Découverte d'un nouveau promoteur catalytique après des décennies d'études
Découverte en quelques semaines et avec moins de 100 expériences
La lutte contre le changement climatique exige de repenser les processus chimiques établis sur une échelle de temps de plusieurs années plutôt que de plusieurs décennies comme dans les cycles de R&D traditionnels. En collaboration avec BasCat (UniCat BASF JointLab), une équipe de chercheurs du département de théorie de l'Institut Fritz Haber a développé une approche de découverte accélérée pour identifier une formulation prometteuse de promoteur catalytique pour la conversion du propane en propylène, un produit chimique de base. Découvert en quelques semaines et avec moins de 100 expériences réalisées, le nouveau catalyseur promu rivalise avec ceux découverts au cours de décennies de recherche. Les résultats, publiés dans ACS Catalysis, soulignent non seulement le succès du partenariat, mais ouvrent également la voie à un développement plus efficace et mieux informé des formulations multi-promoteurs.
© Dr. Frederik Rüther - BasCat (UniCat BASF JointLab)
La catalyse joue un rôle crucial dans l'industrie chimique, influençant de multiples aspects de la vie quotidienne, tels que la production de plastique, le développement de médicaments et la fabrication de carburants et d'engrais. Les catalyseurs accélèrent les réactions chimiques et améliorent leur sélectivité pour obtenir les produits souhaités, tout en réduisant la consommation d'énergie et les déchets. Bien que les performances et la longévité des catalyseurs puissent être encore améliorées par l'utilisation de promoteurs, leur identification et leur optimisation sont souvent fastidieuses, longues et coûteuses.
La collaboration entre l'Institut Fritz Haber et BasCat se concentre sur la recherche fondamentale dans le domaine de la catalyse hétérogène et plus particulièrement sur la transformation catalytique des hydrocarbures en produits à valeur ajoutée.
Les premiers résultats de cette collaboration fructueuse ont été récemment publiés dans ACS Catalysis. La recherche de l'équipe a proposé une approche de découverte accélérée qui explore un espace de conception multi-promoteurs avec seulement un nombre limité d'expériences, basée sur un plan d'expérience adaptatif efficace et une maximisation du débit grâce à des tests parallélisés. L'espace de conception comprenait environ 20000 combinaisons de promoteurs possibles pour la déshydrogénation non oxydante du propane en propylène, en utilisant du platine sur alumine comme catalyseur. Un test expérimental exhaustif aurait nécessité des années de recherche. Au lieu de cela, leur approche de découverte a permis d'identifier une nouvelle formulation prometteuse de promoteur en réalisant moins de 100 expériences en quelques semaines.
Actuellement, le propylène est une matière première chimique cruciale pour la production de polymères et on s'attend à ce que sa demande atteigne 200 mégatonnes d'ici 2030. Les procédés de craquage existants sont malheureusement insuffisants pour répondre à cette demande attendue et les procédés plus récents appliqués commercialement présentent encore des limites pour atteindre un rendement élevé du produit. Par conséquent, la découverte de nouvelles combinaisons de multi-promoteurs à haute performance et une compréhension plus approfondie des mécanismes chimiques à l'origine de leurs effets promoteurs sont considérées comme des éléments cruciaux.
Les résultats offrent non seulement des perspectives pour des méthodologies plus efficaces et mieux informées pour la création de formulations multi-promoteurs, mais ils témoignent également de la collaboration fructueuse entre le département de théorie de notre institut et BasCat.
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.
Publication originale
Christian Kunkel, Frederik Rüther, Frederic Felsen, Charles W. P. Pare, Aybike Terzi, Robert Baumgarten, Esteban Gioria, Raoul Naumann d’Alnoncourt, Christoph Scheurer, Frank Rosowski, Karsten Reuter; "Systematic Exploration of a Multi-Promoter Catalyst Composition Space with Limited Experiments: Non-Oxidative Propane Dehydrogenation to Propylene"; ACS Catalysis, 2024-5-29
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