Transformer le dioxyde de carbone en carburant

L'énergie solaire concentrée pourrait-elle être utilisée pour inverser la combustion et reconvertir le dioxyde de carbone en essence ? C'est ce que les scientifiques de Laboratoires nationaux Sandia , à Albuquerque, dans le Nouveau-Mexique, visent à le découvrir en construisant un nouveau réacteur capable de réactiver chimiquement le dioxyde de carbone.

Puissance solaire : Mettre la touche finale à un capteur solaire géant, que les chercheurs de Sandia National Laboratories utiliseront pour alimenter un nouveau réacteur capable de produire du monoxyde de carbone à partir de dioxyde de carbone. Le monoxyde de carbone peut alors être utilisé dans la fabrication de carburants liquides.

L'appareil utilise une réaction thermochimique en deux étapes pour décomposer le dioxyde de carbone pour produire du monoxyde de carbone, explique Nathan Siegel, membre senior du personnel technique du département des technologies solaires de Sandia et l'un des chercheurs développant la technologie. Le dioxyde de carbone est un produit de combustion, donc ce que nous faisons, c'est inverser la combustion, dit-il. Le monoxyde de carbone peut alors être facilement utilisé pour produire une gamme de différents carburants, y compris l'hydrogène, le méthanol et l'essence, en utilisant des technologies conventionnelles.

À l'intérieur du réacteur Sandia, inventé par le chercheur de Sandia Rich Diver, se trouve un anneau en céramique de cobalt-ferrite, qui est essentiellement composé d'oxyde de fer et de cobalt. Un concentrateur solaire parabolique dirige la lumière du soleil sur le matériau céramique, le réchauffant à environ 1 500 °C et lui faisant renoncer à l'oxygène.

Comme l'anneau tourne continuellement, le matériau réduit passe dans une seconde chambre séparée contenant du dioxyde de carbone. Ayant renoncé à son oxygène, la céramique réagit avec le dioxyde de carbone, lui enlevant des atomes d'oxygène. Le résultat est la production de monoxyde de carbone. Le processus est continu, de sorte que la céramique oxydée retourne à nouveau dans la chambre solaire où elle est à nouveau réduite. Il fonctionnera soit avec du dioxyde de carbone pour produire du monoxyde de carbone, soit avec de l'eau pour produire de l'hydrogène, explique Siegel.

C'est du moins la théorie. Le groupe Sandia a réalisé des démonstrations de principe de différentes étapes de l'appareil mais n'a pas encore démontré qu'elles fonctionnent toutes ensemble. L'équipe est en train de construire un prototype qui sera prêt à être testé d'ici la fin du printemps. Il est construit à 95%, dit Siegel.

La céramique cobalt-ferrite a été développée à l'origine au Japon et est facile à produire. Pour maximiser son effet, le matériau est construit en une matrice de tiges entrecroisées d'un millimètre de diamètre. Ceci a pour effet de produire une surface spécifique élevée avec laquelle réagir avec le dioxyde de carbone.

D'ici juin prochain, les chercheurs s'attendent à ce que les performances du réacteur soient cartographiées, et s'il fonctionne aussi bien qu'ils le souhaitent, une version pratique pourrait être disponible d'ici cinq ans.

Pour le moment, nous cherchons à obtenir du dioxyde de carbone à partir de sources industrielles, explique Siegel. Le vrai potentiel, cependant, est de capturer les émissions de dioxyde de carbone et de les réutiliser comme carburant. Nous cherchons également des moyens d'extraire le dioxyde de carbone de l'air, dit-il. Cela permettrait au réacteur d'être monté n'importe où, aspirant le gaz à effet de serre atmosphérique et le transformant en carburant. Cependant, souligne Siegel, il s'agit d'un stade de développement beaucoup plus précoce.

Malgré l'énorme potentiel, il y a actuellement très peu de recherches pour trouver des moyens d'exploiter l'énergie solaire pour produire du monoxyde de carbone à partir de dioxyde de carbone, dit Siegel. Mais une telle technologie traite directement deux problèmes : utiliser le dioxyde de carbone à bon escient et trouver un moyen de tirer le meilleur parti de la nature sporadique de l'énergie solaire. Il offre un moyen de stocker cette énergie solaire et de l'utiliser quand vous le souhaitez, dit-il.

C'est un excellent travail et, en principe, scientifiquement tout à fait possible, dit Christian Sattler , de l'Institut de thermodynamique technique du Centre aérospatial allemand, à Cologne. La question est, à quelle efficacité? il dit. Combien d'énergie faut-il pour effectuer cette réduction? Il peut être plus efficace d'utiliser l'énergie solaire pour la production directe d'électricité.

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