Des ingénieurs de l’Université de Cincinnati ont développé un système électrochimique prometteur pour convertir les émissions des centrales chimiques et électriques en produits utiles tout en luttant contre le changement climatique.
Jingjie Wu, professeur adjoint à l’UC College of Engineering and Applied Science, et ses étudiants ont utilisé une réaction en cascade en deux étapes pour convertir le dioxyde de carbone en monoxyde de carbone, puis en éthylène, un produit chimique utilisé dans tout, des emballages alimentaires aux pneus.
L’étude a été publiée dans la revue catalyse naturelle en collaboration avec l’Université de Californie à Berkeley et le Lawrence Berkeley National Laboratory.
Diplômé de l’UC College of Engineering and Applied Science, Tianyu Zhang, l’un des principaux auteurs de l’étude, a mené l’année dernière une étude similaire examinant les moyens de convertir le dioxyde de carbone en méthane, qui pourrait être utilisé comme carburant de fusée pour l’exploration de Mars.
« L’importance de la conversion en deux étapes est que la stratégie à faible coût nous permet d’augmenter la sélectivité et la productivité de l’éthylène en même temps », a déclaré Zhang. « Cette méthode peut être appliquée à diverses réactions car la structure de l’électrode est générale et simple. »
La sélectivité signifie isoler les composés souhaités. La productivité est la quantité d’éthylène que le réacteur peut produire.
« Nous réduisons de manière sélective les émissions de carbone à quelque chose qui est considéré comme précieux en raison de ses nombreuses applications en aval », a déclaré Zhang.
Les applications incluent une variété d’industries, des aciéries et des cimenteries à l’industrie pétrolière et gazière, a-t-il déclaré.
« À l’avenir, nous pourrons utiliser cette technique pour réduire les émissions de CO2 et en tirer profit. Ainsi, la réduction des émissions de carbone ne sera plus un processus coûteux », a-t-il déclaré.
L’éthylène a été appelé « le produit chimique le plus important au monde ». Il est utilisé dans une gamme de plastiques allant des bouteilles d’eau aux tuyaux en PVC, en passant par les textiles et le caoutchouc dans les pneus et l’isolation.
Le professeur Wu a déclaré que le produit chimique qu’ils produisent est connu sous le nom d' »éthylène vert » car il est fabriqué à partir de sources renouvelables.
« Idéalement, nous pouvons éliminer les gaz à effet de serre de l’environnement tout en produisant des carburants et des produits chimiques », a déclaré Wu. « Les centrales électriques et les usines d’éthylène émettent beaucoup de dioxyde de carbone. Notre objectif est de capturer le dioxyde de carbone et de le transformer en éthylène par conversion électrochimique. »
Jusqu’à présent, le procédé a nécessité plus d’énergie qu’il n’a produit d’éthylène. En utilisant des électrodes en tandem, les ingénieurs de l’UC ont pu augmenter la productivité et la sélectivité, deux indicateurs clés pour rendre le processus commercialement attractif pour l’industrie, a déclaré Wu.
Contenir et convertir les gaz à effet de serre présente d’énormes avantages environnementaux, a déclaré Wu.
« C’est piloté par le gouvernement. À l’avenir, nous avons besoin d’un développement durable, nous devons donc convertir le dioxyde de carbone », a-t-il déclaré.
Et Wu a déclaré que le cuivre n’est pas nécessairement le meilleur catalyseur pour cette réaction, de sorte que les experts de l’industrie ont probablement des alternatives qui pourraient encore augmenter la productivité et l’efficacité.
« Notre système est très général, mais vous pouvez utiliser des catalyseurs préférés », a déclaré Wu. «Mais même avec du cuivre commercial, nous avons pu plus que doubler les performances. Avec un catalyseur encore meilleur, nous pourrions résoudre le problème économique.
Wu a déposé des brevets pour sa conception l’année dernière.
Zhang a déclaré que le système mettra un certain temps à devenir économique. Mais ils ont déjà fait d’énormes progrès, a-t-il dit.
« La technologie s’est beaucoup améliorée en 10 ans. Je suis donc optimiste que nous verrons des progrès similaires au cours des 10 prochaines années. C’est un tournant », a déclaré Zhang.
sources de l’histoire :
Matériel fourni par Université de Cincinnati. Écrit à l’origine par Michael Miller. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.