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Chimie
Le CO2 comme source de carbone : un catalyseur de carbène ouvre de nouvelles perspectives

http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/58744.htm

Lors de la photosynthèse, les plantes vertes peuvent facilement fixer le CO2, très abondant dans notre atmosphère, et ainsi constituer de la biomasse et des liaisons organiques. Les chimistes aimeraient bien établir aussi facilement des liaisons carbonées à l'aide du CO2 atmosphérique. En effet, contrairement aux sources de carbone ordinaires aujourd'hui, que constituent le gaz naturel et le pétrole brut, le CO2 est une matière première renouvelable et un réactif chimique respectueux de l'environnement. Malheureusement, les liaisons C-O sont difficiles à casser. Or, les chercheurs Yugen Zhang et Jackie Y. Ying de l'Institut de bioingénierie et nanotechnologies [1] de Singapour ont développé un schéma réactionnel innovant, selon lequel le CO2, sous des conditions peu contraignantes, peut être transformé effectivement en méthanol. Comme ils le décrivent dans la revue allemande Chimie appliquée (Angewandte Chemie), publiée par la Société des chimistes allemands (GDCh [2]), ce schéma se base sur un carbène [3] N-hétérocyclique (NHC) [4] comme catalyseur et le silane [5] comme agent réducteur.

La structure fondamentale d'un carbène N-hétérocyclique est un anneau à 5 atomes constitué de 2 atomes d'azote (N) et trois de carbone. L'un de ces atomes de carbone est seulement divalent [6] et non tétravalent. On attribue ainsi à cet atome un doublet électronique libre, ainsi qu'une lacune électronique, ce qui rend cette espèce très réactive, suffisamment réactive pour attaquer même du CO2.

Dans le catalyseur de carbène employé par les chercheurs de Singapour, le carbène active le CO2, puis s'en sépare à nouveau pour demeurer inchangé à la fin du cycle réactionnel. Le partenaire réactionnel officiel est un hydrosilane, composé organique de silicium, qui sert de réducteur. Le produit de la transformation du CO2 est obtenu à la fin de la réaction sous forme de méthanol. Le méthanol est un produit final important pour de nombreuses synthèses chimiques et sert de carburant ainsi que de matière première pour la production d'énergie dans les piles à combustible à méthanol.

Le principal avantage de cette nouvelle méthode est le suivant : contrairement aux schémas réactionnels utilisés jusqu'à présent avec des catalyseurs métallifères, l'air peut être utilisé comme source de CO2, car le catalyseur de carbène est insensible à l'oxygène. Ainsi le carbène se montre plus efficace que les catalyseurs métallifères. En outre, la réaction a lieu sous des conditions peu contraignantes.

- [1] Institute of Bioengineering and Nanotechnology

- [2] GDCh : Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

- [4] Les hétérocycles sont une classe de composés chimiques dans lesquels un atome ou plus d'un carbocycle est remplacé par un hétéroatome (ici l'azote N).

- [6] La valence d'un atome dans le cadre d'une molécule ou d'un ion est le nombre de liaisons covalentes que cet atome a formé.

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- [3] Le carbène est une molécule organique contenant un atome de carbone divalent - détails dans un article de Wikipédia sur le carbène : http://fr.wikipedia.org/wiki/Carb%C3%A8ne
- [5] Le silane est le composé de formule SiH4, analogue silicié du méthane - détails dans un article de Wikipédia concernant le silane : http://fr.wikipedia.org/wiki/Silane
- Yugen ZHANG, chef d'équipe de recherche - Institut de bioingénierie et nanotechnologies, Singapour - tél : 6824 7162 - email : ygzhang@ibn.a-star.edu.sg - http://www.ibn.a-star.edu.sg/research_areas_7.php?id=110
- Dr. Renate Hoer, attachée de presse - Société des chimistes allemands GDCh, Varrentrappstraße 40-42, D-60486 Frankfurt am Main - tél : +49 69 7917-493, fax : +49 69 7917-307 - email : pr@gdch.de

Code brève
ADIT : 58744

- Communiqué de presse GDCh : http://redirectix.bulletins-electroniques.com/oUGi4 - 04/2009
- Dépêche idw : http://idw-online.de/pages/de/news310770 - 20/04/2009

Claire Vaille, claire.vaille@diplomatie.gouv.fr

BE Allemagne numéro 433 (22/04/2009) - Ambassade de France en Allemagne / ADIT - http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/58744.htm