Mesurer l’impact de l’écoulement d’un fluide à la surface de catalyseurs : un enjeu pour la purification

La surface d’un catalyseur est le théâtre de nombreux échanges physico-chimiques complexes entre le matériau et son environnement. Ces phénomènes se produisant à la surface deviennent d’autant plus complexes quand les espèces susceptibles de réagir avec elle sont présentes dans un fluide en mouvement. Situation que l’on retrouve dans de nombreux domaines, notamment dans le traitement de l’eau et de sol, la purification de l’air, le stockage du CO₂, la corrosion, la pétrochimie, la chimie atmosphérique et la chimie verte.

Comprendre ces phénomènes est indispensable si l’on veut optimiser les processus catalytiques mis en jeu lors de la purification d’un produit, la séparation de différents composants d’un même milieu, la création ou la transformation de molécules… 

D’où les travaux menés à l’Institut des sciences chimiques de Rennes (CNRS / Université de Rennes 1 / ENSC Rennes / INSA Rennes), en collaboration avec le département de chimie de l’université d’Umeå (Suède), qui visent à mieux comprendre les mécanismes d’adsorption aux interfaces catalyseur/eau, en tenant compte à la fois des hétérogénéités chimiques et physiques de la surface et de la dynamique des fluides. Les scientifiques sont parvenus à décrire, à l'échelle de l’interface, l’impact majeur de la dynamique d’écoulement sur la réactivité et le devenir des espèces liées à la surface d’oxydes métalliques de type α- FeOOH ou δ-MnO₂ utilisés pour la purification de l’eau. Ces résultats, présentés dans le Journal of Colloid and Interface Science, montrent qu’il est essentiel d’intégrer dans les codes de calcul qui modélisent la réactivité chimique les interactions moléculaires de surface et leur évolution dans le temps, ainsi que l’influence de l’écoulement des fluides.

Rédacteur : CCdM