L’agence américaine de recherche en défense, DARPA, lance un appel à projets ambitieux pour révolutionner la production d’acide nitrique, un composant essentiel tant pour l’industrie militaire que civile. L’objectif : développer une méthode de fabrication décentralisée, économe en énergie et indépendante des importations d’ammoniac, afin de sécuriser les chaînes d’approvisionnement américaines.
Ce programme, baptisé HNO3 (High-Efficiency Nitrogen Oxidation), vise à créer un procédé permettant de produire de l’acide nitrique directement à partir de l’air et de l’eau. La DARPA souligne la vulnérabilité actuelle de la production, qui repose sur le procédé Haber-Bosch/Ostwald et l’importation d’environ 2,5 millions de tonnes d’ammoniac chaque année. Une perturbation de cette chaîne d’approvisionnement pourrait avoir des conséquences majeures, allant de la production de munitions à l’approvisionnement alimentaire.
L’initiative se déroulera en deux phases principales sur une période de 42 mois. La première phase, d’une durée de 12 mois (avec une option de prolongation de 12 mois), se concentrera sur la conception et la construction d’un réacteur capable de produire un litre d’acide nitrique par jour, de qualité laboratoire. La phase 2, d’une durée de 18 mois, culminera avec une démonstration sur le terrain d’un système produisant 50 litres par jour.
La DARPA recherche des approches innovantes qui permettent des avancées significatives dans la science des matériaux, des dispositifs ou des systèmes. Les propositions doivent viser une efficacité énergétique bien supérieure à celle des méthodes actuelles, qui nécessitent environ 600 kJ par mole, soit plus de six fois le minimum thermodynamique. L’agence exclut explicitement les améliorations incrémentales et privilégie les solutions disruptives.
L’oxydation directe de l’azote via des approches électrochimiques est considérée comme particulièrement prometteuse, bien que des défis techniques subsistent en matière de catalyseurs, de voies de réaction et de réactions secondaires. Les chercheurs devront développer des catalyseurs capables de favoriser l’oxydation de l’azote tout en minimisant la production d’oxygène indésirable. La conception des réacteurs devra également prendre en compte le transport de masse et la solubilité de l’azote.
L’acide nitrique est un produit chimique polyvalent, utilisé à grande échelle dans la production d’engrais (entre 60 et 70 millions de tonnes produites annuellement au niveau mondial), d’explosifs, de propulseurs, ainsi que de polymères tels que le nylon et le polyuréthane. Selon la DARPA, la capacité à produire cet acide de manière autonome et efficace est cruciale pour la sécurité nationale et la compétitivité industrielle des États-Unis.
Une équipe indépendante de vérification et de validation sera chargée de tester les catalyseurs et d’évaluer les performances des réacteurs développés dans le cadre du programme HNO3.