Catalyseurs Ru-hydroxyapatite pour le stockage chimique de l'hydrogène vers l'ammoniac – H2CASTORAMA

L'ammoniac (NH3) est un composé chimique clé pour la production d'engrais qui demeurent d'un intérêt fondamental pour l'alimentation de la population mondiale. Plus récemment, NH3 a été identifié comme un vecteur énergétique qui pourrait être utilisé comme molécule pour stocker l’H2 produit par électrolyse de l’eau et alimentée par des énergies renouvelables telles que le solaire et l’éolien. La production annuelle sans cesse croissante de NH3 s'élevait à environ 235 millions de tonnes en 2019, faisant ainsi de ce produit chimique le deuxième produit chimique le plus produit après l'acide sulfurique, est assurée via le procédé Haber-Bosch industrialisé dès 1913. Ce procédé est basé sur la réaction du dihydrogène et du diazote (N2 + 3 H2 = 2 NH3) et catalysé à l'origine par des matériaux à base de Fe. Ce procédé est généralement mis en œuvre à des températures (> 400°C) et des pressions (> 20 MPa) élevées, ce qui le rend extrêmement énergivore. De plus, l’H2 utilisé dans le procédé Haber-Bosch est produit par vaporeformage catalytique du gaz naturel (CH4 + H2O = CO + 3 H2) qui est également énergivore. La production de NH3 par ces procédés est donc à l'origine d’émissions importantes de gaz à effet de serre, qui doivent néanmoins être réduites dans le contexte actuel de réchauffement climatique. Au début des années 70, il a été montré que la synthèse de NH3 pouvait être catalysée plus efficacement par des matériaux à base de Ru promu supportés sur des charbons actifs et sur des oxydes. Globalement, il est rapporté dans ce domaine que les performances des catalyseurs au Ru dépendaient étroitement de la taille des nanoparticule de Ru et de la basicité des promoteurs et/ou du support. Étant donné que les hydroxyapatites (HAp) sont connues pour être de nature basique, ce projet vise à développer des catalyseurs Ru/HAp avec un contrôle de la basicité des hydroxyapatites et de la taille des nanoparticules de Ru pour améliorer l’efficacité énergétique de la synthèse de NH3.