En utilisant 70% moins d’énergie, sans chaleur ni eau, un système de capture directe de l’air inspiré des piles à combustible de RepAir surmonte les défis techniques courants des techniques de capture de l’air conventionnelles.
La start-up israélienne RepAir développe un système de capture du carbone pour combler les lacunes techniques des technologies de capture directe de l’air (DAC). Alors que les méthodes conventionnelles nécessitent une énergie considérable pour extraire le dioxyde de carbone (CO2) de l’atmosphère, le système électrochimique de RepAir consomme 70% moins d’énergie que les techniques de DAC à sorbant liquide concurrentes.
Prototype de terrain DAC de RepAir. Image utilisée avec l’aimable autorisation de RepAir
Le système DAC de RepAir consomme moins de 600 kWh par tonne de CO2 retirée, y compris la régénération. Son empreinte carbone est minime, avec moins de 50 kg de CO2 émis pour chaque tonne extraite.
Amir Shiner, PDG de RepAir, qui a cofondé la start-up en 2020, a déclaré à pÉlectrique que la faible consommation d’énergie permet au système d’être net négatif, même lorsqu’il est connecté au réseau électrique.
« Les besoins énergétiques exceptionnellement faibles de RepAir sont un changement de paradigme, nous permettant d’accélérer rapidement et même de nous connecter au réseau », a déclaré Shiner. «. Les chercheurs estiment que les émissions annuelles de CO2 de l’année dernière ont dépassé 40 milliards de tonnes à l’échelle mondiale, dont près de 37 milliards de tonnes provenant des combustibles fossiles.
La technologie DAC s’inspire du concept de l’application originale de DAC : la plantation d’arbres. Selon l’Agence européenne pour l’environnement, un arbre peut absorber environ 22 kg de CO2 par an, en échange de l’oxygène. C’est probablement la façon la moins coûteuse de réaliser une DAC, mais il est difficile de l’étendre en raison des contraintes foncières et du temps d’attente pour la maturation des arbres.
L’industrie du climat s’intéresse de plus en plus aux technologies à impact négatif sur le carbone pour compenser les émissions grâce au stockage et aux crédits carbone. Cependant, les technologies actuelles de DAC reposent sur des matériaux coûteux et ne parviennent pas à résoudre des limitations telles que la flexibilité des sites, les besoins en maintenance et le fonctionnement continu.
Une autre critique courante des technologies de DAC est leur intensité énergétique élevée. Les avantages de l’élimination du CO2 sont annulés si cette énergie provient du réseau électrique, qui est fortement dépendant des combustibles fossiles dans de nombreux pays, notamment aux États-Unis, où le charbon et le gaz naturel représentent 60% de la production d’électricité à grande échelle. Cependant, certains systèmes de DAC abordent cette préoccupation grâce à des sources d’énergie renouvelable.
Vidéo utilisée avec l’aimable autorisation de RepAir
RepAir met en avant le fait que le seul besoin énergétique de son système DAC est une source d’énergie renouvelable. Étant donné qu’il fonctionne à température ambiante, aucun chauffage externe n’est nécessaire. Shiner a noté que, bien qu’il utilise toujours le réseau électrique, ses faibles besoins énergétiques compensent l’empreinte supplémentaire.
« Aujourd’hui, nous pouvons nous appuyer sur la connexion au réseau en raison de notre très faible consommation d’énergie et, malgré l’intensité carbone supplémentaire, réaliser des retraits nets grâce à nos besoins en énergie extrêmement faibles », a-t-il déclaré. « Cela permettra également un déploiement plus rapide.
Fonctionnement du système DAC de RepAir
Le système DAC de RepAir fonctionne de manière similaire à une batterie ou une pile à combustible, utilisant deux électrodes séparées par une membrane. Le système à double cellule ne nécessite pas d’eau. Il repose plutôt sur l’humidité de l’air. Le processus comprend quatre étapes.
