Si la science et la nature devaient avoir un bébé, ce serait sûrement la zéolithe. Cette roche spéciale, avec sa structure poreuse qui emprisonne l'eau à l'intérieur, emprisonne également des atomes et des molécules qui peuvent provoquer des réactions chimiques. C'est pourquoi les zéolithes sont importantes en tant que catalyseurs ou substances qui accélèrent les réactions chimiques sans se nuire. Les zéolithes exercent leur magie dans les industries de la drogue et de l'énergie et bien d'autres. Avec la pétrochimie, ils décomposent de grosses molécules d'hydrocarbures en essence et plus loin en toutes sortes de sous-produits pétroliers. Des applications telles que le craquage catalytique fluide et l'hydrocraquage dépendent fortement des zéolithes.

L'utilisation des zéolithes est si importante qu'il y a des décennies, les scientifiques ont commencé à les fabriquer (synthétiques) en laboratoire avec un nombre total de structures cristallines dépassant 250.

Jeffrey Rimer, professeur Abraham E. Dukler d'ingénierie chimique et biomoléculaire à l'Université de Houston, a publié une revue dans Nature Synthesis revue résumant les méthodes de la dernière décennie qui ont été utilisées pour préparer des zéolithes de pointe avec des dimensions nanométriques et des structures hiérarchiques.

Les résultats soulignent que plus c'est petit, mieux c'est et que la structure est essentielle.

"Ces caractéristiques sont essentielles à leurs performances dans un large éventail d'applications industrielles. Notamment, les petits pores des zéolithes imposent des limitations de diffusion pour les processus impliquant une catalyse ou des séparations où les petites molécules doivent accéder aux pores sans obstruction due à l'accumulation de matières résiduelles comme le coke, qui est un dépôt carboné qui obstrue les pores », rapporte Rimer. "Cela nécessite de nouvelles méthodes pour préparer des zéolites avec des tailles plus petites et une surface plus élevée, ce qui est une tâche difficile car peu de zéolites peuvent être préparées avec des tailles inférieures à 100 nanomètres."

L'article de synthèse résume les méthodes avancées pour atteindre cet objectif, y compris les travaux du propre groupe de Rimer sur les zéolithes à ailettes, qu'il a inventées. Les zéolithes à ailettes sont une toute nouvelle classe de catalyseurs poreux utilisant des caractéristiques nanométriques uniques pour accélérer la chimie en permettant aux molécules de sauter les obstacles qui limitent la réaction.

Rimer examine également comment l'émergence de l'analyse de données et de l'apprentissage automatique aide à la conception de zéolithes et fournit des perspectives futures dans ce domaine de recherche en pleine croissance. Cela contribue à constituer les "nouvelles méthodes" que Rimer suggère comme impératives, ce qui entraîne des avantages majeurs à infuser des analyses informatiques et de données volumineuses pour faire la transition de la synthèse de zéolite loin des méthodologies d'essais et d'erreurs.

En outre, l'accélération du processus de cristallisation des zéolithes et l'accélération des réactions des zéolithes elles-mêmes entraîneront de nombreux avantages socio-économiques, selon Rimer.

"La conception améliorée de la zéolite comprend le développement de catalyseurs améliorés pour les applications énergétiques (y compris les progrès dans les énergies alternatives), de nouvelles technologies pour réguler les émissions qui ont un impact sur l'environnement et les séparations pour améliorer les processus industriels ayant un impact sur le raffinage du pétrole, la production de produits chimiques et la purification de l'eau." il a dit. + Explorer plus loin

Briser les embouteillages moléculaires avec des matériaux nanoporeux à ailettes