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La pyrite détrônera-t-elle le platine pour la catalyse ?

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La chimie fait grand usage de métaux précieux comme catalyseurs, en particulier du platine. L'augmentation de la demande, par exemple pour les pots catalytiques, posant de plus en plus de problème, les chimistes essaient d'en trouver d'autres plus abondants et moins onéreux. Ils se tournent actuellement, du moins au laboratoire, vers des sulfures comme la pyrite et le sulfure de molybdène.

Cristaux de pyrite provenant de la mine Ampliación à Victoria de Navajún, dans la Rioja (Espagne). © J.-J. Harrison

L'Année internationale de la chimie (AIC) s'est terminée il y a plus d'un mois.  Selon les termes d'une résolution présentée à l'ONU par l'Éthiopie, son enjeu était de montrer au plus grand nombre que la chimie est essentielle à notre compréhension du monde et du cosmos, que les transformations moléculaires sont au cœur de la production de nourriture, de médicaments, de carburant et d'innombrables produits manufacturés et d'extraction. L'AIC se proposait donc de célébrer cette science et ses apports essentiels à la connaissance, à la protection de l'environnement et au développement économique. Le problème que tentent de résoudre des chercheurs de l'université de Cambridge est à cet égard une bonne illustration de l'impact souvent méconnu qu'ont les travaux en chimie sur notre vie et qu'ils continueront à avoir.

Les chimistes de Cambridge cherchent en effet à trouver des substituts au platine pour la synthèse chimique. Rappelons que le platine est un métal trente fois plus rare que l'or et dont les gisements actuels trouvent probablement leurs sources indirectes dans des géocroiseurs tombés pendant l'Archéen.

Une pépite de platine. © Wikipédia-Alchemist-hp

On le trouve dans plusieurs composants électroniques, dans les pots catalytiques et comme catalyseur pour des réactions chimiques importantes, par exemple en pétrochimie ou pour la production de l'oxyde nitrique destiné aux engrais et aux explosifs.

De la lutte contre la pollution à la production d'hydrogène

Mais son prix et sa rareté font que la demande croissante pour ce catalyseur va finir par heurter un mur. Les contraintes environnementales font, notamment, que les besoins en platine iront croissant pour lutter contre la pollution, entre autres celle due aux oxydes d'azote.

Or, on sait que le sulfure de molybdène, comme d'autres sulfures, présente d'intéressantes propriétés catalytiques. C'est pourquoi l'article aujourd'hui publié dans Physical Chemistry Chemical Physics explore les mécanismes à l'œuvre avec un sulfure de fer bien particulier : la pyrite. C'est un des minéraux les plus abondants du Globe. Elle ressemble parfois à l'or, d'où son nom d'autrefois « l'or des fous ».

Le travail des chercheurs, qui porte sur les réactions entre la pyrite et les oxydes d'azote, devrait leur servir de base pour étudier le potentiel de la surface de cristaux de pyrite pour des réactions industrielles importantes. Ils citent la production des engrais azotés, d'hydrocarbures synthétiques à partir de biomasse et d'hydrogène pour des voitures électriques à piles à combustible.

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