Du méthanol vert pour l'économie circulaire
Développement d'un nouveau catalyseur
Telle est la vision : produire la matière première qu'est le méthanol au bord du champ ou à la ferme à l'aide d'énergies renouvelables. Outre le vent ou le soleil, il faudrait de l'eau et du CO2 pour produire les matières premières du processus de méthanol vert : Le monoxyde de carbone (CO) et l'hydrogène (H2), qui réagissent par catalyse pour former du méthanol. Cela est possible grâce à un nouveau catalyseur développé à Rostock. Ce procédé permet de se passer totalement de matières premières fossiles. Il est en outre très sélectif, c'est-à-dire qu'il ne produit pratiquement pas de sous-produits.
Fourniture des matières premières pour la production de méthanol : monoxyde de carbone (CO) et hydrogène (H2). Dans le projet E4MeWi, ces substances proviennent de sources durables.
LIKAT/nordlicht
Le catalyseur est basé sur le manganèse, comme l'explique Gordon Neitzel de l'Institut Leibniz pour la catalyse (LIKAT) : "L'atome de métal constitue le centre catalytique. Il est fixé et protégé par une sorte d'échafaudage, appelé ligand". Dans le cadre de son doctorat, Gordon Neitzel a optimisé la structure moléculaire de ce ligand et mis la dernière main au complexe catalytique, pour ainsi dire. Les résultats ont été publiés dans la revue CHEMCATCHEM.
Gestion climatiquement neutre avec E4MeWi
Ces travaux s'inscrivent dans le cadre du réseau de recherche E4MeWi. L'abréviation signifie "Energie-Effiziente Erneuerbare Energien basierte Methanol-Wirtschaft" (économie du méthanol basée sur les énergies renouvelables). Le projet commun a été financé par le ministère fédéral de l'économie et de l'énergie pour une durée de trois ans, à hauteur de deux millions d'euros. Les partenaires du projet sont également CreativeQuantum GmbH à Berlin, Ineratec GmbH à Karlsruhe, l'université de la Ruhr à Bochum et le parc chimique de Bitterfeld-Wolfen.
"Une économie neutre sur le plan climatique, comme le souhaite la République fédérale d'Allemagne pour 2045, a également besoin de produits chimiques de base", poursuit Gordon Neitzel. Le méthanol est nécessaire pour les plastiques et les résines, par exemple, qui sont utilisés partout, de l'industrie du meuble à l'industrie automobile. La production de méthanol, qui représente actuellement 110 millions de tonnes par an dans le monde, se fait traditionnellement à partir de gaz naturel - à des pressions élevées d'environ 50 à 100 bars et à des températures comprises entre 200 et 300 °C, selon le processus. Pour chaque tonne de méthanol, les grandes usines émettent une tonne et demie de dioxyde de carbone. Cela n'a pas d'avenir.
Exigences réduites en matière de pression et de température
Le projet E4MeWi vise à proposer une alternative au processus conventionnel. Son élément central est le catalyseur, qui permet à H2 et CO de réagir à l'état dissous pour produire du méthanol. Le monoxyde de carbone est d'abord extrait du CO2.
Le catalyseur au manganèse utilisé à cet effet a été développé à l'origine à LIKAT dans le groupe de recherche dirigé par Kathrin Junge et le professeur Matthias Beller. Il permet un processus entièrement nouveau qui réduit de moitié la pression et la température nécessaires à la production de méthanol.
En outre, le processus ne nécessite pas de matières premières fossiles, ce qui fait du catalyseur un élément clé d'une future économie circulaire neutre sur le plan du CO2 et du climat. D'autant plus que le méthanol, produit de manière écologique, est également bien adapté au stockage chimique de l'hydrogène, l'un des espoirs de la transition énergétique.
Usines de méthanol en conteneur
Les participants au projet E4MeWi imaginent une usine de la taille d'un conteneur qui utilise les ressources locales pour créer une valeur durable, pratiquement au bord du champ, dans la ferme ou dans la cour de ferme : L'énergie éolienne et solaire, les émissions de CO2 provenant de sources ponctuelles et de biogaz, les déchets plastiques ou les déchets de bois. Le CO2 et l'eau sont d'abord combinés pour produire du gaz de synthèse, un mélange d'hydrogène et de monoxyde de carbone, qui est converti en méthanol à l'aide du nouveau catalyseur.
Gordon Neitzel a considérablement optimisé le catalyseur au manganèse bien connu en développant de nouvelles structures pour le ligand qui entoure de manière protectrice le centre catalytiquement actif. "Sans cette enveloppe, le monoxyde de carbone attaquerait l'atome de manganèse au centre du catalyseur et détruirait le composé complexe. Ces travaux ont permis de doubler la vitesse de réaction dans la production de méthanol.
Les partenaires du projet se rapprochent ainsi considérablement d'une usine économiquement viable. Après tout, cela fait aussi partie de l'objectif d'une telle production décentralisée : établir un tout nouveau marché pour le commerce du méthanol et promouvoir ainsi les processus de transformation économique.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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