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Le développement de carburants peu ou pas polluants est un domaine de recherche actif depuis ces dernières années. Physiciens et ingénieurs se focalisent notamment sur l’utilisation des composés atmosphériques et de la lumière solaire pour créer de tels carburants. Et dans ce cadre, une équipe de chercheurs de l’ETH Zürich a mis au point une nouvelle technologie permettant de produire des carburants liquides respectant la neutralité carbone à partir de CO2, d’eau et de lumière solaire.

Les carburants à bilan carbone neutre sont essentiels pour rendre les transports aériens et maritimes durables. Une nouvelle centrale solaire conçue par l’ETH Zürich produit des combustibles liquides synthétiques qui, lors de leur combustion, dégagent autant de CO2 que la quantité précédemment extraite de l’air pour leur production.

Le système extrait le CO2 et l’eau directement de l’air ambiant et les sépare à l’aide de l’énergie solaire. Ce processus produit du gaz de synthèse, un mélange d’hydrogène et de monoxyde de carbone, qui est ensuite transformé en kérosène, méthanol ou autres hydrocarbures. Ces carburants d’appoint sont prêts à être directement utilisés pour n’importe quel type de transport.

Une usine solaire pour lutter contre les émissions de CO2

« Cette usine prouve que les combustibles hydrocarbonés neutres en carbone peuvent être fabriqués à partir de la lumière du Soleil et de l’air dans des conditions réelles » explique Aldo Steinfeld, professeur de vecteurs d’énergie renouvelable à l’ETH Zürich, dont le groupe de recherche a développé la technologie. « Le processus thermochimique utilise l’ensemble du spectre solaire et se déroule à haute température, ce qui permet des réactions rapides et un rendement élevé ».

La mini-raffinerie solaire sur un toit de Zürich prouve que la technologie est réalisable, même dans les conditions climatiques prévalant dans la ville. Elle produit environ un décilitre de carburant par jour (un peu moins d’une demi-tasse). Steinfeld et son groupe travaillent déjà sur un test à grande échelle de leur réacteur solaire dans une tour solaire près de Madrid, réalisé dans le cadre du projet européen Sun-to-Liquid. Le prochain objectif consiste à adapter la technologie à la mise en œuvre industrielle et à la rendre économiquement compétitive.

usine solaire toit

Le réflecteur parabolique sur le toit de l’ETH ; il permet de focaliser la lumière solaire directement dans les deux réacteurs centraux. Crédits : Alessandro Della Bella/ETH Zürich

« Une centrale solaire d’une superficie d’un kilomètre carré pourrait produire 20’000 litres de kérosène par jour » explique Philipp Furler, directeur de Synhelion. « Théoriquement, une usine de la taille de la Suisse — ou un tiers du désert californien des Mojaves — pourrait couvrir les besoins en kérosène de l’ensemble du secteur de l’aviation. Notre objectif pour l’avenir est de produire efficacement des carburants durables avec notre technologie et de réduire ainsi les émissions de CO2 dans le monde ».

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Convertir le CO2, l’eau et la lumière solaire en carburants liquides

Le nouveau système combine trois processus de conversion thermochimique : l’extraction de CO2 et d’eau de l’air ; le fractionnement thermochimique solaire du CO2 et de l’eau ; leur liquéfaction ultérieure en hydrocarbures.

Un processus d’adsorption/désorption extrait le CO2 et l’eau directement de l’air ambiant. Les deux entrent ensuite dans le réacteur solaire au foyer d’un réflecteur parabolique. Le rayonnement solaire est multiplié par 3000 et génère de la chaleur à une température de 1500 °C, à l’intérieur du réacteur solaire.

Sur le même sujet : Un système de photosynthèse artificielle produit du carburant liquide à partir de CO2

structure usine solaire

Photo montrant le coeur de l’usine solaire. Le mécanisme de conversion du CO2, de l’eau et de la lumière en carburants liquides utilise un processus thermochimique en trois étapes. Crédits : Alessandro Della Bella/ETH Zurich

Au cœur du réacteur solaire se trouve une structure céramique en oxyde de cérium, qui permet une réaction en deux étapes — le cycle redox — pour scinder l’eau et le CO2 en gaz de synthèse. Ce mélange d’hydrogène et de monoxyde de carbone peut ensuite être transformé en carburants hydrocarbonés liquides par la synthèse classique du méthanol ou de Fischer-Tropsch.

Le groupe de recherche de Steinfeld a déjà mis au point deux entreprises dérivées : Synhelion, fondée en 2016, qui commercialise la technologie de production de combustible solaire, et Climeworks, créée en 2010, qui commercialise la technologie de captage du CO2 dans l’air.

Dans cette vidéo, les chercheurs expliquent le fonctionnement de leur usine solaire :

Sources : ETH Zurich

Une réponse

  1. Eboiro

    Waouh, ça donne de l espoir pour contourner les limitations du tout electrique. Une idée du coût de fonctionnement actuel, élevé est il dit, et des difficultés techniques? Celles adressables par changement d échelle ou autrement, et celles qu il est trop tôt pour savoir comment les aborder…

    Répondre

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