Le carbone présent dans l’atmosphère est l’un des principaux facteurs du changement climatique. Des chercheurs de l’Université McGill ont conçu un nouveau catalyseur permettant de convertir le dioxyde de carbone (CO2) en méthane, une source d’énergie plus propre, à l’aide de minuscules particules de cuivre appelées nanoagrégats. Alors que la méthode traditionnelle de production de méthane à partir de combustibles fossiles introduit davantage de CO2 dans l’atmosphère, le nouveau procédé, l’électrocatalyse, n’en introduit pas davantage.
« Les jours ensoleillés, on peut utiliser l’énergie solaire, ou les jours venteux, on peut utiliser le vent pour produire de l’électricité renouvelable, mais dès que l’électricité est produite, il faut l’utiliser », explique Mahdi Salehi, doctorant au laboratoire d’électrocatalyse de l’Université McGill. « Mais dans notre cas, nous pouvons utiliser cette électricité renouvelable mais intermittente pour stocker l’énergie dans des produits chimiques comme le méthane. »
En utilisant des nanoagrégats de cuivre, explique Salehi, le dioxyde de carbone de l’atmosphère peut être transformé en méthane et une fois le méthane utilisé, tout dioxyde de carbone libéré peut être capturé et « recyclé » en méthane. Cela créerait une « boucle fermée du carbone » qui n’émet pas de nouveau dioxyde de carbone dans l’atmosphère. La recherche, publié récemment dans le journal Catalyse appliquée B : Environnement et énergiea été rendu possible par le Centre canadien de rayonnement synchrotron (CLS) de l’Université de la Saskatchewan (USask).
« Dans nos simulations, nous avons utilisé des catalyseurs au cuivre de différentes tailles, depuis les petits avec seulement 19 atomes jusqu’aux plus gros avec 1000 atomes », explique Salehi. « Nous les avons ensuite testés en laboratoire, en nous concentrant sur la façon dont la taille des clusters influençait le mécanisme de réaction. »
Crédit : Centre canadien de rayonnement synchrotron
« Notre principale découverte est que les nanoagrégats de cuivre extrêmement petits sont très efficaces pour produire du méthane », poursuit Salehi. « Il s’agit d’une découverte importante, qui indique que la taille et la structure des nanoagrégats de cuivre jouent un rôle crucial dans le résultat de la réaction. »
L’équipe prévoit de continuer à perfectionner son catalyseur pour le rendre plus efficace et d’étudier ses applications industrielles à grande échelle. Elle espère que ses découvertes ouvriront de nouvelles voies pour produire une énergie propre et durable.
Plus d’information:
Mahdi Salehi et al, Nanoclusters de cuivre : conversion sélective du CO2 en méthane au-delà de 1 A/cm², Catalyse appliquée B : Environnement et énergie (2024). DOI: 10.1016/j.apcatb.2024.124061