Un catalyseur en fer pourrait rendre d'importantes réactions chimiques moins coûteuses et plus écologiques

Un catalyseur est un ingrédient clé pour de nombreuses réactions chimiques. Il facilite la transformation d'une molécule en une autre molécule, sans être lui-même transformé, ce qui signifie qu'il peut être utilisé plusieurs fois. Cependant, de nombreux catalyseurs sont fabriqués à partir de métaux précieux, ce qui les rend coûteux et potentiellement dangereux pour l'environnement. Aujourd'hui, des chercheurs ont conçu un catalyseur composé d'un métal beaucoup plus abondant, le fer, pour faciliter une importante réaction chimique, la réaction de métathèse des oléfines. Leurs travaux ont été publiés récemment dans Nature Catalysis.

"La réaction de métathèse des oléfines fait partie des réactions catalytiques les plus largement applicables pour la formation de doubles liaisons carbone-carbone", a expliqué Satoshi Takebayashi, chercheur à l'Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University (OIST) qui a participé aux travaux. "Les doubles liaisons carbone-carbone sont une liaison importante que l'on retrouve dans de nombreux produits chimiques".

Les oléfines sont une classe de composés comportant des doubles liaisons carbone-carbone. La réaction de métathèse des oléfines produit de nouvelles doubles liaisons carbone-carbone en échangeant les atomes de carbone dans les oléfines. Le catalyseur facilite cette permutation en rompant les doubles liaisons d'origine et en provoquant la formation de nouvelles liaisons.

Actuellement, l'un des catalyseurs les plus populaires pour cette réaction est fabriqué à partir d'un métal précieux, le ruthénium. L'objectif de cette étude était de faciliter la réaction en utilisant un catalyseur fabriqué à partir d'un métal beaucoup plus abondant, le fer, rendant ainsi l'ensemble du processus moins coûteux et plus respectueux de l'environnement. Cet objectif est recherché depuis longtemps par la communauté scientifique, car le ruthénium et le fer font partie du même groupe du tableau périodique et devraient donc avoir des propriétés similaires.

Pour cette étude, les chercheurs ont conçu un nouveau complexe de fer et ont démontré qu'il pouvait être utilisé comme catalyseur dans la réaction de métathèse des oléfines. Ils ont montré qu'il fonctionnait en créant un polymère, une molécule à longue chaîne constituée d'unités chimiques plus petites.

Malgré le succès de cette recherche, Takebayashi a souligné que les catalyseurs de pointe à base de ruthénium sont toujours beaucoup plus applicables que les catalyseurs à base de fer nouvellement créés. Le catalyseur à base de fer est instable et moins actif lorsqu'il est exposé à l'air et à l'humidité. Ces limitations doivent être corrigées avant que le catalyseur à base de fer puisse remplacer celui à base de ruthénium.

"Cette étude peut être utile à d'autres chercheurs dans ce domaine", a conclu Takebayashi. "J'espère que les catalyseurs à base de fer pourront être développés davantage grâce à ces connaissances."