MADRID, 3 août (EUROPA PRESS) – Des chercheurs brésiliens ont réussi à convertir le méthane en méthanol en utilisant des métaux de transition légers et dispersés comme le cuivre dans un processus connu sous le nom de photooxydation.
Selon un article sur l’étude publié dans Communications chimiques la réaction était la meilleure obtenue à ce jour pour la conversion du gaz méthane en carburant liquide dans des conditions ambiantes de température et de pression (respectivement 25 °C et 1 bar).
Les résultats de l’étude constituent une étape importante vers la mise à disposition du gaz naturel comme Source d’énergie pour la production de carburants alternatifs à l’essence et au diesel. Bien que le gaz naturel soit considéré comme un combustible fossile sa transformation en méthanol émet moins de dioxyde de carbone (CO2) que les autres carburants liquides de même catégorie.
Au Brésil, le méthanol joue un rôle clé dans la production de biodiesel et dans l’industrie chimique, qui l’utilise pour synthétiser de nombreux produits.
En outre, la capture du méthane de l’atmosphère est cruciale pour atténuer les effets néfastes du changement climatique, puisque le gaz a 25 fois le potentiel du CO2, par exemple, pour contribuer au réchauffement climatique.
“Il y a beaucoup de débats dans la communauté scientifique sur la taille des réserves de méthane de la planète. Selon certaines estimations, elles pourraient avoir le double du potentiel énergétique de tous les autres combustibles fossiles combinés. Dans la transition vers les énergies renouvelables, nous devrons profiter de tout ce méthane à un moment donné », a déclaré Marcos da Silva, premier auteur de l’article, à l’Agência FAPESP. Silva est doctorante au Département de physique de l’Université fédérale de São Carlos (UFSCar).
Selon Ivo Freitas Teixeira, professeur à l’UFSCar, directeur de thèse de Silva et dernier auteur de l’article, le photocatalyseur utilisé dans l’étude était une innovation clé. « Notre groupe a significativement innové en oxydant le méthane en une seule étape “, a-t-il déclaré. “Dans l’industrie chimique, cette conversion se produit par la production d’hydrogène et de CO2 en au moins deux étapes et dans des conditions de température et de pression très élevées. Notre succès à obtenir du méthanol dans des conditions douces, tout en utilisant moins d’énergie, est un grand pas en avant “.
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Selon Teixeira, les résultats ouvrent la voie à de futures recherches sur l’utilisation de l’énergie solaire pour ce processus de conversion, ce qui pourrait encore réduire son impact environnemental.
En laboratoire, les scientifiques ont synthétisé du nitrure de carbone cristallin sous forme de polyheptazine imide (PHI), en utilisant des métaux de transition non nobles ou abondants dans la terre, en particulier le cuivre, pour produire des photocatalyseurs actifs dans la lumière visible.
Ils ont ensuite utilisé les photocatalyseurs dans des réactions d’oxydation du méthane avec du peroxyde d’hydrogène comme initiateur. Le catalyseur cuivre-PHI a généré un grand volume de produits liquides oxygénés, notamment du méthanol (2 900 micromoles par gramme de matière en quatre heures).
“Nous avons découvert le meilleur catalyseur et d’autres conditions essentielles pour la réaction chimique, comme l’utilisation d’une grande quantité d’eau et seulement une petite quantité de peroxyde d’hydrogène, qui est un agent oxydant”, a déclaré Teixeira. “Les prochaines étapes consistent à mieux comprendre les sites de cuivre actifs dans le matériau et leur rôle dans la réaction. Nous prévoyons également d’utiliser directement l’oxygène pour produire du peroxyde d’hydrogène dans la réaction elle-même. En cas de succès, cela devrait rendre le processus encore plus sûr et plus économiquement viable.”
Un autre point que le groupe continuera d’étudier est lié au cuivre. “Nous travaillons avec du cuivre dispersé. Lorsque nous avons rédigé l’article, nous ne savions pas s’il s’agissait d’atomes isolés ou d’amas. Maintenant, nous savons qu’ils sont des cumulus “, il expliqua.
Dans l’étude, les scientifiques ont utilisé du méthane pur, mais à l’avenir, ils extrairont le gaz de sources renouvelables telles que la biomasse. Selon les Nations Unies, le méthane a jusqu’à présent causé environ 30% du réchauffement climatique depuis l’ère préindustrielle. Émissions de méthane liées à l’activité humaine pourrait être réduite jusqu’à 45 % au cours de la prochaine décennie, évitant ainsi une hausse de près de 0,3 °C d’ici 2045.
La stratégie de conversion du méthane en carburant liquide à l’aide d’un photocatalyseur est nouvelle et non disponible dans le commerce, mais son potentiel à court terme est important. “Nous avons commencé nos recherches il y a plus de quatre ans. Nous avons maintenant de bien meilleurs résultats que le professeur Hutchings et son groupe en 2017, ce qui a incité nos propres recherches”, a déclaré Teixeira, faisant référence à une étude publiée dans la revue Science par des chercheurs affiliés à universités aux États-Unis et au Royaume-Uni, et dirigé par Graham Hutchings, professeur à l’Université de Cardiff.