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Les matériaux pourraient capturer le CO2 et le rendre utile
Bien que des progrès ont été réalisés pour limiter les émissions de carbone dans certains pays, en particulier en Europe et en Amérique du Nord, il est clair que trouver des moyens de capter le dioxyde de carbone des cheminées ou de l'atmosphère devient de plus en plus impératif. Les systèmes disponibles augmentent considérablement le coût de l'électricité des centrales équipées de la technologie. Et que faire de tout ce dioxyde de carbone après sa séparation reste problématique.
La structure complexe et hautement poreuse des cadres organiques covalents les rend particulièrement adaptés pour capturer le dioxyde de carbone.
Aujourd'hui, une équipe de scientifiques du Lawrence Berkeley National Laboratory et de l'Université de Californie à Berkeley a mis au point une méthode qui utilise des structures moléculaires super-poreuses appelées cadres organiques covalents , avec des catalyseurs pour convertir le dioxyde de carbone en monoxyde de carbone, qui peut être utilisé dans la fabrication d'une gamme de matériaux, notamment des carburants, des plastiques et même des produits pharmaceutiques.
Les nouveaux matériaux, explique Chris Chang, chimiste à la division des sciences chimiques du laboratoire de Berkeley et l'un des co-responsables de l'équipe de recherche, sont basés sur une structure poreuse très stable décorée de tous ces catalyseurs. Bien qu'il s'agisse d'une recherche à un stade précoce et loin d'être prête à être étendue aux niveaux des centrales électriques, il s'agit d'une étape importante vers la recherche de moyens pratiques d'absorber et d'utiliser le dioxyde de carbone dans les flux de déchets et dans l'air.
L'intégration des cadres avec des catalyseurs chimiques leur permet de convertir le dioxyde de carbone en monoxyde de carbone, qui peut être utilisé comme matériau de départ pour des produits chimiques utiles.
Développé pour la première fois au milieu des années 2000 par Omar Yagui , aujourd'hui professeur de chimie à l'UC Berkeley et codirecteur du Institut Kavli Energy NanoSciences , les cadres organiques covalents sont des cristaux complexes et hautement poreux qui ont une gamme d'applications potentielles dans le stockage de gaz, la photonique et divers processus chimiques. Ils sont particulièrement utiles comme matériaux de capture du carbone car ils fonctionnent en présence d'eau, ce qui signifie que vous pouvez éliminer les solvants organiques toxiques qui sont utilisés dans d'autres formes de capture du carbone ; vous ne résolvez plus un problème et en créez un autre, comme le dit Yaghi.
La capture du carbone représente la moitié de la solution ; le transformer en matériaux utilisables est la seconde moitié. Le défi a toujours été, pourriez-vous le convertir en un matériau de départ pouvant être utilisé comme matière première pour des produits chimiques utiles ? dit Yaghi. Ce travail est la première étape vers ce défi.
Les travaux sur la capture du carbone à partir des flux de déchets des centrales électriques ont stagné ces dernières années (voir Ce que la capture du carbone ne peut pas faire). Les approches actuelles se concentrent sur la capture post-combustion, utilisant généralement des solvants à base d'amines ; les méthodes de précombustion, telles que la gazéification du charbon avant de le brûler ; et l'oxy-combustion, qui brûle le charbon dans de l'oxygène pur plutôt que dans de l'air. Tous sont efficaces, mais ils sont chers et inefficaces. Et aucun ne fonctionnera pour éliminer le carbone de l'atmosphère (voir Can Sucking CO2 Out of the Atmosphere Really Work? ).
Les travaux sur de nouvelles techniques, comme les recherches de Yaghi et Chang et de leur équipe, pourraient ouvrir de nouvelles voies pour rendre la capture du carbone plus faisable. Une limitation est que la catalyse nécessite de l'énergie : ainsi, le système de capture et de conversion du dioxyde de carbone consommerait lui-même de l'électricité. Chang dit que l'un des objectifs est de relier les dispositifs de capture et de conversion du carbone aux panneaux solaires.
Capturer le carbone de manière sélective est un défi de taille, déclare Yaghi. Et le convertir en un matériau utile ajoute à cela. Il y a cinq ans, nous n'aurions pas pu dire que nous pouvions le faire. Maintenant, je ne dirais pas que nous l'avons résolu, mais nous sommes maintenant en mesure de dire que c'est faisable.