Développement hors de ce monde d’un nouveau pot catalytique

Les scientifiques utilisent une analyse des gaz dans l’atmosphère de Vénus pour développer une nouvelle génération de convertisseurs catalytiques moins coûteux et plus efficaces.

Sur la base de ce qu’ils ont appris, une équipe de recherche de l’Université a fabriqué un composé synthétique qui, selon eux, réduira les émissions toxiques de monoxyde de carbone (CO) et d’oxydes d’azote (NOx) des gaz d’échappement des moteurs diesel.

«Il est nécessaire de changer la technologie utilisée dans les pots catalytiques, afin qu’ils réduisent mieux les émissions nocives…»

Les vapeurs des véhicules contribuent à la mauvaise qualité de l’air dans les villes. Un rapport récent de Public Health England estime qu’entre 28 000 et 36 000 personnes meurent chaque année d’une exposition à long terme à la pollution atmosphérique.

Des convertisseurs catalytiques sont montés sur les tuyaux d’échappement de la plupart des moteurs à combustion interne pour réduire la quantité de gaz toxiques et de polluants en utilisant un catalyseur pour faciliter les changements chimiques dans les gaz d’échappement. Dans le cas des moteurs diesel, qui ont fait l’objet de législations plus strictes dans le monde, cela inclut la conversion du CO et des NOx en émissions moins nocives.

Mais il y a des limites avec la technologie actuelle. De nombreux systèmes utilisent des métaux coûteux du groupe du platine et le catalyseur et les convertisseurs ne deviennent pleinement efficaces que lorsque le moteur est très chaud, au-dessus de 150 degrés – ils ne fonctionnent donc pas aussi bien lorsque les moteurs viennent de démarrer ou que les véhicules se déplacent lentement ou à l’arrêt, ce qui est souvent le cas dans les zones urbaines.

Les chercheurs de Leeds ont démontré que leur nouvelle technologie est efficace à des températures beaucoup plus basses.

«Nous sommes actuellement en discussion avec une entreprise qui fabrique des pots catalytiques pour démarrer des essais complets de véhicules.»

Image globale simulée par ordinateur de Vénus. Image: NASA / JPL

Les chercheurs ont commencé à travailler sur leur idée après avoir étudié une question fondamentale sur le comportement du dioxyde de carbone dans l’atmosphère de Vénus.

Compte tenu de la proximité de Vénus avec le soleil, ils ont été intrigués de savoir pourquoi les niveaux de dioxyde de carbone dans l’atmosphère restaient élevés. Selon les principes de la photochimie, le dioxyde de carbone doit se décomposer en monoxyde de carbone et en oxygène.

Le Dr Alexander James, chercheur à l’école de chimie de l’Université, qui dirige le projet, dit qu’il doit y avoir un autre processus en cours qui convertit le monoxyde de carbone et l’oxygène en dioxyde de carbone.

L’équipe a concentré son attention sur le rôle joué par un matériau de météorite trouvé dans l’atmosphère de Vénus, le silicate de fer. Ils sont arrivés à la conclusion que le silicate de fer doit jouer le rôle de catalyseur, permettant aux atomes de monoxyde de carbone et d’oxygène de se recombiner. Ce processus de création de dioxyde de carbone à partir de monoxyde de carbone et d’oxygène est l’une des principales caractéristiques requises d’un convertisseur catalytique.

Mais l’équipe de Leeds s’est demandée si elle pouvait faire un autre pas. Pourraient-ils former une matière synthétique basée sur la chimie du silicate de fer qui agirait également comme catalyseur pour la conversion des oxydes d’azote en azote et oxygène?

Grâce au financement du Science and Technologies Facilities Council, les scientifiques ont mis au point un composé synthétique comme preuve de concept. Ils travaillent actuellement sur des moyens de le fabriquer à grande échelle.

Le Dr James a déclaré: «Nous avons découvert que notre matériau synthétique peut agir efficacement comme un catalyseur à la fois pour l’oxydation du monoxyde de carbone et la réduction des oxydes d’azote. Il y a un grand besoin de changer la technologie utilisée dans les convertisseurs catalytiques, afin qu’ils réduisent mieux les émissions nocives et soient moins chers à fabriquer. »

«Bien que la vente de véhicules diesel neufs soit susceptible de cesser dans certains pays d’ici 2030, les moteurs diesel seront encore utilisés bien au-delà. Ils se trouvent dans les bus, les trains et sur les navires et sont utilisés comme réserve pour la production d’électricité par micro-réseau – il est donc nécessaire de disposer d’une technologie de convertisseur catalytique efficace.

John Plane, professeur de chimie atmosphérique à Leeds, qui a supervisé la recherche, a déclaré: «Le financement du compte d’accélération d’impact du Science and Technology Facilities Council nous a permis de franchir l’étape cruciale des essais en laboratoire aux essais préliminaires des moteurs. Nous sommes actuellement en discussion avec une entreprise qui fabrique des pots catalytiques pour lancer des essais complets de véhicules. »

L’Université a déposé une demande de brevet pour couvrir le composé synthétique et les chercheurs travaillent avec l’équipe de commercialisation de l’Université pour développer la technologie à un point où elle peut être autorisée à l’industrie.