Nous savons maintenant tous que, record après record, les données atmosphériques concernant la teneur en dioxyde de carbone montrent des seuils plus élevés que jamais. L’accumulation de co2 dans l’air et l’atmosphère est un grave problème actuel, et dans une lutte continue visant la réduction des gaz à effet de serre, un groupe de chercheurs du MIT a mis au point une technologie de batterie au lithium innovante capable de puiser du co2 pour limiter sa décharge. Une façon ingénieuse de lutter contre l’augmentation du taux de co2.

Pendant des années, les scientifiques ont étudié différents moyens de capturer le dioxyde de carbone afin de le stocker sous terre voire même dans l’océan. Une méthode de lutte contre l’accumulation de co2 qui manque cependant d’ingéniosité. Mais un nouveau système pourrait offrir un avantage considérable par rapport à ces premières propositions.

Selon les chercheurs du MIT, les systèmes conventionnels de capture et de séquestration du dioxyde de carbone (CSC) posent le problème suivant : bien qu’ils soient efficaces pour empêcher le CO2 émis de pénétrer dans l’atmosphère (ce qui contribue à l’effet de serre), ces systèmes nécessitent beaucoup d’énergie.

Selon une étude réalisée en 2014, les systèmes CCS utiliseraient jusqu’à 30% de la capacité de production d’une centrale électrique. Au bout du compte, de nombreux systèmes stockent uniquement le CO2 capturé sous forme solide, mais ne le réutilisent pas réellement.

Un domaine de recherche scientifique distinct lié au CO2 étudie les moyens de convertir le composé chimique en d’autres types de matériaux que nous pourrions potentiellement utiliser comme source de combustible viable. Selon de nombreux chercheurs, cela est bien entendu une stratégie plus rentable, car le gaz carbonique renferme en même temps quelque chose d’intéressant et exploitable.

Dans le même ordre d’idées, une équipe du MIT a mis au point un système de batterie au lithium capable d’absorber le dioxyde de carbone directement émis par les centrales électriques, convertissant la vapeur résiduelle en un électrolyte (chargé de CO2) — l’une des principales composantes d’une batterie.

Les batteries au lithium-dioxyde de carbone nécessitent généralement des catalyseurs métalliques pour fonctionner, car le dioxyde de carbone n’est pas très réactif. Le problème est que les catalyseurs peuvent être coûteux, et les réactions chimiques impliquées peuvent être difficiles à contrôler.

Pour contourner ce problème, une équipe dirigée par l’ingénieur en mécanique Betar Gallant, a mis au point une méthode de conversion électrochimique du dioxyde de carbone sans catalyseur métallique, en utilisant uniquement une électrode en carbone. Les résultats de l’étude ont été publiés dans la revue Joule.

L’élément clé résidait dans l’utilisation du CO2 à l’état liquide, en l’incorporant dans une solution d’amine.

dioxyde carbone batterie lithium

Image montrant le carbonate issu des émissions, à la surface de la cathode après la décharge. Le petit encadré à gauche montre la surface de la cathode avant la décharge. Crédits : MIT

« Ce que nous avons montré pour la première fois, c’est que cette technique active le dioxyde de carbone pour une électrochimie plus facile », explique Gallant.

« Ces deux types de technologie – basées sur les amines aqueuses et respectivement sur les électrolytes non aqueux – ne sont généralement pas utilisées ensemble, mais leur combinaison confère des comportements innovants et intéressants, qui peuvent augmenter la tension de décharge et permettre une conversion durable du dioxyde de carbone » ajoute-t-il.

La technologie développée n’est à ce jour pas encore prête pour un usage commercial, mais les résultats montrent que la technique des amines est compétitive par rapport à d’autres méthodes utilisées pour les batteries au lithium-dioxyde de carbone, bien qu’il y ait encore des aspects à améliorer.

Le système de batterie est actuellement limité à 10 cycles de charge-décharge — une limite très basse qui devra donc être considérablement augmentée afin que ces batteries puissent trouver des applications intéressantes.

« Les défis futurs incluront le développement de systèmes avec un taux de renouvellement des amines plus élevé, pour une exploitation presque continue ou une longue durée de vie, et aussi pour augmenter la capacité pouvant être atteinte à des puissances supérieures », écrivent les auteurs dans leur article.

En fin de compte, les chercheurs admettent qu’il faudra encore attendre des années avant que ce type de technologie de batterie ne puisse être utilisé pour alimenter des dispositifs communs.

Mais à chaque obstacle rencontré et surmonté, les scientifiques se rapprochent de plus en plus de cet objectif final, tout en aidant à résoudre l’un des principaux dilemmes environnementaux actuels.

« Les batteries lithium-dioxyde de carbone ne sont pas pour tout de suite, mais plutôt pour dans quelques années » précise M. Gallant. En tout cas, le fait de pouvoir « transformer » le CO2 en un composant de batterie, rend déjà plus rentable le fait de le capturer.

Source : Joule

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