Démontré: le dioxyde de carbone provenant des processus industriels, ou même directement de l’air, peut être capté et transformé en combustibles propres et durables en utilisant uniquement l’énergie du soleil. Cela a été démontré par des chercheurs de l’Université de Cambridge, qui ont développé un réacteur à énergie solaire qui convertit le CO2 et les déchets plastiques capturés en carburants durables et en produits chimiques précieux.
Lors des tests, le CO2 a été converti en gaz de synthèseun composant clé pour les carburants liquides durables, et les bouteilles en plastique, en Acide glycoliquequi est largement utilisé dans l’industrie cosmétique.
La différence –capitale– avec les expériences précédentes est que l’équipe britannique a prélevé du CO2 à partir de sources « du monde réel », comme les rejets industriels ou l’air lui-même ; c’est-à-dire « sorti de nulle part ». Ils ont pu capter le CO2, le concentrer et le transformer en carburant durable.
Il est vrai que des améliorations sont encore nécessaires avant que cette technologie puisse être utilisée à l’échelle industrielle, mais les résultats, publiés dans la revue ‘Joule’, représentent une étape importante vers la production de carburants propres « pour stimuler l’économie, sans avoir besoin d’une extraction de pétrole et de gaz destructrice pour l’environnement », notent les auteurs de l’expérience.
Le groupe de recherche du professeur Erwin Reisner, du département de chimie de Yusuf Hamied, développe depuis plusieurs années des carburants durables à zéro carbone inspirés de la photosynthèse (processus par lequel les plantes transforment la lumière du soleil en nourriture), utiliser des feuilles artificiellesqui convertissent le CO2 et l’eau en carburant en utilisant uniquement l’énergie du soleil.
Une feuille artificielle. Le côté photoanode (carré vert) est visible sur la photo. Motiar Rahaman / Université de Cambridge
Jusqu’à présent, ces expériences solaires ont utilisé du CO2 pur et concentré à partir d’un cylindre, mais pour que la technologie soit pratique, elle devait être capable de capturer activement le CO2 des processus industriels ou directement de l’air.
Décarbonisation et défossilisation
Le problème est que le CO2 n’est qu’un des nombreux types de molécules présentes dans l’air. Le défi technique consiste donc à rendre cette technologie suffisamment sélective pour convertir le CO2 hautement dilué.
« Nous ne nous intéressons pas seulement aux décarburationmais aussi dans le défossilisation: nous devons éliminer complètement les combustibles fossiles pour créer une véritable économie circulaire« dit Reisner.
« A moyen terme, cette technologie pourrait aider à réduire les émissions de carbone en les captant de l’industrie et en les transformant en quelque chose d’utile, mais en fin de compte, nous devons supprimer entièrement les combustibles fossiles de l’équation et capturer le CO2 de l’air » précise-t-il.
Les chercheurs se sont inspirés de la la capture et le stockage du carbone (CSC), où le CO2 est capté, pompé et stocké sous terre.
« Le CSC est une technologie populaire parmi l’industrie des combustibles fossiles pour rréduire les émissions de carbone pendant que l’exploration pétrolière et gazière se poursuit« dit Reisner.
« Mais si au lieu de capter et de stocker du carbone, on avait attraper et utiliser carbone, nous pourrions faire quelque chose d’utile à partir du CO2 au lieu de l’enfouir sous terre, avec des conséquences à long terme inconnues, et éliminer l’utilisation de combustibles fossiles », ajoute-t-il.
Un photoréacteur avec une feuille artificielle fonctionnant sous irradiation solaire. Ariffin Mohamad Annuar / Université de Cambridge
Les chercheurs ont adapté leur technologie pour fonctionner aux gaz de combustion ou directement à partir de l’air, convertissant le CO2 et les plastiques en carburant et en produits chimiques, en utilisant uniquement l’énergie du soleil.
« En faisant barboter de l’air dans le système contenant une solution alcaline, Le CO2 est piégé de manière sélective et d’autres gaz dans l’air, tels que l’azote et l’oxygène, sont libérés sans danger. Ce procédé permet aux chercheurs de concentrer le CO2 de l’air, ce qui facilite leur travail », explique l’université de Cambridge.
Vers un avenir zéro carbone
Le système intégré contient une photocathode et une photoanode et comporte deux compartiments : d’un côté la solution de CO2 est captée qui est transformée en gaz de synthèse, un simple combustible. D’autre part, les plastiques sont transformés en produits chimiques utiles en utilisant uniquement la lumière du soleil.
« Le composant en plastique est une ‘astuce’ importante pour ce système », explique Motiar Rahaman, co-auteur de l’étude. « Capter et utiliser le CO2 de l’air rend la chimie plus difficile, mais si l’on ajoute Déchets plastiques au système, ils « donnent » des électrons au CO2 . Le plastique se décompose en acide glycolique, largement utilisé dans les cosmétiques, et le CO2 est transformé en gaz de synthèse, qui est un simple carburant », révèle Motiar Rahaman, co-auteur de l’étude.
« Ce système à énergie solaire prend deux déchets nocifs, les émissions de plastique et de carbone, et les transforme en quelque chose de réellement utile.Sayan Kar, également co-auteur de l’expérience.
Bouteilles en plastique à recycler. Pixabay
« Au lieu de stocker le CO2 sous terre, comme dans le CSC, nous pouvons le capturer dans l’air et en faire du carburant propre », explique Rahaman. « De cette manière, nous pouvons retirer l’industrie des combustibles fossiles du processus de production de carburant, ce qui, espérons-le, nous aidera à éviter la destruction du climat« , dit.
« Le fait que nous puissions efficacement extraire le CO2 de l’air et en faire quelque chose d’utile est spécial. C’est satisfaisant de voir que nous pouvons aussi le faire en utilisant uniquement la lumière du soleil », ajoute Kar.
Les scientifiques travaillent actuellement sur un appareil de démonstration de table, avec une efficacité et une praticité améliorées, « pour mettre en évidence les avantages de combiner la capture directe de l’air avec l’utilisation du CO2 comme chemin vers un avenir zéro carbone« , détaille l’université de Cambridge.
Rapport de référence : https://www.cell.com/joule/fulltext/S2542-4351(23)00219-2
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