Métaux liquides pour une catalyse stable à la zéolithe – LIZA

Aujourd'hui, plusieurs processus clés de production de molécules plateformes, comme la conversion du méthanol en oléfines (MTO), le craquage et l'aromatisation, sont réalisés sur des catalyseurs à base de zéolites à haute température (400-700°C). Ces processus sont rapidement désactivés par des dépôts de coke, nécessitant une régénération fréquente des catalyseurs, ce qui augmente les coûts et les émissions de CO2. Dans le projet LIZA, nous proposons une approche innovante pour améliorer la stabilité des catalyseurs en combinant les zéolites avec des métaux liquides (LM).
Bien que des métaux à bas point de fusion (comme le Ga, Bi, In) soient couramment utilisés pour améliorer les catalyseurs métalliques, aucune étude n'a exploré leur application aux catalyseurs non métalliques tels que les zéolites. Des travaux récents au laboratoire UCCS à Lille ont montré que le Ga liquide mélangé au ZSM-5 améliore significativement la stabilité du catalyseur dans les réactions de méthanol en hydrocarbures, augmentant sa durée de vie jusqu'à 14 fois. Le Ga liquide enrobe les cristaux de zéolite, facilitant la désorption du coke des sites acides, bien que cet effet soit principalement limité aux zones intercristallines à cause de l'accès restreint aux pores.
Cet effet peut être renforcé en utilisant des zéolites mésoporeuses et à grands pores développées par le groupe LCS à Caen, permettant un meilleur accès des métaux liquides aux sites actifs. L'élimination du coke par LM sera également étudiée par TEM environnemental in-situ en collaboration avec le groupe IPCMS de Strasbourg.
La synergie des trois groupes de Lille, Caen et Strasbourg, des pôles d'excellence dans la synthèse des zéolites, la catalyse assistée par métaux liquides et les études in-situ, devrait aboutir à de nouveaux matériaux extrêmement efficaces pour des performances catalytiques stables.