La suie est l'un des pires contributeurs au changement climatique au monde. Son impact est similaire à celui des émissions mondiales de méthane et vient juste derrière le dioxyde de carbone pour son potentiel destructeur. En effet, les particules de suie absorbent le rayonnement solaire, qui réchauffe l'atmosphère environnante, entraînant des températures mondiales plus chaudes. La suie cause également plusieurs autres problèmes environnementaux et de santé, notamment en nous rendant plus sensibles aux virus respiratoires.

La suie ne persiste dans l'atmosphère que quelques semaines, ce qui suggère que si ces émissions pouvaient être arrêtées, l'air pourrait rapidement s'éclaircir. Cela a récemment été démontré lors des récentes fermetures, certaines grandes villes signalant un ciel dégagé après l'arrêt des émissions industrielles.

Mais la suie fait aussi partie de notre avenir. La suie peut être convertie en produit de noir de carbone utile par traitement thermique pour éliminer tous les composants nocifs. Les noirs de carbone sont des ingrédients essentiels dans les batteries, les pneus et la peinture. Si ces carbones sont suffisamment petits, ils peuvent même être rendus fluorescents et ont été utilisés pour marquer des molécules biologiques, dans des catalyseurs et même dans des cellules solaires.

Étant donné l'importance de la suie et depuis combien de temps l'humanité la produit, on pourrait penser que sa formation a été complètement comprise. Cependant, ce n'est pas le cas. En particulier, la transition critique lorsque les molécules se regroupent pour former les toutes premières nanoparticules de suie est inconnue.

Si les origines de la suie devaient être entièrement comprises, nous pourrions potentiellement éliminer sa formation et donc réduire considérablement son impact environnemental ainsi que fabriquer de meilleurs matériaux en carbone. Dans cet esprit, des chercheurs de l'Université de Cambridge et de Cambridge CARES ont récemment publié une étude complète sur la naissance de la suie, où les molécules deviennent des particules.

Dans la revue intitulée :« Soot inception :Carbonaceous nanoparticle formation in flames » publiée dans Progress in Energy and Combustion Science, les auteurs Dr Jacob Martin, Dr Maurin Salamanca et le professeur Markus Kraft, directeur de CARES, commencent par noter que;

"Ce n'est qu'au cours de la dernière décennie, cependant, que les techniques expérimentales et informatiques en science de la combustion ont pu jeter un coup d'œil derrière la porte pour révéler des informations sur les premiers mécanismes de formation des particules carbonées dans la flamme."

La figure ci-dessous montre certaines de ces nouvelles connaissances expérimentales sur le chemin du carburant à la suie. Dans ce diagramme, c'est la formation de nanoparticules (début de suie) qui est la naissance de la particule de suie.

Deux voies principales ont été suggérées pour l'apparition de la suie - soit la condensation physique dans laquelle les molécules forment des gouttelettes, soit la polymérisation chimique dans laquelle les molécules réagissent pour former des particules. Mais l'une ou l'autre voie en elle-même n'est pas optimale, car "la condensation physique et électrique des molécules précurseurs est rapide mais trop faible pour maintenir la suie ensemble, alors que la plupart des liaisons chimiques sont fortes mais les mécanismes proposés à ce jour sont trop lents pour tenir compte de la croissance rapide de la suie telle qu'observée dans les expériences."

Au lieu de cela, les auteurs suggèrent une "voie médiane" impliquant des mécanismes à la fois physiques et chimiques. Des options prometteuses sont mises en évidence impliquant des radicaux π et des diradicaux, cependant, des preuves concluantes d'un mécanisme spécifique ainsi que des modèles prédictifs font toujours défaut.

En fin de compte, les auteurs concluent que "l'émission de nanoparticules carbonées doit être une priorité de recherche et industrielle pour l'avenir des dispositifs de combustion et des applications de nouveaux matériaux."

« Soot inception :Carbonaceous nanoparticle formation in flames » est publié dans Progress in Energy and Combustion Science par des chercheurs du Cambridge Center for Advanced Research and Education in Singapore Ltd et de l'Université de Cambridge. + Explorer plus loin

Danse moléculaire qui pourrait éliminer la pollution par la suie