Étapes importantes de la conversion des molécules toxiques dans l’air à basse température


Étapes importantes de la conversion des molécules toxiques dans l'air à basse température

Pollution d’échappement des voitures dans les villes. Novosibirsk, hiver 2021. Crédit photo: S. Dukhovnikov

La pollution de l’air due à la combustion des carburants est l’un des principaux problèmes environnementaux, en particulier en milieu urbain. Dans les villes densément peuplées, la présence d’oxydes d’azote, de très petites particules de carbone et de monoxyde de carbone (CO) dans l’air est très nocive pour la santé humaine et augmente la mortalité. Une collaboration entre des chercheurs de l’Université de Barcelone et de l’Institut Boreskov pour la catalyse de l’Académie des sciences de Russie à Novossibirsk (Russie) ouvre la à la réduction des émissions polluantes des véhicules à moteur. Dans une étude récente, les scientifiques présentent des principes de conception et des synthèses de catalyseurs pour convertir les molécules toxiques dans l’air à des températures inférieures à 0 ° C.

La plupart des polluants nocifs produits dans les moteurs à combustion interne des véhicules automobiles sont réduits dans les gaz d’échappement des voitures grâce à des interactions avec des convertisseurs catalytiques sophistiqués. En particulier, les convertisseurs catalytiques dits à trois voies transforment les oxydes d’azote nocifs, le monoxyde de carbone et les hydrocarbures en azote moléculaire inoffensif, en eau et en dioxyde de carbone.

L’un des défis restants, cependant, est les émissions de démarrage à froid que les véhicules produisent dans les premières minutes après l’allumage, jusqu’à ce que le moteur se réchauffe suffisamment pour que le convertisseur catalytique commence à fonctionner. « En fait, la plupart des émissions nocives lors d’un trajet moyen proviennent de telles émissions de démarrage à froid », note Konstantin Neyman, professeur ICREA à l’Institut de chimie théorique et computationnelle de l’Université de Barcelone (IQTCUB). «Le développement de catalyseurs qui fonctionnent efficacement à est donc un domaine de recherche très actif», ajoute-t-il.

À cet égard, les chercheurs du groupe, dirigé par le professeur Andrei Boronin de l’Institut de catalyse Boreskov (Novossibirsk, Russie), ont étudié les propriétés catalytiques de matériaux complexes basés sur des combinaisons de métaux et d’oxydes. L’équipe sibérienne s’est concentrée sur l’efficacité à basse température des catalyseurs synthétisés et a identifié une combinaison spécifique qui peut commencer à convertir le CO à -50 ° C.

Cette efficacité à basse température a été obtenue en dispersant finement du platine, un métal catalytiquement actif utilisé dans de nombreuses applications, sur du dioxyde de cérium nanostructuré. «La clé de la performance de ces matériaux très actifs est la synergie entre le support oxyde et le platine oxydé bien réparti. Nous pouvons identifier ces composants par des techniques spectroscopiques, mais des modèles de calcul spéciaux sont nécessaires pour caractériser leur rôle spécifique», explique le professeur Boronin .

C’est précisément là qu’intervient la modélisation théorique dans le groupe dirigé par Konstantin Neyman. Albert Bruix, chercheur avec Beatriu de Pinós dans ce groupe, déclare: « En utilisant des calculs de mécanique quantique avec des ordinateurs haute performance, nous pouvons modéliser ces matériaux fascinants et déchiffrer le rôle de chaque composant dans les performances catalytiques exceptionnelles, mesurées expérimentalement. »

L’étude, publiée dans Catalyse appliquée B: Environnementest une étape importante dans le développement de matériaux catalytiques pour le traitement oxydant des polluants atmosphériques à basse température. Cependant, le professeur Boronin dit: « La quantité de platine utilisée dans ces catalyseurs est assez importante et son coût entrave les applications commercialement viables. » Il ajoute: « Notre travail actuel est donc axé sur l’obtention de performances similaires avec des charges de métaux précieux considérablement réduites. »

L’impact social du développement de tels catalyseurs ne se limite pas aux émissions automobiles: «Ces matériaux peuvent également être utilisés pour le traitement oxydant de polluants provenant de sources fixes comme les centrales à fossiles», conclut Konstantin Neyman.


Les chercheurs convertissent le CO en CO2 avec un seul atome métallique


Plus d’information:
Andrei I. Boronin et coll. Activité d’oxydation du CO des catalyseurs Pt / CeO2 en dessous de 0 ° C: effets de chargement de platine, Catalyse appliquée B: Environnement (2021). DOI: 10.1016 / j.apcatb.2021.119931

Fourni par l’Université de Barcelone

Citation: Étapes importantes pour convertir les molécules toxiques dans l’air à basse température (2021, 25 février), consulté le 26 février 2021 sur https://phys.org/news/2021-02-important-toxic-molecules-air- Temperatures. html

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