Une équipe de recherche, affiliée à l'UNIST, a mis au point une voie de fabrication d'hydrocarbures innovante, en utilisant un dispositif de broyage à boulets disponible dans le commerce. La nouvelle méthode a un potentiel commercial, car elle utilise du charbon naturel dérivé du bois pour produire du méthane (CH₄ ), le principal composant hydrocarboné du gaz naturel.

Publié dans le numéro de mars 2022 de Angewandte Chemie International Edition , cette percée a été dirigée par le professeur Jong-Beom Baek de l'École d'ingénierie énergétique et chimique de l'UNIST.

"En utilisant la collision mécanique créée par la technique de broyage à billes, nous pouvons facilement décomposer le charbon de bois pour produire du méthane", a déclaré le professeur Baek. "Nous nous attendons à ce que cette méthode puisse même permettre la production de méthane à partir du charbon, un combustible fossile similaire au charbon de bois."

Dans cette étude, l'équipe de recherche a démontré une méthode mécanochimique qui se traduit à la fois par une vitesse de réaction plus rapide et une nouvelle voie de synthèse. La vitesse de réaction a été considérablement améliorée jusqu'à 4 ordres de grandeur par rapport à la méthode thermique traditionnelle. Simultanément, la réaction a montré une très grande sélectivité (99,8 % CH₄ , contre 80 % dans des conditions thermiques) avec un catalyseur au cobalt, a noté l'équipe de recherche.

En outre, leur étude a démontré que cette augmentation extrême de la vitesse de réaction provient de l'activation continue d'espèces carbonées réactives via la mécanochimie. La sélectivité élevée est intimement liée à l'activation à basse température, à laquelle les hydrocarbures supérieurs sont difficiles à former. Selon l'équipe de recherche, ce travail devrait faire avancer les études sur l'hydrogazéification du carbone et d'autres réactions solide-gaz.

"Notre travail introduit une nouvelle méthode d'hydrogazéification du carbone, avec des taux élevés à basse température. Les hydrocarbures synthétisés sont neutres en carbone", a noté l'équipe de recherche. "L'ensemble du cycle, de la production de biomasse à l'hydrogazéification mécanochimique du carbone (CHG) et enfin à l'utilisation du méthane, est un processus à émission nette nulle de dioxyde de carbone et pourrait être partiellement négatif."

Selon l'équipe de recherche, il s'agit d'une perspective importante pour remplacer les réserves limitées de gaz naturel positif en carbone et prévenir le réchauffement climatique. "Nos découvertes peuvent être utilisées comme méthode non oxydante pour régénérer les catalyseurs empoisonnés au coke, ce qui est souvent nécessaire dans la production industrielle à grande échelle", a noté le professeur Baek. "Cette méthode évite non seulement l'agrégation lors de la combustion du carbone en raison de la nature hautement exothermique de la réaction, mais réduit également la taille du catalyseur en même temps." + Explorer plus loin

Une nouvelle méthode convertit le dioxyde de carbone en méthane à basse température