Des chercheurs en Allemagne ont réalisé des avancées significatives dans la compréhension des catalyseurs, essentiels pour accélérer les réactions chimiques dans diverses industries, y compris la production de carburant et les produits pharmaceutiques. Leurs découvertes, publiées le 29 janvier 2025, révèlent des comportements inattendus chez les catalyseurs qui pourraient mener à des méthodes plus efficaces de production d'ammoniac.
Les catalyseurs, qui changent de structure et de composition sous un potentiel électrique, ont été étudiés à l'aide de techniques avancées telles que la microscopie électronique à transmission à cellule liquide électrochimique (EC-TEM). Cela a permis à l'équipe d'observer comment les pré-catalyseurs Cu2O cubiques se comportent lors de la réaction de réduction des nitrates, un processus crucial pour convertir les nitrates de déchets en ammoniac, un élément clé des engrais.
La recherche a révélé que les cubes de Cu2O ne passent pas rapidement à leur état métallique préféré. Au lieu de cela, ils peuvent rester sous forme d'un mélange de Cu-métal, Cu-oxyde et Cu-hydroxyde pendant de longues périodes. La composition de ce mélange dépend fortement du potentiel électrique appliqué, de l'environnement chimique environnant et de la durée de la réaction.
Dr. See Wee Chee, chef de groupe à l'Institut Fritz Haber, a déclaré : "Il est inattendu que nous obtenions différentes phases pendant la réaction, surtout en supposant une seule forme d'un pré-catalyseur à un seul élément. Cet état mixte peut être maintenu longtemps, fournissant des informations précieuses pour concevoir des catalyseurs plus efficaces."
Prof. Beatriz Roldán, directrice du département de science des interfaces, a souligné les implications environnementales de cette recherche. Les méthodes traditionnelles de synthèse de l'ammoniac sont énergivores et reposent sur des combustibles fossiles. La nouvelle approche vise à réduire les émissions de carbone en utilisant un chemin électrocatalytique direct alimenté par de l'électricité renouvelable.
Cette avancée non seulement améliore notre compréhension de la dynamique des catalyseurs, mais ouvre également la voie à des stratégies novatrices dans la production d'ammoniac, transformant potentiellement les pratiques agricoles et réduisant l'empreinte carbone de la fabrication d'engrais.