Des chercheurs démontrent un procédé économique pour la synthèse et la purification de liquides ioniques

Récemment, une équipe de chercheurs de l’Université des sciences et technologies de Pohang (POSTECH), de l’Institut coréen de recherche en technologie chimique et de l’Université nationale de Chonnam a développé une technique permettant de séparer des mélanges bien mélangés.

L’équipe de recherche dirigée par le professeur Jee-hoon Han du département de génie chimique de POSTECH a créé une technologie permettant la synthèse et la purification efficaces de liquides ioniques. Leurs recherches ont récemment fait l’objet d’un article de couverture dans l’édition en ligne de Recherche en chimie industrielle et technique.

Le professeur Jee-hoon Han a collaboré à la recherche avec le directeur Ji Hoon Park, le chercheur principal Soo Min Kim et le chercheur Myungho Choi du CO₂ & Centre de recherche sur l’énergie de l’Institut coréen de recherche en technologie chimique et le professeur Jaewon Byun de l’Université nationale de Chonnam.

Les liquides ioniques sont des sels qui restent à l’état liquide à température ambiante ou même à des températures relativement basses en raison de fortes interactions électriques entre leurs ions. Contrairement aux sels ordinaires, ils possèdent des propriétés uniques telles que l’ininflammabilité, la faible volatilité et la stabilité thermique et chimique, ce qui les rend précieux pour diverses applications industrielles, notamment les catalyseurs et les électrolytes.

L’un des liquides ioniques les plus étudiés est (bmim)(BF₄), connu pour sa grande stabilité et sa faible toxicité. Cependant, le processus complexe et coûteux d’élimination des impuretés telles que le chlorure de lithium (LiCl) lors de la synthèse a constitué un obstacle important à la commercialisation de cette technologie.

Dans cette étude, les chercheurs ont utilisé des réfrigérants halocarbonés, en particulier le chlorodifluorométhane (Rf-22), pour synthétiser le liquide ionique (bmim)(BF₄) de manière plus économique et plus efficace que les méthodes traditionnelles.

En utilisant le Rf-22 comme médiateur de séparation de phase, ils ont pu provoquer la séparation d’un mélange contenant du méthylimidazole en deux couches distinctes, de manière similaire à la séparation de l’huile et de l’eau.

L’équipe a observé une séparation de phase en faisant varier les rapports de (bmim)(BF₄), de l’eau et des mélanges d’halocarbures. Ils ont ensuite appliqué les données recueillies à un modèle de diagramme de phase ternaire. Ce modèle représente visuellement la composition et les phases d’un mélange contenant trois composants différents et est utilisé pour prédire la phase formée en fonction des proportions de chaque ingrédient.

En utilisant la modélisation du diagramme de phase ternaire, les chercheurs ont réussi à produire du (bmim)(BF₄) avec une pureté supérieure à 99 %. De plus, ils ont pu récupérer et recycler efficacement la couche contenant du méthylimidazole qui n’a pas participé à la réaction de synthèse.

L’équipe a ensuite effectué des simulations de processus pour évaluer la faisabilité économique de la technologie de purification développée dans cette étude. Sur la base d’une analyse des coûts de production d’une tonne de (bmim)(BF₄) par jour, ils ont déterminé que le prix de vente minimum serait d’environ 12 000 $ la tonne. Ce prix est plus compétitif que les technologies de traitement existantes, ce qui démontre le potentiel de commercialisation de la technologie.

Le professeur Jee-hoon Han de POSTECH a déclaré : « Nous espérons que cette recherche fera progresser la commercialisation des liquides ioniques et fournira des solutions industrielles pratiques basées sur notre compréhension de ces substances. »

Soo Min Kim, chercheur principal à l’Institut coréen de recherche en technologie chimique, a déclaré : « Cette technique peut également être appliquée à d’autres solvants, permettant la synthèse d’une large gamme de liquides ioniques de haute pureté. »