- Étape 1. L’air est aspiré dans la cathode, où un courant génère des ions hydroxyde. Les molécules de CO2 se lient pour former du carbonate et des ions bicarbonate.
- Étape 2. Les ions sont transportés à travers la membrane vers l’anode, et le processus de liaison est annulé. Les hydroxydes sont consommés et un gaz CO2 pur est extrait.
Étapes 1 et 2. Image utilisée avec l’aimable autorisation de RepAir
- Étape 3. Le système fonctionne en continu en inversant la polarité de la cellule et le flux d’air d’entrée toutes les quelques heures.
- Étape 4. Les cellules peuvent être empilées pour maximiser la capacité de capture du CO2. Shiner déclare que les cellules sont enfermées dans un matériel polymère recyclé, avec 200 à 300 cellules dans une pile.
Étapes 3 et 4. Image utilisée avec l’aimable autorisation de RepAir
Contrairement aux technologies concurrentes construites avec des métaux rares, RepAir utilise des matériaux facilement disponibles comme l’acier, le ciment et le plastique. Shiner a déclaré que ces matériaux ont une empreinte carbone inférieure à 5%.
Lancement d’un prototype de terrain extérieur
RepAir a sorti sa technologie du laboratoire l’année dernière et a démontré ses performances techniques dans un environnement de terrain de toit. L’entreprise a atteint un niveau de maturité technologique (TRL) de 6, une étape importante vers la viabilité commerciale et permettant la capture du carbone à moins de 100 dollars la tonne. Selon l’Agence internationale de l’énergie, le TRL 6 implique de tester un prototype complet en vue du déploiement. Les étapes suivantes nécessitent des démonstrations concrètes avant l’exploitation commerciale.
« Le lancement du prototype de terrain extérieur a été une réalisation majeure », a déclaré Shiner. Cela sert d’excellent outil de recherche et développement pour évaluer continuellement les résultats et apporter les modifications nécessaires pour développer un produit optimal.
À l’intérieur du conteneur du prototype de terrain DAC de RepAir. Image utilisée avec l’aimable autorisation de RepAir
La société a refusé de divulguer la capacité annuelle de retrait du prototype, mais elle rapporte des progrès alors que l’équipe de R&D surveille ses performances et apporte des ajustements si nécessaire.
« Nous nous concentrons sur l’amélioration des performances des mesures technologiques cruciales, notamment en améliorant la durée de vie de nos éléments technologiques principaux », a déclaré Shiner. «. Elle commencera à exploiter une ligne de production pilote pour les électrodes plus tard cette année.
Les ingénieurs ont suivi les performances techniques du démonstrateur extérieur avec cette interface utilisateur. Image utilisée avec l’aimable autorisation de RepAir
Shiner a ajouté : « À partir de là, notre stratégie de mise à l’échelle consiste à multiplier la capacité de notre installation par 10 tous les deux à trois ans, en atteignant des dizaines de milliers de tonnes par an en 2026, des centaines de milliers de tonnes par an en 2028 et le niveau de mégatonnes d’ici 2030.
Les projets futurs du DAC de RepAir
Shiner a déclaré que RepAir est en discussion avec plusieurs partenaires et clients potentiels.
Les investisseurs stratégiques de l’entreprise comprennent des géants du pétrole et du gaz tels que Repsol, Shell et Equinor, qui développent de vastes projets et ont évalué RepAir comme le principal candidat pour leurs solutions. Shiner a déclaré que le système DAC de RepAir ne serait pas utilisé dans les processus de récupération assistée du pétrole (EOR), contrairement à d’autres technologies à base de membranes configurées pour utiliser le CO2 capturé pour augmenter l’extraction de pétrole des puits épuisés.
La principale source de revenus de RepAir sera la vente de crédits de réduction du CO2 à partir d’accords de rachat. Elle a déjà conclu des accords de pré-achat de crédits avec la société de services de paiement Stripe et son fonds axé sur le climat, Frontier, qui a acheté 199 tonnes en 2022.