Comment stocker le CO2 de manière intelligente et efficace

C'est une sorte de Saint Graal des sciences (appliquées) : Dans le monde entier, les scientifiques cherchent des méthodes aussi efficaces que possible pour collecter_{le CO2} dès sa formation, puis soit le conserver en toute sécurité, soit le détruire, soit le réutiliser. Il existe certes actuellement des méthodes courantes de capture (captage) et de stockage (storage)_{du CO2} (en anglais : Carbon Dioxide). Toutefois, ces technologies de CSC sont toutes assez coûteuses (entre 50 et 150 dollars par tonne_{de CO2}) et leur efficacité est limitée. Même les procédés visant à éliminer de l'atmosphère le_CO2 déjà émis (Negative Emission Technologies, NETs) ne peuvent pas, à eux seuls, réduire sensiblement la quantité de ce "gaz à effet de serre".

C'est pourquoi de nouvelles voies sont nécessaires pour maîtriser ce problème urgent, car le changement climatique progresse rapidement, sans se laisser impressionner par les tempêtes, les sécheresses et la fonte des glaces. Outre la meilleure approche incontestée, qui consiste à ne pas émettre de dioxyde de carbone du tout, les scientifiques recherchent également des méthodes complémentaires pour maîtriser les_{émissions de CO2}, qui restent énormes. Il s'agit ici de mettre en œuvre des solutions sur site préservant les ressources lors de la production directe, mais aussi des technologies mobiles de capture du carbone.

Outre le CCS et le NET, une autre possibilité de capter le gaz est l'utilisation de matériaux organiques dits stimulants-réactifs (également appelés stimuli-réactifs). Markus Gallei, professeur de chimie des polymères à l'université de la Sarre, sait ce qui se cache derrière ce terme. Avec son collaborateur Jian Zhou et Marc Deissenroth-Uhrig, professeur d'énergies renouvelables à la htw saar, il a récemment publié un article de synthèse sur cette forme de_{capture du CO2} dans la revue spécialisée de haut niveau "Advanced Functional Materials". Celui-ci a même été mis en couverture de l'édition imprimée actuelle.

"Ces technologies se concentrent sur la 'commutabilité' pour l'absorption ou la libération de_CO2", explique Markus Gallei. En exposant un matériau donné à un stimulus, ce matériau peut absorber_{du CO2} et le libérer de manière ciblée lorsque le stimulus est activé. Un tel stimulus peut être la température, l'électricité, le stress mécanique, la lumière, la valeur du pH ou encore le magnétisme. "Ces stimuli peuvent également être combinés entre eux. De cette manière, nous pourrions développer des systèmes compacts et efficaces avec des plastiques intelligents et des matériaux organiques qui, contrairement aux systèmes actuels, nécessitent beaucoup moins d'énergie. C'est l'un des principaux problèmes des systèmes CCS courants", sait Markus Gallei, qui a axé une partie de ses recherches sur le développement de polymères efficaces. Certains de ses projets de recherche s'intéressent à la question de savoir comment_{le CO2} peut être capturé et surtout libéré en utilisant le moins de ressources possible.

"L'essentiel est que le_CO2 soit le plus pur possible pour de tels matériaux répondant à des stimuli, afin de pouvoir l'utiliser", explique le chimiste. C'est pourquoi ces procédés ne sont pas adaptés à toutes les_{sources de CO2} d'origine humaine. "La production d'acier, par exemple, génère beaucoup d'autres substances que_{le CO2}. Ici, ces méthodes ne seraient pas les meilleures. Mais pour les 'brûleurs mobiles' ou même dans les petites entreprises industrielles, des systèmes compacts pourraient être utilisés sur cette base", explique Markus Gallei.

"On peut bien sûr se demander ce qu'il y a de nouveau", reconnaît le professeur de chimie. Car lui et ses collègues ne font pas état de nouveautés au sens strictement scientifique dans l'article, ils ne font "que" résumer l'état de la technique dans ce domaine. "Mais jusqu'à présent, une telle vue d'ensemble manquait effectivement dans la littérature spécialisée. Les technologies sur lesquelles nous nous concentrons ne sont pas encore établies, mais nous pensons qu'elles offrent un grand potentiel." Le fait que l'article soit publié dans une revue spécialisée très respectée comme Advanced Functional Materials (facteur d'impact de 19) et qu'il se retrouve également en première page est la preuve que Markus Gallei, Marc Deissenroth-Uhrig et Jian Zhou ont vu juste avec cette évaluation.

Le fait que ce soient justement trois auteurs sarrois qui aient eu cette idée n'est pas non plus un hasard. "Ce travail a été réalisé dans le cadre du projet ENFOSAAR, qui est soutenu par le Land grâce aux fonds de transformation de la Sarre", explique Markus Gallei. Dans le cadre de ce groupement doté de 23 millions d'euros, la htw saar et l'université étudient, en collaboration avec le Fraunhofer IZFP, l'institut IZES et le DFKI, comment réussir la transformation pour faire face au changement climatique et structurel. "Grâce au fonds de transformation, la Sarre peut donc jouer un rôle de premier plan dans la maîtrise des questions d'avenir", résume Markus Gallei.

Si son travail peut servir de vue d'ensemble et d'inspiration à d'autres scientifiques du monde entier pour leurs propres recherches, c'est beaucoup gagné. Car pour maîtriser la_{concentration de CO2} dans l'atmosphère, il n'y a pas besoin d'un seul Saint Graal qui résoudrait à lui seul le problème. Ce sont plutôt de nombreuses petites "grilles" qui doivent agir ensemble pour éliminer le gaz de l'air ou pour l'empêcher d'y parvenir. Et certaines de ces "petites herbes" pourraient avoir leur origine en Sarre.