Le butadiène, l'une des oléfines légères les plus importantes de l'industrie pétrochimique avec une capacité de production mondiale de 18 millions de tonnes par an, est actuellement produit par distillation extractive du C4 fractions issues des procédés de vapocraquage du naphta ou de déshydrogénation du C4 les hydrocarbures, qui impliquent tous deux une consommation d'énergie importante et des émissions importantes de CO2 .
La demande croissante du marché a suscité beaucoup d’intérêt pour la production ciblée de ces matières premières. Ainsi, une voie alternative pour produire directement du butadiène en utilisant des matières premières durables est souhaitable et prospective.
L'éthanol, en tant que ressource neutre en carbone, peut en principe subir la formation de liaisons C-C pour produire du butadiène de manière durable. Les systèmes catalytiques traditionnels ont été classés en deux catégories :les métaux de transition des groupes 4 et 5 et MgO-SiO2 .
Parmi les catalyseurs rapportés, le Zn-Y/Beta est particulièrement remarquable en raison de sa bonne sélectivité pour le butadiène (>60 %). Bien que de gros efforts aient été déployés dans cette direction, la production régulière de butadiène à partir d’éthanol dans des conditions de réaction douces reste un défi non résolu, conduisant généralement à une désactivation rapide. Une autre difficulté liée à la formation du butadiène est que la déshydratation entre souvent en compétition avec la réaction de déshydrogénation sur le catalyseur acide de Lewis.
Une équipe de recherche dirigée par le professeur An-Hui Lu de l'Université de technologie de Dalian, en Chine, a découvert le premier phosphate d'yttrium dopé au cobalt (Co-YPO4 ) catalyseur, pour l'activation préférentielle de l'éthanol pour former de l'acétaldéhyde et un couplage C-C ultérieur et une déshydratation en butadiène. Le catalyseur présentait une sélectivité de 68,5 % en butadiène dans une conversion d'éthanol de 78,2 % à 350 °C, et donc un rendement proche de 61 % en oléfine totale (butadiène et éthène). Les travaux sont publiés dans le Chinese Journal of Catalysis. .
Combinée à diverses caractérisations in situ, une forte interaction de coordination entre Co 2+ sites et le groupe phosphate sur YPO4 a été identifié comme étant favorable à l'amélioration des performances de déshydrogénation de l'éthanol.
Le YPO4 surface exposée au Y 3+ site, qui peut catalyser efficacement la réaction de couplage C-C. Grâce à la combinaison des espèces Co et Y dans un seul catalyseur, c'est-à-dire Co-YPO4 , l'effet synergique des sites bifonctionnels pourrait être obtenu.
Plus d'informations : Bai-Chuan Zhou et al, PO43 – espèces Co2+ coordonnées sur le phosphate d'yttrium stimulant la valorisation de l'éthanol en butadiène, Chinese Journal of Catalysis (2024). DOI :10.1016/S1872-2067(23)64567-X
Fourni par l'Académie chinoise des sciences
