Les scientifiques ont réduit plus de 99 % du CO2 production lors de la conversion de produits pétroliers bruts en carburants.
La synthèse Fischer-Tropsch (FTS) est un procédé largement utilisé dans l'industrie pétrochimique qui convertit le gaz de synthèse (gaz de synthèse), un mélange de monoxyde de carbone (CO) et d'hydrogène (H2), en hydrocarbures liquides.
Dans une étude publiée dans Scienceune équipe de chercheurs chinois a découvert que l'ajout de niveaux de parties par million de bromométhane (CH3Br) au gaz de synthèse sur des catalyseurs à base de fer a complètement modifié le résultat de la réaction, la rendant nettement plus écologique.
L'ajout du composé contenant des halogènes réduit le CO2 sélectivité de 18 à 35 % typiquement à près de zéro. Simultanément, la sélectivité des oléfines (hydrocarbures contenant une double liaison carbone-carbone) a augmenté jusqu'à 85 % parmi les produits contenant du carbone, avec un rapport oléfine/paraffine de 13 : 1, soit une amélioration de 10 fois par rapport au rapport de 1,3 : 1 avec le catalyseur non modifié.
Le monde développe des technologies énergétiques plus vertes, mais les combustibles fossiles représentent encore plus de 80 % de la consommation mondiale d’énergie. Construire un avenir durable nécessite non seulement de rendre les sources renouvelables plus efficaces, mais également de réduire l’impact environnemental des combustibles fossiles.
Les chercheurs se sont donc concentrés sur l’amélioration de l’efficacité et du respect de l’environnement du procédé FTS, qui constitue un élément irremplaçable de l’industrie pétrochimique.
Le procédé FTS, inventé par les Allemands Franz Fischer et Hans Tropsch dans les années 1920, est devenu populaire après avoir joué un rôle clé dans la fourniture de combustibles liquides essentiels à l'armée allemande pendant la Seconde Guerre mondiale. La réaction principale consiste à convertir le monoxyde de carbone (CO) et l'hydrogène (H2) du gaz de synthèse en hydrocarbures en présence d'un catalyseur.
Plus des deux tiers des FTS dans le monde proviennent de catalyseurs à base de fer, qui représentent près de 15,70 millions de tonnes par an. Ces catalyseurs sont préférés en raison de leur faible coût, de leur abondance naturelle et de leurs meilleurs rendements sur une courte période de temps. Cependant, les catalyseurs au fer sont connus pour favoriser des réactions indésirables qui conduisent à un excès de CO.2 formation.
Auparavant, les chimistes essayaient de réduire le CO2 formation en enduisant des catalyseurs de fer avec des matériaux hydrophobes ou des couches de graphène, ce qui n'a abaissé la sélectivité qu'à moins de 13 %. La modification des catalyseurs au carbure de fer a permis d'obtenir environ 10 % de CO2 sélectivité mais souffrait d'une faible conversion de CO et d'une faible productivité en oléfines.
Les chercheurs de cette étude ont trouvé un moyen très simple mais puissant d'augmenter le rendement en oléfines et de réduire le CO2 émissions du processus FTS. Ils ont ajouté des traces de bromométhane directement dans le gaz d’alimentation en gaz de synthèse pendant la réaction catalytique.
Ce processus de co-alimentation a formé des entités de brome liées à la surface qui ont remodelé la surface du catalyseur. Ces entités ont bloqué deux réactions indésirables – le transfert eau-gaz (WGS) et les réactions de Boudouard – qui produisent de l'eau et du CO.2 sous-produits. En outre, le catalyseur a également permis aux oléfines de quitter plus facilement la surface du catalyseur au lieu d'être davantage hydrogénées en produits de moindre valeur.
Le catalyseur modifié a également montré une remarquable stabilité à long terme, fonctionnant sans problème pendant plus de 450 heures.
Les chercheurs notent que cette stratégie pratique est compatible avec une large gamme de catalyseurs FTS à base de Fe, y compris les formulations commerciales. En permettant une conversion neutre en carbone du charbon et du gaz de synthèse, ces travaux peuvent combler le fossé entre la chimie des combustibles fossiles et la durabilité climatique.
Écrit pour vous par notre auteur Sanjukta Mondal, édité par Sadie Harley, et vérifié et révisé par Robert Egan, cet article est le résultat d'un travail humain minutieux. Nous comptons sur des lecteurs comme vous pour maintenir en vie le journalisme scientifique indépendant. Si ce reporting vous intéresse, pensez à faire un don (surtout mensuel). Vous obtiendrez un sans publicité compte en guise de remerciement.
