Méthanol

L’esprit de bois, déjà connu des Egyptiens, est le plus simple des alcools, maintenant produit par synthèse catalytique à raison de plus de 50 Mt/an. De formule CH3OH (souvent abrégé en MeOH), le méthanol (encore appelé alcool méthylique), se présente sous la forme d’un liquide volatil, incolore, inflammable, toxique (mais biodégradable).

Malgré ces défauts, identifiés par des étiquettes évocatrices ou plus abstraites, c’est un grand intermédiaire industriel transporté par tankers depuis les zones productrices.

Le méthanol est toxique par deux mécanismes :

    • s’il pénètre dans l’organisme par ingestion, inhalation, absorption cutanée, il peut provoquer la mort en raison de ses propriétés de dépresseur du système nerveux central, de la même façon que l’éthanol,
    • il devient toxique après avoir été métabolisé dans le foie par l’alcool déshydrogénase qui le transforme en formaldéhyde, lequel est ensuite métabolisé en acide formique. Ces deux composés sont à l’origine de l’acidose métabolique, de la cécité par destruction du nerf optique, etc.

Le méthanol pur n’a été isolé pour la première fois qu’en 1661 par Robert Boyle, qui lui donna le nom d’esprit des boîtes, parce que produit par la distillation de caisses en bois ! C’est en 1834 que les chimistes français Jean-Baptiste Dumas et Eugène-Melchior Péligot ont déterminé sa composition élémentaire.

En 1923, les chimistes allemands Alwin Mittasch et Matthias Pier, mettent au point l’hydrogénation sélective du monoxyde de carbone en méthanol catalysée par un mélange d’oxydes de chrome et de manganèse sous une pression allant de 200 à 1 000 bar et des températures de 300-450 °C. Le procédé industriel a naturellement exploité la technologie hautes pressions développée à la BASF pour la synthèse de l’ammoniac (cf. Ammoniac). La mise au point par ICI de nouveaux catalyseurs plus actifs, à base d’oxydes de cuivre et de zinc déposés sur alumine, permet actuellement de réaliser cette synthèse sous une pression de 50 à 100 bar et à une température de 250 °C :

CO + 2 H2 → CH3OH

Les deux éléments constitutifs du gaz de synthèse sont obtenus par reformage à la vapeur du gaz naturel et des champs pétrolifères ou par oxyvapogaséification du charbon. La production de méthanol dépend donc de l’approvisionnement en ces combustibles fossiles. Actuellement, les pays aux ressources exploitables à faible coût (Moyen-Orient, Russie pour le gaz naturel, Afrique du Sud, Chine pour le charbon) sont les principaux producteurs : la France ne produit plus de méthanol depuis l’épuisement du gisement de gaz de Lacq. La formation du gaz de synthèse à partir du méthane produit le mélange 3 H2 + CO, alors que la synthèse de méthanol requiert un mélange 2 H2 + CO. L’excès d’hydrogène peut être réduit en injectant dans le réacteur du dioxyde de carbone qui est transformé en méthanol et eau.

Le plus grand débouché du méthanol est son utilisation comme matière première pour la synthèse d’autres produits chimiques. Environ 40% du méthanol est converti en formaldéhyde, pour être transformé en produits aussi divers que des matières plastiques, des résines (dont certaines entrent dans la fabrication du contreplaqué), des peintures, des explosifs, etc. Le méthyltertiobutyléther, utilisé depuis les années 90 à la place du plomb tétraéthyle comme additif antidétonant dans les essences, consomme 19% du méthanol produit, suivi de l’acide acétique (10%). Le méthanol (ou plus rarement, l’éthanol) est également utilisé comme composant dans la transestérification des triglycérides pour produire une forme de biodiesel. Signalons enfin que l’alcool à brûler, outre environ 90 % d’éthanol, renferme de 5 à 10 % de méthanol.

L’utilisation du méthanol comme carburant a suscité beaucoup d’intérêt pendant les crises pétrolières des années 70 en raison de son faible coût. Si des problèmes sont très vite survenus dans l’élaboration de mélanges essence-méthanol, l’obtention d’essence à partir du méthanol a été démontrée par la société Mobil (procédé MTG : méthanol to gasoline).
Une unité de production fonctionne en Nouvelle-Zélande depuis les années 80 et la seconde génération est opérationnelle en Chine.
Le méthanol pourrait également, à terme, remplir la même fonction que le naphte ou l’éthane (cf. Éthylène) dans des procédés actuels de l’industrie pétrochimique. Une unité pilote conçue par Total Petrochemicals pour évaluer la faisabilité technique et économique d’une une voie alternative de production d’oléfines, transformées ensuite en polymères, est opérationnelle depuis 2008.
Elle intègre les procédés de conversion de méthanol en oléfines (MTO), mis au point par UOP/Hydro, et celui de craquage des oléfines (Olefin-Cracking Process, OCP), développé conjointement par Total et UOP.

Pour aller plus loin, le recyclage du dioxyde de carbone, en excès dans l’atmosphère, par hydrogénation en méthanol (cf. Dioxyde de carbone) et, à travers lui, en carburants et oléfines est largement étudié. Cette nouvelle approche, appelée « économie du méthanol » vise le stockage de l’énergie et la diversification des sources de grands intermédiaires, mais pose le problème d’une source économique de dihydrogène.

Pensées du jour :

    • « Méthanolage et Greenage sont-elles les deux mamelles de l’avenir ? »
    • « Pour la sauvegarde de l’esprit des bois, l’esprit de bois a recours à la catalyse chimique.
       »

Sources :

Pour en savoir plus :

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