fr.wedoany.com Rapport : Le laboratoire national de Brookhaven (BNL), relevant du Département de l'Énergie des États-Unis (DOE), a mis au point un catalyseur bon marché et résistant au soufre, capable de convertir le méthane résiduel en produits chimiques liquides et en carburants facilement transportables et de grande valeur.
Cette recherche se concentre sur un catalyseur industriel abondant sur Terre : le disulfure de molybdène (MoS2). L'équipe de recherche indique qu'avec un minimum d'ajustements, ce catalyseur peut, à une température inférieure à 212 degrés Fahrenheit (100 degrés Celsius), convertir sélectivement le méthane en peroxyde de méthyle (methyl peroxide) et en composés oxygénés liquides. Le peroxyde de méthyle est un précurseur pour la fabrication du méthanol, un carburant liquide à forte densité énergétique. Sanjaya Senanayake (docteur), chercheur au BNL et auteur correspondant de l'étude, a déclaré que ce catalyseur atteint un rendement et une sélectivité très élevés dans la production de précurseurs importants pour le méthanol et divers autres processus industriels.
Le transport du méthane depuis des champs pétroliers et gaziers isolés nécessite des infrastructures coûteuses, ce qui pousse souvent les producteurs à le rejeter ou à le brûler, gaspillant ainsi les ressources et augmentant les émissions de gaz à effet de serre. Les chercheurs du BNL estiment que leur catalyseur pourrait capturer ce méthane piégé et le convertir en produits chimiques liquides transportables. Cette méthode utilise du disulfure de molybdène disponible dans le commerce, dont les performances sont comparables, voire supérieures dans certains cas, à celles d'alternatives plus coûteuses. Sa résistance au soufre est un autre avantage majeur : les composés soufrés présents dans le gaz naturel brut désactivent les catalyseurs traditionnels, tandis que la composition riche en soufre du disulfure de molybdène le rend naturellement tolérant à ces polluants. Juan Jiménez (docteur), chercheur au laboratoire et co-auteur de l'étude, a indiqué que l'équipe développe plusieurs combinaisons de matériaux différents pour s'adapter aux diverses compositions de gaz naturel aux États-Unis et dans le monde.
Pour comprendre le fonctionnement du catalyseur, l'équipe a utilisé plusieurs lignes de lumière du National Synchrotron Light Source II (NSLS-II) du BNL pour des observations en temps réel. La spectroscopie à rayons X a montré qu'à 167 degrés Fahrenheit, le catalyseur réagit avec le méthane et une solution aqueuse diluée de peroxyde d'hydrogène, convertissant le méthane en composés oxygénés liquides avec une sélectivité totale pour la famille de produits cibles. Ses performances sont comparables, et parfois supérieures, à celles de catalyseurs coûteux fabriqués à partir de palladium ou de rhodium. Jiménez a souligné qu'il est possible de créer un catalyseur extrêmement actif sans synthèse complexe. Des tests supplémentaires ont montré que le catalyseur devient plus métallique pendant le fonctionnement, permettant aux électrons de se déplacer librement et de participer aux réactions, tout en maintenant une structure cristalline stable, ce qui indique sa durabilité et sa réutilisabilité. L'étude a révélé que les radicaux hydroxyles, produits naturellement par la décomposition du peroxyde d'hydrogène, jouent un rôle clé dans la rupture des fortes liaisons carbone-hydrogène du méthane, et que le catalyseur guide ces radicaux pour produire un seul produit cible.
Les scientifiques estiment que ces découvertes pourraient conduire à des catalyseurs de méthane moins chers et plus résistants au soufre. La Brookhaven Science Associates a déposé une demande de brevet provisoire pour l'utilisation de ce catalyseur. L'étude a été publiée dans la revue Advanced Functional Materials.
