Une équipe de recherche internationale trouve un nouveau matériau pour extraire le CO2 de l'air et des gaz d'échappement
Synthèse réussie du matériau COF-999
Les experts du climat sont unanimes : Pour faire face à la crise climatique, nous devrons non seulement réduire les émissions de dioxyde de carbone (CO2), mais aussi filtrer directement ce gaz nocif de l'air et des gaz d'échappement. À cette fin, les scientifiques travaillent sur les technologies de "capture directe de l'air" et recherchent des matériaux appropriés capables de lier efficacement (adsorber) les molécules deCO2 et de les libérer sous forme concentrée en cas d'augmentation de la température, ce qui permet de stocker le gaz sous terre, par exemple.
Synthèse réussie du matériau COF-999
Dans la revue Nature, une équipe internationale de chercheurs, dont le professeur Joachim Sauer de la Humboldt-Universität zu Berlin (HU), rend compte de la synthèse chimique du matériau spécial COF-999, réalisée par le doctorant Zihui Zhou du groupe de recherche du professeur Omar Yaghi de l'Université de Californie (UC) à Berkeley. Il s'agit d'un composé organique (Covalent Organic Framework - COF), dans lequel les polyamines liées au cadre dans les pores sont responsables de l'adsorption des molécules de dioxyde de carbone.
"Il est remarquable que ce matériau ait non seulement une capacité d'absorption très élevée pour leCO2, mais que cette capacité soit même plusieurs fois supérieure en présence d'eau. L'eau, qui est toujours présente dans l'air ambiant et les gaz d'échappement, ne perturbe pas ici, mais a étonnamment un effet extrêmement positif", explique M. Sauer, chimiste quantique renommé et chercheur principal au département de chimie de la Humboldt-Universität.
Un chercheur de l'HU élucide le fonctionnement du COF-999 grâce à des calculs de chimie quantique
En tant que membre de l'équipe de recherche, Joachim Sauer était responsable de l'élucidation chimique quantique du fonctionnement du matériau au niveau atomique. Les connaissances acquises lors des expériences n'étaient pas suffisantes pour déterminer l'emplacement exact des atomes (groupes d'amines) dans la structure solide poreuse où lesmolécules de CO2"s'accrochent". La première étape a donc consisté à établir un modèle structurel cohérent avec les résultats expérimentaux. La deuxième étape critique consistait à calculer la force avec laquellele CO2 se lie aux différents groupes d'amines dans les différentes positions et comment cela change en présence de molécules d'eau (H2O).
Joachim Sauer : "Nos calculs de chimie quantique sont indispensables car la compréhension du fonctionnement des choses au niveau atomique est la base du développement de matériaux encore meilleurs. Nous y travaillons actuellement avec nos partenaires de l'université de Berkeley et de l'université de Chicago."
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Publication originale
Zihui Zhou, Tianqiong Ma, Heyang Zhang, Saumil Chheda, Haozhe Li, Kaiyu Wang, Sebastian Ehrling, Raynald Giovine, Chuanshuai Li, Ali H. Alawadhi, Marwan M. Abduljawad, Majed O. Alawad, Laura Gagliardi, Joachim Sauer, Omar M. Yaghi; "Carbon dioxide capture from open air using covalent organic frameworks"; Nature, Volume 635, 2024-10-23
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