Optimiser les structures métal oxyde
Les matériaux possédant de nouvelles structures et propriétés constituent la base de nouvelles applications intéressantes. Les structures métal oxyde qui ont commencé à être produites il y a près de vingt ans font partie de ces matériaux. Elles ont des liaisons chimiques très fortes qui leur transmettent de la rigidité. Dans le même temps, elles sont incroyablement vides à l'intérieur, ce qui en fait non seulement des espaces de stockage idéaux pour les gaz mais aussi des zones de surface formidables pour les réactions chimiques. Le projet MACADEMIA («MOFs as catalysts and adsorbents: discovery and engineering of materials for industrial applications»), financé par l'UE, avait pour objectif d'améliorer l'efficacité et de diminuer l'impact environnemental par rapport aux procédés conventionnels. L'accent était mis sur la séparation et le stockage des gaz, la séparation des liquides et la catalyse. Des centaines d'échantillons ont été préparés et une nouvelle technologie de criblage à haut débit a été développée pour évaluer les performances. La séparation et le stockage des gaz concernaient en grande partie des applications liées à l'énergie et les hydrocarbures. L'étude a étudié la séparation d'un mélange propane/propène, la récupération de l'azote à partir d'hydrocarbures légers et la séparation du benzène des hydrocarbures. De nombreux matériaux prometteurs ont été identifiés. L'absorption et la séparation en phase liquide portaient sur la séparation du xylène pour la production de polyester et d'autres plastiques et l'adsorption d'azote/soufre pour faire baisser les niveaux de soufre dans les combustibles. Le projet MACADEMIA s'est également intéressé aux catalyseurs pour la catalyse d'acide de Lewis, qui est un type important de réaction catalysée par métal dans lequel les réactions en arrière-plan et le manque de spécificité constituent le problème principal. Les structures métal oxyde à périodicité régulière des sites actifs peuvent agir comme des catalyseurs à site unique pour une grande sélectivité et un fort rendement avec une énergie réduite. Plusieurs matériaux ont été développés et testés, présentant une activité catalytique plus élevée que les matériaux conventionnels grâce à l'organisation régulière des centres actifs dans la structure. Les scientifiques ont également développé une simulation de procédés et des modèles prévisionnels pour soutenir le développement des matériaux et d'une configuration de ligne pilote. Les résultats du projet ont abouti à plusieurs brevets et 97 publications d'articles dans des revues scientifiques à comité de lecture de premier plan. Les procédés basés sur l'adsorption pour la séparation des gaz et des liquides, ainsi que la catalyse, peuvent contribuer de manière significative à rendre les méthodes industrielles conventionnelles plus écologiques. Le potentiel commercial des structures métal oxyde pour la production de plastiques, la purification des combustibles, la capture du dioxyde de carbone et la catalyse est relativement prometteuses et le projet MACADEMIA a permis de dégager des pistes de développements futurs dans le domaine.
Mots‑clés
Stockage, réactions chimiques, structures métal oxyde, séparation des gaz, séparation des liquides, catalyse, propane, azote, benzène, xylène, acide de Lewis
