Capter le dioxyde de carbone par un procédé électrochimique
La fondation Carl Zeiss finance un projet interdisciplinaire de captage et de stockage du CO2 à l'université d'Iéna à hauteur de 1,8 million d'euros
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La réduction desémissions de CO2 n'est pas la seule mesure importante pour réduire la teneur en dioxyde de carbone dans l'atmosphère terrestre, le captage et le stockage de ce gaz à effet de serre dans l'air sont également considérés comme essentiels. Dans son accord de coalition, le gouvernement fédéral actuel a donc fixé comme objectif le développement de technologiesde capture et de stockagedu CO2. Il considère notamment la capture directe de l'air (DAC) comme une "technologie d'avenir prometteuse pour réduire les émissions négatives". Des scientifiques de l'université Friedrich-Schiller d'Iéna veulent maintenant développer une méthode permettant de filtrer le dioxyde de carbone de l'air sur la base de procédés électrochimiques utilisant des matières premières renouvelables. Dans le cadre de son programme CZS Nexus, la fondation Carl Zeiss soutient le groupe de jeunes chercheurs dirigé par le chimiste Tilmann J. Neubert à hauteur de 1,8 million d'euros sur cinq ans.
Activer et désactiverla liaison au CO2
"Nous misons sur un procédé basé sur des processus de commutation électrochimiques", explique le chimiste de l'université d'Iéna. "Pour cela, nous voulons développer une cellule semblable à une batterie, dans laquelle se trouve une molécule fonctionnelle qui peut être activée et désactivée, fixant et libérant ainsi du dioxyde de carbone". Pour ce faire, l'équipe veut surtout utiliser des "quinones", c'est-à-dire des molécules organiques composées d'un cycle de six atomes de carbone dans lequel deux atomes d'oxygène sont liés par une double liaison aux deux coins opposés, et qui sont également présentes dans de nombreuses substances naturelles comme les plantes. Si l'on ajoute des électrons à cette liaison, les atomes d'oxygène deviennent chargés négativement et attirent ainsi le carbone légèrement chargé positivement dans leCO2 - le dioxyde de carbone s'accumule. Si l'on désactive ce mécanisme, il est à nouveau libéré et peut ainsi être enrichi.
"Contrairement aux méthodes habituelles, qui nécessitent par exemple de la pression ou de la chaleur, cette technologie est très économe en énergie et se combine bien avec l'électricité produite à partir de sources d'énergie renouvelables", explique Tilmann Neubert. Cette approche a donc le potentiel de rendre le DAC beaucoup plus économique.
Maîtriser deux défis
Pour que le procédé envisagé soit efficace et durable, les scientifiques d'Iéna doivent résoudre deux problèmes clés : D'une part, le système ne fonctionne durablement de manière efficace que si l'on parvient à réduire la quantité d'oxygène que les molécules rencontrent également. En effet, l'oxygène peut arracher des électrons au processus et déclencher ensuite des réactions secondaires indésirables. D'autre part, de nombreux composants, comme les électrolytes dans de telles cellules, sont encore souvent basés sur des solvants non durables - il faut donc trouver des alternatives aqueuses.
"Si nous parvenons à relever ces deux défis, je suis très confiant dans le fait que nous parviendrons à capturer plus deCO2 que celui produit par le processus et à permettre ainsi des émissions négatives", déclare le chercheur de l'université d'Iéna. "À long terme, nous devons concevoir l'émission, la capture, le stockage et la réutilisation du dioxyde de carbone comme une économie circulaire, dans laquelle tous les composants que nous y introduisons devraient également être cycliques et renouvelables - des solvants aux matériaux actifs".
Afin de pouvoir démontrer clairement que la méthode que son équipe va développer est plus verte, Tilmann Neubert a tenu à intégrer des collègues du domaine de l'ingénierie environnementale dans ce projet à vocation interdisciplinaire. "Nous voulons pouvoir calculer clairement et sans faille le bilan climatique de chaque étape, afin de souligner le caractère durable de cette technologie d'avenir", explique-t-il.
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