Un nouveau moyen de transformer le dioxyde de carbone

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Si les humains espèrent limiter le réchauffement climatique à seulement 2 ° Celsius, ils ont beaucoup de travail à faire, selon les scientifiques: réduire les émissions, planter des arbres et éliminer le dioxyde de carbone (CO2) du ciel avec les dernières technologies.

Une nouvelle façon de dépolluer l’air de la Terre du CO2

À présent, un nouveau procédé peut convertir le CO2 gazeux – produit de la combustion de combustibles fossiles – en carbone solide à la température ambiante, en utilisant seulement un filet d’électricité. Mais le faire fonctionner à l’échelle de la planète sera un défi très difficile.

Au cours des dernières années, les chercheurs ont découvert une poignée de catalyseurs à base de métaux solides, des composés qui accélèrent les réactions chimiques, capables de convertir le CO2 en carbone solide. Mais ceux-ci ne fonctionnent qu’à plus de 600 ° Celsius, et pour autant, la chaleur nécessite beaucoup d’énergie et d’argent. Les catalyseurs ralentissent aussi rapidement lorsque le carbone qu’ils produisent s’accumule, limitant leur capacité à maintenir les réactions.

Une nouvelle classe de catalyseurs 

Pour résoudre ce problème, les chimistes Dorna Esrafilzadeh et Torben Daeneke de la RMIT University de Melbourne, en Australie, se sont tournés vers une nouvelle classe de catalyseurs à base d’alliages métalliques liquides à température ambiante. Un de ces catalyseurs, qui a été publié pour la première fois dans Nature Chemistry en 2017, consiste en du palladium à activité catalytique mélangé à du gallium liquide.

Esrafilzadeh, Daneneke et leurs collègues ont voulu voir si un produit similaire fonctionnerait avec du CO2. Ils ont d’abord fabriqué un alliage de gallium, d’indium et d’étain qui est liquide à la température ambiante et qui conduit l’électricité. Ils ont enrichi ce mélange avec de l’argent, une pincée de césium catalytiquement actif et l’ont placé dans un tube en verre, avec une giclée d’eau qui aide le CO2 à se convertir en carbone.

Lorsqu’ils ont inséré un fil dans le métal liquide, une partie du césium situé au sommet du liquide a réagi avec l’oxygène de l’air ambiant, formant une couche ultrafine d’oxyde de césium. Mais la plus grande partie du césium reste protégée par le métal liquide. Ensuite, les chercheurs ont injecté du CO2 pur dans le tube en verre et envoyé une décharge électrique dans le fil. Le CO2 diffusé dans le métal liquide, où le césium et l’électricité le convertissaient en carbone solide, rapportent aujourd’hui Esrafilzadeh et ses collègues dans Nature Communications.

Une réaction qui n’est pas encore parfaitement comprise

Les chercheurs disent que le mécanisme exact de la réaction n’est pas encore clair, mais il implique probablement cinq étapes distinctes, car le césium interagit avec l’oxygène, le CO2 et l’eau, libérant au final du carbone solide et de l’oxygène pur en tant que sous-produits. L’avantage majeur de cette nouvelle approche est que le catalyseur au césium ne s’embourbe pas. Au lieu de cela, le carbone forme de petits flocons noirs sur la surface du métal liquide qui se détachent ensuite et se déplacent vers les côtés et le fond du tube, permettant ainsi à la réaction catalytique de se poursuivre.

Bert Weckhuysen, chimiste à l’Université d’Utrecht aux Pays-Bas, qualifie cette œuvre de « nouvelle » et de « très agréable ». Toutefois, le gros avantage serait que cette technologie puisse être mise à l’échelle pour aspirer le CO2 de l’air et le stocker en permanence dans un solide. « Bien que nous ne puissions pas littéralement remonter le temps, reconvertir le dioxyde de carbone en charbon et l’enfouir dans le sol, c’est un peu comme rembobiner l’horloge des émissions de CO2 », déclare Daeneke.

Les ont rejeté plus de 32 milliards de tonnes de CO2 dans l’air

Mais d’abord, l’expérience de l’équipe, qu’Esrafilzadeh appelle «un premier pas», devrait être dupliquée à grande échelle. En 2017 seulement, les humains ont rejeté plus de 32 milliards de tonnes de CO2 dans l’air, selon l’Agence internationale de l’énergie. Convertir cette quantité en carbone solide reconstituerait essentiellement des montagnes de charbon que les mineurs extraient du sol.

Douglas MacFarlane, un autre coauteur de l’étude et chimiste à l’Université Monash de Melbourne, a écrit dans un e-mail: « la quantité des gigatonnes semble intimidante. “Mais si nous pensons à l’économie [que cela représente] cela semble très possible. »

Source : Science
Crédit photo sur Unsplash : Kristen Fang

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