Le Prix Solvay pour la Chimie du Future 2017 est décerné au Professeur Susumu Kitagawa, de l’Université de Kyoto. Les matériaux nanoporeux qu’il a conçus ouvrent de nouvelles voies à la capture, au stockage et à la libération des gaz.

Imaginez une cage dont les barreaux sont si petits qu’ils peuvent emprisonner les molécules de gaz. C’est ainsi que l’on peut décrire les « réseaux organo-métalliques » (MOF). Les MOF sont des réseaux de nœuds métalliques reliés entre eux par des molécules organiques (ligands). Il est possible de moduler la taille et les formes des mailles en combinant différents types de métaux et de ligands, afin d’utiliser les MOF pour capturer ou libérer les gaz à l’échelle moléculaire.

 

Les avantages de la capture des gaz

Les applications potentielles sont très vastes, et certaines d’entre elles sont déjà très prometteuses, comme le stockage des gaz (méthane, hydrogène ou CO2), la séparation des gaz (utile pour améliorer la qualité de l’air, par exemple en capturant les molécules nocives), la transformation des gaz grâce aux propriétés catalytiques des MOF, ainsi que la fabrication de capteurs de gaz ultra sensibles. De manière générale, les MOF pourraient contribuer à la préservation de notre planète. « La capture des gaz dans ces cages et leur réutilisation pourraient favoriser le développement de technologies propres permettant de lutter contre le changement climatique et d’élargir le champ des possibles en matière de stockage d’énergie », déclare Jean-Pierre Clamadieu, CEO de Solvay.
 
Bien entendu, des obstacles doivent encore être surmontés avant d’envisager une production à grande échelle, principalement en termes de coûts. Mais comme l’explique le professeur Kitagawa, cela a toujours existé. « Lorsqu’on étudie l’histoire de nombreux matériaux, on constate que leur coût était le premier obstacle rencontré. Mais plus ils deviennent répandus, plus leur coût diminue, si bien que je ne pense pas que le coût soit un véritable problème. »

 

Des rêves encore plus ambitieux

Le professeur Susumu Kitagawa est un précurseur dans le domaine des polymères de coordination poreux. Il est Directeur Général adjoint et Professeur émérite à l’Institute for Integral Cell-Material Sciences du Kyoto University Institute for Advanced Studies (KUIAS), récemment créé.
 
Il va sans dire que la conception de MOF est l’aboutissement d’un long processus. Le professeur Kitagawa travaille sur les composés métalliques depuis plusieurs décennies. « J’ai commencé avec le cuivre en 1979, explique-t-il. Mais le cuivre n’était pas optimal, et j’ai par conséquent testé divers ions métalliques avant de publier mes premiers résultats sur l’énergie de liaison métallo-organique ou les ligands en 1997. » Il souligne que la combinaison d’éléments organiques et inorganiques sort de l’ordinaire: « Les MOF contiennent à la fois des ions métalliques et des molécules organiques, et forment donc un tout. Ils constituent un système d’interaction très pointu. »
 
Mais le Professeur n’entend pas arrêter là ses recherches. Il est animé depuis longtemps par une idée très ambitieuse : « Mon rêve ultime est de synthétiser des molécules organiques aussi importantes que les acides aminés directement à partir d’un élément omniprésent, l’air. Lorsque l’on y pense, tous les éléments sont présents : oxygène, gaz carbonique, azote et même l’hydrogène dans la vapeur d’eau. Je ne suis pas certain d’y parvenir, mais je peux encourager de jeunes chercheurs à poursuivre dans cette voie. »

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Poser les fondations de la chimie de demain

Le Professeur Kitagawa était tout désigné pour remporter le Prix Solvay pour la Chimie du Futur, créé en 2013 pour « favoriser le progrès humain ». Ce prix de 300 000 euros récompense tous les deux ans une découverte scientifique majeure qui  « pose les fondations de la chimie de demain ». Décerné pour la première fois au Professeur Peter G. Schultz, du Scripps Research Institute de Californie, il a ensuite été attribué en 2015 au Professeur Ben Feringa, de l’Université de Groningen aux Pays-Bas, qui a reçu le Prix Nobel de chimie en 2016.
 
La cérémonie de remise du Prix Solvay pour la Chimie du Futur 2017 s'est tenue à Bruxelles le 22 novembre 2017 en présence de Sa Majesté le Roi Philippe de Belgique. Le lauréat est sélectionné par un jury indépendant d’éminents chercheurs dans le domaine la chimie, parmi lesquels deux titulaires de Prix Nobel.