Les Zéolithes, un nanomonde au service de la catalyse

C'est dans le domaine de la catalyse hétérogène que les innovations et la créativité des chercheurs ont été les plus spectaculaires. Pour beaucoup de chercheurs, la catalyse hétérogène reste une science mystérieuse et les découvertes aléatoires, pour ne pas dire fortuites. Les différents concepts qui ont pu être proposés sont rarement généraux ou applicables a priori. Il est largement reconnu que les catalyseurs hétérogènes les plus actifs sont des solides mal cristallisés, parfois même amorphes, souvent fort complexes et constitués de plusieurs phases ou composés minéraux, ce qui rend la description du site actif et du cycle catalytique pratiquement impossible. Par contre, le cas des zéolithes, composés bien cristallisés et à structure stable, est apparu " digne d'intérêt " en recherche fondamentale, car des concepts simples (tamisage moléculaire, sélectivité de forme, catalyse supramoléculaire, etc.) d'action et de réaction catalytique peuvent être imaginés. C'est pourquoi on a assisté, dès les années 70, à un engouement des chercheurs pour ce domaine de recherche qui a même provoqué quelques conflits avec les autorités universitaires qui considéraient ces travaux comme un simple cadeau à la recherche industrielle.

Le succès de ces matériaux en adsorption et surtout dans de nombreux procédés catalytiques essentiels (craquage ou FCC, transformation du méthanol en essence ou MTG, etc.) ont donné lieu à des brevets et publications innombrables et à de nombreux livres. Le présent livre, écrit par deux experts en catalyse hétérogène sur zéolithes, en est un exemple frappant. C'est aussi un des rares livres actuels en langue française à l'usage d'un public varié depuis des étudiants français

Il constitue une synthèse moderne des connaissances actuelles dans le domaine des zéolithes. Il comprend 14 chapitres dans lesquels tous les principaux aspects et caractéristiques de ces matériaux sont exposés, de façon simplifiée le plus souvent mais exhaustive. Il s'agit de la structure, de la synthèse de matériaux zéolithiques, de leur caractérisation par des techniques variées et surtout de leurs nombreuses propriétés catalytiques tant pour les procédés industriels que pour les mécanismes réactionnels mis en jeu...

Ce livre est très bien documenté, au fait des derniers développements en catalyse sans omettre les développements plus anciens. Les tamis moléculaires mésoporeux, qui n'ont pas reçu d'application industrielle à ce jour ne sont pas abordés volontairement. Le livre présente également tous les aspects, souvent occultés, de la désactivation des catalyseurs zéolithiques par le coke et de leur régénération...

C'est un excellent livre que l'on peut fortement conseiller aux chercheurs débutants mais également aux chercheurs confirmés, universitaires ou industriels du domaine. Il n'a pas l'ambition de se substituer aux livres spécialisés sur des aspects particuliers de ces solides mais il se veut simple et généraliste. Trois annexes apportent des compléments généraux importants en catalyse hétérogène et sur les réacteurs. Elles sont de grande utilité en rappelant des grands principes que les chercheurs ont souvent tendance à oublier.

Si la première application consomme la plus grande quantité de zéolithes (70 %), c'est la dernière qui est, et de beaucoup, la plus importante en valeur ajoutée. En effet, les zéolithes sont devenues en un demi-siècle les catalyseurs les plus employés en raffinage du pétrole. C'est ainsi qu'il existe un procédé utilisant un catalyseur zéolithique pour la transformation de chacune des coupes pétrolières, des gaz aux résidus de distillation sous vide. Les zéolithes sont aussi très employées en pétrochimie permettant notamment la production des aromatiques essentiels pour l'industrie chimique : benzène, paraxylène, alkylbenzènes (éthylbenzène, cumène) et celle d'éthylène et de propène à partir du méthanol (Figure 1). Qui plus est, elles prennent peu à peu une place de choix en catalyse de dépollution et en chimie fine.