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Des scientifiques australiens ont conçu une minuscule éponge au potentiel énorme. De l’ordre du micron, celle-ci peut non seulement être utilisée pour transformer l’huile de cuisson usagée en biocarburant bon marché, mais également convertir d’autres déchets en composés chimiques utiles.

« Notre approche bio-inspirée se fonde sur les catalyseurs naturels »

Présenté dans la revue Nature Catalysis, le matériau spongieux conçu par les chercheurs de l’Institut royal de technologie de Melbourne (RMIT) constitue un nouveau type de catalyseur ultra efficace pour transformer des molécules complexes en matières premières. Selon l’équipe, celui-ci possède la capacité unique d’entraîner une série de réactions chimiques différentes au sein d’un même matériau, tout en offrant un degré élevé de contrôle concernant son rendement.

« Des catalyseurs avaient déjà été mis au point pour effectuer plusieurs réactions simultanées, mais ces approches offraient peu de contrôle sur la chimie et avaient tendance à être inefficaces et imprévisibles », explique Karen Wilson, co-auteure de l’étude.

« Notre approche bio-inspirée se fonde sur les catalyseurs naturels – les enzymes – pour développer une manière puissante et précise d’obtenir des réactions multiples dans une séquence déterminée. C’est comme avoir une chaîne de production à l’échelle nanométrique pour les réactions chimiques – le tout logé dans une seule particule catalysante minuscule et ultra efficace. »

Image montrant l’éponge céramique poreuse fabriquée dans le cadre de l’étude (agrandie 20 000 fois) — © RMIT University

Un méthode permettant de traiter des matières premières contenant jusqu’à 50 % de contaminants

Possédant une structure semblable à celle d’une éponge, le catalyseur est de taille micronique et particulièrement poreux. Lorsque les molécules sont introduites, elles subissent une réaction chimique au sein des pores les plus larges, puis se fraient un chemin vers les plus petits, où une seconde réaction chimique a lieu. Un procédé se révélant non seulement bon marché, mais permettant également d’utiliser des ingrédients de qualité inférieure qui seraient autrement destinés à être mis au rebut.

Parmi ceux-ci, l’huile de cuisson, qui doit actuellement être débarrassée de ses contaminants au cours d’un processus à forte intensité énergétique, avant de pouvoir être transformée en biodiesel. Alors que les approches utilisées aujourd’hui ne peuvent traiter que les matières premières contenant 1 à 2 % de contaminants, le nouveau procédé durable mis au point par l’équipe du RMIT permet de traiter les matières premières en contenant jusqu’à 50 %.

Les chercheurs estiment que dans sa forme actuelle, le catalyseur peut transformer ces types de matières premières de qualité inférieure en biodiesel à faible teneur en carbone en utilisant simplement un grand récipient, avec un léger chauffage et brassage. Avec des travaux plus poussés, ceux-ci estiment que la technologie pourrait être adaptée pour produire du biocarburant à partir de déchets agricoles, de pneus en caoutchouc ou d’algues.

Schéma illustrant le fonctionnement du catalyseur, induisant plusieurs réactions chimiques successives au sein d’une seule particule. Avec des molécules entrant dans l’éponge par les grands pores (macropore) puis passant dans des pores plus petits (mésopore) — © RMIT University

Tirer le meilleur parti de ressources habituellement gaspillées

L »efficacité de la technologie pourrait en outre permettre de doubler la productivité des procédés actuellement utilisés pour produire des précurseurs chimiques pour une grande variété de produits, tels que les médicaments et les emballages, à partir de déchets alimentaires, de pneus et de microplastiques.

À l’heure actuelle, les chercheurs australiens s’efforcent d’étendre le processus à une échelle plus importante, en vue de sa commercialisation.

« Nos nouveaux catalyseurs peuvent nous aider à tirer le meilleur parti de ressources qui seraient normalement gaspillées – de l’huile de cuisson usagée aux balles de riz et aux pelures de légumes – pour faire progresser l’économie circulaire », souligne Adam Lee, co-auteur de l’étude. « Et en augmentant radicalement l’efficacité, ils pourraient nous aider à réduire considérablement la pollution de l’environnement engendrée par la fabrication de produits chimiques et nous rapprocher de la révolution de la chimie verte. »

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