Nouveau promoteur catalytique à la hauteur de décennies d’études. Crédit : Dr Frederik Rüther – BasCat (UniCat BASF JointLab)
La lutte contre le changement climatique nécessite de repenser les processus chimiques établis sur une échelle de plusieurs années plutôt que de plusieurs décennies comme dans les cycles de R&D traditionnels. En collaboration avec BasCat (UniCat BASF JointLab), une équipe de chercheurs du département de théorie de l'Institut Fritz Haber a développé une approche de découverte accélérée pour identifier une formulation prometteuse de promoteur catalytique pour la conversion du propane en propylène chimique de base.
Découvert en quelques semaines et avec moins de 100 expériences réalisées, le nouveau catalyseur promu rivalise avec ceux découverts au cours de décennies de recherche. Les résultats, publiés dans Catalyse ACSsoulignent non seulement le succès du partenariat, mais ouvrent également la voie à un développement plus efficace et plus éclairé de formulations multi-promoteurs.
La catalyse joue un rôle crucial dans l’industrie chimique, influençant de multiples aspects de la vie quotidienne, tels que la production de plastique, le développement de médicaments et la fabrication de carburants et d’engrais. Les catalyseurs accélèrent les réactions chimiques et améliorent leur sélectivité en produits souhaités, tout en réduisant la consommation d'énergie et les déchets.
Bien que les performances et la longévité des catalyseurs puissent être encore améliorées grâce à l’utilisation de promoteurs, leur identification et leur optimisation sont souvent fastidieuses, longues et coûteuses.
La collaboration de l'Institut avec BasCat se concentre sur la recherche fondamentale dans le domaine de la catalyse hétérogène et notamment sur la transformation catalytique des hydrocarbures en produits à valeur ajoutée.
Les recherches de l'équipe ont proposé une approche de découverte accélérée qui explore un espace de conception multi-promoteurs avec seulement un nombre limité d'expériences, basée sur une planification d'expériences de conception d'expérience adaptative (DoE) efficace et une maximisation du débit grâce à des tests parallélisés. L'espace de conception comprenait environ 20 000 combinaisons possibles de promoteurs pour la déshydrogénation non oxydante du propane en propylène, en utilisant du platine sur de l'alumine comme catalyseur.
Un test expérimental exhaustif aurait nécessité des années de recherche. Au lieu de cela, leur approche de découverte a réussi à identifier une nouvelle formulation prometteuse de promoteur en menant moins de 100 expériences en quelques semaines.
Actuellement, le propylène est une matière première chimique cruciale pour la production de polymères et sa demande devrait atteindre 200 mégatonnes d'ici 2030. Les procédés de craquage existants sont malheureusement insuffisants pour répondre à cette demande attendue et les procédés commercialement plus récents présentent encore des limites pour atteindre un rendement de produit élevé. .
Par conséquent, la découverte de nouvelles combinaisons de multi-promoteurs hautes performances et une compréhension plus approfondie des mécanismes chimiques à l’origine de leurs effets promoteurs sont considérées comme des éléments cruciaux.
Plus d'information:
Christian Kunkel et al, Exploration systématique d'un espace de composition de catalyseur multi-promoteur avec des expériences limitées : déshydrogénation non oxydante du propane en propylène, Catalyse ACS (2024). DOI : 10.1021/acscatal.4c01740
Fourni par la Société Max Planck
Citation: Une approche accélérée conduit à la découverte d'un nouveau promoteur catalytique comparable à des décennies d'étude (30 mai 2024) récupéré le 30 mai 2024 sur
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