Cette invitation à s'exprimer dans un article de perspective (réf 1) de Science fait suite à la publication, dans le même numéro de la revue, de la découverte par une équipe chinoise, d'une nouvelle catalyse médiée par les fullerènes C60 pour la synthèse de l'éthylène glycol (EG) et qui constitue une avancée majeure pour la fabrication de ce produit chimique à partir de matières premières biosourcées (réf 3).
ENJEUX DE LA PRODUCTION D'ÉTHYLÈNE GLYCOL
L'industrie chimique produit chaque année 42 millions de tonnes d'éthylène glycol (EG). C'est un composé aux utilisations multiples : antigel pour les radiateurs de voitures et les systèmes de refroidissement industriels, dégivrage des avions, matière première pour la synthèse de fibres de polyester, de films et de résines. Il sert également de solvant dans les peintures au latex, les encres et les adhésifs, d'agent de déshydratation dans le traitement du gaz naturel, dans les formulations de produits pharmaceutiques, comme substitut de la glycérine, etc…
NOUVELLE SYNTHÈSE D'ÉTHYLÈNE GLYCOL
La majorité de l'EG est synthétisé par oxydation de l'éthylène, un dérivé de matières premières fossiles, suivie par une réaction d'hydratation. Il existe cependant une voie alternative via l'utilisation de gaz de synthèse (Syngas) qui peut être obtenu à partir de la biomasse. Le Syngas peut servir de réactif pour la préparation de dérivés d'acide oxalique, dont l'hydrogénation conduit directement à l'EG. Cette dernière étape, qui nécessite une catalyse au cuivre, restait jusqu'à présent limitante car de très fortes pressions d'hydrogène sont nécessaires (>20 bar). L'équipe chinoise a découvert que l'ajout de fullerènes C60 au cuivre permettait d'activer l'espèce catalytique de sorte qu'elle soit active même à pression ambiante d'hydrogène (à pression ambiante d'hydrogène, le catalyseur avec du fullerène produit dix fois plus d'EG que celui sans fullerène).
INTERVIEW D'ÉRIC DORIS
Éric Doris, interviewé sur le sujet par Chemical and Engineering News, le magazine « grand public » de l'American Chemical Society, déclare : « Il s'agit d'une véritable révolution dans la synthèse de l'éthylène glycol. L'utilisation du C60 dans un processus industriel aurait autrefois été considérée comme trop coûteuse, mais plusieurs entreprises chinoises le produisent désormais à grande échelle, ce qui a considérablement réduit son coût » …
« La technologie d'hydrogénation utilisant le catalyseur cuivre-fullerène C60 devrait bientôt atteindre un niveau de maturité suffisant ce qui laisse présager son industrialisation dans un avenir assez proche pour la production durable d'éthylène glycol » (réf 2).
L'effet activateur de
plateformes carbonées comme les fullerènes sur les catalyseurs est l'un des sujets de recherche de l'équipe
Nanosciences qui conçoit des assemblages hybrides sur des nanotubes de carbone. Ces catalyseurs sont valorisés au SCBM dans des processus de chimie durable et de production d'énergie. Un exemple récent est le travail réalisé dans le cadre du projet «
Make our Planet Great Again » dans lequel des nanohybrides originaux ont été développés pour la production d'hydrogène à partir de l'eau (réf 4).
Fullerène C60 : Composé possédant 60 atomes de carbone, formant des sphères où les atomes de carbone sont disposés en polyèdres semi-réguliers répartis sur la sphère.