Un récipient de broyage recouvert d’or pour broyeurs à boulets s’est avéré être une véritable merveille dans le cadre des travaux de recherche menés en chimie inorganique à l’Université de la Ruhr à Bochum, en Allemagne. Sans solvants ni produits chimiques nocifs pour l’environnement, l’équipe dirigée par le professeur Lars Borchardt a pu utiliser le récipient pour convertir des alcools en aldéhydes.
La réaction catalytique a lieu à la surface de l’or et est entraînée mécaniquement. Le récipient peut être réutilisé plusieurs fois.
« Cela ouvre de nouvelles perspectives pour l’utilisation de l’or en catalyse et montre comment les matériaux traditionnels peuvent contribuer à résoudre de manière innovante les problèmes environnementaux modernes », explique Borchardt. L’équipe a publié leurs recherches dans la revue Angewandte Chemie International Edition.
Les aldéhydes sont des composés essentiels dans l’industrie chimique et sont utilisés dans la fabrication de médicaments, de vitamines et de parfums. L’oxydation sélective des alcools en aldéhydes sans réactions secondaires revêt donc une grande importance.
La suroxydation se produit souvent avec de nombreuses méthodes conventionnelles, provoquant la formation de sous-produits indésirables tels que l’acide carboxylique et les esters. Les méthodes traditionnelles d’oxydation de l’alcool nécessitent également souvent l’utilisation de solvants et de produits chimiques nocifs pour l’environnement.
Non seulement ils produisent des déchets nocifs, mais ils présentent également des risques importants pour la santé des utilisateurs. De plus, des températures et des pressions élevées sont souvent utilisées, ce qui peut provoquer la dégradation des substrats sensibles à la température.
Récipients réutilisables
L’équipe de Bochum utilise plutôt la mécanochimie : les broyeurs à boulets, généralement utilisés pour broyer les matériaux, sont utilisés pour réaliser des réactions chimiques. L’avancée cruciale réside dans l’utilisation de récipients de broyage recouverts d’une fine couche d’or de quelques nanomètres d’épaisseur seulement.
« Comme nous avons découvert que la réaction se produit exclusivement à la surface de l’or, nous avons pu nous limiter aux plus petites quantités de métal précieux en recouvrant simplement le récipient de broyage », explique l’auteur principal Maximilian Wohlgemuth. « Les récipients peuvent également être réutilisés sur plusieurs réactions. »
La réaction catalytique a lieu directement dans le broyeur à boulets, sans utilisation de solvants nocifs et dans des conditions douces, ce qui préserve l’intégrité des substrats et augmente l’efficacité énergétique.
« Notre méthode produit beaucoup moins de déchets et évite la production coûteuse de composés moléculaires d’or ou de nanoparticules d’or », résume Wohlgemuth. Cela rend le processus non seulement plus durable, mais également plus rentable.
L’introduction de l’or comme catalyseur dans les processus mécanochimiques présente un potentiel d’utilisation dans de nombreux domaines de la chimie. « Nos résultats pourraient ouvrir la voie à de nouvelles recherches et développements basés sur l’utilisation de métaux précieux dans des processus respectueux de l’environnement », explique Borchardt.
« La combinaison d’un rendement élevé, d’un faible impact environnemental et d’un bon rapport coût-efficacité fait de notre méthode une approche prometteuse pour l’avenir de la chimie. »
Plus d’information:
Maximilian Wohlgemuth et al, Oxydation à l’état solide d’alcools dans des cuves de broyage recouvertes d’or via mécanocatalyse directe, Angewandte Chemie International Edition (2024). DOI: 10.1002/anie.202405342