Un processus catalytique à plasma innovant pour l'hydrogénation du CO2 en méthanol dans des conditions ambiantes
Des chercheurs de l'université de Liverpool ont franchi une étape importante dans la conversion du dioxyde de carbone (CO2) en carburants et produits chimiques de valeur, marquant ainsi un pas important vers une économie durable nette zéro.
Dans un article, l'équipe fait état d'un processus pionnier de catalyse par plasma pour l'hydrogénation duCO2 en méthanol à température ambiante et à pression atmosphérique.
Cette avancée s'attaque aux limites de la catalyse thermique traditionnelle, qui nécessite souvent des températures et des pressions élevées, ce qui se traduit par une faible conversion duCO2 et un faible rendement en méthanol.
Le nouveau procédé utilise un catalyseur bimétallique Ni-Co dans un réacteur à plasma non thermique pour atteindre une sélectivité impressionnante de 46 % pour le méthanol et une conversion de 24 %du CO2 à 35 °C et 0,1 MPa.
Le plasma non thermique, un gaz ionisé contenant des électrons énergétiques et des espèces réactives, peut activer des liaisons chimiques fortes de molécules inertes comme leCO2, facilitant ainsi les réactions chimiques dans des conditions douces.
En outre, les systèmes modulaires à base de plasma peuvent être allumés et éteints instantanément, ce qui offre une grande souplesse d'utilisation de l'électricité renouvelable intermittente pour la production décentralisée de carburants et de produits chimiques.
Le professeur Xin Tu, titulaire de la chaire de catalyse par plasma à l'université de Liverpool, a déclaré : "Notre travail démontre que la catalyse plasma offre une solution flexible et décentralisée pour l'hydrogénation duCO2 en méthanol dans des conditions ambiantes. Notre récente évaluation technico-économique montre également que ce procédé peut réduire considérablement les coûts d'investissement par rapport aux procédés traditionnels detransformation du CO2 en méthanol par catalyse thermique, ce qui constitue une voie viable pour l'utilisation des sources d'énergie renouvelables dans la production de carburants synthétiques".
La caractérisation par infrarouge à transformée de Fourier (FTIR) couplée au plasma in situ et les calculs de la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) ont révélé que l'interface bimétallique Ni-Co est le principal centre actif pour la synthèse du méthanol, l'adsorption duCO2 et l'hydrogénation se produisant via le mécanisme Eley-Rideal (E-R) pour produire une variété d'intermédiaires. En outre, les voies du formiate et du carboxyle jouent un rôle essentiel dans la formation du méthanol, tandis que les voies du déplacement inverse eau-gaz (RWGS) et de l'hydrogénation du CO se sont révélées moins favorables sur les sites Ni-Co. Le contrôle précis des sites Ni-Co dans les catalyseurs bimétalliques est très prometteur pour adapter le poids de chaque voie de réaction en favorisant l'adsorption asymétrique des molécules deCO2 aux interfaces bimétalliques, modulant ainsi efficacement la distribution des produits.
Cette recherche souligne le potentiel significatif de la catalyse plasma en tant que technologie d'électrification émergente pour la conversion durable duCO2 et la production de carburant. La possibilité d'effectuer ces réactions dans des conditions ambiantes à l'aide d'un système plasma modulaire et évolutif constitue une alternative intéressante pour l'industrie chimique.
En outre, les systèmes à base de plasma peuvent être alimentés par de l'électricité renouvelable intermittente, ce qui améliore la faisabilité de la production décentralisée de carburants et de produits chimiques.
Ce travail de pionnier constitue une avancée majeure dans le domaine de la conversion catalytique duCO2 et offre des pistes prometteuses pour la recherche future et les applications industrielles afin de relever le défi d'un avenir durable.
L'équipe de recherche de l'université de Liverpool est un leader dans le domaine de la catalyse plasma et a également réalisé des avancées pionnières dans la conversion catalytique plasma duCO2 en d'autres carburants et produits chimiques. Par exemple, elle a mis au point des procédés plasma prometteurs pour la méthanisation duCO2 et la conversion en une seule étape du biogaz en méthanol, et a déposé trois brevets PCT dans ce domaine.
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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