Santé, cosmétique, environnement : une bourse ERC booste la catalyse par ultrasons

Tous les moyens sont bons en catalyse. Prince Nana Amaniampong, chargé de recherche à l’Institut de chimie des milieux et matériaux de Poitiers (IC2MP, CNRS/Université de Poitiers), lui, a recours aux ultrasons. Cet expert dirige son propre groupe de recherche axé sur le sujet.

« Les ultrasons à basse fréquence permettent de réduire la taille des particules et améliorent l’émulsification des matériaux, précise Prince Nana Amaniampong. Nous nous intéressons surtout aux ultrasons à haute fréquence qui favorisent la cavitation. » Cette formation de bulles de vapeurs sous pression dans un liquide fait apparaître des radicaux libres qui présentent une activité catalytique.

Les ultrasons à haute fréquence ont l’avantage d’y parvenir dans des conditions douces, bien loin des températures et des pressions extrêmes nécessaires pour la catalyse des mêmes réactions sans ultrasons. D’où un important gain de temps et d’argent… Prince Nana Amaniampong a employé avec succès cette technologie pour la synthèse de produits intéressant l’industrie. Par exemple, celle de l’acide glucuronique, un composé difficile à synthétiser par catalyse « classique », utilisé comme précurseur de la vitamine C ou pour tester la présence d’Escherichia coli, ainsi que pour la synthèse de l’acide hyaluronique, très recherché par l’industrie cosmétique.

« Je me suis intéressé à la catalyse par ultrasons lors de mon master, à Bangkok, mais je m’en suis éloigné pendant mon doctorat à l’Université de technologie de Nanyang, à Singapour, explique le chercheur globe-trotteur, originaire du Ghana. J’ai pu revenir sur le sujet et publier des résultats prometteurs après mon recrutement à Poitiers au CNRS. »

Ces efforts vont connaître un nouvel élan grâce à l’obtention de cette bourse ERC Starting Grant, que Prince Nana Amaniampong va mettre en œuvre dans le cadre du projet CONCASM[1]. « Comme lorsque l’on verse du champagne dans une coupe, les bulles de cavitation éclatent et remontent toutes dans la même direction, décrit-il. Or la catalyse par ultrasons serait encore plus efficace si nous parvenions à contrôler l’endroit où les bulles de cavitation apparaissent sur la surface des matériaux, et si nous pouvions maîtriser leur évolution. »

Prince Nana Amaniampong va pour cela utiliser une caméra à haute cadence pour visualiser les interactions entre les bulles et les particules, ainsi que des modèles d’apprentissage supervisé pour prédire leur comportement. À partir de là, il pourra concevoir des catalyseurs et des morphologies de surfaces optimales. Ces solutions devront cependant résister à l’exposition prolongée aux ultrasons.

Le projet CONCASM pourrait ouvrir la voie à une vaste gamme d’applications liées à l’activation de molécules telles que le dioxyde de carbone, le méthane ou l’ammoniac, avec des débouchés dans la production de biogaz, le traitement de l’eau, ou les thérapies par ultrasons, comme la destruction de cellules cancéreuses.