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1 - HISTOIRE DE LA CATALYSE

2 - CARACTÉRISTIQUES GÉNÉRALES DE LA CATALYSE ET DES CATALYSEURS

3 - LA CATALYSE, AUJOURD'HUI ET DEMAIN

Article de référence | Réf : J1200 v2

La catalyse, aujourd'hui et demain
Introduction à la catalyse - Mécanismes et applications industrielles

Auteur(s) : Michel GUISNET

Date de publication : 10 févr. 2012

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RÉSUMÉ

Qu'est-ce que la catalyse ? Quel rôle joue-t-elle dans notre monde ? Décryptage du mécanisme et développement de procédés industriels ont été menés de concert, la catalyse investissant peu à peu puis étendant le champ de l'industrie chimique. Le procédé de catalyse est devenu une science, puisant son pouvoir innovant dans une approche pluridisciplinaire naturelle confortée par l'utilisation d'un arsenal de méthodes et techniques avancées.

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Auteur(s)

  • Michel GUISNET : Professeur des universités - Catalyse en Chimie Organique, Poitiers - Centre for Biological and Chemical Engineering, Lisbonne

INTRODUCTION

Que serait notre monde sans la catalyse ? Que cette question soit examinée sous l'angle de la vie ou sous celui de notre société moderne, les réponses sont identiques. Sans le pouvoir fascinant qu'ont les catalyseurs d'accélérer fortement la vitesse des réactions sans être consommés et par conséquent de rendre suffisamment rapides les réactions biochimiques aux basses températures des organismes vivants, la vie serait impossible. Il en serait de même pour notre société moderne si l'homme n'était pas parvenu à domestiquer ce pouvoir, le mettant au service de l'industrie chimique, lui permettant de fabriquer de très nombreux produits en quantité importante et à coût modéré. D'abord limitée à la production de composés inorganiques de base (acide sulfurique, ammoniac, acide nitrique, etc.), la catalyse a progressivement étendu le champ de l'industrie chimique, jouant un rôle essentiel dans des domaines aussi divers que le raffinage du pétrole, la pétrochimie, la chimie de spécialités, la chimie fine, la polymérisation, la dépollution, etc. De quoi s'interroger à juste titre sur la pertinence du choix fait en 1835 par Berzelius du terme catalyse (tiré du mot grec καταλúeιν à connotation négative), pourtant adopté par tous les chimistes et même intégré dans le langage commun.

Comme le montre le bref historique de la catalyse, les premières grandes applications, c'est-à-dire la production par catalyse hétérogène de composés inorganiques de base, ont précédé le décryptage du mécanisme des réactions catalytiques, les solides catalyseurs étant choisis et optimisés de façon totalement empirique. Le temps mis pour établir le mécanisme général de la catalyse (près d'un siècle) peut nous sembler long mais il faut concevoir qu'à l'époque, cette tâche présentait des difficultés conceptuelles réelles et que, de plus, les chercheurs devaient surmonter de nombreux obstacles pratiques : difficulté d'accès (aux) et de purification (des) réactifs, solides catalyseurs de faible surface donc d'activité limitée, appareillages sommaires, etc. Par ailleurs, les scientifiques découvrant une nouvelle réaction catalytique essayaient toujours de la valoriser. Cette association de préoccupations fondamentales et appliquées reste une constante naturelle de la recherche en catalyse.

Les caractéristiques générales de la catalyse sont maintenant bien définies. Une approche pluridisciplinaire associant les méthodes et techniques de la chimie physique, inorganique et organique, de la physique des surfaces et de la physique du solide et du génie chimique a permis d'établir le mécanisme de nombreuses réactions catalytiques : espèces intermédiaires, étapes élémentaires du cycle catalytique, caractéristiques des espèces ou sites actifs. La combinaison de cette connaissance scientifique et de techniques combinatoires permet d'accélérer la conception, l'optimisation et la fabrication de catalyseurs d'activité, sélectivité et stabilité optimales.

