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Une nouvelle façon d’éliminer le dioxyde de carbone de l’air pourrait constituer un outil important dans la lutte contre le changement climatique. Ce nouveau système peut fonctionner sur le gaz à pratiquement n’importe quel niveau de concentration, même jusqu’aux quelque 400 parties par million que l’on trouve actuellement dans l’atmosphère.

Une nouvelle façon d’éliminer le dioxyde de carbone de l’air 

La plupart des méthodes d’élimination du dioxyde de carbone d’un flux de gaz nécessitent des concentrations plus élevées, comme celles que l’on trouve dans les émissions de gaz de combustion des centrales à combustibles fossiles. Quelques variations ont été développées qui peuvent fonctionner avec les faibles concentrations trouvées dans l’air, mais cette nouvelle méthode est beaucoup moins énergivore et moins coûteuse, selon les chercheurs.
Cette technique, basée sur le passage de l’air à travers une pile de plaques électrochimiques chargées, est décrite dans un nouvel article de la revue Energy and Environmental Science, par Sahag Voskian, postdoc du MIT, qui a développé les travaux pendant son doctorat, et T. Alan Hatton, titulaire de la Chaire Ralph Landau de génie chimique.

Il s’agit essentiellement d’une grande batterie spécialisée qui absorbe le dioxyde de carbone de l’air qui passe au-dessus de ses électrodes lorsqu’elle est chargée, puis libère le gaz lorsqu’elle se décharge. En fonctionnement, l’appareil alternerait simplement entre le chargement et le déchargement, l’air frais ou le gaz d’alimentation étant soufflé dans le système pendant le cycle de chargement, puis le dioxyde de carbone pur et concentré étant expulsé pendant le déchargement.
Lorsque la batterie se charge, une réaction électrochimique se produit à la surface de chacune des électrodes d’une pile. Ceux-ci sont revêtus d’un composé appelé polyanthraquinone, qui est composé de nanotubes de carbone. Ces électrodes ont une affinité naturelle pour le dioxyde de carbone et réagissent facilement avec ses molécules dans le courant d’air ou le gaz d’alimentation, même lorsqu’il est présent à de très faibles concentrations.
La réaction inverse se produit lorsque la batterie est déchargée – pendant laquelle l’appareil peut fournir une partie de l’énergie nécessaire à l’ensemble du système – et éjecte ainsi un flux de dioxyde de carbone pur. L’ensemble du système fonctionne à température ambiante et à pression atmosphérique normale.

Sa nature binaire est son plus grand avantage

« Le plus grand avantage de cette technologie par rapport à la plupart des autres technologies de capture ou d’absorption du carbone est la nature binaire de l’affinité de l’adsorbant pour le dioxyde de carbone », explique Voskian. En d’autres termes, le matériau de l’électrode, de par sa nature, « a soit une affinité élevée, soit aucune affinité », en fonction de l’état de charge ou de décharge de la batterie. D’autres réactions utilisées pour le captage du carbone nécessitent des étapes intermédiaires de traitement chimique ou l’apport d’une énergie importante comme la chaleur ou les différences de pression.
« Cette affinité binaire permet de capturer le dioxyde de carbone à partir de n’importe quelle concentration, y compris 400 parties par million, et de le libérer dans n’importe quel flux porteur, y compris 100 % de CO2 « , explique M. Voskian. C’est-à-dire que, comme tout gaz s’écoule à travers la pile de ces piles électrochimiques plates, le dioxyde de carbone capturé sera transporté avec lui pendant l’étape de libération.
Le procédé utilisé par ce système pour capter et libérer le dioxyde de carbone « est révolutionnaire », dit-il. « Tout cela dans des conditions ambiantes – il n’y a pas besoin d’apports thermiques, de pression ou de produits chimiques. C’est juste ces feuilles très fines, avec les deux surfaces actives, qui peuvent être empilées dans une boîte et connectées à une source d’électricité. »

Un système éconergétique

Comparativement aux autres technologies de captage du carbone, ce système est très éconergétique, utilisant environ un gigajoule d’énergie par tonne de dioxyde de carbone capté, de façon constante. D’autres méthodes existantes ont une consommation d’énergie qui varie entre 1 et 10 gigajoules par tonne, selon la concentration de dioxyde de carbone à l’entrée, explique M. Voskian.
Les chercheurs ont créé une entreprise appelée Verdox pour commercialiser ce procédé et espèrent développer une usine pilote au cours des prochaines années, dit-il. Et ce système est très facile à mettre à l’échelle, dit-il : « si vous voulez plus de capacités, il vous suffit de fabriquer plus d’électrodes ».
Source : MIT
Crédit photo : Pixabay

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