Pour transformer les hydrocarbures lourds en molécules oxygénées, à la base d’une grande partie de la chimie, il est nécessaire d’utiliser des peracides dont l’oxygène peut être transféré dans des conditions douces de température et de pression, de façon sélective.
Mais les peracides, et les acides issus des réactions sont des produits qui posent problèmes pour l’environnement. Les acides issus des réactions sont des déchets délicats à gérer.
« Depuis longtemps, les chimistes voudraient utiliser l’oxygène de l’air, c’est un peu leur quête du Graal. Et il y a une vingtaine d’années, un chercheur japonais a découvert les propriétés uniques de l’or en catalyse d’oxydation gazeuse à basse température. En recourant à de très petites particules d’or, il est possible d’activer l’oxygène moléculaire. C’est une propriété particulière liée aux nanoparticules car ordinairement l’or est inoxydable et c’est même cette qualité qui le rend intéressant en orfèvrerie » explique Valérie Caps, chargée de recherche à l’IRCELYON.
La difficulté toutefois, consiste à produire les nanoparticules d’or destinées à servir de catalyseur. En effet les nanoparticules, qui mesurent quelques nanomètres (millionièmes de millimètre), ont tendance à être instables, à se rapprocher les unes des autres pour former des amas. Il faut donc pratiquer une sorte de nano-orfèvrerie pour placer les nanoparticules d’or sur un support adapté aux réactions catalytiques. Ces matériaux peuvent alors oxyder les hydrocarbures lourds en phase liquide, parfois à l’aide d’un solvant. Heureusement, ce solvant a lui-même des propriétés qui le rendent assez facile à gérer sur le plan environnemental. Il peut notamment être réutilisé plusieurs fois, limitant ainsi les quantités utilisées. De plus, l’opération se déroule à l’air, à pression atmosphérique et à une température assez basse, ce qui économise l’énergie, réduit les risques notamment d’explosion (liés à l’utilisation de pression d’oxygène élevée) et permet d’atteindre des rendements en produits oxygénés élevés (sélectivité maintenue à forte conversion / dégradation, liée à T ou P élevée, limitée).
Valérie Caps a donc accompli un pas sur le chemin d’une nouvelle chimie, cette fameuse chimie verte au sens non pas où on utilise des matériaux d’origine végétale, mais au sens d’une plus grande efficacité, d’une plus grande sécurité, d’une réduction des déchets.