Comment les nanoparticules qui récoltent la lumière pourraient réduire les émissions climatiques

Un rendu du réacteur chimique photocatalytique prévu par Syzygy. Avec l'aimable autorisation de Syzygy

La fabrication de produits chimiques crée une énorme quantité d'émissions de gaz à effet de serre, provenant à la fois de la chaleur nécessaire à la production et des sous-produits des réactions elles-mêmes. Mais de nouvelles technologies issues du laboratoire pourraient transformer ces méthodes industrielles conventionnelles.

Une entreprise dérivée de l'Université Rice cherche une nouvelle façon de produire de l'hydrogène et d'autres produits chimiques en s'appuyant sur des nanoparticules qui permettent à la lumière, plutôt qu'à la chaleur, d'alimenter les réactions. Syzygy Plasmonique divulguera lundi qu'il a levé 5,8 millions de dollars, dans le cadre d'un cycle de financement co-dirigé par la société de capital-risque du MIT The Engine et la GOOSE Society of Texas. (Voir Investir dans la technologie qui vaut la peine d'attendre.)

La startup basée à Houston utilisera les fonds pour construire une usine pilote de production d'hydrogène. La société pense que la technologie pourrait réduire de moitié les émissions habituellement générées par le processus.

L'hydrogène représente aujourd'hui un marché de 130 milliards de dollars, principalement utilisé dans le raffinage du pétrole, la production chimique et la sidérurgie. Beaucoup pensent qu'il est également de plus en plus prometteur pour le stockage de l'énergie, comme moyen d'alimenter les véhicules et d'équilibrer le réseau électrique.

La grande majorité de l'hydrogène est produit à partir de gaz naturel , en utilisant un processus connu sous le nom de reformage à la vapeur qui utilise la chaleur, la pression et des catalyseurs chimiques pour convertir le gaz en hydrogène et, de manière problématique, en dioxyde de carbone. Entre ce sous-produit et la chaleur des combustibles fossiles, le procédé émet plus de 800 millions de tonnes de dioxyde de carbone par an, soit l'équivalent des émissions combinées du Royaume-Uni et de l'Indonésie, car le L'Agence internationale de l'énergie a noté dans un rapport récent .

Les fondateurs de Syzygy pensent qu'ils peuvent résoudre une grande partie du problème en remplaçant les catalyseurs chimiques par un nouveau type de photocatalyseur développé par et sous licence de l'Université Rice.

Un photocatalyseur plasmonique développé à l'Université Rice. Avec l'aimable autorisation de Syzygy

Les chercheurs étudient les photocatalyseurs depuis des décennies. Jusqu'à présent, cependant, ils ne sont utilisés que dans des applications limitées, comme la purification de l'eau et de l'air, en partie parce qu'ils ne se sont pas avérés très efficaces pour provoquer des réactions chimiques.

Les professeurs de riz Naomi Halas et Peter Nordlander, deux des cofondateurs de la société, ont trouvé un moyen de combiner les nanoparticules dites plasmoniques, une catégorie prometteuse de photocatalyseurs, avec des catalyseurs traditionnels. Dans un article publié en 2016 dans Actes de l'Académie nationale des sciences, les chercheurs ont découvert que ce approche de couplage livrée haute absorption de la lumière et réactions efficaces, et était hautement personnalisable pour des applications particulières.

Syzygy pense qu'en s'appuyant sur ces nanoparticules hybrides et en construisant un réacteur spécialisé, elle peut faire fonctionner le processus de production d'hydrogène à l'aide de LED, qui pourraient être alimentées par l'énergie éolienne, solaire ou hydroélectrique. Cela éliminerait la nécessité pour les combustibles fossiles brûlés de produire de la vapeur et de la chaleur supplémentaire dans le processus traditionnel, qui représentent environ la moitié des émissions.

Cela ne résoudrait pas les émissions du dioxyde de carbone créé en tant que sous-produit, bien que la société ait reçu une subvention du Département américain de l'énergie pour explorer les moyens de le faire également. La société pense que des photocatalyseurs similaires pourraient être utilisés pour produire des versions plus propres d'autres produits industriels fabriqués avec des catalyseurs, y compris potentiellement des carburants synthétiques et des engrais.

Syzygy fait partie d'une poignée de startups qui se concentrent sur la pollution climatique industrielle, qui produit plus de 20 % des États-Unis et émissions mondiales . (Voir Une nouvelle façon de fabriquer de l'acier pourrait réduire de 5 % les émissions de CO2 d'un seul coup .)

Le directeur général Trevor Best a déclaré que la société envisageait soit de construire et de vendre les réacteurs, soit d'octroyer une licence à la technologie. Mais à ce stade, la société n'a développé qu'une version de laboratoire à l'échelle du produit.

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