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Faire de l'essence à partir de dioxyde de carbone
Les chimistes ont montré qu'il est possible d'utiliser l'énergie solaire, associée au bon catalyseur, pour convertir le dioxyde de carbone en une matière première pour fabriquer une large gamme de produits, y compris les plastiques et l'essence.
Séparateur solaire : Un semi-conducteur de couleur ambre (phosphure de gallium), ainsi que des contacts métalliques, font partie d'un nouvel appareil qui utilise l'énergie solaire pour diviser le dioxyde de carbone afin de produire du monoxyde de carbone.
Des chercheurs de l'Université de Californie à San Diego (UCSD) ont récemment démontré que la lumière absorbée et convertie en électricité par une électrode en silicium peut aider à déclencher une réaction qui convertit le dioxyde de carbone en monoxyde de carbone et en oxygène. Le monoxyde de carbone est un produit chimique précieux qui est largement utilisé pour fabriquer des plastiques et d'autres produits, dit Clifford Kubiak , professeur de chimie à l'UCSD. C'est également un ingrédient clé dans un processus de fabrication de carburants synthétiques, y compris le gaz de synthèse (un mélange en grande partie de monoxyde de carbone et d'hydrogène), le méthanol et l'essence.
Le travail fait partie d'un effort croissant pour trouver des utilisations pratiques pour le dioxyde de carbone, un des principaux gaz à effet de serre, dit Philippe Jessop , professeur de chimie à l'Université Queen's, en Ontario, Canada. La conversion du dioxyde de carbone en monoxyde de carbone est difficile à faire, ce qui, selon Jessop, rend le travail de l'UCSD impressionnant et passionnant.
Au moins au début, un tel processus n'aura pas d'impact significatif sur la réduction des gaz à effet de serre dans l'atmosphère, ce qui nécessiterait des opérations à assez grande échelle, dit Kubiak. Mais tout processus chimique que vous pouvez développer qui utilise le CO2 comme matière première, plutôt que d'en faire un produit final, vaut probablement la peine d'être fait. Il ajoute que si les fabricants de produits chimiques vont de toute façon fabriquer des millions de livres de plastique, pourquoi ne pas les fabriquer à partir de gaz à effet de serre plutôt que de produire des tonnes de gaz à effet de serre dans le processus ?
Le système peut également faire partie d'une solution à un problème persistant avec l'énergie solaire. Pour que les panneaux solaires soient utiles lorsque le soleil ne brille pas, l'électricité qu'ils produisent doit être stockée. Une façon potentiellement pratique de le faire est de convertir l'énergie électrique en énergie chimique. Une approche populaire consiste à utiliser des cellules solaires pour produire de l'hydrogène, qui pourrait ensuite être utilisé dans des piles à combustible. Mais l'hydrogène gazeux est beaucoup plus difficile à transporter et à stocker que les carburants liquides, comme l'essence, qui contiennent beaucoup plus d'énergie en volume que l'hydrogène. Le système UCSD montre qu'il est possible d'utiliser l'énergie solaire pour produire du monoxyde de carbone qui, avec l'hydrogène, peut ensuite être converti en essence. Actuellement, le monoxyde de carbone est fabriqué à partir de gaz naturel et de charbon. Mais le dioxyde de carbone est une matière première plus attrayante en partie parce qu'il est très bon marché - en effet, c'est quelque chose que les entreprises industrielles paieront pour se débarrasser de leurs mains, dit Jessop. Il existe très peu de produits chimiques moins chers que les produits gratuits, et le dioxyde de carbone en fait partie, dit-il.
Dans le dispositif prototype, la lumière du soleil traverse le dioxyde de carbone dissous dans une solution avant d'être absorbée par une cathode semi-conductrice, qui convertit les photons en électrons. Aidés par un catalyseur, les électrons réagissent avec le dioxyde de carbone pour former du monoxyde de carbone à l'électrode. A l'anode, un catalyseur fait de platine-eau est converti en oxygène.
Pour fabriquer un carburant, le monoxyde de carbone peut être combiné à de l'hydrogène pour créer du gaz de synthèse dans une technologie bien connue appelée le procédé Fischer-Tropsch, qui a été largement utilisé pour fabriquer de l'essence à partir du charbon. Avec le nouveau processus de création de gaz de synthèse, cependant, les combustibles fossiles pourraient être inutiles.
Le système, que Kubiak a commencé à développer pour fabriquer de l'oxygène pour les missions habitées vers Mars, dont l'atmosphère est riche en dioxyde de carbone, est toujours en cours d'élaboration. Dans le premier prototype, environ la moitié seulement de l'énergie nécessaire aux réactions était fournie par le soleil, le reste provenant de l'électricité extérieure. C'est parce que les chercheurs ont décidé de prouver le concept en utilisant le silicium comme semi-conducteur. Ils travaillent maintenant avec un semi-conducteur au phosphure de gallium, qui possède exactement les bonnes propriétés électroniques pour déclencher les réactions nécessaires en utilisant uniquement la lumière du soleil.
À ce stade précoce – Kubiak dit que les systèmes commerciaux pourraient être dans 10 ans – l'efficacité et la rentabilité de la fabrication de carburants de cette manière ne sont pas connues. Kubiak dit qu'il est probable que pour les applications à grande échelle, son groupe devra utiliser des nanoparticules enrobées de catalyseur pour augmenter la surface, accélérant les réactions.