De l'oxygène pour Mars
Fractionnement direct : processus électrochimique utilisant le dioxyde de carbone pour produire de l'oxygène
Pour atténuer le changement climatique mondial, les émissions du principal responsable, le dioxyde de carbone, doivent être réduites de manière drastique. Un nouveau procédé permet de résoudre ce problème : leCO2 est directement divisé par voie électrochimique en carbone et en oxygène. Comme le rapporte une équipe de chercheurs chinois dans la revue Angewandte Chemie, l'oxygène pourrait également être produit de cette manière sous l'eau ou dans l'espace, sans nécessiter de conditions rigoureuses telles que la pression et la température.
Les plantes à feuilles sont passées maîtres dans l'art de la neutralité carbone : lors de la photosynthèse, elles transforment leCO2 en oxygène et en glucose. Les atomes d'hydrogène jouent un rôle important en tant que "médiateurs". Toutefois, ce processus n'est pas particulièrement efficace. En outre, l'oxygène produit ne provient pas duCO2 mais de l'eau absorbée. La véritable scission duCO2 n'a pas lieu dans les plantes et n'a pas non plus pu être réalisée à des températures modérées par des moyens techniques jusqu'à présent.
Ping He, Haoshen Zhou et leur équipe de l'université de Nanjing, en collaboration avec des chercheurs de l'université de Fudan (Shanghai), ont maintenant atteint leur objectif de scinder directement leCO2 en carbone élémentaire et en oxygène. Au lieu de l'hydrogène, le "médiateur" de leur méthode est le lithium. L'équipe a mis au point un dispositif électrochimique composé d'une cathode à gaz avec un cocatalyseur nanométrique composé de ruthénium et de cobalt (RuCo) ainsi que d'une anode métallique en lithium. LeCO2 est introduit dans la cathode et subit une réduction électrochimique en deux étapes avec le lithium. Il se forme d'abord du carbonate de lithium Li2CO3, qui réagit ensuite pour produire de l'oxyde de lithium Li2Oet du carbone élémentaire. Dans un processus d'oxydation électrocatalytique, le Li2Oest ensuite converti en ions lithium et en oxygène gazeux O2. L'utilisation d'un catalyseur RuCo optimisé permet d'obtenir un rendement très élevé d'O2, supérieur à 98,6 %, ce qui dépasse largement l'efficacité de la photosynthèse naturelle. Outre leCO2 pur, des essais concluants ont également été réalisés avec des gaz mixtes contenant des fractions variables deCO2, notamment des gaz de combustion simulés, un mélange CO2/O2 et du gaz martien simulé. L'atmosphère de Mars se compose principalement deCO2, bien que la pression soit inférieure à 1 % de la pression de l'atmosphère terrestre. L'atmosphère simulée de Mars contenait donc un mélange d'argon et de 1 % deCO2.
Si l'énergie nécessaire provient d'une source renouvelable, cette méthode ouvre la voie à la neutralité carbone. En même temps, il s'agit d'une méthode pratique et contrôlable pour la production d'O2 à partir deCO2, avec un large potentiel d'application - de l'exploration de Mars et de l'approvisionnement en oxygène des combinaisons spatiales au maintien de la vie sous l'eau, aux masques respiratoires, à la purification de l'air intérieur et au traitement des déchets industriels.
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