05.09.2022 - Technische Universität Wien

Recyclage des gaz à effet de serre

De nouveaux catalyseurs en pérovskite pourraient être utilisés partout où du méthane et du dioxyde de carbone sont produits simultanément

LeCO2 et le méthane peuvent être transformés en produits de valeur. Mais jusqu'à présent, les catalyseurs nécessaires à de telles réactions perdent rapidement leur efficacité. La TU Wien a maintenant développé des alternatives plus stables.

Lorsqu'il est impossible d'empêcher la production de gaz à effet de serre nocifs, il faut les transformer en quelque chose d'utile : cette approche est appelée "capture et utilisation du carbone". Pour ce faire, des catalyseurs spéciaux sont nécessaires. Jusqu'à présent, le problème était qu'une couche de carbone se formait rapidement sur ces catalyseurs, ce que l'on appelle la "cokéfaction", et que le catalyseur perdait son efficacité. La TU Wien a adopté une nouvelle approche : de minuscules nanoparticules métalliques ont été produites sur des cristaux de pérovskite grâce à un prétraitement spécial. L'interaction entre la surface du cristal et les nanoparticules garantit alors que la réaction chimique souhaitée a lieu sans le redoutable effet de cokéfaction.

Le reformage à sec : Les gaz à effet de serre deviennent du gaz de synthèse

Le dioxyde de carbone (CO2) et le méthane sont les deux gaz à effet de serre d'origine humaine qui contribuent le plus au changement climatique. Ces deux gaz sont souvent présents en combinaison, par exemple dans les installations de biogaz. "Le reformage à sec du méthane est une méthode qui peut être utilisée pour convertir les deux gaz en un gaz de synthèse utile en même temps", explique le professeur Christoph Rameshan de l'Institut de chimie des matériaux de l'Université technique de Vienne. "Le méthane et le dioxyde de carbone sont transformés en hydrogène et en monoxyde de carbone - et il est ensuite relativement facile de produire d'autres hydrocarbures à partir de ces gaz, jusqu'aux biocarburants."

Le grand problème ici est la stabilité des catalyseurs : "Les catalyseurs métalliques qui ont été utilisés jusqu'à présent pour ce processus ont tendance à produire de minuscules nanotubes de carbone, explique Florian Schrenk, qui prépare actuellement sa thèse dans l'équipe de Rameshan. Ces nanotubes se déposent sous la forme d'un film noir à la surface du catalyseur et le bloquent.

Les cristaux de pérovskite, la clé du succès

L'équipe de la TU Wien a maintenant créé un catalyseur aux propriétés fondamentalement différentes : "Nous utilisons des pérovskites, c'est-à-dire des cristaux contenant de l'oxygène, qui peuvent être dopés avec différents atomes métalliques", explique Christoph Rameshan. "Vous pouvez insérer du nickel ou du cobalt, par exemple, dans la pérovskite - des métaux qui ont également été utilisés en catalyse auparavant."

Un prétraitement spécial du cristal avec de l'hydrogène à environ 600 °C permet aux atomes de nickel ou de cobalt de migrer vers la surface et d'y former des nanoparticules. La taille de ces nanoparticules est cruciale : On a réussi à obtenir des nanoparticules d'un diamètre de 30 à 50 nanomètres. La réaction chimique souhaitée a alors lieu sur ces minuscules grains, mais dans le même temps, l'oxygène contenu dans la pérovskite empêche la formation de nanotubes de carbone.

"Nous avons pu montrer dans nos expériences : Si vous choisissez la bonne taille de nanoparticules, aucun film de carbone n'est créé - la cokéfaction n'est plus un danger", explique Florian Schrenk. "De plus, les nanoparticules sont stables, la structure du catalyseur ne change pas, il peut être utilisé de manière permanente."

Une composante importante de la bioraffinerie de demain

Les nouveaux catalyseurs pérovskites pourraient être utilisés partout où du méthane et du dioxyde de carbone sont produits simultanément - c'est souvent le cas lorsqu'il s'agit de substances biologiques, par exemple dans les usines de biogaz. En fonction de la température de réaction choisie, on peut influencer la composition du gaz de synthèse obtenu. Ainsi, la transformation des gaz à effet de serre nocifs pour le climat en produits de valeur pourrait devenir une composante importante d'une économie circulaire durable.

Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.

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