Nanocyl

Fabrication de nanotubes à l'échelle industrielle

Le département du Pr Jean-Paul Pirard vient de créer un réacteur capable de produire des nanotubes de carbone à l'échelle industrielle. Les nanotubes de carbone sont des macromolécules extrêmement longues et fines, exclusivement composées d'atomes de carbone organisés sous forme d'hexagones reliés entre eux pour former un tube. Leur structure remarquable leur confère des propriétés mécaniques, thermiques, électriques et électroniques exceptionnelles. Invisibles à l'œil nu, ils peupleront bientôt notre quotidien : on les retrouvera dans les microprocesseurs, les gsm et comme "nano-pixels" dans nos téléviseurs.

Convaincu de leur grand potentiel, le Pr Janos B.Nagy, des Facultés universitaires Notre-Dame de la Paix à Namur, crée en 2001, une spin-off du nom de Nanocyl, afin d'exploiter industriellement des catalyseurs développés dans son laboratoire, capables de produire des nanotubes par décomposition d'hydrocarbures (acétylène, méthane, etc.). En 2002, l'université de Liège devient actionnaire de Nanocyl.

Dès 1999 en effet, le Pr Janos B.Nagy contacte le Pr Jean-Paul Pirard pour lui confier l'élaboration d'un réacteur qui serait capable de fabriquer des nanotubes à l'échelle industrielle. Le laboratoire conçoit d'abord un réacteur discontinu pour étudier la cinétique de la réaction de synthèse et vérifier les bilans de matière. Dans un second temps, il se lance dans la conception d'un réacteur totalement continu et complètement automatisé.

" Nous devions surmonter plusieurs difficultés, explique Jean-Paul Pirard. Premièrement, les réactions sont relativement lentes. Deuxièmement, elles s'accompagnent d'une variation considérable du volume du solide. Le rapport entre le volume de solide sortant et celui introduit est entre 20 et 50. Enfin, la décomposition des réactifs se réalise à haute température (700-1100°C) et les réactifs ainsi que les gaz produits sont très inflammables, voire explosifs. "

Le génie inventif du laboratoire fut alors de concevoir un réacteur continu fonctionnant suivant le principe d'un four rotatif cylindrique incliné, le solide s'y déplaçant par la force de la gravité, et de créer des joints permettant aux parties en rotation d'être étanches par rapport aux parties fixes (tubes et sas d'alimentation en réactifs et de sortie des produits). Ainsi, on introduit en continu dans le réacteur le catalyseur et l'hydrocarbure tout en récupérant en continu les nanotubes fabriqués, l'hydrogène produit par la réaction et l'hydrocarbure qui n'aurait pas réagi. Résultat : le prototype actuel est capable de produire environ 1 kg de nanotubes par jour.

Une fois le brevet déposé, l'ULg a cédé l'exclusivité d'exploitation du procédé de synthèse à Nanocyl. A l'heure actuelle, le premier réacteur industriel est en voie d'achèvement : il devrait être totalement opérationnel dès février 2005. Ce réacteur devrait être alors capable de produire 10 à 25 kg de nanotubes par jour. Marc Mostade et Christophe Bossuot, deux ingénieurs formés au laboratoire du Pr Jean-Paul Pirard et engagés par Nanocyl, œuvrent à la mise en route du procédé.

Une réussite liégeoise qui prouve, une fois de plus, combien la recherche fondamentale est indissociable de la recherche appliquée, toutes deux prises dans une dialectique dont la synthèse est l'exploitation industrielle et le dynamisme d'une région.

 

Hugues Demeuse