La plupart des composés organiques, qu’ils soient simples ou complexes, peuvent être produits de plusieurs manières. Seuls les plus rentables d’entre eux peuvent être utilisés pour la production commerciale. La production de formaldéhyde utilise l’une des deux méthodes catalytiques impliquant le méthanol (CH3OH) : l’oxydation douce ou la déshydrogénation. Le catalyseur utilisé peut être un mélange de molybdène et d’oxyde de fer, ou encore d’argent. Un catalyseur au molybdène nécessite une température d’environ 480 à 750 °F (250 à 400 °C) pour entretenir la réaction, tandis que l’argent nécessite la température beaucoup plus élevée de 1200 °F (650 °C).
Il pourrait sembler que la production de formaldéhyde à l’aide d’un oxydant fort constituerait une troisième option. Cette voie ne convient cependant pas, car l’aldéhyde souhaité lui-même risquerait de subir une oxydation pour former un acide carboxylique – dans ce cas, l’acide formique (HCOOH). L’une des caractéristiques que partagent les méthodes d’oxydation douce et de déshydrogénation est la nécessité d’une chaleur continue pour soutenir le processus. Cela peut sembler augmenter de manière prohibitive le coût de fabrication de la production de formaldéhyde. Cependant, les deux processus sont exothermiques, ce qui signifie que chaque réaction dégage de la chaleur, ce qui les rend tous deux autonomes.
L’utilisation d’un catalyseur au molybdène et à l’oxyde de fer nécessite de faire passer un mélange de méthanol et de vapeurs mélangées à de l’air sur le catalyseur. Stoechiométriquement – ou, en termes de quantités de réactifs et de produits chimiques – l’équation pour cela est 2 CH3OH + O2 → HCHO + 2 H2O + Δ. La lettre grecque delta signifie chaleur. Bien qu’une partie de cette chaleur soit utilisée pour maintenir le processus de réaction, une partie peut être utilisée à d’autres fins, telles que l’alimentation des turbines des centrales. Bien que la production de formaldéhyde oxydant soit parfois utilisée, elle est moins courante que la méthode de déshydrogénation.
Un catalyseur couramment utilisé dans le processus de déshydrogénation de la production de formaldéhyde est l’argent, bien que l’argent puisse réagir, en partie, via la voie oxydative. Comme c’est le cas avec le catalyseur oxydant à base d’oxyde de molybdène et de fer, les vapeurs de méthanol sont combinées avec de l’air et passées sur le catalyseur – le métal lui-même existe sous forme granulaire et cristalline. Les réactions du molybdène et de l’argent ont toutes deux lieu sur une chaudière à vapeur. Les vapeurs résultantes, qui contiennent le produit de formaldéhyde plus les vapeurs de méthanol n’ayant pas réagi, sont ensuite condensées et purifiées. Dans le cas du procédé de déshydrogénation, le gaz effluent restant comprend de l’hydrogène ; le gaz est brûlé pour produire de la vapeur qui alimente la chaudière.
L’équation de réaction pour le processus de déshydrogénation est CH3OH → HCHO + H2. Des catalyseurs supplémentaires qui peuvent être utilisés à la place de l’argent comme agent de déshydrogénation sont le chromite de cuivre et l’acétate de palladium. Des conditions particulières sont requises pour son bon fonctionnement. Forme de catalyseur hétérogène, l’acétate de palladium agit comme un agent de transfert de phase. Cela signifie qu’il se comporte un peu comme un détergent, permettant le transfert de réactif entre deux phases non miscibles – une aqueuse, une organique.