L'impact de l’eau sur des réactions chimiques dans l'atmosphère est négligeable
Grâce à une méthode de mesure directe par fluorescence, des chercheurs du laboratoire PC2A ont démontré que la présence d'humidité dans l'atmosphère n'a qu'un impact négligeable sur la dégradation de certains composés. Leur étude est publiée comme « Hot paper » dans la revue Angewandte Chemie.
Le méthanol (CH3OH) est l'un des composés organiques volatils oxygénés les plus abondants dans l'atmosphère. Mais pour comprendre comment il persiste ou se transforme, les chercheurs se heurtent à une difficulté : les concentrations de méthanol calculées par les modèles de simulation sont en désaccord avec les mesures réalisées. Pour tenter d'expliquer cette divergence, une équipe de chercheurs argentins a récemment proposé une explication : la présence d'eau, notamment dans les zones tropicales, catalyserait la réaction du méthanol avec les radicaux OH présents dans l'atmosphère, jusqu'à multiplier par deux la vitesse de réaction. Des chercheurs du laboratoire de Physicochimie des processus de combustion et de l’atmosphère (PC2A, CNRS/Université de Lille)1 ont décidé de refaire des mesures en laboratoire, à l'aide d'une technique sophistiquée de fluorescence baptisée FAGE (fluorescence induite par laser après expansion gazeuse).
Le dispositif expérimental utilisé au PC2A comprend un réacteur de photolyse laser, qui génère des radicaux OH à partir d'un mélange d'ozone et d'eau, couplé à une cellule FAGE qui détecte les radicaux OH. En faisant réagir le méthanol avec les radicaux formés, en présence de quantités variables de vapeur d'eau, les chercheurs ont constaté que l'effet catalytique de l'eau sur la réaction entre le méthanol et les radicaux OH est négligeable. Par ailleurs, des calculs de chimie théorique, effectué à Taiwan, ont également montré que la présence d'eau n'avait aucun effet sur la vitesse de la réaction entre CH3OH et les radicaux OH. Les chercheurs ont alors tenté de reproduire l'expérimentation qui avait conduit à supposer une influence de l'eau, réalisée dans un sac en Téflon. Ils n'ont pas retrouvé l'effet précédemment observé par leurs collègues argentins. Des réactions parasites sur les parois du sac de l’équipe argentine sont probablement à l'origine des résultats biaisés.
Références :
Water Vapor Does Not Catalyze the Reaction between Methanol and OH Radicals.
W. Chao, J. Jr-Min Lin, K. Takahashi, A. Tomas, L. Yu, Y. Kajii, S. Batut, C. Schoemaecker and C. Fittschen,
Angewandte Chemie (2019)
DOI: 10.1002/anie.201900711
- 1En collaboration avec le département Sciences de l'Atmosphère et Génie de l'Environnement de l'IMT Lille-Douai, l' « Institute of Atomic and Molecular Sciences (IAMS) » de l'Academia Sinica à Taiwan, et le groupe « Atmospheric Research Group » de l'Université de Kyoto au Japon.