Les zéolithes sont des catalyseurs utilisés notamment dans la transformation du pétrole en essence. Leur efficacité augmente selon leur taux d’aluminium. Les chercheurs de l’Institut de chimie et procédés pour l’énergie, l’environnement et la santé (ICPEES) associés à une équipe de l’université fédérale de Rio de Janeiro sont parvenus pour la première fois à augmenter ce taux grâce à l’utilisation de la canne à sucre. La découverte a fait l’objet d’une publication dans la revue Chemical Science.
07/09/2018
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Il existe 230 structures de zéolithes, certaines naturelles d’autres synthétiques, une vingtaine sont utilisées dans l’industrie parmi lesquelles les « super big 2 » comprenant le ZSM- 5 (Zeolite Socony Mobil–5). C’est sur cette zéolithe utilisée en pétrochimie pour réaliser des carburants à partir de pétrole comme l’essence que les chercheurs ont planché. « Nous avons fait du neuf avec du vieux, cela fait 50 ans que des travaux sont réalisés sur ce sujet mais personne n’avait réussi à augmenter leur taux d’aluminium », explique Benoit Louis, membre de l’ICPEES.
20% de sites actifs en plus
Pour parvenir à cette découverte, il faut remonter 10 ans en arrière lorsque le chercheur initie une collaboration avec un laboratoire de l’université de Rio actif dans la pétrochimie et la synthèse de carburants alternatifs. Les chercheurs de ce laboratoire utilisent des dérivés de biomasse comme la bagasse, résidu fibreux de la canne à sucre obtenu après que celle-ci ait été passée au moulin pour en obtenir le suc. « Ces déchets sont souvent brûlés pour produire de la chaleur, notre approche est différente », poursuit le directeur de recherche CNRS qui décide avec son équipe de tester ses effets en l’utilisant comme réactif lors de la synthèse du catalyseur.
« Nous n’avons pas obtenu ce que l’on attendait a priori mais le mélange nous a permis d’avoir un catalyseur avec un taux d’aluminium plus élevé, soit 20% de sites actifs en plus. » Testé dans différentes réactions, le catalyseur donne de meilleures performances permettant de produire plus rapidement de l’essence. Autre réaction observée : dans la conversion du méthanol, un alcool obtenu par la fermentation du bois, la zéolithe préparée avec de la canne à sucre, permet d’obtenir des sélectivités plus élevées en essence synthétique.
un environnement durable de l'ICPEES.
Utiliser la biomasse locale
« Avec ces nouveaux catalyseurs, nous avons obtenu soit une activité plus grande, soit une sélectivité plus grande : par exemple 60% du méthanol a été converti en essence. C’est assez élevé, nous avons doublé la quantité d’essence synthétique produite. » Au cours de ses recherches, la petite équipe strasbourgeoise composée de 5 personnes a pu trouver différentes recettes menant au même résultat lui permettant d’établir une famille de cinq matériaux de composition similaire amenant à une performance équivalente toujours en utilisant ces dérivés de canne à sucre.
La découverte devait être testée à plus grande échelle par Petrobras, équivalent brésilien de Total mais la crise qui ébranle le pays stoppe les essais. En attendant de trouver d’autres partenaires industriels, les chercheurs vont poursuivre leurs expérimentations et retenter l’expérience en utilisant la biomasse locale comme le maïs, le chou, le houblon… « Nous espérons pouvoir extrapoler à d’autres structures de zéolithes, ainsi qu’à d’autres matériaux poreux pour voir si l’on peut franchir les limites existantes. »
Marion Riegert
