Cette nouvelle technologie prometteuse rend le goût acidulé plus pratique. googletag.cmd.push(function(){googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2′);});
Des ingénieurs de l'université Rice transforment directement le monoxyde de carbone en acide acétique (un produit chimique largement utilisé qui donne au vinaigre son goût prononcé) grâce à un réacteur catalytique continu, capable d'utiliser efficacement l'électricité renouvelable pour produire des produits hautement purifiés.
Le procédé électrochimique mis au point au laboratoire des ingénieurs chimistes et biomoléculaires de l'École d'ingénierie Brown de l'Université Rice a permis de résoudre le problème des tentatives précédentes de réduction du monoxyde de carbone (CO) en acide acétique. Ces procédés nécessitent des étapes supplémentaires de purification du produit.
Ce réacteur respectueux de l'environnement utilise du cuivre cubique nanométrique comme catalyseur principal et un électrolyte solide unique.
Après 150 heures de fonctionnement continu en laboratoire, la teneur en acide acétique de la solution aqueuse produite par cet équipement a atteint 2 %. La pureté de l'acide est de 98 %, ce qui est nettement supérieur à celle obtenue lors des premières tentatives de conversion catalytique du monoxyde de carbone en carburant liquide.
L'acide acétique est utilisé comme conservateur en médecine, au même titre que le vinaigre et d'autres aliments. Il sert également de solvant pour les encres, les peintures et les revêtements ; dans la production d'acétate de vinyle, ce dernier est le précurseur de la colle blanche ordinaire.
Le procédé Rice, basé sur un réacteur installé dans le laboratoire de Wang, produit de l'acide formique à partir de dioxyde de carbone (CO2). Ces recherches ont constitué une base importante pour Wang (récemment nommé boursier Packard), qui a reçu une subvention de 2 millions de dollars de la National Science Foundation (NSF) afin de poursuivre ses travaux sur la conversion des gaz à effet de serre en carburants liquides.
Wang a déclaré : « Nous améliorons nos produits en passant de l'acide formique, une substance chimique à un atome de carbone, à une substance chimique à deux atomes de carbone, ce qui représente un défi plus important. » « Traditionnellement, on produit de l'acide acétique dans des électrolytes liquides, mais les performances restent médiocres et les produits présentent des problèmes de séparation de l'électrolyte. »
Senftle a ajouté : « Bien sûr, l’acide acétique n’est généralement pas synthétisé à partir de CO ou de CO2. » « C’est là tout l’intérêt : nous absorbons les gaz résiduaires que nous voulons réduire et les transformons en produits utiles. »
Un couplage précis a été réalisé entre le catalyseur de cuivre et l'électrolyte solide, ce dernier étant transféré du réacteur à acide formique. Wang a expliqué : « Le cuivre peut parfois produire des composés chimiques selon deux voies différentes. Il peut réduire le monoxyde de carbone en acide acétique et en alcool. Nous avons conçu un cube dont une face permet de contrôler le couplage carbone-carbone, tandis que les arêtes favorisent la formation d'acide acétique plutôt que d'autres produits. »
Le modèle informatique de Senftle et de son équipe a permis d'affiner la forme du cube. Il explique : « Nous sommes en mesure de visualiser le type d'arêtes du cube, qui sont en réalité des surfaces plus ondulées. Elles facilitent la rupture de certaines liaisons CO clés, permettant ainsi de manipuler le produit de différentes manières. » Plus il y a d'arêtes, plus il est facile de rompre la liaison adéquate au bon moment.
Senftler a déclaré que ce projet illustre parfaitement comment la théorie et l'expérimentation doivent être liées. Il a ajouté : « De l'intégration des composants dans le réacteur jusqu'au mécanisme à l'échelle atomique, c'est un bon exemple d'ingénierie à plusieurs niveaux. » « Il s'inscrit dans le domaine des nanotechnologies moléculaires et montre comment nous pouvons l'appliquer à des dispositifs concrets. »
Wang a déclaré que la prochaine étape dans le développement d'un système évolutif consiste à améliorer la stabilité du système et à réduire encore l'énergie nécessaire au processus.
Les étudiants diplômés de l'Université Rice, Zhu Peng, Liu Chunyan et Xia Chuan, ainsi que J. Evans Attwell-Welch, chercheur postdoctoral, sont les principaux responsables de l'article.
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