Des chercheurs en génie chimique ont développé un nouveau catalyseur qui augmente considérablement le rendement dans la fabrication du styrène, tout en réduisant la consommation d'énergie et les émissions de gaz à effet de serre.

"Le styrène est un produit chimique synthétique qui est utilisé pour fabriquer une variété de plastiques, résines et autres matériaux, " dit Fanxing Li, auteur correspondant de l'ouvrage et professeur Alcoa de génie chimique à la North Carolina State University. "Parce qu'il est d'un usage si répandu, nous sommes ravis d'avoir pu développer une technologie rentable et qui réduira l'impact environnemental de la fabrication du styrène. » Les estimations de l'industrie prévoient que les fabricants produiront plus de 33 millions de tonnes de styrène chaque année d'ici 2023.

Les technologies conventionnelles de production de styrène ont un rendement en un seul passage d'environ 54 %. En d'autres termes, pour chaque 100 unités de matière première que vous mettez dans le processus, vous obtiendriez 54 unités de styrène de chaque passe. Grâce à leur nouveau catalyseur, les chercheurs ont pu obtenir un rendement en un seul passage de 91 %.

Le processus de conversion a lieu à 500-600 degrés Celsius, la même plage de température que les procédés de fabrication de styrène conventionnels. Cependant, Il y a une grosse différence.

« Les techniques actuelles nécessitent d'injecter de très gros volumes de vapeur dans le réacteur où s'effectue la conversion, " dit Yunfei Gao, un chercheur postdoctoral à NC State et co-auteur principal d'un article sur le travail. "Notre technique ne nécessite pas de vapeur. Concrètement, cela réduit considérablement la quantité d'énergie nécessaire pour effectuer la conversion."

Spécifiquement, le processus de conversion qui intègre le nouveau catalyseur utilise 82 % d'énergie en moins et réduit les émissions de dioxyde de carbone de 79 %.

"Ces avancées sont rendues possibles par la conception technique du catalyseur lui-même, " dit Xing Zhu, co-auteur principal de l'article et chercheur à l'Université des sciences et technologies de Kunming (KUST). "Le nouveau catalyseur redox a une surface en ferrite de potassium pour la phase catalytique et un noyau d'oxyde de manganèse et de calcium mixte pour le stockage de l'oxygène dans le réseau." Zhu a travaillé sur le projet en tant que chercheur invité à NC State.

"Afin d'adopter le nouveau catalyseur, les fabricants de styrène devraient adopter un style de réacteur différent de celui qu'ils utilisent actuellement, " dit Li. "Ils auraient besoin de quelque chose de similaire à un réacteur CATOFIN. Mais ceux-ci sont déjà largement utilisés pour d'autres applications industrielles. Et les économies de coûts du nouveau processus devraient être importantes. »

Le papier, "Un catalyseur multifonctionnel sur mesure pour une production de styrène ultra-efficace dans le cadre d'un schéma redox cyclique, " est publié dans la revue Communication Nature .