Des produits chimiques industriels sans pétrole

Les alcanes à chaîne courte ayant jusqu'à quatre atomes de carbone et le dioxyde de carbone (CO2) qui se trouvent dans le gaz naturel, le charbon et la biomasse pourraient remplacer les hydrocarbures à chaîne longue du pétrole comme matière première pour d'autres produits chimiques. Ce sont cependant des molécules très stables et non réactives, difficiles à convertir en produits à valeur ajoutée.

Des chercheurs ont initié le projet CARENA (Catalytic membrane reactors based on new materials for C1-C4 valorization), financé par l'UE, pour limiter la dépendance de l'industrie chimique au pétrole brut. Les partenaires du projet développent des membranes et catalyseurs en vue de convertir d'autres matières premières en produits chimiques destinés aux produits et applications énergétiques, comme les solvants, les colles et les revêtements de protection. Au terme de la seconde période de référence du projet, les scientifiques ont réalisé d'importants progrès sur tous les fronts.

De nouvelles méthodes de préparation des membranes ont abouti à de nouvelles membranes présentant une meilleure sélectivité à des températures plus élevées et des propriétés de séparation des gaz adaptables. Par ailleurs, un nouveau catalyseur destiné à accélérer la conversion du méthanol et du CO2 en carbonate de diméthyle, un important produit chimique industriel, a une température opérationnelle dépassant celle des nouvelles membranes.

Les scientifiques appliquent également des protocoles de caractérisation et de test innovants afin d'améliorer les caractéristiques des membranes existantes. Une nouvelle méthode prévoit les caractéristiques d'une membrane en pérovskite à partir d'une analyse du matériau de démarrage en poudre, accélérant ainsi le processus de développement. Des techniques d'analyse et de contrôle non destructif in situ soutiennent l'optimisation des matériaux et leur traitement dans des conditions réalistes. Enfin, les tests de longue durée des membranes en palladium par séparation de l'hydrogène ont permis d'élucider le principal mécanisme de perte de sélectivité et d'obtenir un prolongement de la durée de vie.

Le but ultime est de présenter une membrane améliorée. Les chercheurs ont testé un reformeur à vapeur à 24 membranes qui accomplit la conversion requise en opérant à des températures beaucoup plus basses que celles d'un processus traditionnel.

La technologie de réacteur à membrane catalytique développée dans le contexte du projet CARENA soulagera de manière importante l'industrie chimique, qui était jusque-là dépendante du pétrole brut pour ses matières premières dans la synthèse de nombreux produits. La résolution des problèmes associés à la conversion des hydrocarbures à chaîne courte du gaz naturel et d'autres sources en précurseurs utiles permettra à l'industrie des produits chimiques de l'UE de gagner en indépendance.