Les broyeurs à boulets d'or comme catalyseurs verts
Un bol de broyage recouvert d'or s'avère être une véritable merveille
Moins de déchets, des conditions de réaction plus douces et l'absence de solvants nocifs : seule une très fine couche d'or est nécessaire pour transformer durablement les alcools en aldéhydes par mécanochimie.
Lars Borchardt (à gauche) et Maximilian Wohlgemuth espèrent rendre les processus industriels beaucoup plus durables.
© RUB, Marquard
Une cuve de broyage recouverte d'or pour les broyeurs à billes s'est révélée être une véritable merveille dans le cadre des travaux de recherche menés par l'équipe de chimie inorganique de l'université de la Ruhr à Bochum, en Allemagne : Sans aucun solvant ni produit chimique nocif pour l'environnement, l'équipe dirigée par le professeur Lars Borchardt a pu l'utiliser pour convertir des alcools en aldéhydes. La réaction catalytique a lieu à la surface de l'or et est entraînée mécaniquement. Le récipient peut être réutilisé plusieurs fois. "Cela ouvre de nouvelles perspectives pour l'utilisation de l'or dans la catalyse et montre comment des matériaux traditionnels peuvent contribuer à résoudre des problèmes environnementaux modernes de manière innovante", explique M. Borchardt. L'équipe publie son rapport dans la revue Angewandte Chemie du 27 mai 2024.
Les aldéhydes sont des composés essentiels de l'industrie chimique et sont utilisés dans la fabrication de médicaments, de vitamines et de parfums. L'oxydation sélective des alcools en aldéhydes sans réactions secondaires est donc d'une grande importance. La suroxydation se produit souvent avec de nombreuses méthodes conventionnelles, entraînant la formation de sous-produits indésirables tels que l'acide carboxylique et les esters. Les méthodes traditionnelles d'oxydation de l'alcool nécessitent souvent l'utilisation de solvants et de produits chimiques nocifs pour l'environnement. Non seulement elles produisent des déchets nocifs, mais elles présentent également des risques importants pour la santé des utilisateurs. En outre, des températures et des pressions élevées sont souvent utilisées, ce qui peut entraîner la dégradation des substrats sensibles à la température.
Récipients réutilisables
L'équipe de Bochum utilise plutôt la mécanochimie : Les broyeurs à billes, habituellement utilisés pour broyer des matériaux, sont utilisés pour conduire des réactions chimiques. La percée décisive réside dans l'utilisation de récipients de broyage recouverts d'une fine couche d'or de quelques nanomètres d'épaisseur. "Comme nous avons découvert que la réaction se produit exclusivement à la surface de l'or, nous avons pu nous limiter aux plus petites quantités de métal précieux en recouvrant simplement le récipient de broyage", explique Maximilian Wohlgemuth, auteur principal de l'étude. "Les récipients peuvent également être réutilisés pour plusieurs réactions.
La réaction catalytique a lieu directement dans le broyeur à billes, sans utilisation de solvants nocifs et dans des conditions douces, ce qui préserve l'intégrité des substrats et augmente l'efficacité énergétique. "Notre méthode produit beaucoup moins de déchets et évite la production coûteuse de composés d'or moléculaires ou de nanoparticules d'or", résume M. Wohlgemuth. Le processus n'est donc pas seulement plus durable, il est aussi plus rentable.
Transférable à de nombreux domaines de la chimie
L'introduction de l'or en tant que catalyseur dans les processus mécano-chimiques peut être utilisée dans de nombreux domaines de la chimie. "Nos résultats pourraient ouvrir la voie à d'autres recherches et développements basés sur l'utilisation de métaux précieux dans des processus respectueux de l'environnement", déclare Lars Borchardt. "La combinaison d'une grande efficacité, d'un faible impact sur l'environnement et d'un bon rapport coût-efficacité fait de notre méthode une approche prometteuse pour l'avenir de la chimie."
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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