Des cristaux poreux fixent les gaz à effet de serre contenant du fluor
Les émissions de gaz à effet de serre contribuent de manière significative au réchauffement de la planète. Non seulement le dioxyde de carbone (CO2), mais aussi les gaz contenant du fluor - notamment les hydrocarbures dits per- ou polyfluorés, ou PFC - ont une part importante dans cette évolution. Des chercheurs de l'Institut de chimie organique de l'université de Heidelberg, dirigés par le professeur Michael Mastalerz, ont récemment mis au point de nouveaux matériaux cristallins capables d'adsorber sélectivement les molécules de ces liaisons carbone-fluor. Les chercheurs de Heidelberg espèrent que ces cristaux poreux pourront être utiles pour la fixation et la récupération ciblées des PFC.
Les carbones polyfluorés sont des composés organiques de différentes longueurs dans lesquels les atomes d'hydrogène des alcanes sont partiellement ou totalement remplacés par des atomes de fluor. Ces atomes sont chimiquement très stables. Ils ne sont pas omniprésents dans la nature et sont principalement utilisés pour les processus de gravure dans l'industrie des semi-conducteurs, dans la chirurgie oculaire et dans le diagnostic médical comme agents de contraste pour certains examens par ultrasons. "Contrairement au CO2, qui est intégré dans les cycles naturels des matières, les PFC s'accumulent dans l'atmosphère et y restent pendant plusieurs milliers d'années avant de se dégrader", souligne le professeur Mastalerz. Par rapport au dioxyde de carbone, les PFC ont donc un potentiel de réchauffement climatique beaucoup plus important - l'impact d'une molécule de PFC est pratiquement égal à celui de 5 000 à 10 000 molécules de CO2. Selon le chercheur, cela fait des hydrocarbures polyfluorés un problème permanent qui ne contribue pas seulement au réchauffement climatique actuel mais l'accélère également.
Avec son groupe de recherche de l'Institut de chimie organique de l'université de Heidelberg, le professeur Mastalerz a mis au point un nouveau type de matériau cristallin capable d'adsorber très sélectivement les hydrocarbures polyfluorés, c'est-à-dire de les fixer sur sa surface intérieure. Les cristaux poreux sont basés sur des composés de cage organiques à forme persistante qui portent des chaînes latérales contenant du fluor sur les entretoises interconnectées. Ces chaînes latérales réagissent selon le principe "les semblables s'attirent" par des interactions fluor-fluor avec les molécules de PFC, garantissant leur dépôt sur la surface intérieure du matériau. Dans leurs expériences, les chercheurs de Heidelberg ont prouvé que les cristaux qu'ils ont mis au point lient certains gaz contenant du fluor, comme l'octafluoropropane ou l'octafluorocyclobutane, environ 1 500 à 4 000 fois plus fortement que le diazote, le principal composant de l'air. Selon le professeur Mastalerz, ces chiffres représentent des sélectivités extraordinairement élevées pour lier ces PFC.
Actuellement, le professeur Mastalerz et son équipe s'efforcent d'augmenter encore la sélectivité des cristaux et de transférer le processus à d'autres gaz fluorés, tels que ceux utilisés en anesthésie médicale. "Je vois un énorme potentiel de développement dans ce domaine", souligne le chercheur. Il espère que l'adsorbant pourra être utilisé pour la récupération des hydrocarbures polyfluorés à leur point d'utilisation.
Au dos : images de microscopie optique des structures monocristallines du composé organique à cage à forme persistante. Au premier plan : modèle à bille et bâton de la structure monocristalline, gris : carbone, blanc : hydrogène, rouge : oxygène, bleu : azote, vert : fluor.
Prof. Dr. Michael Mastalerz
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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