De minuscules pores ouvrent une nouvelle voie chimique sans métaux précieux

Des chercheurs en Chine ont démontré deux réactions permettant de produire des acides utiles à l’industrie sans catalyseurs à base de métaux précieux. À leur place, un matériau cristallin poreux guide les réactions, qui ont toutes deux fonctionné en continu pendant 750 heures lors d’essais en laboratoire.

Les travaux, dirigés par l’équipe de Liu Zhongmin à l’Institut de physique chimique de Dalian de l’Académie chinoise des sciences, ont été publiés dans Nature le 21 octobre.

La recherche porte sur la carbonylation, un procédé qui incorpore du monoxyde de carbone dans d’autres molécules. Cette famille de réactions contribue à fabriquer des produits allant des solvants aux ingrédients pharmaceutiques. Les méthodes industrielles couramment employées reposent sur des métaux coûteux comme le rhodium ou l’iridium, et la séparation des catalyseurs et des produits finis peut être difficile.

L’équipe a utilisé un tamis moléculaire, un cristal parcouru de pores de la taille des molécules, pour fabriquer de l’acide propionique et de l’acide isobutyrique à partir, respectivement, d’éthylène et de propylène, en utilisant du monoxyde de carbone et de l’eau. La taille et l’emplacement des pores contribuent à orienter les réactions vers les produits souhaités tout en limitant les réactions indésirables susceptibles de désactiver le catalyseur.

Lors des essais à haute pression, qui ont duré environ un mois, la sélectivité a atteint environ 95 % pour l’acide isobutyrique et 80 % pour l’acide propionique. Ces chiffres décrivent dans quelle mesure chaque réaction privilégiait le composé recherché, et non la quantité de matière première convertie.

Les résultats sont prometteurs, mais le procédé n’est pas encore prêt pour un usage industriel. Les chercheurs prévoient d’améliorer ses performances et de progresser vers des essais à plus grande échelle.