Des chimistes capturent le méthane atmosphérique avec du sucre

Un hydrate de carbone peut-il réellement aspirer le méthane, un gaz à effet de serre, directement dans l’air ? Des chercheurs de la faculté des sciences de l’université de Copenhague sont en train de le découvrir. Le méthane, 86 fois plus puissant que le CO2, est l’un des principaux responsables du réchauffement de la planète.

On estime que le méthane est responsable de 30 % de l’ensemble du réchauffement climatique dû aux émissions gazeuses. Des mégatonnes de ce gaz sont libérées par la production agricole animale et de nombreux processus industriels. Mais imaginez que nous puissions utiliser un élément aussi simple que le sucre – ou les hydrates de carbone – pour extraire le méthane de l’atmosphère et, ce faisant, freiner le réchauffement de la planète et le changement climatique.

C’est exactement ce que des chercheurs du département de chimie de la faculté des sciences ont entrepris d’étudier dans le cadre d’un nouveau projet de recherche financé par l’Independent Research Fund Denmark. Dans le cadre de ce projet, les chimistes tenteront de rendre la capacité d’un hydrate de carbone particulier à fixer le méthane si forte qu’il pourra capturer le méthane présent dans l’air qui nous entoure. Il est impossible de le faire aujourd’hui.  

« Un hydrate de carbone capture le méthane en le liant à lui-même et en l’encapsulant dans un petit anneau. Mais comme le méthane est composé de molécules très petites et difficiles à capturer, la capacité de liaison de l’hydrate de carbone doit être forte, et c’est ce que nous devons améliorer. La première étape consiste à bien comprendre le processus. Mais je pense qu’il y a de bonnes chances que nous réussissions à le faire fonctionner assez rapidement« , déclare Mikael Bols, professeur au département de chimie, qui dirige le projet.

La capacité de capter le méthane est connue depuis 1957

Se plonger dans les livres d’histoire peut s’avérer payant lorsqu’on cherche de nouvelles solutions à des problèmes. Avant de se lancer dans le projet avec ses étudiants, le professeur Bols a parcouru la littérature de recherche pour trouver des descriptions de la collecte du méthane.

En cours de route, une étude datant de 1957 est apparue. Dans celle-ci, une expérience menée par des chercheurs allemands démontrait qu’un glucide du nom d’α-cyclodextrine pouvait fixer le méthane et plusieurs autres gaz.

« L’article date d’avant ma naissance. Il montre que la capacité des glucides à se lier au méthane existe depuis un certain temps. Je ne suis simplement pas sûr que quelqu’un le savait. En fait, nos premières expériences montrent que les glucides se lient au méthane mieux que ne l’avaient observé les chercheurs allemands en 1957, ce qui est de bon augure« , déclare le professeur Bols. 

Aujourd’hui, en laboratoire, les chercheurs obtiennent que les glucides capturent le méthane en envoyant du gaz méthane à travers un liquide dans lequel se trouve le sucre, l’α-cyclodextrine. Au cours du processus, le méthane se lie au liquide et aux glucides. Soumis à un léger chauffage, le liquide libère le gaz, qui peut ensuite être concentré dans un réservoir.

« C’est ici qu’il faudra trouver ce qu’il faut faire avec le gaz collecté. On peut peut-être le recycler, le stocker sous terre ou le transformer en une autre substance. Les techniques pour le faire existent déjà« , explique Bols.

Une idée novatrice dans la recherche verte

La première étape de cette idée novatrice consiste à comprendre le processus par lequel les blocs moléculaires microscopiques des hydrates de carbone fixent le méthane et comment les améliorer pour qu’ils puissent capturer le gaz de l’atmosphère. Par le biais de la chimie de synthèse, les chimistes modifieront certaines des propriétés de la molécule.

« La molécule de glucide est un peu comme un beignet – un anneau avec un trou au centre où le méthane peut s’installer. Mais comme le méthane est une si petite molécule, il peut se glisser dans le trou sans se coincer. Nous devrons donc réduire la taille du trou« , explique le professeur Bols.

Le projet se déroulera sur les trois prochaines années et a reçu un financement de 2,8 millions de couronnes danoises de l’Independent Research Fund Denmark. Le projet est l’un des 37 projets de recherche sélectionnés comme étant les meilleures idées et les plus innovantes parmi les 337 demandes adressées à l’Independent Research Fund Denmark pour la recherche verte.

« Plus que jamais, la recherche verte est cruciale pour nous en tant que société si nous voulons réaliser nos ambitions écologiques. À ce titre, je suis à la fois confiante et fière de voir tant de chercheurs danois talentueux soumettre des idées pertinentes et potentiellement révolutionnaires« , déclare Maja Horst, présidente du conseil d’administration de l’Independent Research Fund Denmark.

Les faits concernant le méthane

Le méthane, principal composant du gaz naturel, est un gaz à effet de serre environ 86 fois plus puissant que le dioxyde de carbone (CO2).
Des mégatonnes de méthane sont produites et rejetées dans l'environnement par divers processus industriels et agricoles.
L'industrie mondiale du pétrole et du gaz a émis un peu plus de 70 mégatonnes de méthane dans l'atmosphère en 2020.
On estime que le méthane est responsable de 30 % de l'ensemble du réchauffement climatique dû aux émissions gazeuses.

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