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Cette mousse utilisée au niveau du pot d'échappement des automobiles est un catalyseur. Elle permet d'optimiser la réaction de combustion du mélange air-essence et réduit considérablement le dégagement de gaz nocifs dans l'atmosphère.

© CNRS Photothèque

 


SOMMAIRE

CRÉDITS

   


Lorsque le catalyseur est solide et que les réactifs sont gazeux ou en solution aqueuse, on parle de catalyse hétérogène. Les réactifs et le catalyseur n’évoluent alors pas dans la même phase.

En catalyse hétérogène, la surface du catalyseur solide en contact avec les réactifs joue un rôle primordial dans la réaction. En effet, c’est à ce niveau que les espèces réagissent entre elles et se transforment pour finalement libérer les produits de la réaction.
La surface du catalyseur en contact avec les réactifs est appelée surface active. Un catalyseur est d’autant plus efficace que sa surface active est grande.
Certaines configurations permettent d’augmenter la surface active. C’est pourquoi on utilise souvent les catalyseurs sous des formes très divisées : poudres, mousses ou fils très fins tissés sous forme de toile.

Dans l’industrie chimique, la synthèse de l’ammoniac NH3 est un exemple d’utilisation de la catalyse hétérogène. Ce procédé de fabrication a été mis au point en 1910 par les chimistes allemands Fritz Haber et Carl Bosch.
L’équation de la réaction est la suivante : N2(g) + 3 H2(g) = 2 NH3(g)
On utilise un catalyseur solide à base de fer métallique Fe. Son action permet d’abaisser la température du milieu, qui s’élève tout de même à 450°C. La synthèse est réalisée sous une pression de 250 bar.

La catalyse hétérogène s’applique également à l’industrie de l’automobile.
Pour lutter efficacement contre la pollution atmosphérique, les voitures sont aujourd’hui équipées de pots catalytiques.
En effet, les voitures à essence contribuent à la pollution de l'air car le moteur ne réalise pas une combustion parfaite du mélange air-essence. Le moteur produit ainsi de l'eau H2O, du dioxyde de carbone CO2 mais aussi des gaz nocifs tels que du monoxyde de carbone CO, des hydrocarbures et des oxydes d’azote NOx.
Pour remédier à ces émissions polluantes, un mélange de catalyseurs solides, composé de palladium Pd, de platine Pt et de rhodium Rh, est ajouté sur le trajet de ces gaz, c’est-à-dire dans le pot d’échappement. Les gaz nocifs sont ainsi réduits ou oxydés, selon les cas, en gaz inoffensifs (H2O, CO2, N2).