N° 454 septembre 2020

La catalyse, la diversité au service de l’efficacité

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Rubrique : Le dossier
Mots-clés : Catalyse, énergie d’activation, biocatalyseur, catalyseur chimique, procédés catalytiques.
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Schéma énergétique d’une réaction chimique de la transformation d’un substrat (S) en un produit (P), en absence (courbe noire) et en présence (courbe verte) d’un catalyseur (C). Le catalyseur permet d’abaisser l’énergie d’activation (Ea) de la réaction en induisant un chemin réactionnel différent impliquant de nouveaux intermédiaires réactionnels CS et CP, S et CS étant les états activés (états de transition) du substrat et du complexe catalyseur-substrat, respectivement.

On estime aujourd’hui que 90 % des procédés chimiques font appel à au moins un catalyseur, et que 30 à 40 % de l’économie mondiale dépendent directement ou indirectement de l’utilisation de catalyseurs. Ces espèces chimiques ou biologiques sont extrêmement répandues au niveau industriel ; elles permettent de mieux maitriser la sélectivité et la spécificité d’une grande diversité de réactions chimiques pour la formation à façon de composés cibles très variés, en jouant sur les chemins réactionnels et donc les énergies d’activations, tout en favorisant le plus souvent la cinétique.

De manière générale, les catalyseurs sont le lieu d’environnements physicochimiques aux propriétés différentes de celles des milieux réactionnels conventionnels. Ils favorisent ou permettent des évènements réactionnels spécifiques (acte catalytique) mettant en œuvre leurs propriétés, et permettent même la création de nouveaux intermédiaires réactionnels facilitant et/ou orientant les réactions.

La diversité des catalyseurs permet d’accéder à un panel extrêmement large de mécanismes moléculaires plus ou moins complexes dont la compréhension permet en retour un meilleur contrôle des réactions et l’optimisation de procédés catalytiques, ainsi que leur couplage raisonné selon des réactions dites « multi-catalytiques » qui tirent bénéfice des propriétés supplémentaires inédites de ces systèmes catalytiques ainsi assemblés.