Une nouvelle façon de capturer et de recycler le dioxyde de carbone provenant des émissions industrielles
Une nouvelle cellule électrochimique pourrait aider les procédés industriels à émettre moins de dioxyde de carbone
La capture du carbone est une méthode prometteuse pour ralentir le changement climatique. Cette approche permet de piéger le dioxyde de carbone (CO2) avant qu'il ne s'échappe dans l'atmosphère, mais le processus nécessite une grande quantité d'énergie et d'équipement. Aujourd'hui, des chercheurs dont les travaux sont publiés dans ACS Central Science ont conçu un système de capture à l'aide d'une cellule électrochimique qui peut facilement saisir et libérer leCO2. Le dispositif fonctionne à température ambiante et nécessite moins d'énergie que les systèmes conventionnels de capture du carbone à base d'amines.
De nombreuses industries se tournent vers l'électrification pour réduire les émissions de carbone, mais cette technique n'est pas applicable à tous les secteurs. Par exemple, leCO2 est un sous-produit naturel de la fabrication du ciment et contribue donc fortement aux émissions. L'excès de gaz peut être piégé à l'aide de technologies de capture du carbone, qui s'appuient généralement sur des amines pour aider à "nettoyer" le polluant en se liant chimiquement à lui. Mais cela nécessite également beaucoup d'énergie, de chaleur et d'équipements industriels, qui peuvent brûler encore plus de combustibles fossiles au cours du processus. La capture du carbone pourrait elle-même être électrifiée à l'aide de cellules électrochimiques, et ces dispositifs pourraient être alimentés par des sources d'énergie renouvelables. Fang-Yu Kuo, Sung Eun Jerng et Betar Gallant ont donc voulu mettre au point une cellule électrochimique capable de piéger facilement et de manière réversible leCO2 avec un apport énergétique minimal.
L'équipe a d'abord mis au point une cellule électrochimique capable de capturer et de libérer le carbone émis en faisant "osciller" des cations chargés positivement sur une amine liquide dissoute dans du sulfoxyde de diméthyle. Lorsque la cellule est déchargée, un cation de Lewis fort interagit avec l'acide carbamique, libérant leCO2 et formant l'amine carbamate. Lorsque le processus est inversé et que la cellule est chargée, le cation est éliminé et la cellule peut capturer leCO2 et reformer l'acide carbamique dans le processus.
Les chercheurs ont optimisé le processus d'oscillation des ions avec une combinaison d'ions de potassium et de zinc. Dans un prototype de cellule, ils ont utilisé ces deux ions comme base de la cathode et de l'anode de la cellule. Cette cellule nécessite moins d'énergie que d'autres cellules basées sur la chaleur et a été compétitive par rapport à d'autres cellules électrochimiques lors des premières expériences. En outre, ils ont testé la stabilité à long terme du dispositif et ont constaté que près de 95 % de sa capacité initiale était maintenue après plusieurs cycles de charge et de décharge, démontrant ainsi la faisabilité du système. Selon les chercheurs, ce travail montre qu'une alternative électrochimique est possible et pourrait contribuer à rendre les technologies de capture et de libération duCO2 en continu plus pratiques pour les applications industrielles.
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