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Jan 19, 2024

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 13728 (2023) Citer cet article

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La désulfuration oxydative (ODS) est considérée comme l’un des procédés de désulfuration les plus prometteurs car il est économe en énergie et nécessite des conditions de fonctionnement douces. Dans cette étude, une nouvelle structure métallo-organique verte synthétisée à base d'aluminium et présentant une surface spécifique élevée a été synthétisée par voie hydrothermale à l'aide de bouteilles de polyéthylène téréphtalate (PET) usagées comme source d'acide téréphtalique en tant que lieur organique. Les MOF à base d'Al préparés ont été caractérisés par spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR), diffraction des rayons X (XRD), microscope électronique à balayage (MEB) et microscopie électronique à transmission (TEM). L'activité catalytique de l'Al-MOF préparé a été évaluée dans la désulfuration oxydative (ODS) d'échantillons de pétrole brut modélisés et réels. Les différents paramètres de fonctionnement (température, durée, dose de catalyseur, charge en oxydant et sonication) sur les performances de l'ODS ont été optimisés. Les conditions optimales pour une élimination maximale du thiophène des échantillons d'huile modélisés se sont avérées être 30 minutes, 0,5 g de catalyseur et un rapport huile/oxydant de 1:3. Dans des conditions optimisées, l'élimination du soufre dans les échantillons de pétrole réels obtenus auprès de la société pétrolière d'Alexandrie était de 90 %. Les résultats ont révélé que l'approche présentée est reconnue pour sa rentabilité, son respect de l'environnement et sa facilité de préparation, ce qui laisse présager de grandes perspectives de désulfuration des fiouls à un niveau commercial.

La consommation mondiale de pétrole brut en tant que principale source d'énergie augmente continuellement en raison du développement économique rapide et de la croissance démographique, qui ont incité les chercheurs à développer de nouveaux systèmes de désulfuration pour améliorer la qualité du pétrole brut et réduire sa teneur en soufre1. Une teneur élevée en soufre a des effets néfastes sur le processus de raffinage, car elle provoque l'érosion des pipelines et des équipements de raffinage, ainsi qu'une influence dangereuse sur l'environnement. L'une des approches de désulfuration industrielle courantes dans les raffineries de pétrole est l'hydrodésulfuration (HDS). Néanmoins, la technique HDS est coûteuse, nécessite des températures et des pressions élevées et, de plus, elle n'est pas adaptée à l'élimination des complexes soufrés hétérocycliques aromatiques tels que les thiophènes2. L'extraction par solvant, l'adsorption, l'oxydation3, le liquide ionique sont des alternatives à la méthode d'hydro-désulfuration4,5,6. L'adsorption est une technique prometteuse pour réduire la teneur en soufre à l'aide de divers matériaux adsorbants capables d'éliminer les composés organiques soufrés en fonction de leurs propriétés physiques et chimiques. Les matériaux adsorbants efficaces doivent avoir une surface spécifique élevée et une répartition appropriée de la taille des pores7. Une grande variété d'adsorbants ont été utilisés à cette fin, tels que le charbon actif8 et les zéolites9,10. La désulfuration oxydative (ODS) est une méthode très prometteuse pour éliminer en profondeur les composés organosoufrés les plus gros du pétrole et a fait l’objet d’une attention croissante ces dernières années11. Généralement, le procédé ODS est opéré dans des conditions douces, catalysées par des catalyseurs appropriés. Les composés contenant du soufre sont oxydés par des oxydants sélectionnés pour former des sulfoxydes ou des sulfones correspondants, qui ont une polarité plus élevée et sont faciles à extraire du pétrole12. Plusieurs caractéristiques clés des structures métallo-organiques permettent leur utilisation en tant que catalyseurs hétérogènes efficaces, en particulier la surface et la porosité exceptionnellement grandes, la bonne stabilité thermique et l'acidité/basicité réglable13,14,15. En outre, certaines propriétés supplémentaires de ces matériaux jouent un rôle fondamental dans la promotion des ODS16,17. D’un autre côté, les matériaux en polyéthylène téréphtalate (PET) sont consommés en masse pour la vie et causent de graves problèmes environnementaux. Les problèmes environnementaux des déchets PET se manifestent avec un volume important après leur élimination et leur dégradation prend beaucoup de temps. La récupération de l'acide téréphtalique à partir du PET usagé peut être réalisée de différentes manières faciles et économiques.