Un nouvel article, publié dans le ACS Chimie & Ingénierie Durables journal, ont découvert que les aiguilles de pin pouvaient être utilisées pour produire des carburants renouvelables et des produits chimiques à valeur ajoutée, tels que les conservateurs utilisés en agriculture, en utilisant uniquement l’eau comme solvant.
Entre 6 et 8 millions de vrais sapins de Noël sont vendus chaque année au Royaume-Uni, dont environ sept millions se retrouvent à la décharge à la fin de la période des fêtes.
Non seulement cela coûte cher, mais une fois enfoui, chaque arbre libère 16 kg de gaz à effet de serre en se décomposant, produisant du méthane, qui est 25 fois plus puissant que le dioxyde de carbone (CO2).
Des recherches universitaires antérieures de 2018 ont révélé que des produits utiles pouvaient être fabriqués à partir des produits chimiques extraits des aiguilles de pin lors de leur traitement. À l’aide de chaleur et de solvants, l’étude de 2018 a établi que la structure chimique des aiguilles de pin pouvait être décomposée en un produit liquide (bio-huile), qui pourrait être utilisé dans la production d’édulcorants, de peinture, d’adhésifs et de vinaigre et un sous-produit solide (bio-char), qui pourrait être utilisé dans d’autres procédés chimiques industriels.
La recherche dans ce nouvel article s’appuie sur ce projet de recherche universitaire antérieur. Il a été réalisé par María Andérez-Fernández, titulaire d’un doctorat de l’Université de Valladolid. étudiant, qui visitait le département de génie chimique et biologique de l’Université de Sheffield au moment où une grande partie de la recherche a été menée, sous la supervision du Dr James McGregor.
Le Dr McGregor, maître de conférences au Département de génie chimique et biologique, a déclaré : « L’une des choses que nous faisons lorsque nous faisons réagir du dioxyde de carbone pour capturer le CO2 est d’utiliser un métal pour favoriser la réaction. Cela peut être inefficace et coûteux, donc nous sommes revenus à certains des travaux que nous avons effectués précédemment avec des aiguilles de pin, car nous avons réalisé que nous pouvions potentiellement les utiliser pour promouvoir la transformation du dioxyde de carbone en acide formique. »
Ce travail publié montre comment la réaction du dioxyde de carbone et de l’eau à des températures élevées peut créer des produits utiles.
Maria Andérez-Fernández a déclaré : « Nous avons découvert qu’au lieu que le métal et le dioxyde de carbone réagissent, nous pouvions faire réagir le dioxyde de carbone avec des aiguilles de pin et de l’eau à des températures élevées et une fraction des aiguilles de pin se transformerait en le même produit que le CO2.
« Le dioxyde de carbone est introduit sous forme de bicarbonate de sodium, communément appelé bicarbonate de soude ou bicarbonate de soude. Cette co-conversion avec le dioxyde de carbone capturé, que nous n’avions pas auparavant dans la recherche précédente sur les aiguilles de pin, a révélé que les deux choses améliorent le conversion l’un de l’autre, ce qui le rend plus efficace et dans ce cas, en faisant plus du produit final – l’acide formique. »
L’acide formique a de nombreuses applications, il peut être utilisé dans les piles à combustible pour stocker et transporter l’hydrogène, qui peut ensuite être utilisé comme source d’énergie, offrant une alternative propre aux combustibles fossiles, car il ne produit aucune émission nocive.
Il est également largement utilisé comme conservateur pour les aliments et agent antibactérien dans l’alimentation du bétail, ainsi que dans la fabrication du cuir et du caoutchouc.
Maria a ajouté : « Avec ces résultats, cette étude définit une nouvelle stratégie de valorisation du CO2 et de la biomasse résiduelle (le processus de réutilisation des déchets et de leur conversion en produits plus utiles) pour produire des carburants renouvelables et des produits chimiques à valeur ajoutée, en utilisant uniquement l’eau comme solvant et produisant une réaction simultanée qui simplifie le procédé et le rend plus efficace. »
L’étude a examiné l’utilisation de différents déchets – la canne à sucre ainsi que les aiguilles de pin – et a conclu que même si la canne à sucre fonctionnait plus efficacement, les raffineries pourraient utiliser des matières premières de biomasse mixtes à différents moments de l’année lorsque différents déchets sont plus abondants, par exemple, en utilisant aiguilles de pin en janvier.
Le Dr McGregor a ajouté : « Cela pourrait créer un défi dans la conception du procédé, car les raffineries utilisent actuellement des matières premières constantes tout au long de l’année. Ainsi, si ce que vous introduisez lorsque vos réactifs changent tout au long de l’année, cela devrait être construit Mais c’est un endroit où nous aimerions arriver pour qu’en janvier, nous utilisions les millions d’aiguilles de pin facilement disponibles plutôt que de les mettre à la décharge.
Si les aiguilles de pin étaient collectées après Noël et traitées de cette manière, les produits chimiques pourraient être utilisés pour remplacer les produits chimiques moins durables actuellement utilisés dans l’industrie.
Cela pourrait entraîner une diminution de l’empreinte carbone du Royaume-Uni en réduisant l’utilisation d’arbres de Noël artificiels à base de plastique, en réduisant la quantité de déchets de biomasse mis en décharge et en économisant potentiellement environ 100 000 tonnes métriques de gaz à effet de serre, actuellement libérés chaque année par les décharges. Arbres de Noël.
Plus d’information:
María Andérez-Fernández et al, Conversion hydrothermale synergique de solutions aqueuses de CO2 et liquéfaction de déchets de biomasse en formiate, ACS Chimie & Ingénierie Durables (2022). DOI : 10.1021/acssuschemeng.2c06218