© Uwe Hentschel

Dans sa thèse, Pit Losch explorait les applications possibles des zéolithes.

Les combustibles fossiles n'étant pas inépuisables, nous devons absolument chercher des alternatives. Selon le chercheur Pit Losch, les zéolithes ont ici un rôle important à jouer.

À la base, Pit Losch voulait devenir cycliste professionnel. Mais la chimie a croisé son chemin. Après sa licence à Fribourg, il enchaîne sur un master à Strasbourg pour finir sur un doctorat. Ayant trop peu de temps à consacrer à la compétition cycliste pendant sa thèse, le jeune Luxembourgeois opte pour le triathlon. L'année précédente, Pit Losch avait participé pour la première fois à l'Iron Man. C'était difficile, mais absolument rien en comparaison avec sa soutenance de thèse quelques semaines plus tard. Le jury composé de grands professeurs l'a interrogé pendant quatre heures sur sa thèse avant de le récompenser au final d'une mention pour son doctorat.

Dans sa thèse, Pit Losch explorait les applications possibles des zéolithes, notamment du zéolithe ZSM-5. Les zéolithes sont des aluminosilicates cristallins qui existent à l'état naturel, par exemple dans la croûte terrestre d'origine volcanique, mais qui peuvent également être élaborés par synthèse. « Ils ont été fabriqués par synthèse dès les années cinquante et servent de catalyseurs dans la pétrochimie où ils sont utilisés par exemple dans la transformation du pétrole brut en essence ou en diesel », explique M. Losch.

Très prometteur pour la valorisation du CO2

Les catalyseurs hétérogènes (voir l'infobox) dont plus de 230 groupes structurels différents ont pu être identifiés jusqu'ici peuvent également être importants pour la transformation d'autres substances. En raison de leur structure poreuse en trois dimensions, avec des pores de diamètres moléculaires, ils permettent des transformations sélectives de forme et sont de fait également appelés passoires moléculaires. Cela les rend particulièrement intéressants dans le contexte de l'épuisement prévisible des combustibles fossiles.

« Les zéolithes sont très prometteurs pour la valorisation du CO2 par le méthanol », explique M. Losch, « et le méthanol convient par exemple pour le stockage matériel de l'énergie régénérative des éoliennes. » Elles produisent en effet parfois un excédent d'énergie qui ne peut aujourd'hui quasiment pas être stocké par manque de moyens existants. Dans un avenir durable, le méthanol pourrait néanmoins être obtenu de manière économique à partir du CO2 grâce aux énergies renouvelables et servir donc de réservoir d'énergie hydrogène liquide facilement transportable.

BASF soutient entre-temps également le travail de recherche

À l'aide de zéolithes conçus spécialement pour, le méthanol peut être transformé en hydrocarbures légers comme l'éthylène et le propylène. Le propylène sert à son tour à la fabrication de polypropylène (matière synthétique thermoplastique). Jusqu'ici, ces oléfines étaient fabriquées presque exclusivement sur la base de combustibles fossiles (pétrole, gaz). M. Losch, dont la thèse traite précisément de cette transformation du méthanol en oléfine grâce aux zéolithes (processus MTO), y voit une étape fondamentale pour se sortir de notre dépendance aux sources énergétiques fossiles. L'industrie plastique tributaire des oléfines pourrait ainsi non seulement remplacer les sources énergétiques fossiles, mais aurait dans le même temps une alternative plus écologique.

L'industrie en est parfaitement consciente. « Notre travail de recherche pour la transformation du méthanol en propylène est entre-temps également soutenue par BASF », indique M. Losch. Depuis le début de cette année, il travaille au « Max-Planck-Institut für Kohlenforschung » à Mülheim an der Ruhr en Allemagne.

En s'appuyant sur son travail, il doit être prouvé pendant ce temps à Strasbourg que ces catalyseurs stables et extrêmement sélectifs peuvent également être produits à plus grande échelle dans l'optique de déposer un brevet dans une seconde phase. Le point sensible pour les catalyseurs est qu'ils permettent certes la réaction chimique mais ne peuvent pas être conservés suffisamment longtemps. M. Losch a néanmoins déjà apporté la preuve qu'il était possible d'obtenir une durée de fonctionnement de plus de 100 heures sans désactiver le catalyseur.

Choix délibéré de la recherche publique

Avec l'obtention de son doctorat, le jeune chercheur aurait également pu choisir un travail bien rémunéré dans l'un des plus grands groupes mondiaux de l'industrie chimique. Et ce, à quelques kilomètres seulement de sa ville d'origine. « J'ai eu beaucoup de mal à refuser cette offre », dit-il, « mais je me suis quand même décidé pour la recherche publique. »

Pit Losch a été aidé pendant sa thèse par une bourse de trois ans octroyée par le FNR. « Pour moi, ces trois années ont été extrêmement enrichissantes parce que mon chef, Dr Benoît Louis, m'a laissé beaucoup de liberté et j'ai pu participer à des conférences dans le monde entier », déclare M. Losch qui a notamment participé à des événements à Hawaï, à Rio, en Bulgarie et à Berlin et qui ne regrette finalement absolument pas d'être devenu scientifique plutôt que cycliste professionnel.

Auteur: Uwe Hentschel

Photo: Uwe Hentschel

Infobox

Catalyseur hétérogène

Un catalyseur, existant également sous forme hétérogène dans le pot d'échappement d'un véhicule, sert à abaisser l'énergie d'activation nécessaire à une transformation chimique. Les catalyseurs ne sont pour cela pas eux-mêmes consommés lors d'une réaction chimique. Les principales propriétés d'un catalyseur sont l'activité (un minimum pour une transformation maximale), la sélectivité (dans le meilleur des cas, seul le produit souhaité est obtenu) et la stabilité (l'objectif est d'allonger au maximum les durées de fonctionnement et de vie). Ils sont utilisés tant pour la transformation de substances toxiques en produits inoffensifs que pour celle de matières de base à bas coût en produits finaux précieux. Les plus grands processus industriels et chimiques ne seraient pas rentabilisés sans catalyseurs hétérogènes, comme le procédé Haber-Bosch permettant de récupérer l'ammoniac de l'azote dans l'air.

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