Fluorocarbures neutralisants

Les fluorocarbures – des produits chimiques courants dans lesquels le carbone est lié au fluor – sont de puissants gaz à effet de serre et certains forment des composés toxiques qui peuvent s'accumuler dans l'environnement. Mais la neutralisation des fluorocarbures a nécessité un procédé dont la température élevée augmente son coût, limitant son adoption. Des chercheurs de l'Université Brandeis rapportent dans La science aujourd'hui, ils ont trouvé un catalyseur qui rompt la liaison carbone-fluor à température ambiante, promettant une élimination plus facile et plus efficace des polluants embêtants.

Brisé à part : Des chercheurs de l'Université de Brandeis ont utilisé un catalyseur silyium-carborane pour rompre les liaisons carbone-fluor à température ambiante. Cela promet de rendre plus facile et plus efficace l'élimination des polluants.

La force de la liaison fluor-carbone rend les fluorocarbures précieux dans les matériaux résistants aux produits chimiques et durables tels que les produits antitaches, les ustensiles de cuisine antiadhésifs et les liquides de refroidissement. Mais cela explique aussi pourquoi ils sont si difficiles à éliminer. Un type de fluorocarbure, les chlorofluorocarbures destructeurs d'ozone (CFC), est désormais largement interdit en vertu du Protocole de Montréal, mais les deux autres principaux types posent également des problèmes environnementaux.

L'un d'eux est maintenant utilisé à la place des CFC comme liquide de refroidissement dans les réfrigérateurs et les climatiseurs. Lorsque de tels réfrigérants fuient dans l'environnement, ils fonctionnent comme des gaz à effet de serre mille fois plus puissants que le dioxyde de carbone.

Un autre type de fluorocarbure est utilisé dans de nombreuses applications médicales, y compris le sang artificiel. C'est aussi un puissant gaz à effet de serre et il pénètre dans l'atmosphère en tant que sous-produit de l'industrie de l'aluminium. Mais certaines espèces sont également toxiques et s'accumulent dans la chaîne alimentaire, augmentant éventuellement le risque de cancer, de malformations congénitales et d'autres problèmes de santé.

Brandeis Oleg Ozerov , chercheur principal de l'actualité La science étude, a trouvé un moyen de casser la liaison carbone-fluor en utilisant un catalyseur à base de silicium qui se recycle, de sorte qu'il puisse déclencher la réaction de claquage encore et encore.

L'idée de base est que nous utilisons trois choses : le fluorocarbure, une source d'hydrogène à base de silicium, et un catalyseur qui sert d'intermédiaire entre les deux pour remplacer le fluor dans le fluorocarbure par de l'hydrogène, explique Ozerov. La partie active du catalyseur est un composé de silicium chargé positivement qui déclenche la réaction en arrachant le fluor de la liaison fluorocarbure.

L'extraction d'un fluor, explique Ozerov, amène l'ancien fluorocarbure à extraire une molécule d'hydrogène du matériau à base de silicium. La perte d'hydrogène transforme à son tour le matériau à base de silicium en une autre instance du catalyseur, de sorte que la réaction peut continuer.

Pour faire fonctionner le catalyseur initial, Ozerov et son collègue Christos Douvris ont dû le stabiliser en l'associant à un ion très peu réactif et chargé négativement qui interférerait le moins possible avec la réaction cible.

Les produits finaux de la réaction, les hydrocarbures et les fluorosilanes, n'ont pas de propriétés gaz à effet de serre et sont plus faciles à éliminer que les fluorocarbures.

Ozerov et Douvris ont testé leur méthode catalytique sur trois substrats d'essai fluorocarbonés. Dans chaque cas, ils ont réussi à faire réagir presque tout le matériel ; un substrat n'a mis que six heures pour se décomposer complètement, à seulement 25 °C.

Robin Pérutz , un expert en catalyseurs à l'Université de York, au Royaume-Uni, affirme que la méthode d'Ozerov et Douvris est une découverte impressionnante. Il est vraiment important de convertir les fluorocarbures problématiques en quelque chose d'assez inoffensif, et pour le moment, cela ne peut être fait que par une chimie à très haute température. Ces gars-là ont dit que nous pouvons faire beaucoup de choses juste à température ambiante, et c'est un grand pas vers l'élimination de plus de fluorocarbures indésirables.

Cependant, il y a quelques défis à relever avant que le catalyseur puisse être utilisé pour nettoyer les fluorocarbures à grande échelle. Pour commencer, il faudrait trouver des sources moins chères pour les réactifs à base de silicium, explique Ozerov.

Véronique Garny, directrice des Groupes Chimie Fluorée à la Conseil européen de l'industrie chimique , dit que même alors, il pourrait être difficile pour la technique du catalyseur de battre les méthodes établies. Les fluorosilanes, reconnaît Ozerov, ont une certaine toxicité, bien qu'il dise qu'ils peuvent facilement être transformés davantage. Mais selon Garny, les techniques existantes sont plus simples, ont des produits finis totalement non toxiques et fonctionnent bien avec des matières premières hautement contaminées, ce que le processus d'Ozerov doit encore montrer.

Garny voit plus de potentiel pour la méthode du catalyseur dans l'attaque des fluorocarbures solides et liquides qui polluent la terre et l'eau. Perutz souligne, cependant, que ces polluants sont souvent particulièrement difficiles à décomposer car ils sont très riches en liaisons fluor-carbone fortes. Ozerov et Douvris n'ont pas encore testé leur méthode contre de tels fluorocarbures récalcitrants.

La technique a encore un long chemin à parcourir avant de pouvoir être largement utilisée, dit Perutz. Mais c'est certainement une étape très prometteuse avec beaucoup de potentiel.

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