Un système alimenté par l'énergie solaire transforme le plastique et les gaz à effet de serre en carburants durables

Des chercheurs ont mis au point un système capable de transformer les déchets plastiques et les gaz à effet de serre en carburants durables et autres produits de valeur, en utilisant uniquement l'énergie du soleil.

Les chercheurs de l'université de Cambridge ont mis au point un système capable de convertir deux flux de déchets en deux produits chimiques en même temps.

Le réacteur convertit le dioxyde de carbone (_CO2) et les plastiques en différents produits utiles dans toute une série d'industries. Lors des tests, le_CO2 a été converti en gaz de synthèse, un élément clé des carburants liquides durables, et des bouteilles en plastique ont été transformées en acide glycolique, largement utilisé dans l'industrie cosmétique. Le système peut facilement être réglé pour produire différents produits en changeant le type de catalyseur utilisé dans le réacteur.

La transformation des plastiques et des gaz à effet de serre - deux des plus grandes menaces qui pèsent sur le monde naturel - en produits utiles et précieux grâce à l'énergie solaire est une étape importante dans la transition vers une économie plus durable et circulaire. Les résultats sont présentés dans la revue Nature Synthesis.

"Convertir les déchets en quelque chose d'utile en utilisant l'énergie solaire est un objectif majeur de notre recherche", a déclaré le professeur Erwin Reisner du département de chimie Yusuf Hamied, auteur principal de l'article. "La pollution plastique est un énorme problème dans le monde entier, et souvent, une grande partie des plastiques que nous jetons dans les bacs de recyclage sont incinérés ou finissent dans les décharges."

Reisner dirige également le centre des plastiques circulaires de Cambridge (CirPlas), qui vise à éliminer les déchets plastiques en combinant la pensée bleue et les mesures pratiques.

D'autres technologies de "recyclage" à l'énergie solaire sont prometteuses pour lutter contre la pollution plastique et réduire la quantité de gaz à effet de serre dans l'atmosphère, mais à ce jour, elles n'ont pas été combinées en un seul processus.

"Une technologie solaire qui permettrait de lutter à la fois contre la pollution plastique et les gaz à effet de serre pourrait changer la donne dans le développement d'une économie circulaire", a déclaré Subhajit Bhattacharjee, coauteur de l'article.

"Nous avons également besoin de quelque chose qui puisse être réglé, de sorte que vous puissiez facilement apporter des modifications en fonction du produit final que vous souhaitez", a déclaré le Dr Motiar Rahaman, coauteur de l'article.

Les chercheurs ont mis au point un réacteur intégré comportant deux compartiments distincts : un pour le plastique et un pour les gaz à effet de serre. Le réacteur utilise un absorbeur de lumière à base de pérovskite - une alternative prometteuse au silicium pour les cellules solaires de la prochaine génération.

L'équipe a conçu différents catalyseurs, qui ont été intégrés à l'absorbeur de lumière. En changeant le catalyseur, les chercheurs pouvaient alors modifier le produit final. Les tests du réacteur dans des conditions normales de température et de pression ont montré que le réacteur pouvait convertir efficacement les bouteilles en plastique PET et le_CO2 en différents combustibles à base de carbone tels que le CO, le gaz de synthèse ou le formiate, en plus de l'acide glycolique. Le réacteur mis au point à Cambridge a permis de fabriquer ces produits à un taux qui est également beaucoup plus élevé que celui des procédés photocatalytiques classiques de réduction du_CO2.

"En général, la conversion du_CO2 nécessite beaucoup d'énergie, mais avec notre système, il suffit de l'éclairer, et il commence à convertir les produits nocifs en quelque chose d'utile et de durable", a déclaré Rahaman. "Avant ce système, nous n'avions rien qui puisse fabriquer des produits de grande valeur de manière sélective et efficace."

"Ce qui est si spécial dans ce système, c'est sa polyvalence et sa capacité de réglage - nous fabriquons des molécules à base de carbone assez simples pour le moment, mais à l'avenir, nous pourrions être en mesure de régler le système pour fabriquer des produits beaucoup plus complexes, simplement en changeant le catalyseur", a déclaré Bhattacharjee.

Reisner a récemment reçu un nouveau financement du Conseil européen de la recherche pour contribuer au développement de son réacteur solaire. Au cours des cinq prochaines années, ils espèrent poursuivre le développement du réacteur pour produire des molécules plus complexes. Les chercheurs affirment que des techniques similaires pourraient un jour être utilisées pour développer une usine de recyclage entièrement alimentée par l'énergie solaire.

"Le développement d'une économie circulaire, où nous fabriquons des choses utiles à partir des déchets au lieu de les jeter dans les décharges, est vital si nous voulons nous attaquer de manière significative à la crise climatique et protéger le monde naturel", a déclaré Reisner. "Et alimenter ces solutions en utilisant le soleil signifie que nous le faisons de manière propre et durable."