L’essentiel : une équipe de chercheurs est parvenue à rendre beaucoup plus efficace le procédé dit Haber-Bosch, le plus largement utilisé pour la synthèse chimique de l’ammoniac. Leur étude a été publiée dans la revue Angewandte Chemie.

• Le procédé Haber-Bosch est l’une des découvertes scientifiques les plus importantes du 20e siècle. Depuis sa conception, il y a plus d’un siècle, la production alimentaire mondiale a considérablement augmenté. Les chimistes Fritz Haber et Carl Bosch, qui ont donné leur nom au procédé, ont respectivement reçu le prix Nobel en 1918 et 1931 pour leurs travaux.
• Au cours de ce processus, l’azote gazeux (N2) et l’hydrogène gazeux (H2) sont combinés pour former de l’ammoniac (NH3). Cela se fait à l’aide d’un catalyseur, un agent, en l’occurrence des particules de métal, qui accélère considérablement la vitesse de réaction.
• Au cours de ce processus, cependant, une grande quantité d’énergie est consommée. Cela est dû au fait qu’une température et une pression élevées sont nécessaires pour créer la réaction chimique. En outre, la production d’hydrogène gazeux se fait encore essentiellement à partir de combustibles fossiles.

Le défi : Pour rendre la production d’ammoniac moins polluante, les scientifiques tentent depuis longtemps de mettre au point des catalyseurs qui rendraient la réaction moins gourmande en énergie.

• Parmi ceux-ci figurent les catalyseurs dits à base de nitrure, qui contiennent de très petites particules de métaux, tels que le nickel et le cobalt, chargées sur un support de nitrure de lanthane.
• Ce support et les métaux sont tous deux impliqués dans la production d’ammoniac. Les métaux réagissent avec l’hydrogène, tandis que le support réagit avec l’azote.
• Ces catalyseurs sont prometteurs. Ils seraient déjà moins chers que ce qui est utilisé actuellement. Cependant, un inconvénient qui, pour l’instant, reste un frein est que leurs performances sont considérablement affectées en présence d’humidité.

La solution : l’équipe de chercheurs a mis au point un catalyseur à base de nitrure qui reste chimiquement stable.

• Ils y sont parvenus en entrelaçant des atomes d’aluminium avec la structure du nitrure de lanthane. De cette façon, des composés chimiques sont formés qui ne peuvent pas être affectés par l’humidité.
• Le catalyseur pourrait ains être utilisé pour produire de l’ammoniac aussi rapidement qu’avec les procédés existants. Cerise sur le gâteau, il faudrait potentiellement beaucoup moins d’énergie pour y parvenir.
• Cela pourrait permettre de réduire considérablement les émissions. Environ 1,8 % de tous les gaz à effet de serre émis dans le monde proviennent de la production d’engrais.

(JM)