Démontré: le dioxyde de carbone provenant des processus industriels, ou même directement de l’air, peut être capté et transformé en carburants 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 est devenu gaz de synthèseun élément clé des carburants liquides durables et des bouteilles en plastique, Acide glycoliquelargement utilisé dans l’industrie cosmétique.
La différence – capitale – avec les expériences précédentes est que l’équipe britannique a pris du CO2 provenant 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 convertir 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 pétrolière et gazière 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 convertissent 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 photographie. Motiar Rahaman / Université de Cambridge
Jusqu’à présent, ces expériences utilisant l’énergie solaire utilisaient du CO2 pur et concentré provenant d’un cylindre, mais pour que la technologie soit utile en pratique, elle devait être capable de capter activement le CO2 provenant de 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 au décarburationmais aussi dans le défossilisation: nous devons éliminer complètement les combustibles fossiles pour créer une économie véritablement circulaire« , dit Reisner.
« À moyen terme, cette technologie pourrait contribuer 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 complètement les combustibles fossiles de l’équation et capter le CO2 de l’air« , souligne-t-il.
Les chercheurs se sont inspirés du 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 le carbone, nous avions capturer et utiliser carbone, nous pourrions transformer le CO2 en quelque chose d’utile au lieu de l’enfouir sous terre, avec des conséquences inconnues à long terme, et éliminer l’utilisation de combustibles fossiles », ajoute-t-il.
Un photoréacteur à feuille artificielle fonctionnant sous irradiation solaire. Ariffin Mohamad Annuar / Université de Cambridge
Les chercheurs ont adapté leur technologie pour travailler avec des 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 les autres gaz présents dans l’air, comme l’azote et l’oxygène, s’échappent sans danger.. Ce procédé permet aux chercheurs de concentrer le CO2 de l’air, facilitant ainsi leur travail », explique l’Université de Cambridge.
Vers un avenir sans carbone
Le système intégré contient une photocathode et une photoanode et comporte deux compartiments : d’un côté la solution de CO2 est captée et transformée en gaz de synthèse, un simple carburant. D’un autre côté, les plastiques sont transformés en produits chimiques utiles uniquement en utilisant la lumière du soleil.
« Le composant 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, ceux-ci « 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 d’énergie solaire utilise deux déchets nocifs, le plastique et les émissions 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 produire du carburant propre », explique Rahaman. « De cette manière, nous pouvons retirer l’industrie des combustibles fossiles du processus de production de combustibles, 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 tirer quelque chose d’utile est spécial. Il est satisfaisant de voir que nous pouvons également le faire en utilisant uniquement la lumière du soleil », ajoute Kar.
Les scientifiques travaillent actuellement sur un dispositif de démonstration sur table, plus efficace et plus pratique, « pour mettre en évidence les avantages de la combinaison du captage direct de l’air et de l’utilisation du CO2 comme la voie vers un avenir sans carbone« , détaille l’université de Cambridge.
Rapport de référence : https://www.cell.com/joule/fulltext/S2542-4351(23)00219-2
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