La production de peroxyde d’hydrogène, un composé chimique vital, notamment pour désinfecter les plaies, a récemment connu une avancée majeure. Historiquement, ce produit était obtenu par le processus à l’anthraquinone, une méthode énergivore et polluante. Des scientifiques de l’Institut coréen des sciences et technologies (KIST) ont développé une approche électrochimique novatrice employant des éléments simples : l’électricité, un catalyseur à base de carbone, et l’oxygène présent dans l’air. Cette innovation pourrait réduire significativement l’empreinte carbonique liée à la production de peroxyde d’hydrogène tout en augmentant son efficacité et sa rentabilité.

L'ancienne méthode comparée à la nouvelle

Le procédé électrochimique révolutionne la fabrication de peroxyde d’hydrogène, convertissant l’oxygène de l’air en une seule étape. À l'opposé du procédé à l’anthraquinone, qui nécessite un catalyseur coûteux en palladium, cette nouvelle technique se contente d'un catalyseur à base de carbone. Ce dernier facilite la réaction chimique sans être altéré lui-même.

De plus, le processus électrochimique est simplifié, permettant une production en une étape, là où les méthodes précédentes exigeaient plusieurs étapes. L’électricité nécessaire à ce procédé peut être générée par des sources d’énergie renouvelables, rendant ainsi la méthode plus respectueuse de l’environnement. Cela dit, un défi subsiste : l’utilisation d’oxygène pur dans certaines conditions de réaction, qui peuvent être corrosives et instables. Les chercheurs ont surmonté cette difficulté en élaborant un catalyseur spécifique qui fonctionne dans des conditions plus sûres.

Un catalyseur innovant

Les chercheurs ont développé un matériau carboné mésoporeux contenant du bore. Ce matériau, avec ses pores de taille moyenne, augmente la surface interne, accentuant ainsi l’activité catalytique. Cette structure permet aux molécules d’oxygène de circuler aisément à travers le matériau, ce qui accélère l'électrochimie en cours.

Le montage expérimental s’apparente à celui d’une batterie, avec deux électrodes immergées dans une solution électrolytique et reliées à une source d’énergie. Le catalyseur est appliqué sur l’électrode négative. L’air ambiant, contenant environ 20 % d’oxygène, est introduit dans le système. Une fois l’énergie activée, les électrons passent à l’électrode négative, facilitant la transformation de l’oxygène en peroxyde d’hydrogène dans l’électrolyte.

Vers une industrialisation prometteuse

Cette innovation autour du catalyseur résout de nombreux problèmes rencontrés par les méthodes électrochimiques classiques. Selon le Dr Jong Min Kim de KIST, « la technologie du catalyseur en carbone mésoporeux, qui utilise l’oxygène de l’air que nous respirons pour produire du peroxyde d’hydrogène à partir d’un électrolyte neutre, est plus pratique que les catalyseurs conventionnels et accélérera l'industrialisation ».

Les essais en conditions proches de l’industrie ont montré une efficacité de 80 % dans la production de peroxyde d’hydrogène. Le catalyseur a obtenu une concentration de 3,6 % de peroxyde d’hydrogène, dépassant la norme de 3 % couramment utilisée dans les applications médicales, ouvrant ainsi la voie à une production à grande échelle.

Implications futures

Cette méthode plus propre et efficace pour produire du peroxyde d’hydrogène pourrait avoir un impact significatif sur plusieurs secteurs. En réduisant la dépendance aux métaux et aux techniques énergivores, cette approche pave la voie vers une production plus durable. Le peroxyde d’hydrogène, en dehors des applications médicales, sert également dans l'industrie textile, le traitement de l’eau, et est employé comme agent de blanchiment dans la fabrication du papier. Une production moins polluante pourrait ainsi diminuer l’impact environnemental de ces industries, contribuant à un avenir plus écologique.

Reste à voir comment cette technologie sera adoptée à grande échelle et quelles autres opportunités d'application pourraient émerger grâce à cette méthode innovante. Les avancées scientifiques continuent d’influencer notre monde d’une manière toujours plus fascinante.