Synthèse douce de l'ammoniac
Utilisation des radicaux de bore pour convertir l'azote en ammoniac en solution
L'Ammoniac est obtenu industriellement par le procédé Haber-Bosch, qui nécessite beaucoup d'énergie et d'hydrogène gazeux. Une approche beaucoup plus douce vient d'être rapportée par une équipe de chercheurs dans la revue Angewandte Chemie. Selon ces travaux, des composés réactifs du bore peuvent cibler efficacement l'azote atmosphérique et le convertir en chlorure d'ammonium après l'ajout d'un acide. Cette conversion a lieu en solution, à température ambiante, et sans avoir besoin de métaux ou d'hydrogène gazeux.
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L'azote constitue 77% de l'air que nous respirons, et donc, en théorie, il est disponible pratiquement à l'infini pour la synthèse de l'ammoniac. Cependant, en pratique, il ne réagit qu'extrêmement lentement avec d'autres éléments. Dans le procédé Haber-Bosch, qui a été mis au point il y a plus de 100 ans, les catalyseurs métalliques accélèrent cette réaction lente. Ils activent l'azote, qui réagit ensuite avec l'hydrogène sous une pression et une température élevées, pour donner de l'ammoniac.
L'ammoniac est utilisé industriellement pour produire des engrais à base de nitrate. Il peut également servir de réserve d'hydrogène lorsque l'hydrogène est utilisé comme source d'énergie. Jusqu'à présent, les méthodes microbiologiques de fixation de l'azote ont été la principale alternative plus douce proposée pour le procédé Haber-Bosch. Cependant, l'exploitation des bactéries pour la production biotechnologique d'ammoniac est encore assez peu efficace.
Une équipe de chercheurs dirigée par Nicolas Mézailles de l'Université Paul Sabatier, CNRS, à Toulouse (France), a découvert que les composés réactifs du bore peuvent cibler et activer très efficacement l'azote moléculaire. L'équipe a expliqué son raisonnement initial : "Nous avons raisonné que l'utilisation de radicaux de haute énergie pourrait fournir une voie cinétiquement et thermodynamiquement favorable à la fonctionnalisation de l'azote."
Les calculs théoriques de l'équipe ont alors mis en évidence les radicaux centrés sur le bore comme candidats appropriés. Les chercheurs ont produit ces radicaux centrés sur le bore en ajoutant un agent réducteur puissant à des halogénures de bore organiques. Les substances résultantes ont converti l'azote moléculaire à température ambiante en borylamines, qui ont à leur tour réagi avec un acide aqueux pour donner du chlorure d'ammonium.
Mézailles et son équipe ont maintenant décrit une nouvelle approche de la fixation de l'azote en solution à l'aide de composés radicaux. Les chercheurs ont observé que les radicaux centrés sur le bore qu'ils ont produits brisent efficacement la triple liaison stable de l'azote moléculaire, ce qui permet de fonctionnaliser l'azote moléculaire dans des conditions douces. Cette approche basée sur les radicaux ouvre de nouvelles possibilités pour la production d'ammoniac sans avoir à recourir à des matières premières fossiles.
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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