Utiliser les nanotechnologies pour les pots catalytiques destinés à l'industrie automobile
Les pots catalytiques sont actuellement un élément essentiel de la plupart des systèmes d'échappement des automobiles. Ils contribuent considérablement à la réduction des rejets. Les pots catalytiques à trois voies sont les plus avancés. Le plus souvent, ces convertisseurs sont constitués d'un substrat de céramique recouvert d'un enduit catalytique contenant un métal précieux. On utilise souvent une combinaison de métaux du groupe du platine (PGM), comprenant du platine, du palladium et du rhodium. L'industrie automobile européenne utilise d'énormes quantités de ces métaux précieux, ce qui se traduit par des coûts élevés et une diminution des ressources naturelles. Le projet NEXT-GEN-CAT (Development of next generation cost efficient automotive catalysts), financé par l'UE, s'est penché sur des alternatives peu coûteuses et écologiques. L'accent a été mis sur l'utilisation de nanoparticules (NP) de métaux de transition tels que le cuivre, le nickel, le fer ou le manganèse pour un remplacement partiel ou total des PGM. Les partenaires du projet ont développé des catalyseurs efficaces en incorporant des métaux de transition à faible coût dans différents substrats et des céramiques de pointe, grâce à l'utilisation d'outils de nanotechnologie modifiés. Pour préparer des catalyseurs automobiles actifs à base de métaux de transition, ils ont évalué les différentes stratégies de synthèse. Ils ont utilisé diverses méthodes pour caractériser les matériaux développés, et identifié les mécanismes mis en œuvre lors de leur préparation. En se basant sur les résultats de la modélisation, l'équipe de NEXT-GEN-CAT a pu poursuivre l'optimisation des catalyseurs développés. Elle a préparé et évalué plus de 300 échantillons provenant de diverses catégories de matériaux, et évalué l'efficacité des catalyseurs préparés. Les échantillons ont été classés en fonction de leur efficacité, de leur évolutivité et de leur impact environnemental. L'équipe du projet a ensuite sélectionné les deux matériaux les plus prometteurs pour développer des prototypes. Les chercheurs ont utilisé ces deux catalyseurs dans des systèmes de post-traitement, et ont déterminé les performances des prototypes selon les normes d'émission de l'UE, afin de démontrer la durabilité des catalyseurs automobiles développés. Pour identifier les matériaux les plus prometteurs et établir la durabilité des catalyseurs, ils ont évalué la performance, le coût, la recyclabilité et la santé environnementale. NEXT-GEN-CAT a constaté que les matériaux développés présentaient un plus faible impact sur l'environnement. Un remplacement partiel ou complet des PGM par des nanoparticules de métaux de transition dans les catalyseurs à trois voies devrait réduire les coûts, améliorer la durabilité et assurer aux fabricants de l'UE un approvisionnement fiable en matières premières.
Mots‑clés
Pots catalytiques, catalyseurs à trois voies, métaux du groupe du platine, NEXT-GEN-CAT, catalyseurs automobiles
