La demande énergétique mondiale reste encore assurée à 85 % par les énergies fossiles, largement responsables du réchauffement climatique. Face à cette évolution, le développement massif des énergies renouvelables ne suffira pas et il faudra également aller vers des ruptures technlogiques en matière de séquestration de CO2 et de production de biocarburants.
Des chercheurs de l'Iramis (laboratoire de Chimie de Coordination des Éléments), au CEA, ont réussi à produire du méthanol à partir d'acide formique avec un rendement de 50 %, une efficacité bien supérieure à celle atteinte jusque-là (2 %). Pour obtenir un tel résultat, les chercheurs ont développé un modèle de catalyse à base de ruthénium, métal dix fois moins coûteux que l'iridium, l'élément utilisé jusqu'à présent pour la formation de méthanol. Ces résultats ont été publiés en ligne le 2 août dans la revue Angewandte Chemie.
Composé utilisable aussi bien dans les piles à combustible à convertisseur intégré que dans les moteurs à combustion, le méthanol pourrait fournir la clé d'une production de carburant à haute densité énergétique, à partir de ressources renouvelables. Il peut en effet être formé à partir de la réduction à six électrons d'une matière carbonée renouvelable, le CO2. Cependant, les catalyseurs existant pour la transformation directe (électrolyse) du CO2 en méthanol ne sont ni efficaces ni sélectifs et l'hydrogénation du CO2 pose des problèmes liés à l'utilisation de hautes pressions.
La réduction à deux électrons du CO2 vers l'acide formique est, quant à elle, efficace et bien maîtrisée. Une alternative intéressante pour convertir le CO2 en méthanol serait donc d'utiliser l'acide formique comme relais, à condition d'être ensuite capable de convertir efficacement ce dernier en méthanol.
L'utilisation du ruthénium au lieu de l'iridium présente un avantage économique certain, ce métal étant plus de dix fois moins coûteux que l'iridium. Le mécanisme de la réaction a été étudié par une approche duale, expérimentale et théorique, qui a permis de mettre en évidence les intermédiaires réactionnels et les espèces catalytiques impliqués dans la formation du méthanol. Il a ainsi été montré que l'espèce active en catalyse était un complexe hydrure de ruthénium capable de redistribuer efficacement la liaison C–H de l'acide formique.
Cette réaction permet donc de former du méthanol et deux molécules de CO2 à partir de trois molécules d'acide formique. Le bilan carbone total est ainsi favorable puisque trois molécules de CO2 sont nécessaires pour préparer trois molécules d'acide formique.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
