Vers une production d’ammoniaque plus écologique
L’ammoniaque est l’un des produits chimiques les plus importants au monde, se classant juste derrière l’acide sulfurique en termes de volume produit chaque année. Utilisé principalement pour la fabrication d’engrais, il est essentiel pour nourrir la population mondiale. Cependant, sa production représente jusqu’à 2 % de la consommation d’énergie mondiale et environ 1,5 % des émissions de gaz à effet de serre, ce qui incite à rechercher des méthodes de production plus durables.
La méthode traditionnelle de fabrication de l’ammoniaque, en vigueur depuis plus d’un siècle, est le processus Haber-Bosch, qui repose sur les combustibles fossiles pour fournir la chaleur nécessaire. L’hydrogène utilisé dans ce processus est également majoritairement produit à partir de sources fossiles. Une alternative existe, utilisant l’électrochimie au lieu de la chaleur et de la pression, mais cette méthode n’est pas encore économiquement compétitive à grande échelle.
Des chercheurs du MIT ont développé une méthode pour prédire quels matériaux pourraient être les plus prometteurs en tant que catalyseurs dans la production électrochimique d’ammoniaque. Les catalyseurs facilitent les réactions chimiques, et leurs propriétés déterminent l’efficacité de ces réactions. Plutôt que d’utiliser une approche d’essai et d’erreur pour tester chaque combinaison possible parmi des millions d’alliages, cette nouvelle méthode pourrait accélérer considérablement la recherche de matériaux capables de rendre cette méthode à faibles émissions compétitive par rapport au processus Haber-Bosch.
Selon Bilge Yildiz, professeur au MIT, « notre approche identifie les propriétés physiques clés qui influencent l’activité catalytique dans la production d’ammoniaque ». Les résultats de cette recherche, publiés le 11 août dans le journal EES Catalysis de la Royal Society of Chemistry, pourraient orienter la recherche vers de nouveaux composés catalytiques plus efficaces.
La demande mondiale d’ammoniaque est d’environ 200 millions de tonnes par an, et plus de 90 % de cette production est encore réalisée par le processus Haber-Bosch, qui a été optimisé au fil du temps. Les chercheurs soulignent l’importance de trouver des alternatives pour répondre aux objectifs de durabilité et de réduction des émissions de CO₂, tout en maintenant une production suffisante pour l’agriculture.
La prochaine étape consistera à construire une cellule de réaction fonctionnelle pour tester les catalyseurs identifiés dans des conditions réelles. Selon Athanitis, l’un des chercheurs, « pour que cela ait un véritable impact dans la société, nous devons l’amener au laboratoire expérimental ».
Source : MIT News.
