Un nouveau matériau poreux pour résoudre la pénurie de diesel !

Le matériau zéolite présenté possède une structure atomique extrêmement complexe qui ne peut être visualisé qu’à l’aide d’un microscope électronique où un faisceau d’électrons est « transmis » à travers un échantillon très mince.

L’aluminosilicate, nommé ITQ-39, est un minéral composé d’aluminium, de silicium et d’oxygène. Il appartient à la classe du zéolite qui possède une structure poreuse permettant aux molécules suffisamment petites de passer à travers. A ce moment précis, ces molécules peuvent interagir avec d’autres molécules afin d’obtenir le produit voulu. Le nouveau matériau intégre des canaux de taille variable et de forme dans différentes directions. Ces canaux de différentes formes font que la molécule transportée à l’intérieur du matériau pourra être bornée de différentes manières, selon la direction où elle se déplace.

L’ ITQ-39 deviendrait le matériau Zéolite le plus complexe jamais découvert. Sa structure a été trouvée par une équipe de l’Université de Stockholm dirigée par le professeur Zou Xiaodong, avec une technique de microscopie à faisceau d’électrons. Sur un microscope électronique, les cristaux extrêmement ténus peuvent être étudiés, dans ce cas, jusqu’à 2 nanomètres. Contrairement à la plupart des autres matériaux cristallins, ce qui rend un tel matériau complexe a été sa structure non ordonnée de type chaotique.

Aussi, pour être en mesure de comprendre la matière dans ses moindres détails, cela nécessite à la fois un modèle dont les atomes sont disposés dans les zones peu ordonnées et un modèle dont ces domaines sont ensuite reliés entre eux dans les cristaux. Ce chaos peut être étudié à l’aide d’images à haute résolution prises avec un microscope électronique qui peut ensuite servir de base pour créer un modèle de la structure atomique de la matière. C’est ce que les chercheurs Tom Willhammar, Junliang Soleil, Wan Wei, Peter Oleynikov, Daliang Zhang, Xiaodong et Zou l’Université de Stockholm ont présenté dans le dernier numéro de la revue scientifique Nature Chemistry.

D’autre part, le matériau qui a été fabriqué par une équipe de recherche de l’Université Polytechnique de Valence, s’est avéré être un excellent convertisseur catalytique pour transformer l’essence en diesel. C’est donc un processus qui est devenu de plus en plus important avec la croissance avérée de la demande de diesel au cours des dernières années.

Le projet a été financé par le Conseil suédois de la recherche, VINNOVA, la fondation Göran Gustafsson, la fondation Knut et Alice Wallenberg.

Un mot sur la Zéolite :

Du grec "Zeô" – Bouillir et "lithos" – Pierre, le minéral signifierait donc "pierre bouillante". La zéolite est un nom donné pour un groupe de minéraux naturels ou synthétiques constitués d’une structure cristalline. Ils se composent principalement de silicate d’aluminium et comptent quelque 60 minéraux d’origine naturelle et plus d’une centaine d’origine synthétique.

Les zéolithes contiennent de nombreux pores et canaux de taille nanométrique et peuvent être utilisées dans les convertisseurs catalytiques, les échangeurs d’ions, et les adsorbants. C’est en raison des nombreux pores et canaux qui se croisent que les zéolithes possèdent une très grande surface interne. En effet, un gramme de zéolite est l’équivalent d’une surface d’environ un demi-terrain de football !

Title of the article: "Structure and catalytic properties of the most complex intergrown zeolite ITQ-39 determined by electron crystallography" Nature Chemistry 2012 (DOI: 10.1038/NCHEM.1253)