Un moyen moins gourmand en ressources de fabriquer de l'éthanol

Aujourd'hui, presque tout le carburant à l'éthanol est fabriqué à partir de maïs ou de canne à sucre, ce qui nécessite de vastes étendues de terre et d'énormes quantités d'eau et d'engrais. Des chercheurs de l'Université de Stanford ont maintenant développé un processus électrochimique qui pourrait être beaucoup moins cher et meilleur pour l'environnement.

Le travail est encore expérimental, mais il est important car le groupe a pu synthétiser de l'éthanol et d'autres produits souhaités avec si peu d'apport énergétique. Les niveaux d'activité du CO signalés ici sont sans précédent et constituent un grand pas vers la réalisation d'un système pratique de conversion du CO en éthanol, selon Clifford Kubiak , professeur de chimie et de biochimie à l'Université de Californie à San Diego.

Les scientifiques ont créé un catalyseur à base de cuivre qui est très efficace pour produire de l'éthanol et d'autres composés carbonés à partir de monoxyde de carbone et d'eau dans une simple réaction chimique. Ils disent que le processus, décrit dans un article publié dans La nature mercredi, pourrait être alimenté par des sources d'électricité renouvelables, telles que l'énergie solaire et éolienne, et constituerait une alternative à la production traditionnelle de biocarburants.

La fabrication d'éthanol est normalement remarquablement énergivore, impliquant la collecte et le traitement de la biomasse, puis la fermentation du sucre présent dans la matière végétale. L'article de Stanford montre qu'il est possible de produire de l'éthanol directement à partir d'eau et de gaz résiduaires en utilisant un courant électrique.

Vous obtenez le même carburant, même si en principe il pourrait être beaucoup plus efficace parce que vous ne comptez pas sur la biomasse, dit Matthieu Kanan , professeur agrégé de chimie à Stanford et co-auteur de l'article.

Les chercheurs envisagent un processus en deux étapes dans lequel le dioxyde de carbone est d'abord converti en monoxyde de carbone en utilisant soit des processus existants, soit des processus plus économes en énergie actuellement en cours de développement. Ensuite, le monoxyde de carbone serait converti électrochimiquement en éthanol ou en d'autres composés à base de carbone.

Les procédés existants pour transformer le monoxyde de carbone en combustible sont compliqués, nécessitant de très gros réacteurs et des pressions élevées. Un électrolyseur, qui utilise un courant électrique pour provoquer une réaction chimique, pourrait rendre le système requis beaucoup plus petit, dit Joël Rosenthal , professeur assistant à l'Université du Delaware. Cela pourrait permettre de miniaturiser et de distribuer la production d'éthanol.

On pourrait imaginer, par exemple, qu'un panneau solaire sur le toit produise du carburant liquide stocké dans un réservoir de la taille d'un chauffe-eau. La grande valeur des carburants chimiques en général, et des carburants liquides en particulier, est qu'ils ont une densité d'énergie beaucoup, beaucoup plus élevée que les technologies de batterie typiques, vous pouvez donc stocker beaucoup plus d'énergie dans un espace réduit, explique Rosenthal.

Ib Chorkendorff , directeur du centre de recherche Catalysis for Sustainable Energy de l'Université technique du Danemark, décrit ce travail comme une étape importante vers l'objectif de trouver une voie efficace pour stocker l'électricité sous forme d'énergie chimique.

La clé du nouveau catalyseur consiste à préparer le cuivre d'une manière inédite qui modifie sa structure moléculaire. Jusqu'à présent, les catalyseurs au cuivre produisaient une large gamme de composés à base de carbone, plutôt qu'un seul produit souhaité, et nécessitaient beaucoup d'énergie.

Le groupe de Stanford commence avec du cuivre métallique et, en le chauffant dans l'air, fait croître une couche d'oxyde de cuivre sur le dessus. Ensuite, cette couche de surface est reconvertie chimiquement en cuivre métallique. Au cours du processus, le cuivre prend une surface très différente avec une surface plus active pour qu'il agisse comme catalyseur.

Il faudra des années pour savoir si un appareil basé sur cette chimie serait commercialement viable. Mais s'il est perfectionné, il pourrait fournir une incitation économique pour éliminer le dioxyde de carbone de l'atmosphère.

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