Alors que le monde commence lentement à décarboner les processus industriels, atteindre des concentrations plus faibles de carbone atmosphérique nécessite des technologies capables de retirer le dioxyde de carbone existant dans l’atmosphère, plutôt que de simplement prévenir sa création.
Une nouvelle recherche de l’Université Northwestern propose une approche innovante pour capturer le carbone à partir de conditions environnementales ambiantes, en étudiant la relation entre l’eau et le dioxyde de carbone dans les systèmes pour informer la technique dite de « moisture-swing » (ou humidité-oscillation).
La capture de carbone par « moisture-swing »
La capture de carbone ambiante, ou «direct air capture» (DAC), permet de retirer le carbone des conditions environnementales typiques et constitue une arme dans la lutte contre le changement climatique. L’approche de la « moisture-swing » capture le CO2 à faible humidité et le libère à haute humidité. Cette méthode intègre des méthodologies cinétiques innovantes et une diversité d’ions, permettant l’élimination du carbone pratiquement partout.
« Nous élargissons et optimisons non seulement le choix des ions pour la capture du carbone, mais nous aidons également à démêler les bases fondamentales des interactions complexes entre les fluides et les surfaces », a indiqué Vinayak P. Dravid, co-auteur principal de l’étude et professeur à l’Université Northwestern.
Une approche énergétiquement avantageuse
Contrairement aux méthodes traditionnelles de capture de carbone, qui nécessitent une grande quantité d’énergie pour libérer le CO2 capturé, la technique de «moisture-swing» n’a pas de coût énergétique défini. Idéalement, l’humidité pourrait être obtenue « gratuitement » en s’appuyant sur un environnement possédant des réservoirs d’air secs et humides naturellement proches.
Le groupe de recherche a également élargi le nombre d’ions utilisés pour rendre la réaction possible. « Nous avons non seulement doublé le nombre d’ions qui présentent la capture de carbone dépendante de l’humidité souhaitée, mais nous avons également découvert les systèmes les plus performants à ce jour », a ajouté John Hegarty, co-premier auteur de l’article.
Vers une commercialisation de la capture directe de carbone
Des entreprises travaillent déjà à la commercialisation de la capture directe de carbone, en utilisant des crédits carbone pour inciter les entreprises à compenser leurs émissions. Contrairement à d’autres approches, cette méthode permet de séquestrer sans ambiguïté le CO2 directement à partir de l’atmosphère, où il pourrait ensuite être concentré et stocké ou réutilisé.
L’équipe du Professeur Dravid prévoit d’intégrer ces matériaux capturant le CO2 à leur plateforme d’éponge poreuse précédemment développée, conçue pour éliminer les toxines environnementales, notamment les hydrocarbures, les phosphates et les microplastiques.
En synthèse
Cette recherche présente une approche novatrice pour capturer le carbone à partir de conditions environnementales ambiantes en utilisant la technique de «moisture-swing». Cette méthode, énergétiquement avantageuse, pourrait constituer une arme supplémentaire dans la lutte contre le changement climatique.
Les efforts pour commercialiser la capture directe de carbone sont en cours, et l’intégration de ces matériaux capturant le CO2 à des plateformes existantes pourrait permettre de réduire encore davantage les émissions de gaz à effet de serre.
Pour une meilleure compréhension
1. Qu’est-ce que la capture de carbone par « moisture-swing » ?
La capture de carbone par «moisture-swing» est une technique qui permet de capturer le CO2 à faible humidité et de le libérer à haute humidité. Elle utilise des ions divers pour faciliter la réaction et permet de retirer le carbone de pratiquement n’importe quel environnement.
2. Comment cette méthode se compare-t-elle aux méthodes traditionnelles ?
Contrairement aux méthodes traditionnelles de capture de carbone, qui nécessitent une grande quantité d’énergie pour libérer le CO2 capturé, la technique de «moisture-swing» n’a pas de coût énergétique défini. Elle est également plus polyvalente, car elle peut être utilisée dans des environnements où la capture de carbone à la source n’est pas possible.
3. Quels sont les ions les plus efficaces pour la capture de carbone ?
Les ions ayant la valence la plus élevée, principalement les phosphates, sont les plus efficaces pour la capture de carbone par «moisture-swing». D’autres ions, tels que les silicates et les borates, ont également été identifiés comme étant efficaces pour cette application.
4. Comment la capture directe de carbone est-elle commercialisée ?
Des entreprises travaillent à la commercialisation de la capture directe de carbone en utilisant des crédits carbone pour inciter les entreprises à compenser leurs émissions. Cette approche permet de séquestrer le CO2 directement à partir de l’atmosphère, où il peut ensuite être concentré et stocké ou réutilisé.
5. Quelles sont les applications potentielles de cette recherche ?
L’équipe de recherche prévoit d’intégrer les matériaux capturant le CO2 à leur plateforme d’éponge poreuse précédemment développée, conçue pour éliminer les toxines environnementales, notamment les hydrocarbures, les phosphates et les microplastiques.
Légende illustration principale : «John Hegarty et Ben Shindel avec de nouveaux ions pour faciliter la capture du carbone» – Credit: Dravid lab / Northwestern University
Article : « . Expanding the Library of Ions for Moisture-Swing Carbon Capture . » – DOI : 10.1021/acs.est.3c02543
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