Les chercheurs de l'Université de Tohoku se sont rapprochés de la recherche d'une solution durable qui pourrait nous aider à compter moins sur les combustibles fossiles. Leurs recherches montrent que lorsqu'un catalyseur à atomes uniques zinc (Zn) fait partie d'une réaction électrochimique appelée réaction de réduction furfurale (FRR), elle peut produire sélectivement un précurseur des carburants d'aviation.
Leurs résultats, publiés dans la revue Catalyse EESMettez en évidence une méthode efficace qui utilise une biomasse abondante et renouvelable pour créer finalement des carburants respectueux de l'environnement.
Le FRR peut créer de l'hydrofuroin, qui a été un point d'intérêt pour les recherches récentes en raison de sa polyvalence et de sa capacité à former des composantes clés des carburants d'aviation. Cependant, bien qu'il puisse être facile à utiliser, il n'est pas aussi facile à produire.
« Vous avez besoin des bonnes conditions pour produire de l'hydrofuroin », remarque le professeur Hao Li (Advanced Institute for Materials Research, WPI-AIMR). « Un catalyseur efficace, ainsi que le bon niveau de pH, la concentration en ions et le potentiel de fonctionnement sont cruciaux. De plus, il existe de nombreuses réactions possibles qui provoquent des problèmes environnementaux et de sécurité. »
Étant donné que l'intégralité de la conversion d'une biomasse facilement disponible pour produire des carburants d'une manière qui est aimable à l'environnement, les sous-produits nuisibles vaincaient le but. En voyant la nécessité d'un processus de réaction plus vert, les chercheurs du WPI-AIMR de l'Université Tohoku ont étudié comment ils pourraient en faire une réalité.
Le FRR a été choisi, car il peut fonctionner sur les énergies renouvelables (par opposition aux combustibles fossiles) et à l'eau (par opposition à l'hydrogène gazeux). Après des calculs thermodynamiques théoriques soigneux et une analyse de modélisation microkinétique, ils ont déterminé qu'un site actif à atome unique sur Zn serait idéal – allant pour l'hydrogénation sélective pour le furfural sans autres réactions indésirables.
Ils l'ont testé dans le laboratoire, constatant qu'un catalyseur fabriqué en déposant la phtalocyanine de zinc sur des nanotubes de carbone multi-parois purifiés était très efficace (efficacité faradique HF supérieure à 95%). Cette efficacité a été maintenue sous une large fenêtre potentielle. Certains points clés pour atteindre ce succès étaient soigneusement équilibrés les concentrations de furfural et d'électrolyte.
« Nos résultats révèlent une façon passionnante d'aider à prendre des mesures contre le changement climatique », explique Li.
