Des chercheurs australiens ont mis au point une méthode efficace et bon marché de recyclage des huiles de cuisson et des déchets agricoles en biodiésel.
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Il est bien dorénavant plus facile de fabriquer du biodiésel à partir d’huile de cuisson usagée et sale

Des chercheurs australiens ont mis au point un catalyseur permettant de transformer l’huile de cuisson usagée et d’autres matières brutes contenant des impuretés en produits à haute valeur ajoutée tels que le biodiésel.

Des chercheurs de l’Institut royal de technologie de Melbourne (RMIT), en Australie, ont mis au point une méthode efficace et bon marché de recyclage de l’huile de cuisson usagée et des déchets agricoles en biodiésel, et de transformation des déchets alimentaires et des déchets en plastique en produits à forte valeur ajoutée. 

La méthode tire parti d’un nouveau type de catalyseur ultra efficace permettant de produire d’une part, du biodiésel à faible teneur en carbone, et d’autre part de précieuses molécules complexes à partir de diverses matières brutes contenant des impuretés. Actuellement, l’huile de cuisson usagée doit être soumise à un processus d’épuration énergivore pour pouvoir être transformée en biodiésel, pour la raison que les méthodes de production commerciale ne peuvent traiter que des matières premières contenant un à deux contaminants.

Le nouveau catalyseur est si puissant qu’il peut produire du biodiésel à partir d’ingrédients de faible qualité (qui constituent la matière première du biodiésel) contenant jusqu’à 50 pour cent de contaminants. Il est si efficace qu’il peut doubler la productivité des processus de transformation de déchets alimentaires, de microplastiques et de vieux pneus en précurseurs chimiques à haute valeur ajoutée utilisés pour fabriquer aussi bien des médicaments que des engrais et des emballages biodégradables.

La conception du catalyseur est décrite dans une nouvelle étude réalisée dans le cadre d’une collaboration internationale conduite par le RMIT, et publiée fin octobre dans la revue Nature Catalysis.

Le coresponsable de l’étude, le professeur Adam Lee, du RMIT, a déclaré que les technologies traditionnelles de catalyseurs dépendaient de matières premières à haut degré de pureté et nécessitaient des solutions techniques coûteuses pour compenser leur faible efficacité. Il a ajouté que « la qualité de la vie moderne est très dépendante de molécules complexes servant à protéger notre santé et à fournir des aliments nutritifs, de l’eau potable et de l’énergie bon marché. Ces molécules sont actuellement produites selon des processus chimiques non durables qui polluent l’atmosphère, le sol et les ressources en eau.

« Nos nouveaux catalyseurs peuvent nous aider à tirer le meilleur parti possible de ressources qui, en temps normal, ne servent plus à rien – huiles de cuisson usagées et rances, bales de riz et épluchures – et à faire progresser l’économie circulaire. Et en augmentant radicalement l’efficacité, ils peuvent nous aider à considérablement réduire la pollution environnementale due à la fabrication de produits chimiques et nous rapprocher de la révolution chimique verte, » ont prédit les chercheurs.

Un catalyseur spongieux pour faire progresser la chimie verte 


Pour produire le nouveau catalyseur ultra efficace, l’équipe a fabriqué une éponge céramique de l’ordre du micron (100 fois plus fine qu’un cheveu), qui est très poreuse et contient différents composants actifs spécialisés.

Les molécules pénètrent d’abord dans l’éponge par les pores les plus grands où ils subissent une première réaction chimique, et passent ensuite dans les pores plus petits où ils subissent une deuxième réaction.

C’est la première fois qu’est mis au point un catalyseur multifonctionnel pouvant assurer plusieurs réactions chimiques, dans l’ordre, dans une même particule catalysante, et cela pourrait changer la donne pour le marché mondial des catalyseurs estimé à 34 milliards USD. 

Le carburant diésel à faire soi-même : aider la production distribuée de biocarburant 


Parce qu’ils n’utilisent aucuns métaux précieux, les catalyseurs spongieux sont peu coûteux à fabriquer. 

La production de biodiésel à faible teneur en carbone à partir de déchets agricoles ne nécessite guère qu’un grand récipient, un peu de chauffage et un peu de brassage.

« Il s’agit-là d’une approche à faible intensité technologique et peu coûteuse qui pourrait faciliter la production distribuée de biocarburant et réduire la dépendance au combustible diésel issu de ressources fossiles, » a déclaré la professeure Karen Wilson, chercheuse coresponsable de l’étude, également du RMIT.

« Cela revêt une importance particulière dans les pays en développement où le diésel est le principal combustible utilisé pour alimenter les générateurs électriques des ménages, » a ajouté Karen Wilson. « Si nous pouvions donner aux agriculteurs la possibilité de produire du biodiésel directement à partir de déchets agricoles tels que le son de riz, les coquilles de noix de cajou et les enveloppes de graines de ricin, sur leur propre exploitation, cela contribuerait à résoudre les problèmes cruciaux de la pauvreté énergétique et des émissions de carbone. »

Alors que les nouveaux catalyseurs peuvent être utilisés immédiatement pour produire du biodiésel, il serait facile, en poussant leur développement, de les adapter à la production de kérosène à partir de déchets agricoles et forestiers, de vieux pneus en caoutchouc, et même d’algues.

Les prochains travaux de l’équipe de chercheurs du RMIT consisteront à fabriquer le catalyseur à plus grande échelle, pour faire passer la production de grammes aux kilogrammes, et à adopter des technologies d’impression en 3D pour accélérer sa commercialisation. 

(RMIT/wi)

Référence :
L’étude ‘A spatially orthogonal hierarchically porous acid-base catalyst for cascade and antagonistic reactions’, à laquelle ont participé des collaborateurs du University College de Londres, de l’université de Manchester, de l’université de l’Australie occidentale, de l’université de Plymouth, de l’université Aston, de l’université de Durham et de l’université de Leeds, est publiée dans la revue Nature Catalysis (DOI: 10.1038/s41929-020-00526-5).

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