Imaginez un monde où les déchets industriels ne sont pas seulement réduits, il est transformé en quelque chose d'utile. Ce type d'économie circulaire est déjà en cours pour le carbone. Désormais, les chercheurs de l'Université de Washington à St. Louis ont développé une voie prometteuse pour convertir l'oxyde nitrique nocif, un élément clé des pluies acides, en acide nitrique précieux, qui est utilisé dans les applications quotidiennes, de la production d'engrais au traitement des métaux.
Feng Jiao, le professeur distingué Lauren et Lee Fixel à la McKelvey School of Engineering de Washu, et les collaborateurs ont développé une méthode pour convertir les émissions d'oxyde nitrique (NO) en acide nitrique concentré à haute pureté (HNO (HNO (HNO3).
Le nouveau processus fonctionne dans des conditions presque ambitieuses avec une infrastructure minimale, offrant une solution économiquement viable aux déchets d'azote industriels avec des avantages économiques et environnementaux. L'œuvre est publiée dans Catalyse de la nature.
« Nous avons développé une approche électrochimique pour convertir le non, un gaz déchet toxique, en acide nitrique précieux », a déclaré Jiao.
« Notre principale motivation est de ne pas aborder les gaz déchets des sites miniers, où de grandes quantités d'acide nitrique sont utilisées pour dissoudre les minerais métalliques, conduisant à des émissions importantes. Notre technologie ne permet pas de conversion sur place en acide nitrique pour une réutilisation immédiate, créant un processus plus durable et circulaire. »
Le processus électrochimique innovant utilise un catalyseur à bas prix à base de carbone pour aucune oxydation. Lorsqu'il est combiné avec un catalyseur de réduction en oxygène à métal développé par Gang Wu, professeur d'énergie, d'environnement et de génie chimique dans l'ingénierie de McKelvey, le processus fonctionne avec une faible consommation d'énergie pour convertir NO en HNO3 Sans besoin d'additifs chimiques ou d'étapes de purification supplémentaires.
Le système d'oxydation électrochimique est conçu pour être « plug and play », dit Jiao, construit sur place sans investissements massifs dans des infrastructures ou des matières premières coûteuses, telles que des métaux précieux. Il est flexible et personnalisable pour les opérations à petite ou moyenne à l'échelle, et il fonctionne à température proche de la pièce, réduisant considérablement la consommation d'énergie, le coût et l'impact environnemental par rapport à la méthode de traitement sans réparation la plus répandue qui nécessite des températures de fonctionnement élevées.
Le système atteint plus de 90% d'efficacité faradique lors de l'utilisation du NO pur. Même à des concentrations plus faibles de NO, le système conserve plus de 70% d'efficacité faradique, ce qui le rend adaptable à une variété de flux de déchets industriels.
La synthèse directe de HNO concentré à haute pureté3– jusqu'à 32% en poids – du NO et de l'eau sans additifs électrolytiques ou purification en aval établit une voie électrochimique pour valoriser aucun gaz déchet, faisant progresser l'atténuation durable de la pollution et la fabrication chimique.
Au-delà de l'exploitation minière, Jiao a noté que l'approche peut avoir des applications industrielles plus larges ainsi qu'un solide potentiel commercial, que Jiao et ses collaborateurs ont démontré dans une analyse techno-économique détaillée qui a montré que leur processus possède une consommation d'énergie plus faible et des coûts réduits par rapport au HNO traditionnel3 Méthodes de fabrication.
Transformer les polluants industriels en produits chimiques précieux est tout simplement une bonne affaire, tout en étant bon pour l'environnement, a déclaré Jiao.
« La production d'acide nitrique par notre système peut être directement utilisée dans les applications minières ou d'autres processus chimiques », a déclaré Jiao.
« Nous avons déjà réalisé une efficacité et une pureté très impressionnantes dans notre production. À l'avenir, nous nous efforcerons d'améliorer encore ces chiffres tout en approchant des applications pratiques. Nous examinons comment nous pouvons transformer cette technologie en une économie circulaire d'azote qui ouvrira les portes à une agriculture plus efficace et durable, à la fabrication et à bien d'autres choses. »
