Des chercheurs de l'université Virginia Commonwealth (VCU) ont découvert un catalyseur efficace pour la conversion thermochimique du dioxyde de carbone en acide formique. Cette découverte pourrait offrir une nouvelle stratégie de captage du carbone, adaptable aux enjeux climatiques mondiaux. Un agent potentiellement important pour la réduction du dioxyde de carbone atmosphérique.
« Il est bien connu que l'augmentation rapide des gaz à effet de serre dans l'atmosphère et leurs effets néfastes sur l'environnement constituent l'un des défis majeurs auxquels l'humanité est confrontée aujourd'hui », a déclaré le Dr Shiv N. Khanna, auteur principal de l'étude et professeur émérite titulaire de la chaire Commonwealth de physique à la Faculté des sciences humaines de l'Université Virginia Commonwealth (VCU). « La conversion catalytique du CO₂ en produits chimiques utiles tels que l'acide formique (HCOOH) représente une stratégie alternative rentable pour atténuer les effets néfastes du CO₂. L'acide formique est un liquide peu toxique, facile à transporter et à stocker à température ambiante. Il peut également servir de précurseur chimique à haute valeur ajoutée, de vecteur de stockage d'hydrogène et de substitut potentiel aux combustibles fossiles. »
Hanna et le Dr Turbasu Sengupta, physicien chercheur à l'université Virginia Commonwealth (VCU), ont découvert que des agrégats de chalcogénures métalliques liés peuvent catalyser la conversion thermochimique du CO₂ en acide formique. Leurs résultats sont décrits dans un article intitulé « Conversion du CO₂ en acide formique par modulation des états quantiques dans des agrégats de chalcogénures métalliques », publié dans Communications Chemistry of Nature Portfolio.
« Nous avons démontré qu'avec la bonne combinaison de ligands, la barrière de réaction pour la conversion du CO₂ en acide formique peut être considérablement abaissée, accélérant ainsi fortement la production d'acide formique », a déclaré Hanna. « Nous pouvons donc affirmer que ces catalyseurs pourraient faciliter ou rendre plus réalisable la synthèse de l'acide formique. L'utilisation d'agrégats plus grands, comportant davantage de sites de liaison pour les ligands, ou la fixation de ligands donneurs plus efficaces, s'inscrit dans la continuité de nos travaux sur l'amélioration de la conversion de l'acide formique, qui pourrait être supérieure aux résultats des simulations informatiques. »
Cette étude s'appuie sur les travaux précédents de Hanna montrant que le choix judicieux d'un ligand peut transformer un cluster en un superdonneur qui donne des électrons ou en un accepteur qui accepte des électrons.
« Nous démontrons à présent que ce même effet présente un grand potentiel en catalyse à base d'agrégats de chalcogénures métalliques », explique Hanna. « La capacité à synthétiser des agrégats liés stables et à contrôler leur aptitude à donner ou à accepter des électrons ouvre un nouveau champ d'étude en catalyse, car la plupart des réactions catalytiques dépendent de catalyseurs qui donnent ou acceptent des électrons. »
L'un des premiers scientifiques expérimentaux dans ce domaine, le Dr Xavier Roy, professeur agrégé de chimie à l'Université Columbia, sera en visite à VCU le 7 avril pour le symposium de printemps du département de physique.
« Nous allons collaborer avec lui afin de développer et de mettre en œuvre un catalyseur similaire dans son laboratoire », a déclaré Hanna. « Nous avons déjà travaillé en étroite collaboration avec son équipe, qui a synthétisé un nouveau type de matériau magnétique. Cette fois-ci, il jouera le rôle de catalyseur. »
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