Ces Chercheurs Américains Ont Trouvé Comment Recycler Les Gaz Polluants
L'idée est un rêve pour de nombreux chercheurs: récupérer le dioxyde de carbone de la combustion des combustibles fossiles et le transformer par réaction chimique en hydrocarbures utiles. Ce serait alors un cycle vertueux, une boucle fermée neutre en carbone qui pourrait réduire considérablement les émissions de gaz à effet de serre.
La technique pour y parvenir est connue depuis un certain temps et implique une réaction appelée hydrogénation, qui consiste à échanger les atomes d'oxygène du dioxyde de carbone avec des atomes d'hydrogène, afin d'obtenir des hydrocarbures comme le méthane (le principal ingrédient du gaz naturel).
Aujourd'hui, cette méthode est loin d'être rentable, car la réaction nécessite des catalyseurs spéciaux qui utilisent des métaux précieux coûteux comme le platine, qui ne peuvent être produits que dans des réacteurs contenant des gaz volatils fonctionnant à 1100 degrés Fahrenheit (593 ° C).
Mais tout cela est sur le point de changer. Des chercheurs de l'Université de Californie du Sud et du National Renewable Energy Lab (NREL) ont annoncé qu'ils avaient développé une méthode ce qui pourrait un jour nous permettre de réduire presque complètement nos émissions de dioxyde de carbone.
La méthode en question consiste à fabriquer des nanocatalyseurs moins chers et plus durables qui fonctionnent aussi bien que le platine, mais qui utilisent un métal beaucoup plus abondant: le molybdène. Cela peut être produit à un coût inférieur de 90% et à des températures «basses», près de 600 degrés.
Les catalyseurs sont des substances qui augmentent la vitesse d'une réaction chimique sans être consommées. Selon Frederick Baddour, chimiste à NREL, le Laboratoire national des énergies renouvelables, la petite taille de ces catalyseurs au carbure de molybdène est essentielle à leur efficacité. En effet, les réactions d'hydrogénation se produisent à la surface du catalyseur, déclenchées par ses caractéristiques physiques. Noah Malmstadt, professeur à l'Université de Californie du Sud, déclare: «Le catalyseur fournit une surface à laquelle les produits chimiques peuvent adhérer. Les nanoparticules sont toutes à la surface».
En général, lorsque les chimistes veulent fabriquer plus de produits pour moins, ils augmentent la capacité des réservoirs et la température. Mais la fabrication de nanocatalyseurs nécessite une méthode plus délicate. Frederick Baddour dit: "Vous ne pouvez pas simplement avoir un ballon géant. Il chauffe différemment, il n'est pas uniforme."
Le nouveau procédé développé, au contraire, utilise de minuscules réacteurs "millifluidiques", des tubes d'un diamètre d'un petit millimètre dans lesquels les chercheurs parviennent à créer des catalyseurs sur mesure. Le chimiste NREL poursuit: "Nous pouvons contrôler plus de caractéristiques du produit final, créer différentes formes, incorporer d'autres métaux."
Les petits réacteurs ne peuvent pas produire beaucoup de catalyseurs, c'est pourquoi l'équipe de Noah Malmstadt à l'Université de Californie du Sud a augmenté la capacité de ce processus grâce à la modularisation. Le laboratoire dispose désormais de 16 réacteurs millifluidiques, qui fonctionnent en parallèle.
L'équipe pourrait bientôt produire des «quantités industrielles pertinentes», qui peuvent être mesurées en kilogrammes chaque année. En dix ans, la demande de ces nanocatalyseurs pourrait atteindre plusieurs tonnes par an, utilisables de bien d'autres manières.
Au NREL, Frederick Baddour travaille à transformer le bois et l'herbe en combustibles plus polyvalents. Pour ce faire, il soumet la biomasse à la pyrolyse (chauffage sans oxygène) qui produit du carbone et de la vapeur, les ingrédients parfaits pour réagir avec les nanocatalyseurs.
En poussant la réflexion plus loin, on peut également imaginer de placer des nanocatalyseurs sur des électrodes afin de les transformer en membranes, qui pourraient être incorporées dans les systèmes de purification des centrales existantes. L'hydrogène nécessaire pourrait alors être produit par des électrolyseurs alimentés par des énergies renouvelables bon marché.
Ce domaine est en constante évolution et appelle de nombreuses autres découvertes. Lorsqu'on lui a demandé s'il avait déjà eu un effet eureka en travaillant sur ce projet, Frederick Baddour a répondu: "J'aime à croire que j'en vis un tous les jours."
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