13/06/2011 - Les scientifiques américains utilisent une cellule solaire pour provoquer des réactions d'oxydation sans conséquences négatives pour l'environnement

Menéame

En utilisant une cellule solaire simple et économique destinée au fonctionnement d’un jouet, un groupe d’ingénieurs et de scientifiques de l’Université de Washington de St. Louis, aux États-Unis, a réussi à provoquer des réactions d’oxydation, sans les dommages environnementaux que ces processus d’une grande importance dans l’industrie chimique entraînent habituellement. L’idée n’est pas nouvelle, mais l’approche développée et l’économie de la méthode en font un progrès considérable avec de multiples applications. Pour Pablo Javier Piacente.

Les réactions d’oxydation qui produisent des sous-produits toxiques à impact négatif sont indispensables dans de nombreux processus liés à l’industrie chimique. Maintenant, une enquête menée par des spécialistes de l’Université de Washington à St. Louis a permis de mettre au point une méthodologie par laquelle ces réactions électrochimiques peuvent être effectuées avec des cellules photovoltaïques, éliminant ainsi les dommages environnementaux et produisant d’importants avantages économiques.

Kevin Moeller est l’un des responsables de cette avancée, qui promet de combiner les technologies existantes pour transformer les réactions électrochimiques en éco-environnement. La simplicité de l’idée est vraiment remarquable, car pour le travail a été utilisé une cellule solaire acquise sur Internet pour six dollars, et dont le but était d’apporter de l’énergie pour une voiture de jouet.

La proposition serait vitale dans le cadre de l’industrie chimique, où elle pourrait avoir de multiples applications. Il parviendrait essentiellement à éliminer les sous-produits toxiques qui sont actuellement générés par une sorte de réactions couramment utilisées dans la synthèse chimique, ce qui aurait pour effet de les annihiler des dommages environnementaux et économiques qu’ils causent.

Le travail de Moeller et de ses collègues de l’Université de Washington à St. Louis a été résumé dans un rapport récemment publié dans le milieu spécialisé Green Chemistry, et a également été diffusé par un communiqué de presse de cette université. La nouvelle approche promet un impact considérable sur l’industrie chimique.

Un processus vital

Il convient de noter qu’un instrument important pour la synthèse des molécules organiques, dans une très grande catégorie allant de l’anesthésique à la filiation, sont les réactions d’oxydation.

Il s’agit de l’outil qui permet aux spécialistes d’augmenter la fonctionnalité d’une molécule et de la manipuler.

En d’autres termes, les réactions d’oxydation permettent de relier des groupes fonctionnels d’une molécule. Comme l’explique Moeller, si l’on dispose d’un hydrocarbure composé de carbone et d’atomes d’hydrogène liés entre eux et que l’on veut le transformer en alcool ou en cétone, il est indispensable de procéder à une réaction d’oxydation.

Dans le cadre de ces réactions, un électron est enlevé d’une molécule. Mais comme cet électron doit être situé quelque part, chaque réaction d’oxydation implique une autre réaction de réduction, par laquelle un électron est ajouté à une seconde molécule. C’est là que se trouve le problème, parce que cette seconde molécule est un produit de déchets, ce n’est pas quelque chose que l’on souhaite.

Ainsi, toutes les oxydations chimiques ont un sous-produit qui, dans de nombreux cas, entraîne des dommages environnementaux et rend le processus économiquement inefficace. Moeller et son équipe ont travaillé pour transformer ces sous-produits en quelque chose de bénin.

Cellules photovoltaïques et industrie chimique

La proposition de ces spécialistes est d’utiliser la source d’énergie la plus propre possible pour exécuter les réactions électrochimiques: l’énergie solaire captée par les cellules photovoltaïques. Le système fonctionne de la même manière qu’avec la méthode traditionnelle, donc les conditions des réactions chimiques ne sont pas modifiées.

Un exemple de travail effectué par cette équipe de recherche est un procédé industriel pour l’oxydation de l’alcool dans lequel TEMPO est utilisé, un réactif chimique complexe découvert en 1960. Comme ce réactif est très coûteux, il est recyclé par addition de chlore. Cependant, cette réaction génère du chlorure de sodium en tant que sous-produit.

Bien que le chlorure de sodium puisse être utilisé comme sel de table en petites quantités, en quantités industrielles, il s’agit d’un résidu dont l’élimination est coûteuse. Dans ce cas, le réactif TEMPO peut être recyclé par énergie solaire, dans un procédé qui produit de l’hydrogène comme seul sous-produit.

En résumé, Moeller précise que tous les processus de synthèse chimique ne peuvent pas être résolus par les cellules solaires, mais il est possible d’agir sur un grand nombre de réactions d’oxydation habituellement utilisées dans l’industrie chimique. En même temps, cette évolution pourrait conduire à l’apparition de nouvelles solutions simples et innovantes pour d’autres types de réactions.

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