Des chercheurs ont mis au point un réacteur qui peut rapidement produire un carburant à partir de la lumière du soleil en utilisant du gaz carbonique, de l’eau et un composé appelé l’oxyde cérique.
Ce processus est analogue à celui utilisé au cours de la croissance des plantes où l’énergie provenant du soleil sert à convertir du gaz carbonique en polymères de sucres et en composés aromatiques. Ces produits peuvent par la suite perdre leur oxygène, soit au cours de la dégradation en sous-sol de plusieurs milliers d’années qui donnera les carburants fossiles, soit par un processus plus rapide de dissolution, fermentation et hydrogénation qui fournira du biocarburant.
Actuellement, la conversion de la lumière en un carburant chimique n’est toutefois pas le procédé le plus efficace et la production de combustible par ce moyen est encore lointaine.
Les chercheurs ont récemment exploré d’autres possibilités d’utiliser la lumière du soleil pour transformer le gaz carbonique en hydrocarbure sans passer par les étapes intermédiaires de la croissance de végétaux puis de leur dégradation. William Chueh et ses collègues font maintenant la démonstration d’un type de réacteur où la concentration de rayons lumineux permet de chauffer de l’oxyde cérique – un oxyde de la terre rare cérium – à une température suffisante pour dissocier certains oxygènes de sa structure. Pour compenser cette perte, le matériau prélève alors des atomes d’oxygène de l’eau ou du gaz carbonique, ce qui produit alors de l’hydrogène ou du monoxyde de carbone qui pourront, avec d’autres catalyseurs, être combinés pour donner des carburants.
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Doté d’une fenêtre étroite par laquelle entre la lumière du soleil concentrée, le réacteur à cavité est conçu pour réfléchir à l’intérieur plusieurs fois la lumière et recueillir ainsi le maximum d’énergie solaire. Les pièces cylindriques d’oxyde cérique sont dans la cavité et soumises à des centaines de cycles de chauffage et refroidissement pour induire la production de carburant.
« High-Flux Solar-Driven Thermochemical Dissociation of CO2 and H2O Using Nonstoichiometric Ceria » par W.C. Chueh, M. Abbott, D. Scipio, S.M. Haile du California Institute of Technology à Pasadena, CA ; C. Falter, P. Furler et A. Steinfeld de la Eidgenössische Technische Hochschule (ETH) à Zürich, Suisse ; A. Steinfeld du Solar Technology Laboratory, Paul Scherrer Institute à Villigen, Suisse.
Although currently, the prototype is not very efficient, with the fuel created harnessing between just 0.7 and 0.8 percent of the solar energy put into the device. This inefficiency is because most of the energy is lost through heat loss through the reactor’s wall or through the re-radiation of sunlight back through the device’s aperture. However, the researchers believe that a commercially viable device with efficiency rates of up to 19 percent is possible by using better insulation and smaller apertures.