Pour contrer l’augmentation incessante du taux de CO2 atmosphérique, les chercheurs développent des moyens de capter ce gaz à effet de serre et de le transformer en d’autres produits de grande utilité, tout en consommant le moins d’énergie au cours du processus. C’est ce qu’a proposé récemment une équipe de chimistes japonais en développant un matériau captant le CO2 atmosphérique et le transformant en polymère organique rentrant dans la composition de nombreux objets quotidiens.
La méthode récemment mise au point aspire les molécules de CO2 de l’air sans dépenser beaucoup d’énergie. Le matériau peut alors potentiellement être transformé en un ingrédient constituant les emballages ou les vêtements. Le rôle clé est joué par un polymère de coordination poreux (PCP) composé d’ions métalliques de zinc. L’étude a été publiée dans la revue Nature Communications.
Ces ions sont capables de capturer sélectivement les molécules de CO2 avec une efficacité 10 fois supérieure à celle des autres PCP. De plus, le matériau est réutilisable et fonctionnait toujours avec une efficacité maximale après 10 cycles de réaction.
« Nous avons conçu avec succès un matériau poreux ayant une grande affinité pour les molécules de CO2 et capable de le convertir rapidement et efficacement en matériaux organiques utiles » déclare le chimiste des matériaux Ken-ichi Otake, de l’Université de Kyoto au Japon.
Un matériau capable de capter et transformer le CO2 atmosphérique
L’idée de la séquestration du carbone existe depuis quelque temps déjà, mais la faible réactivité du dioxyde de carbone signifie qu’il est difficile de le capturer et de le garder sans utiliser beaucoup d’énergie. Les PCP (également connus sous le nom de structures organométalliques, ou MOF) pourraient être la clé pour surmonter cet obstacle. Celui présenté dans la nouvelle étude possède un élément stratégique : un composant organique avec une structure en hélice.
À l’aide d’une analyse structurelle aux rayons X, les chercheurs ont découvert que, à l’approche du PCP, les molécules de CO2 tournent et se réorganisent, permettant ainsi au dioxyde de carbone d’être piégé dans le matériau. Le PCP fonctionne essentiellement comme un tamis moléculaire, capable de reconnaître les molécules par leur taille et leur forme. Une fois que le matériau a absorbé le CO2, il peut être réutilisé ou recyclé sous forme de polymère organique.
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Transformer le CO2 en produits utiles
Les polymères organiques peuvent être transformés en polyuréthane, qui est utilisé dans les vêtements, les emballages, les appareils ménagers et divers autres domaines. Plus tôt cette année, des scientifiques de l’Université australienne RMIT ont présenté un moyen de transformer le CO2 en charbon, en utilisant une réaction chimique entre le cérium et le métal.
Une autre équipe de chercheurs, de la Rice University aux États-Unis, a pu mettre au point un dispositif permettant de transformer le CO2 en carburant liquide : dans ce cas, le bismuth métallique est l’ingrédient principal et l’acide formique le résultat final. Toutes ces idées nécessitent des recherches plus approfondies et doivent travailler à plus grande échelle, mais des progrès sont en cours.
« L’une des approches les plus écologiques en matière de captage du carbone consiste à recycler le dioxyde de carbone en produits chimiques de grande valeur, tels que les carbonates cycliques pouvant être utilisés dans les produits pétrochimiques et pharmaceutiques » conclut le chimiste Susumu Kitagawa, chimiste spécialiste des matériaux, de l’Université de Kyoto.