'effectuer plusieurs réactions dans une séquence définie.

« C'est comme avoir une chaîne de production à l'échelle nanométrique pour les réactions chimiques, le tout logé dans un seul, particule de catalyseur minuscule et super efficace."

Diesel DIY :soutenir la production distribuée de biocarburants

Les catalyseurs en forme d'éponge sont bon marché à fabriquer, sans utiliser de métaux précieux.

La fabrication de biodiesel à faible teneur en carbone à partir de déchets agricoles avec ces catalyseurs ne nécessite guère plus qu'un grand conteneur, un peu de chauffage doux et d'agitation.

C'est une basse technologie, approche à faible coût qui pourrait faire progresser la production distribuée de biocarburants et réduire la dépendance au diesel dérivé de combustibles fossiles.

« Cela est particulièrement important dans les pays en développement où le diesel est le principal carburant pour alimenter les générateurs d'électricité des ménages, ", a déclaré Wilson.

« Si nous pouvions donner aux agriculteurs les moyens de produire du biodiesel directement à partir de déchets agricoles comme le son de riz, coques de noix de cajou et de graines de ricin, sur leur propre terre, cela aiderait à résoudre les problèmes critiques de la pauvreté énergétique et des émissions de carbone. »

Alors que les nouveaux catalyseurs peuvent être utilisés immédiatement pour la production de biodiesel, avec un développement ultérieur, ils pourraient être facilement adaptés pour produire du carburéacteur à partir de déchets agricoles et forestiers, vieux pneus en caoutchouc, et même des algues.

Les prochaines étapes pour l'équipe de recherche de la RMIT School of Science consistent à augmenter la fabrication du catalyseur de grammes à kilogrammes et à adopter des technologies d'impression 3D pour accélérer la commercialisation.

"Nous espérons également élargir la gamme de réactions chimiques pour inclure la lumière et l'activation électrique pour des technologies de pointe telles que la photosynthèse artificielle et les piles à combustible, " dit Lee.

"Et nous cherchons à travailler avec des partenaires commerciaux potentiels pour créer une gamme de catalyseurs disponibles dans le commerce pour différentes applications."