Un criblage à haut débit pour la catalyse chimique
Malgré l'importance et la grande utilité de la catalyse chimique pour la fabrication de produits chimiques et de combustibles, la recherche de catalyseurs nouveaux et plus performants reste un processus ardu d'essais et d'erreurs. Dans une tentative pour accélérer la recherche des voies catalytiques conduisant des réactifs initiaux aux produits, le consortium du projet COMBICAT s'est fondé sur de récents progrès faits au niveau des méthodes informatiques. L'utilisation d'ordinateurs pour l'acquisition et l'analyse de données a permis de recourir à des approches à haut débit pour les expériences de recherche de matériaux, dont la préparation et la caractérisation en parallèle, plutôt qu'en série, des échantillons. Ce type d'expérimentation, dans le cadre duquel de nombreuses expériences quasiment simultanées sont effectuées et analysées à chaque étape, est connu sous le nom d'analyse combinatoire. Le Centre national de la recherche scientifique a conçu un système de réacteur en parallèle proposant en option des fonctionnalités de commutation des valves destinées à des tests de catalyse hétérogènes. Les variations de charge dans les 16 réacteurs chargés de catalyseurs correspondent à différentes vitesses spatiales et permettent d'effectuer des mesures simultanées de la cinétique dans la mesure où elles sont exposées à des mélanges de gaz à plusieurs composants. Le système permet en outre d'effectuer des analyses de produits résolues dans le temps et des études de la désactivation rapide des catalyseurs en présence de pression atmosphérique. La détection d'intermédiaires hautement réactifs et de courte durée de vie a pu être réalisée sous vide poussé grâce à l'utilisation d'un réacteur d'analyse temporelle des produits (TAP, Temporal analysis of products) fonctionnant à un régime temporel de l'ordre de la milliseconde. En permettant à la catalyse de s'élever du simple dépistage au niveau de la compréhension fondamentale des mécanismes de la réaction, ce système pourrait accélérer la conception d'un catalyseur rationnel.
