La méthode de capture du carbone permet d'extraire le CO2 directement de l'air
Grâce à une technologie alimentée par l'humidité, les chercheurs ont découvert plusieurs nouveaux ions qui facilitent la séquestration du carbone à faible consommation d'énergie
Même si le monde commence lentement à décarboniser ses processus industriels, la réduction des concentrations de carbone dans l'atmosphère nécessite des technologies qui éliminent le dioxyde de carbone existant de l'atmosphère, plutôt que d'en empêcher la création.
De nouveaux ions facilitent la capture du carbone.
Dravid lab / Northwestern University
Le captage du carbone classique capture le CO2 directement à la source d'un processus à forte intensité de carbone. Le captage du carbone ambiant, ou "captage direct dans l'air" (DAC), en revanche, peut extraire le carbone des conditions environnementales habituelles et constitue une arme dans la lutte contre le changement climatique, en particulier lorsque la dépendance à l'égard des combustibles fossiles commence à diminuer et, avec elle, la nécessité d'un captage du carbone au point d'origine.
Une nouvelle recherche de l'université Northwestern présente une nouvelle approche pour capturer le carbone dans les conditions environnementales ambiantes. Elle examine la relation entre l'eau et le dioxyde de carbone dans les systèmes afin d'éclairer la technique de "balancement de l'humidité", qui capture le CO2 à des taux d'humidité faibles et le libère à des taux d'humidité élevés. L'approche incorpore des méthodologies cinétiques innovantes et une diversité d'ions, ce qui permet d'éliminer le carbone pratiquement n'importe où.
L'étude a été publiée le 3 octobre dans la revue Environmental Science and Technology.
"Non seulement nous élargissons et optimisons le choix des ions pour la capture du carbone, mais nous contribuons également à élucider les fondements des interactions complexes entre les fluides et les surfaces", a déclaré Vinayak P. Dravid, de Northwestern, l'un des principaux auteurs de l'étude. "Ce travail fait progresser notre compréhension collective de la DAC, et nos données et analyses donnent une forte impulsion à la communauté, aux théoriciens comme aux expérimentateurs, pour améliorer encore la capture du carbone dans des conditions pratiques".
M. Dravid est professeur titulaire de la chaire Abraham Harris de science et d'ingénierie des matériaux à la McCormick School of Engineering de Northwestern et directeur des initiatives mondiales à l'Institut international de nanotechnologie. John Hegarty et Benjamin Shindel, étudiants en doctorat, sont les coauteurs de l'article.
Benjamin Shindel explique que l'idée de cet article est née de la volonté d'utiliser les conditions environnementales ambiantes pour faciliter la réaction.
"Nous avons aimé la capture du carbone par l'évaporation de l'humidité parce qu'elle n'a pas de coût énergétique défini", a déclaré M. Shindel. Même s'il faut une certaine quantité d'énergie pour humidifier un volume d'air, l'idéal serait d'obtenir de l'humidité "gratuitement", sur le plan énergétique, en s'appuyant sur un environnement où les réservoirs naturels d'air sec et d'air humide sont proches les uns des autres.
Le groupe a également augmenté le nombre d'ions utilisés pour rendre la réaction possible.
"Non seulement nous avons doublé le nombre d'ions qui permettent la capture du carbone en fonction de l'humidité, mais nous avons également découvert les systèmes les plus performants à ce jour", a déclaré John Hegarty.
Ces dernières années, la capture du carbone en fonction de l'humidité a pris son essor. Les méthodes traditionnelles de capture du carbone utilisent des sorbants pour capturer le CO2 au point de source, puis utilisent la chaleur ou les vides générés pour libérer le CO2 du sorbant. Cette méthode a un coût énergétique élevé.
"La capture traditionnelle du carbone retient fortement le CO2, ce qui signifie qu'il faut beaucoup d'énergie pour le libérer et le réutiliser", a déclaré M. Hegarty.
De plus, cette méthode ne fonctionne pas partout, a expliqué M. Shindel. L'agriculture, les fabricants de béton et d'acier, par exemple, contribuent largement aux émissions, mais leur empreinte écologique est telle qu'il est impossible de capturer le carbone à une seule source.
M. Shindel a ajouté que les pays les plus riches devraient s'efforcer d'atteindre un niveau d'émissions inférieur à zéro, tandis que les pays en développement, qui dépendent davantage de l'économie du carbone, réduisent progressivement leur production de CO2.
Un autre auteur principal, Omar Farha, professeur de chimie, a exploré le rôle des structures de type métal-oxyde (MOF) dans diverses applications, notamment le piégeage et la séquestration du CO2.
"Le DAC est un problème complexe et à multiples facettes qui nécessite une approche interdisciplinaire", a déclaré M. Farha. "Ce que j'apprécie dans ce travail, ce sont les mesures détaillées et minutieuses de paramètres complexes. Tout mécanisme proposé doit expliquer ces observations complexes.
Dans le passé, les chercheurs se sont concentrés sur les ions carbonate et phosphate pour faciliter la capture de l'humidité et ont formulé des hypothèses spécifiques sur les raisons de l'efficacité de ces ions. Mais l'équipe de Dravid a voulu tester un plus grand nombre d'ions pour voir lesquels étaient les plus efficaces. Dans l'ensemble, ils ont constaté que les ions ayant la valence la plus élevée - principalement les phosphates - étaient les plus efficaces et ils ont commencé à parcourir une liste d'ions polyvalents, en éliminant certains et en trouvant de nouveaux ions qui fonctionnaient pour cette application, y compris le silicate et le borate.
L'équipe pense que les expériences futures, associées à la modélisation informatique, permettront de mieux expliquer pourquoi certains ions sont plus efficaces que d'autres.
Des entreprises travaillent déjà à la commercialisation du captage direct du carbone dans l'air, en utilisant des crédits carbone pour inciter les entreprises à compenser leurs émissions. Nombre d'entre elles capturent le carbone qui aurait déjà été capturé par des activités telles que des pratiques agricoles modifiées, alors que cette approche séquestre sans ambiguïté le CO2 directement dans l'atmosphère, où il pourrait ensuite être concentré et finalement stocké ou réutilisé.
L'équipe de M. Dravid prévoit d'intégrer ces matériaux de capture du CO2 à leur précédente plateforme d'éponges poreuses, qui a été développée pour éliminer les toxines environnementales, notamment le pétrole, les phosphates et les microplastiques.
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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