Des chercheurs de l’Université Penn State ont développé une enzyme synthétique qui active l’oxygène pour transformer des molécules sans produire de déchets toxiques. De leur côté, des équipes de l’Université d’État de l’Ohio et de Zhejiang University convertissent des déchets industriels et plastiques en carburant et en produits chimiques précieux à l’aide de l’eau et de l’oxygène.
L’imitation synthétique des enzymes naturelles à Penn State
L’oxygène assure la force motrice de nombreuses réactions chimiques vitales, telles que la respiration et la combustion. Toutefois, sa configuration électronique inhabituelle ralentit naturellement ses réactions avec les matières organiques, ce qui nécessite des catalyseurs ou des enzymes pour lancer le processus. Pour surmonter cet obstacle, des chercheurs de l’Université Penn State ont mis au point un système moléculaire capable de imiter le site actif d’une enzyme naturelle connue sous le nom d’extradiol dioxygenase.
Ce mimétisme artificiel repose sur l’utilisation de l’iridium à la place des ions de fer, de cobalt ou de manganèse traditionnellement présents dans les enzymes biologiques. Selon les détails publiés dans le Journal of the American Chemical Society, cette structure permet d’élargir un cycle carboné à six membres pour en faire un anneau à sept membres tout en y intégrant de l’oxygène.
Cette approche permet d’obtenir une économie d’atomes remarquable, puisque chaque cycle catalytique consomme une molécule d’oxygène et ne rejette que de l’eau. Les chercheurs estiment que cette méthode offre de nouvelles voies pour concevoir des synthèses chimiques industrielles et des substances pharmaceutiques plus propres, sans recourir à des sels inorganiques ou à des solvants polluants.
La conversion du dioxyde de carbone et des déchets industriels en hydrogène vert
Pendant ce temps, à l’Université d’État de l’Ohio, des chimistes ont mis au point un procédé novateur pour piéger le dioxyde de carbone en utilisant des sous-produits industriels comme le laitier d’acier et les cendres de charbon. La réaction convertit durablement ces éléments en calcite de haute pureté tout en facilitant la production d’hydrogène vert par électrolyse de l’eau, comme l’explique la publication parue dans ACS Energy Letters.
Cette technologie réduit l’énergie nécessaire à l’électrolyse et permet de générer des émissions nettes négatives grâce à l’électricité du réseau.
Tomaz Neves-Garcia, chercheur postdoctoral en chimie et biochimie à The Ohio State University, a déclaré que leur technologie ne traite pas le CO₂ comme une charge dont il faut s’accommoder, qu’au lieu de gaspiller de l’énergie, ils créent concrètement de la valeur et de l’énergie, et que c’est précisément ce qui confère au potentiel de ce procédé un impact aussi fort.
Le recyclage du plastique sans catalyseur par microgouttelettes d’eau
Dans un autre volet de la recherche axée sur l’oxydation propre, une collaboration internationale associant la Zhejiang University, la University of Tokyo et Cardiff University a mis au point une technique de recyclage qui se passe entièrement de catalyseurs. En chauffant et en agitant des plastiques résistants comme le polyéthylène dans l’eau, le mélange se fragmente en minuscules gouttelettes générant spontanément des radicaux hydroxyles par le biais de champs électriques locaux.
Cette réaction simple convertit le plastique sale et mélangé, ainsi que le caoutchouc de vieux pneus, en acides organiques utiles pour l’industrie pharmaceutique et l’agroalimentaire. L’étude, rapportée dans la revue Nature, indique que le traitement du polyéthylène permet de transformer environ 69 pour cent du matériau en diacides à chaîne courte, tels que l’acide succinique.
Yong Wang, professeur de la Zhejiang University, a affirmé qu’en éliminant complètement le besoin de catalyseurs coûteux ou toxiques, ils ont supprimé l’un des principaux obstacles économiques et environnementaux à l’adoption industrielle du recyclage chimique des plastiques.
Une analyse du cycle de vie menée à l’Université de Tokyo montre que ce procédé engendre une réduction nette d’environ 0,30 kg de CO₂ par kilogramme de plastique traité, surpassant l’enfouissement et l’incinération sur le plan environnemental.
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