Percée technologique majeure dans la séparation des gaz

De nombreuses matières plastiques issues de processus industriels, notamment des emballages, des médicaments, des produits d’applications automobile ou mobilier, sont réalisés à partir du polyéthylène, un polymère qui s’obtient par polymérisation de l’éthylène. Cependant, lors de la synthèse de l’éthylène, une quantité importante d’acétylène est produite. Il est essentiel d’éliminer l’acétylène du mélange avant de procéder à la polymérisation de l’éthylène, étant donné qu’une présence infime d’acétylène suffit à ruiner tout le processus de fabrication.

Une solution industrielle habituellement utilisée consiste à transformer l’acétylène en éthylène, méthode très énergivore qui requiert en plus l’utilisation du palladium, un métal rare et cher. Une autre solution consiste à utiliser un solide hybride [1] poreux (Metal Organic Frameworks ou MOFs) qui serait une meilleure alternative pour éliminer l’acétylène.

C’est dans la lignée de cette deuxième voie que des travaux de recherche ont été menés conjointement par plusieurs équipes de chercheurs dont une chinoise de la Zhejiang University. Les chercheurs se sont penchés sur une famille particulière de MOFs, appelée SIFSIX. Ils ont remarqué que l’éthylène ressort quasiment pur lorsque le mélange gazeux passe dans le matériau SIFSIX, agissant comme un filtre. Les MOFs, par leur propriété d’encapsulage, arrivent à piéger certaines molécules. Ici la SIFSIX peut capturer l’acétylène grâce à sa composante en fluor. Les équipes ont réussi à contrôler la concentration d’éthylène en sortie en jouant sur la dimension des pores de filtration du SIFSIX. Ils seraient ainsi parvenus à obtenir un mélange gazeux avec une quantité d’acétylène inférieure à 2 ppm, en-dessous du seuil maximal de 5 ppm pour la fabrication du polyéthylène.

Ces résultats montrent que le SIFSIX constitue un candidat idéal pour la séparation de l’acétylène et de l’éthylène. Ce solide est facile à produire, ne présente aucun danger, a l’avantage d’être chimiquement stable et ouvre la voie à un nouveau procédé industriel de purification des gaz.

En savoir plus :
http://science.sciencemag.org/content/early/2016/05/18/science.aaf2458
http://www.nsfc.gov.cn/publish/portal0/tab38/info52337.htm

Sources :
http://www.globaltimes.cn/content/984560.shtml
http://www.zju.edu.cn/c165055/content_2943683.html
http://www.alphagalileo.org/ViewItem.aspx?ItemId=164494&CultureCode=en
http://hims.uva.nl/news/content/2016/05/molecular-filter-is-promising-purifier-for-polyethylene-production.html
http://www.natureasia.com/en/nmiddleeast/article/10.1038/nmiddleeast.2016.79
http://www.nist.gov/ncnr/right-size-right-chemistry-right-stuff-for-plastics-manufacturing.cfm

Rédacteur : Christophe LAUGÉ, christophe.lauge[a]diplomatie.gouv.fr