Produire de l'acide formique et de l'hydrogène à partir de déchets de glycérine dans le respect du climat
Un nouveau procédé d'électrolyse pourrait apporter une contribution importante à l'électrification de l'industrie chimique
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Des chercheurs de l'Université Johannes-Gutenberg de Mayence (JGU) ont développé une méthode permettant de produire de l'acide formique et de l'hydrogène comme matières premières à partir de déchets de glycérine. L'acide formique peut être utilisé de multiples façons par l'industrie, tandis que l'hydrogène peut par exemple servir de source d'énergie pour les véhicules. De plus, la nouvelle méthode a l'avantage de fonctionner à l'électricité et peut donc être utilisée de manière neutre en termes de CO2. L'équipe de recherche a récemment publié ces résultats dans la revue Advanced Energy Materials. "L'approche que nous avons développée peut apporter une contribution importante à l'électrification de l'industrie chimique, que les entreprises poussent actuellement à grande échelle afin de réduire leurs émissions de CO2", explique le professeur Carsten Streb du département de chimie de l'université JGU, qui a dirigé l'étude. "Les processus qui doivent jusqu'à présent être réalisés en utilisant de grandes quantités de pétrole ou de gaz naturel pourraient alors être exploités avec de l'électricité durable".
Production d'acide formique neutre en CO2
L'approche est née de l'électrolyse de l'hydrogène déjà connue, au cours de laquelle l'eau est décomposée en hydrogène et en oxygène à l'aide d'électricité. Dans le cas de l'"électrolyse hybride", les chercheurs utilisent comme matière première, outre l'eau, de la glycérine, qui est notamment produite en très grandes quantités lors de la production de biodiesel. Le deuxième produit, au lieu de l'oxygène, est l'acide formique. Il est généralement produit à partir de pétrole, ce qui entraîne toutefois de fortes émissions de CO2. "En revanche, la production électrochimique d'acide formique à partir de glycérol est neutre en termes de CO2 si elle est réalisée avec de l'électricité verte", explique Streb. D'un point de vue chimique, les chercheurs décomposent lors de l'électrolyse le glycérol, qui dispose de trois atomes de carbone, en acide formique avec un seul atome de carbone.
Développement d'un nouveau catalyseur
Pour cette nouvelle méthode, les chercheurs ont développé un nouveau catalyseur : Les deux métaux, le cuivre et le palladium, sont très proches l'un de l'autre au niveau atomique. "Non seulement nous avons développé le catalyseur, mais nous avons déjà une assez bonne compréhension de ce que fait le matériau et de la manière dont on pourrait l'optimiser", explique Streb. Les connaissances théoriques et expérimentales ont été apportées par une équipe de coopération de la National Taiwan University of Science and Technology.
Dans les étapes suivantes, les chercheurs autour de Streb veulent étudier comment le palladium, métal précieux et coûteux, peut être remplacé dans le catalyseur par des matériaux moins chers. La production de méthanol est également à l'ordre du jour - après tout, le besoin en méthanol est nettement plus important que celui en acide formique. Elle pourrait éventuellement être rendue possible par l'ajout d'un deuxième processus d'électrolyse réductrice.
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Publication originale
Soressa Abera Chala, Ekemena O. Oseghe, Keseven Lakshmanan, Marcel Langer, Katharina Potemkin, Paul Heim, Rongji Liu, Tobias Rios Studer, Meng‐Che Tsai, Kecheng Cao, Chun‐Chi Chang, Chia‐Yu Chang, Kevin Sowa, Elnaz Ebrahimi, Sarra Rahali, Simon T. Clausing, Sina Sadigh Akbari, Joachim Bansmann, Bing Joe Hwang, Carsten Streb; "Molecular Bottom‐Up Design of Single‐Site Copper‐Palladium Catalysts for Selective Glycerol Electro‐Oxidation"; Advanced Energy Materials, 2026-1-6
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