Conception rationnelle d'un dispositif de conversion directe du méthane en benzène par catalyse dans des conditions douces

1. Résumé du projet

Les progrès récents dans les technologies d’extraction du gaz naturel ont suscité un regain d’intérêt pour la conversion du méthane en produits à valeur ajoutée importants en chimie. La déshydroaromatisation catalytique du méthane en benzène, l’un des composés de base de l’industrie pétrochimique, a été réalisée avec divers catalyseurs hétérogènes à haute température. Cependant, en dépit d’efforts considérables pour créer un processus industriel, la déshydroaromatisation du méthane (DAM) hétérogène n’a pas été déployée à l’échelle commerciale en raison de sa forte demande énergétique, de son faible rendement en benzène, de la formation indésirable de coke dur et de l’empoisonnement rapide du catalyseur.

Ce projet conjoint, qui comprend de la modélisation informatique et de la recherche de synthèse, amorcera la formulation d’une approche radicalement différente à la DAM. Contrairement aux systèmes hétérogènes, nous proposons de combiner la catalyse moléculaire et la capture d’hydrogène réversible pour convertir le méthane en benzène dans des conditions douces en solution. L’emploi de catalyseurs moléculaires et d’accepteurs d’hydrogène offrira une gamme plus large de stratégies pour ajuster leurs propriétés afin d’obtenir un rendement élevé en benzène, une forte activité du catalyseur et la sélectivité du procédé tout en conservant des températures relativement basses. Ces objectifs seront atteints par la combinaison de conception informatique rationnelle basée sur les données et de méthodes expérimentales fondées sur des preuves empiriques.

La réussite du projet constituera une première étape vers une déshydroaromatisation catalysée de manière homogène et économique du méthane en benzène, un exploit de synthèse sans précédent. Ce résultat sera particulièrement important compte tenu du manque actuel de méthodes industrielles pour produire des composés aromatiques directement à partir du gaz naturel.