Des chimistes stabilisent l’éthylène sur de l’argent à la recherche d’une meilleure technologie de purification de l’éthylène

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D’accord! Argent(I)-pyrazolate trinucléaire sensible à l’éthylène [Ag–CF3]3 qui subit des changements structurels lors de l’ajout d’éthylène pour former [Ag–CF3(C2H4)]2 et revient à [Ag–CF3]3 après élimination de l’éthylène. Crédit : Science chimique (2023). DOI : 10.1039/D3SC04182D

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Argent(I)-pyrazolate trinucléaire sensible à l’éthylène [Ag–CF3]3 qui subit des changements structurels lors de l’ajout d’éthylène pour former [Ag–CF3(C2H4)]2 et revient à [Ag–CF3]3 après élimination de l’éthylène. Crédit : Science chimique (2023). DOI : 10.1039/D3SC04182D

La production d’éthylène est l’un des procédés chimiques les plus importants utilisés aujourd’hui, avec environ 300 millions de tonnes de ce petit produit chimique produites chaque année. Le gaz éthylène est utilisé pour créer des objets du quotidien comme des sacs à provisions et des emballages en film plastique.

Cependant, la production d’éthylène consomme d’énormes quantités d’énergie ; selon certaines estimations, les méthodes utilisées pour purifier des gaz comme l’éthylène sont responsables d’environ 0,8 % des émissions totales de carbone dans le monde. L’éthylène doit être séparé des sous-produits indésirables par vapocraquage, un processus qui décompose les hydrocarbures en raffinant le pétrole ou le gaz naturel.

Une équipe de chimistes d’UTA dirigée par Rasika Dias, professeur et présidente de chimie et de biochimie à l’Université du Texas à Arlington, a trouvé une méthode qui pourrait rendre ces processus plus durables.

Dans leurs récentes découvertes, publié dans la revue Chemical Science, Dias rend compte d’un type de matériau contenant de l’argent qui peut absorber l’éthylène à l’état solide, tout en subissant des changements remarquables dans sa structure. De telles molécules qui changent de forme pourraient conduire à des moyens durables de capter, purifier et libérer de l’éthylène gazeux.

“Mon équipe et moi avons travaillé dur pour trouver des moyens plus durables de séparer, purifier et piéger l’éthylène, car ce produit chimique est très important sur le plan commercial pour notre économie, de l’industrie pétrochimique à l’agriculture”, a déclaré Dias.

Structure moléculaire de [Ag–CF3]3·CH2Cl2 (en haut) et [Ag–CF3·(C2H4)]2 (en bas) obtenu à partir d’études de processus en solution et de diffraction des rayons X sur monocristal. Crédit : Science chimique (2023). DOI : 10.1039/D3SC04182D

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Structure moléculaire de [Ag–CF3]3·CH2Cl2 (en haut) et [Ag–CF3·(C2H4)]2 (en bas) obtenu à partir d’études de processus en solution et de diffraction des rayons X sur monocristal. Crédit : Science chimique (2023). DOI : 10.1039/D3SC04182D

L’équipe de recherche comprenait Devaborniny Parasar, étudiant diplômé de l’UTA, le scientifique Mukundam Vanga et ses collègues du laboratoire national d’Argonne à Argonne, dans l’Illinois ; Université Stony Brook à Stony Brook, New York ; Université San Sabastian à Santiago, Chili ; et l’Université nationale Taras Shevchenko de Kiev, en Ukraine.

“L’ampleur et la vitesse des changements structurels que l’éthylène gazeux propulse sur des solides contenant des ions argent sont tout à fait incroyables et n’ont pas été explorées avec autant de détails”, a déclaré Dias. “Il est également difficile de stabiliser des molécules avec de l’éthylène sur de l’argent, car elles créent des liaisons faibles les unes avec les autres. Ce travail met également en lumière notre technologie de purification de l’éthylène à base de cuivre.”

Dans cette recherche, l’équipe a utilisé des techniques innovantes de diffraction des rayons X sur monocristal et sur poudre pour obtenir une compréhension claire du processus « en direct » sous forme moléculaire, notamment en voyant les formes des molécules avec et sans éthylène. Les résultats de l’expérience ont ensuite été étudiés à l’aide de techniques informatiques détaillées, ce qui a permis de comprendre que l’argent et l’éthylène pouvaient être stabilisés avec succès sous diverses formes.

“Notre recherche est passionnante car elle montre pour la première fois une chimie vivante basée sur l’éthylène dans des matériaux solides et cristallins”, a déclaré Dias. “Bien que nos travaux soient préliminaires, ils ont d’énormes implications sur la manière dont nous pouvons travailler pour rendre les matières premières destinées à la création plastique plus respectueuses de l’environnement.”

Plus d’information:
HV Rasika Dias et al, Études in situ des réactions réversibles solide-gaz des pyrazolates d’argent sensibles à l’éthylène, Chemical Science (2023). DOI : 10.1039/D3SC04182D

Informations sur la revue :
Science chimique

2024-04-15 16:27:20
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