Une nouvelle méthode, plus écologique et moins coûteuse, pour accélérer les réactions chimiques a été développée par des scientifiques du King's College de Londres en collaboration avec l'Université de Barcelone et l'ETH Zurich. Au lieu d'utiliser des catalyseurs métalliques polluants et coûteux, l'équipe a prouvé que les champs électriques peuvent catalyser des réactions pour produire des composés chimiques.

S'appuyant sur des recherches antérieures publiées en 2016 qui prouvaient qu'un champ électrique pouvait catalyser des réactions dans un espace nanométrique, les scientifiques du Département de chimie ont amélioré la méthodologie pour catalyser électriquement les réactions sur une électrode centimétrique. Cela ouvre la voie à une alternative plus propre aux catalyseurs à base de métaux, transformant potentiellement la façon dont les composés chimiques sont produits.

L’accélération des réactions chimiques entre molécules par catalyse est fondamentale pour fabriquer les nouveaux matériaux requis par toute une série d’industries et de technologies qui produisent des produits à haute valeur ajoutée tels que les produits pharmaceutiques. Actuellement, ces réactions reposent principalement sur des catalyseurs contenant des métaux précieux tels que le platine, le palladium et le rhodium.

Non seulement leur extraction est très coûteuse et dommageable pour l'environnement, mais cette pratique consomme de grandes quantités d'énergie et les sous-produits toxiques sont difficiles et coûteux à éliminer.

Permettre la catalyse via des champs électriques permet une solution moins coûteuse, plus économe en énergie et moins polluante à ce problème.

"L'utilisation de champs électriques comme seul catalyseur pour les réactions chimiques est théoriquement prédite depuis longtemps. L'idée est venue de scientifiques étudiant les mécanismes de la catalyse enzymatique dans la nature, qui ont prédit que de grands champs électriques au sein des sites actifs de l'enzyme pourraient agir comme un catalyseur dans les réactions chimiques. réactions chimiques", explique le professeur Ismael Diez Perez.

"En 2016, chez King's, nous avons prouvé cette théorie en laboratoire. En exposant deux réactifs à un espace nanométrique polarisé en tension, nous avons créé un champ de force qui accélère la formation du produit de réaction."

"Depuis lors, nous avons développé une nouvelle technologie pour permettre la production chimique électrifiée à une échelle bien plus grande. Nous avons conçu une cellule microfluidique qui crée un flux continu de réactifs catalysés ensemble dans un champ électrique. L'interface des électrodes confinées à l'intérieur le canal microfluidique induit une réaction chimique sur des zones centimétriques des électrodes, produisant de nouveaux composés chimiques."

Le professeur Diez Perez et son équipe pensent que ce procédé pourrait transformer l'industrie pharmacologique, qui repose sur la production de composés chimiques très fins et à valeur ajoutée, normalement très coûteux à produire par les méthodes de catalyse traditionnelles. Les scientifiques prédisent même que le champ électrique pourrait être contrôlé pour former des composés chimiques isomères purs – une étape essentielle dans la production de médicaments ayant la forme moléculaire appropriée que le corps humain puisse reconnaître.

"Cette avancée marque le début d'une étape très intéressante dans la transformation de la façon dont nous gérons la catalyse. Nous avons maintenant prouvé que les champs électriques peuvent être augmentés pour produire des milligrammes de composés chimiques. La prochaine étape consiste à construire des modèles encore plus grands pour une utilisation dans tous les domaines. de nombreux domaines et industries différents... permettant des méthodes de production moins chères et plus écologiques", déclare Deiz Perez.

Les travaux sont publiés dans la revue Nature Communications .