À l’heure actuelle, alors que les effets du réchauffement climatique se font de plus en plus sentir, la réduction de l’empreinte carbone demeure l’un des enjeux les plus importants. Tandis que certains chercheurs ont mis au point un biodiesel électro-synthétique, notablement plus efficace et propre que les alternatives existantes, d’autres explorent la transformation du dioxyde de carbone en méthane. Des chimistes américains ont ainsi mis au point une méthode efficace pour capturer et convertir le CO2 en CH4. Selon eux, cette avancée exploitant l’électrochimie, ouvre la voie à la transformation du dioxyde de carbone en des carburants alternatifs.
Dans un contexte de lutte contre les gaz à effet de serre, de nombreux chercheurs misent désormais sur les innovations énergétiques, telles que la conversion du CO2 en méthane. En juin dernier, des chercheurs de l’Institut des sciences et de la technologie de Daegu Gyeongbuk (DGIST) en Corée du Sud ont développé une technologie capable de réaliser ce processus avec une efficacité de 99,3 %, ce qui est remarquable comparé aux méthodes actuelles qui peinent à dépasser les 70 %. Cette technologie repose sur la photocatalyse, un procédé utilisant la lumière pour accélérer une réaction chimique.
L’équipe sud-coréenne a utilisé un photocatalyseur composé de séléniure de cadmium et de dioxyde de titane amorphe (TiO2). Le séléniure de cadmium a été sélectionné pour sa capacité à absorber efficacement la lumière visible et infrarouge, tandis que la structure désordonnée du TiO2 amorphe optimise le transfert de charge tout en garantissant une stabilité chimique et thermique. Bien que cette innovation représente une avancée vers une solution durable contre le réchauffement climatique, son déploiement à grande échelle reste à déterminer.
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Parallèlement, d’autres systèmes classiques de capture du CO2 visant à le transformer en produits utiles sont en cours de développement, mais nécessitent encore une quantité d’énergie considérable pour être mis en œuvre industriellement. Cependant, des chercheurs de l’Université de l’Ohio ont découvert un moyen d’économiser cette énergie en transformant directement le CO2 capturé en méthane.
Des atomes de nickel comme catalyseur innovant
Selon Tomaz Neves-Garcia, auteur principal de la nouvelle étude et chercheur postdoctoral en chimie et biochimie à l’Ohio State University, la clé de cette nouvelle méthode réside dans l’utilisation d’un catalyseur à base de nickel, plutôt qu’un photocatalyseur. L’équipe a ciblé directement la forme capturée du dioxyde de carbone, le carbamate.
Dans leurs travaux, publiés dans le Journal of the American Chemical Society, les chercheurs expliquent avoir utilisé des atomes de nickel disposés sur une surface électrifiée. Ils ont constaté que ce catalyseur permet de convertir directement le carbamate en méthane. « Nous passons d’une molécule à faible énergie à un carburant à haute énergie, ce qui est avantageux, car cela libère plus d’énergie utilisable lors de la combustion », a déclaré Neves-Garcia dans un communiqué. « Ce qui rend cette démarche si intéressante, c’est que d’autres captent, récupèrent et convertissent le dioxyde de carbone en plusieurs étapes, tandis que nous économisons de l’énergie en réalisant ces étapes simultanément », a-t-il ajouté.
Cette méthode est donc la première à exploiter l’électrochimie pour convertir le carbamate en méthane. « Le méthane peut être un produit très intéressant, mais ce qui prime, c’est que cela ouvre la voie à des processus permettant de convertir le CO2 capturé en d’autres produits, tels que le méthanol ou des hydrocarbures plus complexes », explique Neves-Garcia. Les chercheurs estiment que cette approche pourrait en quelque sorte contribuer à « boucler » le cycle du carbone. En effet, une fois brûlé, le méthane émet du CO2 qui, capté et reconverti en CH4, crée un cycle continu de production d’énergie, limitant ainsi son impact sur le réchauffement climatique.
L’équipe envisage désormais d’explorer d’autres alternatives chimiques, à la fois propres et durables, pour capturer le carbone atmosphérique. « Nous devons nous efforcer de minimiser l’énergie dépensée pour la capture et la conversion du carbone », souligne Neves-Garcia. « Ainsi, au lieu de réaliser toutes les étapes de capture et de conversion séparément, nous pouvons les combiner en une seule étape, évitant ainsi les processus énergivores », conclut-il.