Schéma d’une zéolite (orange) en train de transformer des hydrocarbures (vert).
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L’équipe de recherche du professeur Jean Sommer, de l’Institut de chimie de l’Université de Strasbourg et du CNRS (UMR 7177), vient de faire une découverte intéressante concernant le fonctionnement des catalyseurs industriels utilisés en pétrochimie.
Les transformations du pétrole brut en carburant et produits dérivés, comme les matières plastiques, se font à des températures et des pressions très élevées à l'aide de catalyseurs minéraux appelées Zéolithes, des minéraux cristallins naturels ou synthétiques dont la structure comporte des réseaux de canaux et de cages.
Mais, alors que des millions de tonnes de pétrole sont ainsi transformées chaque jour dans le monde, la connaissance exacte de cette transformation était encore peu connue à l'échelle de la molécule d'hydrocarbure au contact du catalyseur.
Le rôle des carbocations
En utilisant une combinaison de techniques de résonance magnétique nucléaire (RMN), de spectrométrie de masse et des hydrocarbures isotopiquement marqués, le professeur Jean Sommer et son équipe viennent d'apporter un élément de réponse à ces questions.
Ils ont découvert, non seulement que ces transformations pouvaient être observées et étudiées à température ambiante, mais qu'au stade intermédiaire se formaient des espèces positivement chargées appelées carbocations dont le rôle est essentiel pour comprendre la réactivité des hydrocarbures.
Ces carbocations, des molécules portant une charge positive sur l'atome de carbone, sont généralement présents à des concentrations infinitésimales, par conséquent difficiles à détecter et à observer. L’originalité de ces travaux réside dans le fait de démontrer, la présence, déjà à température ambiante, de ces intermédiaires qui jouent un rôle essentiel dans la transformation du pétrole, en particulier pour l'obtention de carburant à haut indice d'octane.
Ces résultats ouvrent ainsi de nouvelles perspectives pour l’industrie pétrochimique. Pouvoir réaliser ces transformations à température ambiante permet de ralentir la réaction et d’étudier avec plus de détails comment les molécules se transforment. Ceci va permettre d'optimiser le choix des catalyseurs, ainsi que leur utilisation dans les réacteurs industriels destinés à la transformation et au raffinage du pétrole.
Jean-François Prevéraud
Pour en savoir plus : http://www.unistra.fr
