Des ingénieurs de l’université de Cincinnati aux USA ont mis au point un système électrochimique prometteur pour convertir les émissions des usines chimiques et des centrales électriques en produits utiles tout en luttant contre le changement climatique.
Jingjie Wu, professeur adjoint au Collège d’ingénierie et de sciences appliquées de l’UC et ses étudiants ont utilisé une réaction en cascade en deux étapes pour convertir le dioxyde de carbone en monoxyde de carbone, puis en éthylène, un produit chimique utilisé dans tous les domaines, de l’emballage alimentaire aux pneus.
« Le monde est en train de passer à une économie à faible teneur en carbone. Le dioxyde de carbone est principalement émis par les industries énergétiques et chimiques. Nous convertissons le dioxyde de carbone en éthylène pour réduire l’empreinte carbone. L’idée de la recherche s’inspire de la théorie de l’éthylène. L’idée de recherche s’inspire du principe de base du réacteur à écoulement piston. Nous avons emprunté le principe de conception du réacteur dans notre conception d’électrodes segmentées pour la conversion en deux étapes. » a précisé M. Wu.
« Les applications comprennent une variété d’industries, depuis les aciéries et les cimenteries jusqu’à l’industrie pétrolière et gazière » a-t-il ajouté . « À l’avenir, nous pourrons utiliser cette technique pour réduire les émissions de carbone et en tirer profit. Ainsi, la réduction des émissions de carbone ne sera plus un processus coûteux »
L’éthylène a été qualifié de « produit chimique le plus important au monde ». Il est utilisé dans toute une série de plastiques, des bouteilles d’eau aux tuyaux en PVC, en passant par les textiles et le caoutchouc des pneus et des isolants.
Le professeur Wu indique que le produit chimique qu’ils produisent est connu sous le nom d’« éthylène vert », parce qu’il est créé à partir de sources renouvelables. « Idéalement, nous pourrions éliminer les gaz à effet de serre de l’environnement tout en produisant des carburants et des produits chimiques », a dit M. Wu. « Les centrales électriques et les usines d’éthylène émettent beaucoup de dioxyde de carbone. Notre objectif est de capturer le dioxyde de carbone et de le transformer en éthylène par conversion électrochimique. »
Jusqu’à présent, le processus nécessite plus d’énergie qu’il ne produit d’éthylène. En utilisant des électrodes en tandem, les ingénieurs de l’UC ont pu augmenter la productivité et la sélectivité, deux indicateurs clés pour rendre le processus commercialement attractif pour l’industrie. Le confinement et la conversion des gaz à effet de serre présentent d’énormes avantages pour l’environnement.
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« C’est une idée qui est poussée par le gouvernement. À l’avenir, nous aurons besoin d’un développement durable et nous devrons donc convertir le dioxyde de carbone », a-t-il déclaré.
Selon M. Wu, le cuivre n’est pas nécessairement le meilleur catalyseur pour cette réaction, c’est pourquoi les experts de l’industrie ont imaginé des solutions de remplacement qui pourraient encore améliorer la productivité et l’efficacité : « Notre système est très général, mais vous pouvez utiliser des catalyseurs préférés. Mais même avec du cuivre commercial, nous avons pu plus que doubler les performances. Avec un catalyseur encore meilleur, nous pourrions résoudre le problème économique. »
L’année dernière, M. Wu a déposé une demande de brevet pour sa conception. Selon lui, il faudra du temps pour que le système devienne économique. Mais ils ont déjà fait d’énormes progrès. « La technologie s’est beaucoup améliorée en dix ans. J’ai bon espoir que des progrès similaires soient réalisés au cours des dix prochaines années. Cela change la donne », a -il conclu.
Légende illustration : Jingjie Wu, professeur adjoint à l’UC College of Engineering and Applied Science, étudie les moyens de convertir le dioxyde de carbone en produits utiles. Photo/Andrew Higley/UC Creative + Brand
Article: « Highly selective and productive reduction of carbon dioxide to multicarbon products via in situ CO management using segmented tandem electrodes » – s41929-022-00751-0
