Le bouclage chimique transforme les déchets environnementaux en carburant
Une étude révèle que les systèmes à faible teneur en carbone renforcent l'efficacité des produits chimiques
Selon une nouvelle étude, la transformation des déchets environnementaux en ressources chimiques utiles pourrait résoudre bon nombre des problèmes inévitables posés par les quantités croissantes de plastiques, de papier et de déchets alimentaires que nous jetons.
Des chercheurs de l'université de l'État de l'Ohio ont mis au point une technologie permettant de transformer des matériaux tels que les plastiques et les déchets agricoles en gaz de synthèse, une substance souvent utilisée pour créer des produits chimiques et des carburants tels que le formaldéhyde et le méthanol.
En utilisant des simulations pour tester la capacité du système à décomposer les déchets, les scientifiques ont découvert que leur approche, appelée bouclage chimique, pouvait produire un gaz de synthèse de haute qualité de manière plus efficace que d'autres techniques chimiques similaires. Selon Ishani Karki Kudva, auteur principal de l'étude et doctorant en génie chimique et biomoléculaire à l'Ohio State, ce processus raffiné permet d'économiser de l'énergie et est plus sûr pour l'environnement.
"Nous utilisons le gaz de synthèse pour fabriquer des produits chimiques importants dont nous avons besoin dans notre vie quotidienne", explique Ishani Karki Kudva. "L'amélioration de sa pureté signifie que nous pouvons l'utiliser de diverses manières.
Aujourd'hui, la plupart des procédés commerciaux créent un gaz de synthèse d'une pureté de 80 à 85 %, mais l'équipe de M. Kudva a atteint une pureté d'environ 90 % dans un processus qui ne prend que quelques minutes.
Cette étude s'appuie sur des décennies de recherches antérieures menées à Ohio State, sous la direction de Liang-Shih Fan, éminent professeur d'université en génie chimique et biomoléculaire, qui a conseillé l'étude. Ces recherches antérieures utilisaient la technologie du bouclage chimique pour transformer les combustibles fossiles, le gaz d'égout et le charbon en hydrogène, en gaz de synthèse et en d'autres produits utiles.
Dans la nouvelle étude, le système se compose de deux réacteurs : un réducteur à lit mobile où les déchets sont décomposés en utilisant l'oxygène fourni par un matériau d'oxyde métallique, et une chambre de combustion à lit fluidisé qui reconstitue l'oxygène perdu afin que le matériau puisse être régénéré. L'étude a montré qu'avec ce système de transformation des déchets en combustible, les réacteurs pouvaient fonctionner jusqu'à 45 % plus efficacement tout en produisant un gaz de synthèse 10 % plus propre que les autres méthodes.
L'étude a été publiée récemment dans la revue Energy and Fuels.
Selon un rapport de l'Agence de protection de l'environnement, 35,7 millions de tonnes de plastique ont été produites aux États-Unis en 2018, dont environ 12,2 % sont des déchets solides municipaux, tels que des contenants en plastique, des sacs, des appareils, des meubles, des résidus agricoles, du papier et de la nourriture.
Malheureusement, comme les plastiques sont résistants à la décomposition, ils peuvent persister dans la nature pendant de longues périodes et il peut être difficile de les décomposer complètement et de les recycler. La gestion conventionnelle des déchets, comme la mise en décharge et l'incinération, présente également des risques pour l'environnement.
Les chercheurs présentent aujourd'hui une solution alternative pour contribuer à réduire la pollution. Par exemple, en mesurant la quantité de dioxyde de carbone que leur système rejetterait par rapport aux processus conventionnels, les résultats ont révélé qu'il pourrait réduire les émissions de carbone jusqu'à 45 %.
Selon Shekhar Shinde, co-auteur de l'étude et doctorant en génie chimique et biomoléculaire à l'Ohio State, la conception de leur projet n'est qu'un exemple parmi d'autres dans le secteur de la chimie, motivé par le besoin urgent de technologies plus durables.
Dans le cas de cette étude, leurs travaux pourraient contribuer à réduire considérablement la dépendance de la société à l'égard des combustibles fossiles.
"Il y a eu un changement radical entre ce qui a été fait auparavant et ce que les gens essaient de faire aujourd'hui en termes de décarbonisation de la recherche", a-t-il déclaré.
Alors que les technologies antérieures ne pouvaient filtrer que les déchets de biomasse et les plastiques séparément, la technologie de cette équipe a également le potentiel de traiter plusieurs types de matériaux à la fois en mélangeant continuellement les conditions nécessaires pour les convertir, selon l'étude.
Une fois que les simulations de l'équipe auront permis d'obtenir davantage de données, les chercheurs espèrent tester les capacités commerciales du système en menant des expériences sur une période plus longue avec d'autres composants uniques.
"Notre prochaine priorité est d'étendre le processus aux déchets solides municipaux que nous recevons des centres de recyclage", a déclaré M. Kudva. "Le travail en laboratoire se poursuit en ce qui concerne la commercialisation de cette technologie et la décarbonisation de l'industrie.
Les autres coauteurs de l'Ohio State sont Rushikesh K. Joshi, Tanay A. Jawdekar, Sudeshna Gun, Sonu Kumar, Ashin A Sunny, Darien Kulchytsky et Zhuo Cheng. L'étude a été soutenue par Buckeye Precious Plastic.
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.
Publication originale
Ishani Karki Kudva, Shekhar G. Shinde, Rushikesh K. Joshi, Tanay A. Jawdekar, Sudeshna Gun, Sonu Kumar, Ashin A Sunny, Darien Kulchytsky, Zhuo Cheng, Liang-Shih Fan; "Low Carbon Formaldehyde Generation from Chemical Looping Gasification of Heterogeneous Solid Waste"; Energy & Fuels, Volume 38, 2024-10-14
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