fr.wedoany.com Rapport : Une équipe de scientifiques allemands a mis au point une méthode de production de catalyseurs qui, grâce à une synthèse assistée par champ magnétique, permet de tripler la production d'ammoniac lors de la conversion électrochimique des nitrates, ouvrant ainsi une nouvelle voie technologique pour la décarbonation de la production d'engrais.

Des chercheurs du Helmholtz-Zentrum Berlin et de l'Université de Cologne ont appliqué un champ magnétique de 1 tesla lors de la synthèse d'un électrocatalyseur en ferrite de cobalt (CoFe₂O₄), améliorant considérablement les performances de ce matériau pour la conversion des nitrates en ammoniac. Les résultats ont été publiés dans la revue Advanced Functional Materials.

Cette étude se concentre sur une alternative au procédé Haber-Bosch, méthode centenaire de production industrielle d'ammoniac qui représente actuellement 1 à 2 % de la consommation énergétique mondiale et génère près de 1 % des émissions annuelles de gaz à effet de serre. La réduction électrochimique des nitrates, en raison de sa consommation énergétique relativement faible et de sa capacité à traiter la pollution excessive aux nitrates issue de l'agriculture intensive, constitue une nouvelle piste explorée par les scientifiques.

Les résultats montrent que le catalyseur synthétisé sous champ magnétique produit trois fois plus d'ammoniac que le même matériau fabriqué sans champ magnétique. Les chercheurs estiment que le champ magnétique modifie la structure de surface du catalyseur et stabilise les ions cobalt actifs, améliorant ainsi l'efficacité de la réduction des nitrates tout en inhibant la réaction secondaire concurrente de production d'hydrogène.

Le catalyseur le plus performant, le CoFe₂O₄ synthétisé sous un champ magnétique de 1 tesla, a produit 22 fois plus d'ammoniac qu'un catalyseur à base d'oxyde de fer préparé par une méthode similaire, soulignant le rôle clé du cobalt dans la réaction. Les modèles de calcul ont confirmé la cohérence entre les phénomènes expérimentaux et les mécanismes proposés : le cobalt abaisse la barrière cinétique de la réduction des nitrates et réduit les réactions secondaires indésirables.

Les chercheurs soulignent que cette méthode offre une solution évolutive pour concevoir des électrocatalyseurs plus efficaces. Contrairement à certains procédés nécessitant l'application continue d'un champ magnétique, celui-ci n'est utilisé que lors de la fabrication du catalyseur, la production d'ammoniac ne nécessitant pas de champ magnétique supplémentaire.

Selon l'étude, le champ magnétique pourrait devenir un outil supplémentaire, au même titre que la température et la pression, pour contrôler les propriétés des catalyseurs à l'échelle atomique, accélérant potentiellement le développement de technologies de nouvelle génération pour la production durable de produits chimiques et d'engrais.

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