Radu Custelcean, un chimiste organique au laboratoire national d’Oak Ridge du ministère de l’Énergie, travaille avec des collègues pour développer un système économe en énergie et méthode durable pour épurer le dioxyde de carbone directement de l’air afin qu’il puisse être stocké sous terre ou converti en produits utiles tels que l’éthanol, qui peut être utilisé pour fabriquer des produits allant du carburant au désinfectant pour les mains. La technologie a remporté un prix R&D 100 et est actuellement concédée sous licence à des sociétés privées, notamment Holocene et Reactwell.
Les percées scientifiques de Custelcean permettent aux technologies de capture directe de l’air d’éliminer les émissions de dioxyde de carbone héritées, une stratégie essentielle pour atteindre zéro émission nette de carbone. Le développement de ces technologies révolutionnaires nécessite une connaissance fondamentale des matériaux et des processus chimiques cultivée au cours de décennies de recherche scientifique fondamentale.
Sur quel problème lié au climat travaillez-vous ?
Notre équipe travaille sur des approches pour éliminer le dioxyde de carbone directement de l’atmosphère, connu sous le nom de capture directe de l’air, à l’aide de nouveaux matériaux bis-imino-guanidine, ou « BIG ». La recherche couvre tout le spectre de la science fondamentale qui fait progresser la compréhension des matériaux et répond aux questions fondamentales sur leur fonctionnement et comment nous pouvons les rendre plus efficaces, à l’application de ces découvertes pour développer et mettre à l’échelle les technologies de capture directe de l’air en collaboration avec l’industrie.
Pourquoi la recherche est-elle importante ?
S’attaquer à l’empreinte carbone mondiale nécessitera de nombreuses stratégies d’atténuation différentes. De nombreuses technologies se concentrent sur la réduction de la consommation de combustibles fossiles et la réduction des émissions à leurs sources, mais nous devrons également récupérer des gigatonnes de dioxyde de carbone déjà présentes dans l’atmosphère. Le captage direct de l’air est un moyen de relever ce défi, mais il a été difficile de le développer à une échelle suffisamment grande pour avoir un impact sur le climat. En tant que problème de séparation chimique, il diffère de la capture à la source ponctuelle qui élimine le dioxyde de carbone des flux d’échappement concentrés, tels que les émissions des centrales électriques. Le dioxyde de carbone est beaucoup plus dilué dans l’air, de sorte que le matériau doit saisir quelques molécules dispersées dans une mer composée principalement d’autres composants et le faire rapidement et efficacement. Les défis connexes consistent à développer des méthodes économes en énergie pour libérer le dioxyde de carbone à des fins d’utilisation ou de stockage, et pour recycler et réutiliser le matériau de capture du carbone.
Nos recherches répondent à ces défis en se concentrant sur la conception de nouveaux matériaux et la compréhension des facteurs qui déterminent leur efficacité à capturer et à libérer le dioxyde de carbone. Des milliards de tonnes de dioxyde de carbone sont ajoutés à l’atmosphère chaque année, une grande partie provenant de sources dispersées telles que les automobiles, les avions et les ménages. Ces émissions sont difficiles à capter à la source et finissent dans l’atmosphère. Des technologies de capture directe de l’air sont nécessaires pour capturer ces émissions ainsi que les émissions héritées.
Qu’est-ce qui vous motive ?
La façon dont ce projet a pris une vie qui va bien au-delà de ce que nous avions initialement imaginé a été incroyablement gratifiante. Plus il y a de gens qui s’impliquent, plus il crée d’élan. Je me suis concentré sur la science du développement et de l’optimisation des matériaux pour la capture du carbone, mais vous avez besoin de beaucoup d’autres personnes d’horizons différents pour transformer le travail en une technologie du monde réel. Nous travaillons avec des ingénieurs pour concevoir des équipements efficaces et avec l’industrie pour étendre le processus. Les partenaires apportent de nouvelles perspectives qui font croître la technologie. C’est motivant quand vous avez une communauté de personnes investies dans le déploiement d’un projet pour avoir un impact réel sur le changement climatique mondial.
Qu’en est-il de la recherche qui vous empêche de dormir la nuit ?
Le passage de la recherche fondamentale à la recherche appliquée est très excitant mais peut aussi être une source d’anxiété. Mon intérêt a commencé par des questions fondamentales sur comment et pourquoi un matériau se comporte d’une certaine manière et non par l’attente que les connaissances aient un résultat évident ou que je me retrouve à développer une technologie de capture directe de l’air. Plus la recherche va vers l’application, moins j’ai de contrôle sur elle. Je pense à la façon dont la chimie se comportera dans le monde. Est-ce que ça tiendra à différentes échelles ? Quels nouveaux problèmes devrons-nous résoudre ? Il y a aussi l’espoir que le travail se poursuivra car un défi aussi important que le changement climatique nécessitera des décennies d’attention soutenue pour être relevé.
Que diriez-vous à un étudiant intéressé à poursuivre une carrière en sciences du climat ou dans un domaine connexe ?
Je dirais pour comprendre que nous sommes à un moment — cela n’arrive peut-être qu’une fois dans de nombreuses générations — où nous avons l’occasion de nous attaquer à un problème majeur auquel notre société est confrontée. La science, en particulier la recherche fondamentale, a tendance à avancer lentement, et nous ne savons pas toujours comment ou si les découvertes que nous faisons aujourd’hui auront un impact sur la route. Pour la recherche en sciences du climat, il existe un réel besoin et une réelle opportunité de proposer des solutions à un défi connu.
L’autre côté de mon conseil serait d’apprécier que vous ne savez pas toujours où la science vous mènera, et il est normal d’être motivé par votre curiosité. Notre découverte des BIG qui a lancé ce voyage vers une technologie du monde réel a commencé comme un accident chanceux.