Une équipe internationale de scientifiques utilise des matériaux poreux ressemblant à des éponges qui peuvent piéger le dioxyde de carbone dans leurs cavités tout en laissant passer d’autres gaz tels que l’azote.
Les matériaux sont fabriqués à partir de sucre et de sels de métaux alcalins à faible coût, ils seraient donc suffisamment bon marché pour un déploiement à grande échelle, et ils pourraient être particulièrement efficaces pour limiter les dommages environnementaux des centrales électriques au charbon.
L’article de l’équipe est publié dans Angewandte Chemie, une publication de la Société allemande de chimie. Phillip Milner, professeur adjoint de biologie chimique et chimique à l’Université Cornell, a dirigé la collaboration.
Au cours des 100 dernières années, la principale méthode de capture du carbone en chimie a été un processus connu sous le nom de lavage aux amines. Les amines sont des composés organiques dérivés de l’ammoniac qui contiennent de l’azote. En solution aqueuse, ils sont capables d’éliminer sélectivement le dioxyde de carbone des mélanges gazeux. Cependant, l’oxygène les dégrade à chaque fois qu’ils sont cyclés, ce qui signifie qu’il faudrait produire de plus en plus de matériau, ce qui augmente le coût.
Plutôt que d’essayer de comprendre comment surmonter le problème d’oxydation des amines, le laboratoire de Milner a expérimenté une famille différente de matériaux et les a conçus spécifiquement pour la capture du dioxyde de carbone.
Le nouveau projet se concentre sur des matériaux de type éponge contenant des sites d’hydroxyde dans leurs pores. En règle générale, les solutions de sels d’hydroxyde réagissent de manière réversible avec le dioxyde de carbone et forment des sels de bicarbonate, tels que le bicarbonate de soude, piégeant le dioxyde de carbone. Mais pour régénérer le sel hydroxyde, le matériau doit être chauffé jusqu’à 500 à 800 degrés Celsius, ce qui n’est pas une mince affaire, et pas bon marché non plus.
L’auteure principale et doctorante Mary Zick a découvert qu’en incorporant des faisceaux de molécules de sucre appelées cyclodextrines comme starter et en les faisant bouillir avec des sels de métaux alcalins dans l’eau, elle pouvait créer un matériau semblable à une éponge qui est criblé de cavités dans lesquelles le dioxyde de carbone se lie fortement, mais dans lequel d’autres gaz comme l’azote passent facilement.
« Les émissions de charbon sont toujours le premier contributeur anthropique aux émissions de dioxyde de carbone dans le monde », a déclaré Milner. « Ce qui est bien dans ce travail, c’est que Mary a non seulement trouvé un matériau utile pour la capture du dioxyde de carbone à partir des gaz de combustion du charbon, mais elle a également décrit les relations structure-propriété qui nous permettront de concevoir des matériaux pour d’autres applications, comme la capture du CO2 à partir de gaz naturel. centrales électriques au gaz, ainsi que peut-être même à partir de l’air, ce qui est l’un des très grands défis de notre époque. »
Mary E. Zick et al, Capture de dioxyde de carbone sur des sites d’hydroxyde nucléophiles dans des cadres organiques métalliques à base de cyclodextrine résistants à l’oxydation, Angewandte Chemie International Edition (2022). DOI : 10.1002/anie.202206718