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Le méthanol – un liquide incolore qui peut être fabriqué à partir de déchets agricoles – a longtemps été présenté comme une alternative écologique aux combustibles fossiles. Mais il est toxique et n’a que la moitié de l’énergie pour le même volume d’essence.

Utiliser la lumière pour produire de l’éthanol 

Selon des chercheurs, ils ont créé un moyen potentiellement peu coûteux d’utiliser la lumière du soleil pour convertir le méthanol en éthanol – un carburant alternatif plus populaire, moins nocif et plus énergétique.
Zhongmin Liu, un chimiste de l’Institut de physique chimique de Dalian en Chine qui n’a pas participé à cette recherche déclare: « si le processus peut être optimisé et mis à l’échelle, il a le potentiel de changer le monde. »
L’idée de convertir le méthanol en éthanol n’est pas nouvelle. Des entreprises ont déjà un trio de processus chimiques qui le font. Mais ceux-ci nécessitent l’ajout de chaleur, de pression et d’additifs toxiques, tels que le monoxyde de carbone. Les entreprises peuvent également produire directement de l’éthanol en faisant fermenter des grains de maïs ou de la canne à sucre.
Mais pour cultiver ces plantes, il faut des terres qui pourraient plutôt être utilisées pour nourrir des gens. Des chercheurs et des entreprises ont également trouvé des moyens de convertir les déchets agricoles en éthanol,  cependant, ceux-ci se sont révélés trop coûteux pour être compétitifs.
Chao-Jun Li, chimiste à l’Université McGill à Montréal (au Canada), pensait qu’il pourrait exister un meilleur moyen. En 2014, ses collègues et lui ont montré qu’une minuscule forêt de nanofils fabriqués à partir de nitrure de gallium (GaN) un semi-conducteur qui pourrait jouer un rôle de catalyseur dans la conversion du méthane en benzène, un produit chimique de base utilisé pour fabriquer des dizaines d’autres composés industriels tels que les plastiques, les solvants et des adhésifs.

Des nanofils pour avoir du méthanol

Ces catalyseurs sont des composés qui incitent d’autres produits chimiques à réagir, mais qui ne sont pas eux-mêmes utilisés pour faire ce travail. En conséquence, ils peuvent faire leur travail encore et encore. Dans ce cas, les nanofils ont réarrangé les liaisons chimiques entre les atomes de carbone, ce qui est également nécessaire pour convertir le méthanol en éthanol. Les chercheurs de l’Université McGill ont donc décidé de voir si les nanofils de GaN pourraient utiliser leur pour avoir du méthanol.
Les chercheurs ont développé et testé plusieurs sortes de compositions de nanofils. Lors de la parution en ligne de la semaine dernière dans la revue Chem, ils ont découvert qu’une forêt de nanofils de GaN longs et minces enrichis en magnésium fonctionnait mieux pour absorber les rayons ultraviolets (UV) et utilisait cette énergie pour convertir le méthanol en éthanol.
L’équipe a découvert que les rayons UV absorbés avaient pour effet de charger plus négativement les surfaces des nanofils que leurs noyaux. Cette charge arrache une molécule d’eau d’une molécule individuelle de méthanol située à la surface d’un nanofil, laissant derrière elle un composé réactif appelé méthylcarbène. Pendant que la molécule d’eau flotte, le carbène réagit avec une molécule de méthanol voisine pour produire de l’éthanol.

Convertir des produits chimiques en utilisant uniquement la lumière

Liu note que ce processus n’est qu’une preuve de concept. La conversion du méthanol en éthanol nécessite des rayons ultraviolets, qui ne sont qu’une partie de la lumière solaire qui atteint la Terre. Pour que le processus soit économique, ajoute-t-il, il faudra peut-être peaufiner les nanofils pour les faire fonctionner avec la lumière visible, qui a moins d’énergie que la lumière UV, mais qui est beaucoup plus abondante dans les rayons du Soleil.
En plus de produire de l’éthanol, ce catalyseur à nanofil peut également générer d’autres hydrocarbures, tels que le 1-propanol, un alcool utilisé dans la fabrication pharmaceutique, à partir de méthanol, note Li. Cette capacité suscite l’espoir d’une personnalisation des nanofils afin de convertir des produits chimiques de base de faible valeur en une gamme de produits de valeur supérieure, en utilisant uniquement la lumière.
Source : Science
Crédit photo sur Unspalsh : Karen Alsop

La lumière ultraviolette comme source d'énergie propremartinÉnergie
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