Catalyse hétérogène dans les procédés industriels

Déployée dans plus de 85 % des procédés industriels, la catalyse hétérogène est devenue une composante essentielle du paysage industriel depuis ses lointaines origines liées aux travaux de Berzélius il y a presque deux siècles. En effet, elle est présente dans les domaines stratégiques de l’énergie tels que la production de carburants, la chimie des grands intermédiaires ou encore la dépollution. De par ses principes fondamentaux, la catalyse hétérogène est à même de concilier les contraintes apparemment antagonistes du monde moderne en matière de demande toujours croissante en vecteurs énergétiques et composés chimiques, de protection de l’environnement en minimisant les produits secondaires non valorisables (rejets toxiques ou gaz à effet de serre – GES –) ainsi qu’une utilisation parcimonieuse des ressources naturelles. Parmi les principaux atouts de la catalyse hétérogène, nous pouvons rappeler qu’elle met en jeu une très faible quantité de matière catalytique par rapport à la quantité de produits convertis (contrairement aux processus dits « stoechiométriques ») et qu’elle offre la possibilité d’orienter sélectivement les chemins réactionnels vers les produits désirés, ce qui permet de réduire la formation de sous-produits indésirables et par voie de conséquence les opérations de séparation. Elle est aujourd’hui un acteur incontournable pour le respect des principes de chimie verte et durable tels que définis par Paul Anastas [J1200].

La catalyse hétérogène s’est imposée pour représenter aujourd’hui les deux tiers des procédés catalytiques industriels, le dernier tiers correspondant à la catalyse homogène avec une part mineure de la catalyse enzymatique (2 %). Parmi les grandes familles de réactions concernées, on trouve quasiment à égale répartition en nombre les hydrogénations, oxydations et les réactions acido-basiques mises en œuvre principalement dans des procédés en phase liquide.

Nous parcourrons dans cet article les grandes familles de procédés industriels modernes mettant en œuvre des catalyseurs hétérogènes et permettant la synthèse des produits répondant aux besoins sociétaux. Le lecteur non spécialiste du domaine pourra ainsi se rendre compte de l’extraordinaire importance et prolifération de cette discipline scientifique et dont les perspectives pour répondre aux enjeux environnementaux et énergétiques sont immenses.