Une découverte révolutionnaire dans la conversion du captage du carbone pour la production d'éthylène
Une nouvelle méthode convertit le dioxyde de carbone en produit chimique
Une équipe de chercheurs dirigée par Meenesh Singh, de l'université de l'Illinois à Chicago, a découvert un moyen de convertir 100 % du dioxyde de carbone capté dans les gaz d'échappement industriels en éthylène, un élément constitutif essentiel des produits en plastique. Leurs conclusions sont publiées dans Cell Reports Physical Science.
Illustration abstraite d'atomes traversant de l'eau et une membrane électrifiée sous un soleil radieux.
Meenesh Singh
Si les chercheurs étudient depuis plus de dix ans la possibilité de convertir le dioxyde de carbone en éthylène, l'approche de l'équipe de l'UIC est la première à parvenir à une utilisation de près de 100 % du dioxyde de carbone pour produire des hydrocarbures. Leur système utilise l'électrolyse pour transformer le gaz carbonique capté en éthylène de grande pureté, avec d'autres carburants à base de carbone et de l'oxygène comme sous-produits.
Le processus peut convertir jusqu'à 6 tonnes métriques de dioxyde de carbone en 1 tonne métrique d'éthylène, recyclant ainsi la quasi-totalité du dioxyde de carbone capturé. Comme le système fonctionne à l'électricité, l'utilisation d'une énergie renouvelable peut rendre le processus neutre en carbone.
Selon M. Singh, l'approche de son équipe dépasse l'objectif de zéro carbone net des autres technologies de capture et de conversion du carbone en réduisant réellement la production totale de dioxyde de carbone de l'industrie. "C'est un résultat net négatif", a-t-il déclaré. "Pour chaque tonne d'éthylène produite, vous retirez 6 tonnes de CO2 de sources ponctuelles qui, autrement, seraient libérées dans l'atmosphère."
Les tentatives précédentes de conversion du dioxyde de carbone en éthylène reposaient sur des réacteurs produisant de l'éthylène dans le flux d'émissions de dioxyde de carbone à la source. Dans ces cas, seulement 10 % des émissions de CO2 sont généralement converties en éthylène. L'éthylène doit ensuite être séparé du dioxyde de carbone par un procédé à forte intensité énergétique qui fait souvent appel à des combustibles fossiles.
Dans l'approche de l'UIC, on fait passer un courant électrique dans une cellule, dont la moitié est remplie de dioxyde de carbone capturé et l'autre moitié d'une solution à base d'eau. Un catalyseur électrifié attire les atomes d'hydrogène chargés des molécules d'eau dans l'autre moitié de l'unité séparée par une membrane, où ils se combinent aux atomes de carbone chargés des molécules de dioxyde de carbone pour former de l'éthylène.
Parmi les produits chimiques manufacturés dans le monde, l'éthylène se classe au troisième rang pour les émissions de carbone, après l'ammoniac et le ciment. L'éthylène est utilisé non seulement pour créer des produits en plastique destinés aux industries de l'emballage, de l'agriculture et de l'automobile, mais aussi pour produire des produits chimiques utilisés dans les antigels, les stérilisateurs médicaux et les revêtements en vinyle des maisons.
L'éthylène est généralement fabriqué au moyen d'un processus appelé vapocraquage, qui nécessite d'énormes quantités de chaleur. Le craquage génère environ 1,5 tonne métrique d'émissions de carbone par tonne d'éthylène créée. En moyenne, les fabricants produisent environ 160 millions de tonnes d'éthylène chaque année, ce qui entraîne l'émission de plus de 260 millions de tonnes de dioxyde de carbone dans le monde.
En plus de l'éthylène, les scientifiques de l'UIC ont pu produire d'autres produits riches en carbone utiles à l'industrie grâce à leur approche de l'électrolyse. Ils ont également obtenu une efficacité de conversion de l'énergie solaire très élevée, convertissant directement 10 % de l'énergie des panneaux solaires en produits carbonés. Ce chiffre est bien supérieur à la norme de pointe de 2 %. Pour tout l'éthylène produit, le rendement de conversion de l'énergie solaire était d'environ 4 %, soit à peu près le même taux que la photosynthèse.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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