Une équipe de recherche multinationale en Chine dévoile un système d’électrolyse du dioxyde de carbone offrant une durabilité opérationnelle sans précédent.
Les émissions de dioxyde de carbone (CO2) ont augmenté régulièrement en raison de l’industrialisation et des activités humaines, accentuant les préoccupations concernant le changement climatique. Les récents efforts visant à convertir le CO2 en produits de valeur tels que des carburants et des produits chimiques ont été confrontés à des défis tels que la faible concentration de CO2, la conversion énergivore, des systèmes de conversion non viables et des sous-produits indésirables.
Récemment, une équipe chinoise a atteint une étape importante en développant une méthode pour exploiter le CO2, le principal gaz à effet de serre. Cet article explore l’impact du CO2 sur l’atmosphère, les obstacles rencontrés dans l’exploitation du gaz et les implications des dernières recherches.
Les émissions de carbone. Image utilisée avec l’aimable autorisation de Pexels
Le dioxyde de carbone et un climat stable
Le dioxyde de carbone absorbe et retient l’énergie thermique dans l’atmosphère de la Terre. Lorsque la lumière du soleil atteint la surface de la Terre, une partie de l’énergie est absorbée et réémise sous forme de chaleur. Les molécules de CO2 dans l’atmosphère absorbent cette énergie thermique, l’empêchant de s’échapper dans l’espace et réchauffant efficacement la planète.
Malgré sa faible concentration (0,04 %) dans l’atmosphère, le CO2 est essentiel pour maintenir un climat stable. Cependant, la combustion des combustibles fossiles et la déforestation ont considérablement augmenté la concentration de CO2. Le Met Office, le service météorologique du Royaume-Uni, a averti que les niveaux atmosphériques de CO2 devraient augmenter plus rapidement que la trajectoire nécessaire pour atteindre le seuil de réchauffement mondial de 1,5 °C d’ici 2024.
Effet de serre représenté. Image utilisée avec l’aimable autorisation de Wikimedia Commons
Même dans le cadre de la transition vers des sources d’énergie renouvelable, les combustibles fossiles continuent de jouer un rôle majeur dans la production d’énergie. Les émissions considérables de CO2 résultant de ces activités présentent une opportunité. S’ils sont capturés efficacement, ils pourraient éventuellement remplacer tout ou partie des 45 millions de tonnes métriques émises chaque année par des sources naturelles.
Cependant, l’obstacle principal entravant les techniques de capture et de conversion du carbone est leur demande en énergie considérable. Des méthodes telles que l’adsorption et la réduction nécessitent une quantité importante d’énergie, ce qui pose un défi majeur à leur mise en œuvre généralisée.
Une avancée majeure dans la conversion du dioxyde de carbone
Une équipe chinoise de l’Université d’Auckland et de l’Université des sciences et technologies de Huazhong (HUST) à Wuhan a récemment mis au point un système d’électrolyse capable de convertir le CO2 en acide formique avec une efficacité de plus de 93 %.
L’électrolyse consiste à décomposer les liaisons du CO2 et à les combiner avec de l’hydrogène pour obtenir des hydrocarbures de valeur tels que l’acide formique, le méthanol et l’éthanol. Traditionnellement, les matériaux de base alcalins servent d’électrolyte, mais ils génèrent des sous-produits indésirables tels que les carbonates, qui peuvent s’accumuler sur l’équipement, réduisant ainsi l’efficacité et la durabilité.
Pour résoudre ce problème, l’innovation clé réside dans l’utilisation d’électrolytes provenant directement de batteries au plomb usagées, représentant ainsi une alternative durable et respectueuse de l’environnement. Le procédé de recyclage des batteries usagées est énergivore et complexe, nécessitant l’incinération avant l’extraction des ions de plomb. Bien que le plomb soit un métal lourd dangereux en raison de sa toxicité, il est un catalyseur efficace dans la conversion des gaz à effet de serre. Le fait de donner une nouvelle utilisation à ces matériaux réduit les déchets et contribue à la préservation de l’environnement.
Batteries au plomb-acide en attente de recyclage. Image utilisée avec l’aimable autorisation de Sandia National Laboratories
Remarquablement, le processus de l’équipe a réussi à fonctionner en continu pendant au moins 5 000 heures sans diminution majeure de l’efficacité de production. À l’avenir, l’équipe souhaite continuer à développer la technologie pour une utilisation industrielle, ce qui pourrait révolutionner les industries à forte intensité de carbone et contribuer aux efforts de décarbonisation.
Vers un avenir durable
Selon l’équipe de recherche, l’extension de ce processus à une échelle industrielle pourrait rencontrer des difficultés opérationnelles telles que surchauffe des dispositifs. Cependant, grâce à des recherches continues, ils espèrent aller au-delà de la production d’acide formique en visant des dérivés tels que l’éthylène. Ce composé, surnommé « la substance chimique la plus importante au monde », présente des perspectives dans divers secteurs, de la textile à l’antigel, suscitant l’optimisme quant à de nouvelles avancées dans l’utilisation du CO2.