N° 353-354 juin-juillet-août 2011

La modélisation moléculaire s’invite dans l’industrie. Exemples de recherches pour le développement de matériaux, procédés et produits chimiques dans le domaine de l’énergie et de l’environnement

Pagination : 66-73
Sous-thème : Chimie et économie d'énergie et de ressources
Mots-clés : Modélisation moléculaire, chimie quantique, thermodynamique statistique, catalyse, zéolithes, dynamique moléculaire, Monte Carlo, biocarburants, hydrogène, captage et stockage de CO2.
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Représentation simplifiée de la composition d’un gazole par sept espèces moléculaires (n-décane, nC18, nC22, iC14, 2-tétradécène, naphtalène, anthracène).

La modélisation moléculaire permet aujourd’hui de simuler les matériaux ou les fluides à l’échelle du nanomètre, voire de l’ångström, en s’appuyant sur les lois les plus fondamentales de la mécanique quantique ou de la mécanique statistique. Cette discipline de la chimie physique bénéficie des avancées importantes en matière de puissances de calcul à coût modéré, de l’amélioration des algorithmes, de paramétrisations plus précises et de la disponibilité de logiciels simples d’utilisation. Elle répond au besoin de l’interprétation des phénomènes et des expériences à un niveau microscopique.

Il n’est donc pas étonnant qu’elle trouve des applications industrielles de plus en plus nombreuses dans des domaines variés. Le domaine de l’énergie et de l’environnement en fournit ici une illustration sur la base d’exemples diversifiés : la structure de surfaces amorphes en catalyse hétérogène, la synthèse de nouvelles structures zéolithiques pour l’adsorption et la catalyse, l’utilisation de l’hydrogène pour les carburants et la chimie, la thermodynamique des composés organiques oxygénés, les propriétés interfaciales du CO2 supercritique, ou encore la viscosité des carburants. Ces exemples permettent de prendre la mesure de la diversité des méthodes employées et des contributions de cette nouvelle discipline.