EPOX

Promotion électrochimique de l’époxydation.

APPEL A PROJETS

  • Appel à projets de l’édition 2015 du programme de l’ANR

PORTEUR & PARTENAIRES

  • Porteur : L’Institut de Recherches sur la Catalyse et l’Environnement de Lyon (IRCELYON)
  • Partenaires: L’Institut Jean Lamour (IJL), ARMINES, le Centre National de la Recherche Scientifique délégation Provence et Corse

BUDGET & AIDE PUBLIQUE

  • Aide de l’ANR 669 097 euros

DURÉE DU PROJET

  • 42 mois

RÉSUMÉ de soumission

Le projet EPOX est un programme de recherche collaboratif dont l’approche multidisciplinaire en catalyse hétérogène, électrocatalyse, science des surfaces et des matériaux est couplée à l’expertise des partenaires dans le domaine de la promotion électrochimique de la catalyse (EPOC). Le consortium ouvrira une nouvelle voie de production assistée par électrochimie de l’oxyde d’éthylène à l’échelle du laboratoire, étape indispensable avant le développement industriel.

Ouvrir une nouvelle voie écologique de l’epoxydation de l’éthylène pour produire de l’oxyde d’éthylène de manière plus sélective à forte conversion en alcène.

Les enjeux scientifiques du projet EPOX sont :

  • Développer des catalyseurs nanostructurés à base d’argent, électrochimiquement activés, associant grande surface active et conduction électronique.
  • Comprendre les processus de promotion électrochimique de l’époxydation de l’éthylène afin d’identifier les paramètres clés (microstructure des catalyseurs, nature de l’ion promoteur, température, niveaux de polarisation, …) et d’optimiser les performances catalytiques.

MARCHE

  • Chimie

PRINCIPAUX RÉSULTATS DU PROJET

Les principaux résultats du projet EPOX ont permis de valider l’hypothèse selon laquelle les ions O2- contenus dans des céramiques, comme la zircone yttriée (YSZ), peuvent promouvoir la sélectivité en oxyde d’éthylène de catalyseurs à base d’argent.

Le contrôle de la taille des particules d’Ag et de leur interaction avec le conducteur ionique est un paramètre clé. Le consortium EPOX a étudié plusieurs configurations. La polarisation électrique de couches à base d’Ag pour forcer le transfert des ions oxyde promoteurs n’est pas suffisamment efficace. Par contre, des résultats en rupture très prometteurs ont été obtenus avec des nanoclusters d’Ag formés in situ sur les défauts de surface de YSZ. Ces clusters d’Ag de toute petite taille (< 2 nm) en forte interaction avec YSZ sont très sélectifs pour l’époxydation de l’éthylène. Ils sont cependant instables thermiquement et ont tendance à s’agglomérer rapidement pour former des nanoparticules plus grosses, dont l’interaction avec le conducteur ionique n’est plus suffisante.

La perspective principale du projet porte sur le développement de nouvelles méthodes pour préparer ces nanoclusters d’Ag sur des poudres de grande surface spécifique de céramiques conductrices ioniques (zircone yttriée ou cérine gadolinée) afin de les stabiliser.  La méthode, décrite dans le projet, d’une évaporation d’oxyde d’argent suivie par une condensation des vapeurs d’Ag à la surface du conducteur ionique pourrait être améliorée et mieux contrôlée. Cette approche devrait permettre de développer des catalyseurs actifs et sélectifs pour l’époxydation de l’éthylène sans ajout d’hydrocarbures chlorés tout en réduisant la teneur en Ag par rapport aux catalyseurs industriels actuels qui contiennent de 10 à 20% en masse d’Ag.

L’impact industriel et environnemental est potentiellement important puisqu’un point supplémentaire de sélectivité en EO permettrait d’économiser 300 M€/an (sans compter l’économie sur la teneur en Ag) et d’éviter le rejet de 50 000 tonnes/an de CO2 ainsi que de produits chlorés.


CONTACT:

PHILIPPE VERNOUX, directeur de recherche, IRCELYON: Philippe.vernoux@ircelyon.univ-lyon1.fr 

Projet labellisé par AXELERA