Dans le cadre de la transition vers une agriculture plus durable, une équipe multidisciplinaire travaille sur le développement d’un dispositif innovant pour la production d’urée, un engrais largement utilisé. Ce projet, nommé CONFETI, vise à convertir électro-chimiquement le dioxyde de carbone (CO2) et l’azote (N2) en urée en utilisant de l’énergie renouvelable, offrant ainsi une alternative plus écologique et moins énergivore à la production d’engrais.
Le contexte de la production d’urée
Les méthodes actuellement utilisées par l’industrie agrochimique pour produire des engrais synthétiques sont énergivores et ont des impacts environnementaux et socio-économiques importants.
Dans le cadre de la transition européenne vers un modèle agricole plus durable et rentable, l’urée est devenue l’engrais azoté le plus populaire, avec une demande mondiale d’environ 180 à 200 millions de tonnes par an. Son utilisation présente par contre des inconvénients significatifs liés au stockage, aux problèmes opérationnels et économiques.
Le projet CONFETI vise à valider, à l’échelle du laboratoire, une technologie innovante et autonome pour la capture et la conversion photo-électrochimique du dioxyde de carbone (CO2) et des composés azotés (N2) directement à partir de l’air ou des gaz de combustion en urée.
Le système favorise l’économie circulaire en recyclant et en convertissant le nitrate (NO3-) non consommé par la plante en ammoniaque à l’aide de technologies photocatalytiques qui fonctionnent avec la lumière du soleil.
Le défi : une production durable d’urée
Le système CONFETI sera alimenté par des sources d’énergie renouvelables grâce à une combinaison de piles à combustible microbiennes du sol (SMFC) et de panneaux solaires.
Le système final de preuve de concept pour la production d’urée résultera de la combinaison de trois réacteurs à l’échelle de poche :
1) un réacteur électrochimique pour la capture, le stockage et la conversion du CO2 et du N2 en urée,
2) une pile à combustible du sol capable de générer de l’énergie à partir des micro-organismes présents dans les racines des plantes pour effectuer les réactions électrochimiques,
3) et un réacteur photochimique pour la réduction du nitrate (NO3-) en ammoniaque à l’aide de la technologie photocatalytique avec la lumière du soleil.
L’assemblage des 3 réacteurs en un seul système autonome permettra la production de l’engrais in situ, avec la valeur ajoutée de minimiser les épisodes de pollution indésirables associés aux sous-produits de l’engrais (c’est-à-dire le NO3-).
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L’énergie pour la catalyse photo-électrochimique sera également générée in situ à partir de sources d’énergie renouvelables. L’électricité nécessaire pour alimenter les dispositifs électro- et photocatalytiques sera générée sur place à partir de sources renouvelables.
Le consortium
La mise en œuvre de ce concept et la conception du système final seront possibles grâce à un consortium multidisciplinaire dirigé par l’Université Autonome de Barcelone (UAB) et complété par d’autres partenaires espagnols : l’Institut de Microélectronique de Barcelone (IMB-CNM-CSIC), le Centre de Recherche pour l’Énergie, l’Environnement et la Technologie (CIEMAT) et la société de biotechnologie BIOO ; l’Université d’Anvers (UANTWERPEN), de Belgique ; l’Université de Pise (uniPi), d’Italie ; le Centre National de la Recherche Scientifique français (CNRS) et l’Université Toulouse III – Paul Sabatier (UPS), de France ; et un partenaire associé des États-Unis : l’Université d’État de l’Iowa (IOWA).
L’équipe comprend des experts en capture et activation du CO2/N (UAB, CNRS-UPS), en catalyseurs (IOWA, UAB), en systèmes d’immobilisation bactérienne (IMB-CNM-CSIC), en ingénierie de circuits électroniques (uniPi), en processus électrochimiques (UAB, UANTWERPEN) et en photochimie solaire (CIEMAT), ainsi que BIOO, une PME spécialisée dans les énergies renouvelables et les piles à combustible microbiennes du sol.
En synthèse
Le projet CONFETI, avec une subvention de près de 4 millions d’euros, travaillera au cours des trois prochaines années pour permettre une production d’engrais plus durable et moins énergivore sans matières premières critiques et avec des réactifs chimiques nets et une empreinte carbone nulle, soutenant les politiques actuelles de l’UE et les défis mondiaux comme le Pacte Vert de l’UE, la Stratégie de l’UE pour une chimie durable, le Plan d’action pour une pollution zéro et le Règlement sur la taxonomie pour les activités durables, entre autres.
Pour une meilleure compréhension
Qu’est-ce que le projet CONFETI ?
Le projet CONFETI est une initiative visant à développer une technologie innovante pour la production d’urée, un engrais largement utilisé, en convertissant électro-chimiquement le dioxyde de carbone (CO2) et l’azote (N2) en utilisant de l’énergie renouvelable.
Quels sont les avantages de cette technologie ?
Cette technologie offre une alternative plus écologique et moins énergivore à la production d’engrais, favorise l’économie circulaire et minimise les épisodes de pollution associés aux sous-produits de l’engrais.
Qui sont les acteurs impliqués dans ce projet ?
Le projet est coordonné par l’Université Autonome de Barcelone (UAB) et implique plusieurs partenaires internationaux, dont des instituts de recherche, des universités et des entreprises de biotechnologie.
Quel est l’impact attendu de ce projet ?
Le projet vise à avoir un triple impact social sur plusieurs secteurs pertinents, notamment l’environnement et la santé humaine, la communauté agricole et l’industrie agrochimique.
Quel est le financement de ce projet ?
Le projet CONFETI a reçu une subvention de près de 4 millions d’euros et travaillera au cours des trois prochaines années pour permettre une production d’engrais plus durable et moins énergivore.
Références
Université Autonome de Barcelone (UAB) sur le projet CONFETI.
