Les connaissances atomiques pourraient améliorer l'efficacité de la fabrication des produits chimiques
Des chercheurs mettent au point des algorithmes qui révèlent comment le propane devient du propylène pour les produits de tous les jours
D'innombrables produits de la vie quotidienne, des bouteilles en plastique aux meubles d'extérieur, sont obtenus en transformant d'abord le propane en propylène. Une étude publiée en 2021 dans Science a démontré que les chimistes pouvaient utiliser des catalyseurs nanométriques en tandem pour intégrer plusieurs étapes du processus en une seule réaction, ce qui permet aux entreprises d'augmenter le rendement et d'économiser de l'argent. Mais ce qui se passait au niveau atomique n'était pas clair, ce qui rendait difficile l'application de cette technique à d'autres processus industriels clés.
Le professeur adjoint Siddharth Deshpande et l'étudiante en doctorat Snehitha Srirangam utilisent des visualisations de données pour révéler ce qui se passe au niveau atomique lorsque les catalyseurs transforment le gaz de schiste en polypropylène. Les nouveaux algorithmes qu'ils ont mis au point pourraient déboucher sur des méthodes plus efficaces de création de produits de tous les jours.
University of Rochester photo / J. Adam Fenster
Des chercheurs de l'université de Rochester ont mis au point des algorithmes qui montrent les principales caractéristiques atomiques à l'origine de la chimie complexe lorsque les catalyseurs nanométriques transforment le propane en propylène. Dans une étude publiée dans le Journal of the American Chemical Society, ils examinent ces réactions complexes qui sont compliquées par des matériaux se trouvant dans des états multiples.
"Il y a tellement de possibilités différentes de ce qui se passe sur les sites actifs catalytiques que nous avons besoin d'une approche algorithmique pour passer en revue très facilement et logiquement la grande quantité de possibilités qui existent et se concentrer sur les plus importantes", explique Siddharth Deshpande, professeur adjoint au département d'ingénierie chimique et de durabilité. "Nous avons affiné nos algorithmes et les avons utilisés pour effectuer une analyse très détaillée de la phase métallique et de la phase d'oxyde à l'origine de cette réaction très complexe.
Desphande et Snehitha Srirangam, son étudiante en doctorat en génie chimique, ont trouvé plusieurs surprises dans leur analyse. Dans la réaction chimique, l'oxyde préférait se développer autour des sites métalliques défectueux de manière très sélective, ce qui s'est avéré crucial pour la stabilité du catalyseur. Et même si l'oxyde peut exister sous différentes compositions chimiques, il n'a jamais vraiment quitté sa fonction d'être autour des sites métalliques défectueux.
Selon M. Deshpande, les chercheurs peuvent tirer parti de ces connaissances et des approches algorithmiques de l'équipe pour comprendre la structure atomique d'autres réactions chimiques telles que la synthèse du méthanol, utilisée pour des produits allant des peintures aux piles à combustible. À terme, il pense que cela pourrait aider les entreprises à rechercher stratégiquement des moyens plus efficaces de produire du propylène et d'autres matériaux industriels et à moins dépendre des méthodes d'essai et d'erreur qu'elles utilisent depuis des décennies.
"Notre approche est très générale et peut permettre de comprendre bon nombre de ces processus qui sont restés énigmatiques pendant des décennies", explique M. Deshpande. "Nous savons que ces processus fonctionnent et nous produisons des tonnes de ces produits chimiques, mais nous avons encore beaucoup à apprendre sur les raisons exactes de leur fonctionnement.
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.
Publication originale
Autres actualités du département science
