Les scientifiques et les ingénieurs travaillent sans relâche pour trouver des solutions innovantes et durables. Une équipe de chercheurs de l’Institut de technologie de Géorgie (Georgia Tech) a récemment mis au point un procédé prometteur qui pourrait révolutionner la capture directe du dioxyde de carbone (CO2) dans l’air et sa transformation en matière première utilisable.
Un catalyseur et un réacteur électrochimique novateurs
Les ingénieurs de Georgia Tech ont conçu un nouveau type de catalyseur et de réacteur électrochimique qui peut être facilement intégré aux systèmes de capture directe du CO2 existants. Cette approche réduit considérablement le coût et l’énergie nécessaires à ces systèmes, améliorant ainsi l’économie d’un processus que les chercheurs considèrent comme essentiel pour lutter contre le changement climatique.
Le catalyseur à base de nickel, associé à un assemblage d’électrodes à membrane bipolaire, permet d’extraire le CO2 des bicarbonates directement à côté du catalyseur, qui le convertit ensuite en monoxyde de carbone (CO) gazeux. Cette manœuvre combine deux étapes en une seule, ce qui permet d’économiser environ 90% de l’énergie nécessaire au processus de capture et environ 50% du coût en capital.
Une efficacité d’utilisation du CO2 doublée
Le système conçu par l’équipe de Marta Hatzell est extrêmement efficace pour utiliser tout le CO2 qui traverse le réacteur. Selon Hakhyeon Song, chercheur postdoctoral, leur configuration est deux fois plus efficace que les systèmes à base de gaz, avec une efficacité d’utilisation du CO2 de près de 70%, contre 35% pour les systèmes à base de gaz.
De plus, le catalyseur fonctionne bien dans un environnement acide, ce qui était une limitation des systèmes existants utilisant des membranes bipolaires. Le nouveau catalyseur à base de nickel supprime les interférences liées à la réaction d’évolution de l’hydrogène qui entre en concurrence avec la réaction de réduction du CO2 en CO.
Le monoxyde de carbone, une base pour de nombreux produits chimiques
La production de monoxyde de carbone à partir du CO2 capturé dans l’air est un processus complexe et intensif. Cependant, si elle est réalisée de manière économique, la matière première obtenue pourrait être intégrée aux processus chimiques existants et transformée en nouveaux produits utiles.
Selon Carlos Fernández, doctorant, le CO a été choisi car il constitue une bonne base pour presque tous les produits chimiques à base de carbone. À partir du CO, il est possible de produire des plastiques, des produits chimiques industriels importants comme l’éthylène, et peut-être même du carburant pour avions à l’avenir, grâce à des processus thermochimiques.
L’équipe de chercheurs travaille désormais sur l’établissement de ces connexions entre le CO produit et les processus industriels existants, afin de concrétiser le potentiel de cette technologie innovante dans la lutte contre le changement climatique.
Légende illustration : Le dispositif expérimental utilisé par les chercheurs du laboratoire de Marta Hatzell pour tester leur nouveau réacteur électrochimique pour la capture du carbone. Crédit : Candler Hobbs
Hakhyeon Song et al, Integrated carbon capture and CO production from bicarbonates through bipolar membrane electrolysis, Energy & Environmental Science (2024). DOI: 10.1039/D4EE00048J
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