Catalyse hétérogène dans les procédés industriels

L a catalyse hétérogène est la pierre angulaire de l’industrie chimique. En effet près de 80 % des procédés que l’industrie chimique a mis en œuvre font appel à la catalyse hétérogène. Par exemple, la transformation du charbon ou du gaz naturel en produits à plus haute valeur ajoutée nécessite l’utilisation de catalyseurs. L’industrie du raffinage n’aurait pas connu l’essor actuel sans la découverte de catalyseurs de craquage des hydrocarbures pour la production d’essences. Une meilleure formulation et une meilleure composition des essences (meilleur indice d’octane) ont été rendues possibles à la suite du développement de catalyseurs d’isomérisation et d’aromatisation des paraffines. Les procédés catalytiques ainsi développés dans l’industrie du raffinage ont un impact considérable tant sur l’économie que sur la meilleure utilisation des matières premières. Un autre exemple, de la dynamique générée par la catalyse dans notre société, est fourni par la préparation industrielle de l’ammoniac à partir de l’azote de l’air et de l’hydrogène. La découverte que des composés minéraux tel que le fer, agissant comme catalyseurs, permettaient la production d’ammoniac à une échelle industrielle a eu des effets positifs considérables sur l’agriculture en contribuant au développement d’engrais minéraux. L’acide sulfurique, essentiel pour le traitement de la laine, pour la fabrication de molécules chimiques clés pour la fabrication d’engrais, est produit à grande échelle grâce à des procédés catalytiques. Le développement de matériaux synthétiques tels que les fibres, les polymères, qui n’existent pas à l’état naturel et qui ont révolutionné le vingtième siècle a été rendu possible par la découverte de catalyseurs de synthèse des monomères et de catalyseurs de polymérisation. La pollution atmosphérique due aux émissions des gaz industriels et des pots d’échappement automobile a partiellement été traitée par l’utilisation de catalyseurs de postcombustion à base de métaux nobles. Les polluants (hydrocarbures non brûlés, CO, NO) sont convertis en CO₂ et H₂O dans le pot catalytique.

La catalyse en augmentant substantiellement la vitesse des transformations chimiques et en améliorant la sélectivité de la réaction vers le produit recherché accroît considérablement la capacité de production des unités industrielles. Cette augmentation de productivité, grâce à la catalyse, permet de diminuer les dimensions des unités de production, d’où une économie dans l’investissement et de matières premières. L’importance de la catalyse sur notre société est non seulement basée sur son impact économique mais aussi sur son impact dans la production d’une très large gamme de produits de nos jours nécessaires et qui améliorent notre qualité de vie. Des sources d’énergie alternatives ont vu un développement rapide par des procédés catalytiques, la protection de notre environnement est améliorée par des procédés basés sur la catalyse. Les possibilités que la catalyse ouvrent, pour améliorer les procédés chimiques, sont grandes. La catalyse devrait permettre de trouver des solutions ingénieuses pour élaborer plus efficacement (économie de matières premières, d’énergie, d’investissement) les molécules chimiques que nous utilisons.