La science de la catalyse peut maintenant être considérée comme mature, ce qui ne l'empêche pas de continuer à innover, tant au niveau des concepts que des applications. À travers le développement de nouveaux catalyseurs, de nouvelles technologies pour leur préparation et leur mise en œuvre, cette capacité d'innovation devrait permettre de relever les grands défis de l'avenir que constituent la protection de l'environnement, l'amélioration de l'efficacité énergétique des procédés, la valorisation de nouvelles sources carbonées (biomasse).

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VERSIONS

Il existe d'autres versions de cet article :

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v2-j1200


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3. La catalyse, aujourd'hui et demain

3.1 Situation actuelle de la catalyse

Le développement de l'industrie chimique est étroitement lié à celui de la catalyse industrielle, avec à ce jour plus de 90 % des composés chimiques produits par voie catalytique ; la valeur annuelle de ces produits est estimée entre 2 et 4 000 milliards de dollars. Les ventes de catalyseur augmentent régulièrement, passant probablement de 12 à 16 milliards de dollars de 2003 à 2012. La catalyse industrielle est particulièrement active dans les pays développés, contribuant directement ou indirectement à environ le quart de leur produit national brut .

Dans un article récent, Armor  met en relief les forces motrices à l'origine des avancées successives de la catalyse industrielle :

  • volonté de disposer de sources inépuisables et facilement accessibles de réactifs (par exemple, pour la production de NH3), de carburants de qualités pour les transports ;

  • intérêt économique du développement de nouveaux produits : monomères et polymères, produits pharmaceutiques, phytosanitaires, peintures, arômes, parfois synthétisés par catalyse asymétrique ;

  • réponse à la mise en place de normes environnementales de plus en plus sévères : hydrodésulfuration, contrôle des émissions automobiles, destruction de composés organiques volatils, etc. ;

  • substitution des sources carbonées fossiles par des sources renouvelables (biomasse) ;

  • approches technologiques nouvelles : électrocatalyse, photocatalyse, etc.

Le rôle moteur essentiel joué par les zéolithes à sélectivité de forme découvertes et développées par Mobil est...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - ARMOR (J.N.) -   A History of Industrial Catalysis.  -  Catalysis Today 163, p. 3 (2011).

  • (2) - DINGERDISSEN (U.), MARTIN (A.), HEREIN (D.), WERNICKE (H.J.) -   The Development of Industrial Heterogeneous Catalysis.  -  In Handbook of Heterogeneous Catalysis, VCH Weinheim, Chapter 1.3, p. 37-56 (2008).

  • (3) - DAVIS (B.H.) -   Development of the Science of Catalysis.  -  In Handbook of Heterogeneous Catalysis, VCH Weinheim, Chapter 1.2, p. 16-37 (2008).

  • (4) - HEINEMAN (H.) -   Development of Industrial Catalysis.  -  In Handbook of Heterogeneous Catalysis, VCH Weinheim, Chapter 1.3, p. 35-48 (1997).

  • (5) - BLONDEL-MEGRELIS (M.) -   Histoire de la Catalyse  -  Dans La Catalyse en France : une Aventure, 13 ICC International Congress on Catalysis, Société Française de Chimie, p. 4-32 (2004).

  • (6) - MARCILLY (C.) -   Catalyse...

1 Évènements

15th International Congress on Catalysis (ICC), Munich, 1er-6 juillet 2012 http://www.events.dechema.de/icc2012

18th International Symposium on Homogeneous Catalysis, Toulouse, 9-13 juillet 2012. http://www.ishc18.com

11th European Congress on Catalysis, Europacat, Lyon, 1er-6 septembre 2013 http://www.europacatlyon2013.fr

HAUT DE PAGE

2 Annuaire

HAUT DE PAGE

2.1 Organismes – Fédérations – Associations (liste non exhaustive)

Division Catalyse de la Société Chimique de France (SFC) http://www.societechimiquedefrance.fr/fr/catalyse.html

Groupe d'étude en Catalyse (GECat) http://www.gecat.fr/

European Federation of Catalysis Societies (EFCATS) http://www.efcats.org/

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