L'humanité dépend de l'ammonium dans les engrais synthétiques pour l'alimentation. Cependant, la output d'ammoniac à partir d'azote est extrêmement énergivore et nécessite l'utilisation de métaux de transition.




Des chercheurs de Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg en Bavière, en Allemagne, ont maintenant réussi à convertir l'azote en ammonium à température ambiante et à basse pression sans avoir besoin de métaux de changeover

Une nouvelle boîte à outils pour lier l’azote

La manufacturing industrielle d'ammoniac, le procédé dit Haber-Bosch, nécessite des températures et des pressions élevées, et on estime qu'elle consomme approximativement 2% de toute l'énergie produite sur terre. Ce procédé repose également sur des éléments de métaux de transition, des atomes relativement lourds et réactifs.




En 2018, l'équipe du professeur Braunschweig a rapporté la liaison et la conversion chimique de l'azote à l'aide d'une molécule constituée uniquement d'atomes furthermore légers et non métalliques. Un an plus tard, ils ont utilisé un système similaire pour démontrer la première combinaison de deux molécules d'azote en laboratoire, une réaction qui, autrement, n'avait été observée que dans la haute atmosphère terrestre et dans des situations de plasma.

La clé de ces deux découvertes était l'utilisation du bore, le cinquième élément le in addition léger, comme atome auquel l'azote se lie. « Après ces deux découvertes, il était clair que nous avions un système assez spécial entre nos mains », déclare Braunschweig.

Ajoutez simplement de l’eau

Bien que leur système lie et convertit l'azote, seule la moitié des pièces du puzzle étaient en location. « Nous savions que terminer la conversion de l'azote en ammoniac serait un défi majeur, automobile cela nécessite une séquence complexe de réactions chimiques souvent incompatibles les unes avec les autres », explique le professeur du JMU.

La percée est location du plus straightforward des réactifs: les traces d'eau laissées dans un échantillon étaient suffisantes pour favoriser une réaction séquentielle qui n'éloignait l'équipe qu'un pas de l'ammonium cible. Il a été découvert in addition tard que les réactions clés pouvaient être effectuées à l'aide d'un acide solide, permettant aux réactions de se produire séquentiellement dans un seul ballon de réaction, le tout à température ambiante.

Faire de l’ammonium avec de la bière

Consciente que l'étape d'acidification du processus semblait fonctionner même avec des réactifs simples tels que l'eau, l'équipe a répété la réaction en utilisant de la bière Würzburger Hofbräu brassée localement. Pour leur furthermore grand plaisir, ils ont pu détecter le produit de préammonium dans le mélange réactionnel.

« Cette expérience était en partie un peu amusante, mais elle montre aussi à quel level le système est tolérant à l'eau et à d'autres composés », explique le Dr Marc-André Légaré, le chercheur postdoctoral qui a initié l'étude. « La réduction de l'azote en ammoniac est l'une des réactions chimiques les furthermore importantes pour l'humanité. C'est sans aucun doute la première fois qu'elle est faite avec de la bière, et il est particulièrement approprié qu'elle ait été faite en Allemagne !  » dit le Dr Rian Dewhurst, Akademischer Oberrat et co-auteur de l'étude.

Il reste beaucoup de travail à faire

La réaction, bien qu'excitante, est encore loin d'être un procédé réellement pratique pour la manufacturing industrielle d'ammonium. Idéalement, il sera nécessaire de trouver un moyen de reformer les espèces actives pour rendre le procédé économe en énergie et économique.

Néanmoins, la découverte est une démonstration passionnante que les éléments in addition légers peuvent relever même les furthermore grands défis de la chimie. « Il reste beaucoup à faire ici, mais le bore et les autres éléments légers nous ont déjà surpris tant de fois. Ils sont clairement capables de bien furthermore », déclare Holger Braunschweig.