Synthèse et microscopie électronique des échantillons. Crédit : Nature Communications (2024). DOI : 10.1038/s41467-024-47878-1
Lorsque les centrales électriques brûlent des combustibles fossiles à haute température, les molécules d’azote et d’oxygène se décomposent puis se recombinent pour former une classe de composés appelés oxydes d’azote, ou NOx. Ces gaz sont des polluants majeurs et contribuent, entre autres, aux pluies acides et au réchauffement climatique.
Un moyen de réduire ces émissions consiste à utiliser un convertisseur catalytique, similaire à celui utilisé dans un véhicule.
“Le convertisseur catalytique injecte de l’ammoniac dans le flux d’émissions de l’usine, et l’hydrogène contenu dans l’ammoniac réagit avec l’oxygène contenu dans les NOx, et les produits sont des molécules d’azote et d’eau, qui ne sont pas toxiques et n’ont aucun impact sur l’environnement”, explique Israel E. Wachs. , professeur G. Whitney Snyder de génie chimique et biomoléculaire à l’Université de Lehigh et directeur du laboratoire de recherche en spectroscopie moléculaire et catalyse Operando.
Le processus qui peut transformer la pollution en sous-produits inoffensifs est appelé réduction catalytique sélective, ou SCR. Jusqu’à présent, on ne savait pas exactement comment cette réaction se produisait réellement, et des contradictions existaient depuis longtemps entre les modèles de réaction au sein de la littérature. Wachs et son équipe ont utilisé une nouvelle technologie de pointe appelée spectroscopie d’excitation par modulation, ou MES, pour enfin identifier la voie correcte. Leur résultats ont été récemment publiés dans Nature Communications.
“Pour le moment, très peu de gens disposent de cette capacité”, déclare Wachs à propos du MES. “Cela nous a permis de surveiller des signaux faibles qui n’étaient pas détectables dans le passé et a révélé les détails du déroulement de la réaction.”
Cette découverte est importante car disposer du bon modèle de réaction peut indiquer comment modifier ou reconcevoir le convertisseur catalytique pour une plus grande efficacité.
Wachs souligne que la méthodologie est suffisamment générale pour pouvoir être appliquée à une gamme de réactions catalytiques, y compris celles émettant des NOx provenant des automobiles, des navires, des tracteurs et même des tondeuses à gazon.
« Les produits fabriqués à partir de catalyseurs représentent 20 à 30 % de l’économie américaine », explique Wachs. « Ils servent à fabriquer du carburant, des produits chimiques, des engrais et même des produits pharmaceutiques. Le fait de disposer de données concrètes montrant le mécanisme de réaction correct signifie que nous avons désormais le potentiel d’avoir un impact positif sur des milliers de réactions catalytiques. »
Plus d’information:
Yong Yin et al, Manipulation assistée par plasma de nanoclusters de vanadium pour une réduction catalytique sélective efficace des NOx, Nature Communications (2024). DOI : 10.1038/s41467-024-47878-1
Fourni par l’Université Lehigh
Citation:Une nouvelle technique de spectroscopie permet de mieux comprendre la réduction des oxydes d’azote (2024, 1er juillet) récupéré le 1er juillet 2024 à partir de
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2024-07-01 19:11:02
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