Résultats publiés dans Nature Nanotechnologie offrent aujourd’hui une innovation indispensable qui s’éloigne des anciens catalyseurs énergivores fabriqués à partir de matériaux solides.

La recherche est dirigée par le professeur Kourosh Kalantar-Zadeh, directeur de l'école de génie chimique et biomoléculaire de l'université de Sydney, et le Dr Junma Tang, qui travaille conjointement à l'université de Sydney et à l'UNSW.

Un catalyseur est une substance qui accélère et facilite les réactions chimiques sans participer à la réaction.

Les catalyseurs solides, généralement des métaux solides ou des composés solides de métaux, sont couramment utilisés dans l'industrie chimique pour fabriquer des plastiques, des engrais, des carburants et des matières premières.

Cependant, la production chimique utilisant des procédés solides est gourmande en énergie et nécessite des températures pouvant atteindre mille degrés centigrades.

Le nouveau procédé utilise plutôt des métaux liquides, en l'occurrence en dissolvant l'étain et le nickel, ce qui leur confère une mobilité unique, leur permettant de migrer à la surface des métaux liquides et de réagir avec des molécules d'entrée telles que l'huile de canola.

Cela entraîne la rotation, la fragmentation et le réassemblage des molécules d’huile de canola en chaînes organiques plus petites, notamment le propylène, un carburant à haute énergie crucial pour de nombreuses industries.

"Notre méthode offre une possibilité sans précédent à l'industrie chimique de réduire la consommation d'énergie et de rendre les réactions chimiques plus écologiques,"a déclaré le professeur Kalantar-Zadeh.

"On s'attend à ce que le secteur chimique soit responsable de plus de 20 pour cent des émissions d'ici 2050,"a déclaré le professeur Kalantar-Zadeh.

"Mais l’industrie chimique est beaucoup moins visible que d’autres secteurs – un changement de paradigme est vital."

Comment fonctionne le processus

Les atomes des métaux liquides sont disposés de manière plus aléatoire et ont une plus grande liberté de mouvement que les solides.

Cela leur permet d’entrer facilement en contact et de participer à des réactions chimiques.

"Théoriquement, ils peuvent catalyser des produits chimiques à des températures beaucoup plus basses, ce qui signifie qu'ils nécessitent beaucoup moins d'énergie."» a déclaré le professeur Kalantar-Zadeh.

Dans leurs recherches, les auteurs ont dissous du nickel et de l’étain à point de fusion élevé dans un métal liquide à base de gallium avec un point de fusion de seulement 30 degrés centigrades.