RECHERCHE : Un nouveau procédé utilisant peu d’eau pourrait rendre beaucoup plus écologique la fabrication de matériaux servant à la production d’énergies propres.

Une nouvelle étude de l’Université Concordia montre qu’il est possible de produire une importante catégorie de matériaux catalytiques de manière plus écologique, ouvrant ainsi la voie au développement de technologies énergétiques plus propres reposant davantage sur l’énergie acoustique que sur l’eau et les produits chimiques.

Bon nombre des matériaux utilisés pour fabriquer des carburants et produits chimiques plus propres génèrent une quantité importante de déchets avant même de pouvoir servir. La nouvelle technique utilise nettement moins d’eau que les méthodes traditionnelles tout en préservant la capacité des matériaux à servir dans des applications comme la transformation de dioxyde carbone en produits chimiques à valeur ajoutée.

L’équipe de recherche s’est intéressée aux hydroxydes doubles lamellaires (HDL), une catégorie de matériaux souvent utilisés pour l’assainissement des eaux, la fabrication de produits électroniques et la catalyse. L’équipe a montré que ces matériaux peuvent utiliser la lumière du soleil pour transformer le dioxyde de carbone en monoxyde de carbone, élément de base de carburants synthétiques et de produits chimiques industriels. Jusqu’à présent, on utilisait de grands volumes d’eau, de solvants et d’additifs chimiques pour produire ces hydroxydes, ce qui rendait le processus de fabrication très polluant.

L’équipe s’est attaquée au problème en développant une méthode de synthèse à faible consommation d’eau reposant sur un agitateur par résonance acoustique qui se sert de vibrations à haute fréquence plutôt qu’une importante quantité de liquide pour mélanger des poudres. Les chercheurs ont ainsi réussi à produire trois matériaux différents à base de HDL en n’utilisant qu’une fraction de l’eau requise par les techniques habituelles, puis ils ont analysé la structure chimique de ces matériaux, ainsi que leur stabilité et leur capacité à absorber la lumière, avant de vérifier s’ils étaient efficaces pour transformer du dioxyde de carbone sous une lumière ultraviolette.

Tous ces matériaux sont parvenus à transformer le dioxyde de carbone, les HDL de nickel-fer donnant les meilleurs résultats. Les chercheurs ont également constaté qu’en mesurant soigneusement l’apport d’eau et d’autres réactifs au cours de la synthèse, il était possible d’affiner la structure cristalline et les propriétés électroniques d’un matériau, ce qui a des conséquences directes sur son efficacité à absorber la lumière et à déclencher la réaction chimique.

Selon les chercheurs, cette nouvelle approche efficace et adaptable à grande échelle pourrait fournir aux fabricants un moyen plus écologique de produire des matériaux catalytiques pour capter le carbone, produire des carburants propres et mettre à profit d’autres technologies chimiques durables.

L’article a été rédigé par les doctorants Camilo Perdomo et Dinh Khang Vo, sous la supervision de Nhat Truong Nguyen, professeur agrégé au Département de génie chimique et des matériaux de l’École de génie et d’informatique Gina-Cody, grâce à un financement du Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada et du Fonds de recherche du Québec – Nature et technologies.

Il a été publié dans la revue Advanced Synthesis & Catalysis.

Lisez l’article cité : Toward a Greener Production of Materials: Water-Minimized Synthesis of NiAl-, NiFe-, and CoAl-LayeredDouble Hydroxides for Photocatalytic CO 2 Reduction