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Actuellement, alors que les effets du réchauffement climatique se font de plus en plus sentir, la réduction de l’empreinte carbone reste l’un des enjeux les plus importants. Alors que certains chercheurs ont développé un biodiesel électro-synthétique nettement plus efficace et plus propre que les alternatives existantes, d’autres explorent la transformation du dioxyde de carbone en méthane. Des chimistes américains ont ainsi mis au point une méthode efficace pour capter et transformer le CO2 en CH4. Selon eux, cette avancée utilisant l’électrochimie ouvre la voie à la transformation du dioxyde de carbone en carburants alternatifs.
Dans le cadre de la lutte contre les gaz à effet de serre, de nombreux chercheurs se tournent désormais vers les innovations énergétiques, comme la conversion du CO2 en méthane. En juin dernier, des chercheurs de l’Institut des sciences et technologies de Daegu Gyeongbuk (DGIST) en Corée du Sud ont développé une technologie capable de réaliser ce processus avec une efficacité de 99,3 %, ce qui est remarquable par rapport aux méthodes actuelles qui peinent à dépasser les 70 %. Cette technologie repose sur la photocatalyse, un procédé utilisant la lumière pour accélérer une réaction chimique.
L’équipe sud-coréenne a utilisé un photocatalyseur composé de séléniure de cadmium et de dioxyde de titane amorphe (TiO2). Le séléniure de cadmium a été sélectionné pour sa capacité à absorber efficacement la lumière visible et infrarouge, tandis que la structure désordonnée du TiO2 amorphe optimise le transfert de charge tout en assurant la stabilité chimique et thermique. Même si cette innovation représente une avancée vers une solution durable au réchauffement climatique, son déploiement à grande échelle reste à déterminer.
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Parallèlement, d’autres systèmes conventionnels de captage du CO2 visant à le transformer en produits utiles sont en cours de développement, mais nécessitent encore une quantité d’énergie considérable pour être mis en œuvre industriellement. Cependant, des chercheurs de l’Université de l’Ohio ont découvert un moyen d’économiser cette énergie en transformant directement le CO2 capturé en méthane.
Les atomes de nickel comme catalyseur innovant
Selon Tomaz Neves-Garcia, auteur principal de la nouvelle étude et chercheur postdoctoral en chimie et biochimie à l’Ohio State University, la clé de cette nouvelle méthode réside dans l’utilisation d’un catalyseur à base de nickel plutôt que d’un photocatalyseur. L’équipe a directement ciblé la forme capturée du dioxyde de carbone, le carbamate.
Dans leur ouvrage, publié dans le Journal de l’Américain
Société chimiqueles chercheurs expliquent avoir utilisé des atomes de nickel disposés sur une surface électrifiée. Ils ont découvert que ce catalyseur permet de convertir directement le carbamate en méthane. ” Nous passons d’une molécule à faible énergie à un carburant à haute énergie, ce qui est avantageux car il libère plus d’énergie utilisable lors de la combustion. “, a déclaré Neves-Garcia dans un communiqué. ” Ce qui rend cela si intéressant, c’est que d’autres captent, récupèrent et convertissent le dioxyde de carbone en plusieurs étapes, tandis que nous économisons de l’énergie en effectuant ces étapes simultanément. », a-t-il ajouté.
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Processus de conversion du carbamate en CH4. © Tomaz Neves-Garcia et al./Journal de l’American Chemical Society (2024)
Cette méthode est donc la première à exploiter l’électrochimie pour convertir le carbamate en méthane. ” Le méthane peut être un produit très intéressant, mais surtout il ouvre la porte à des procédés permettant de convertir le CO2 capté en d’autres produits, comme le méthanol ou des hydrocarbures plus complexes. », explique Neves-Garcia. Les chercheurs estiment que cette approche pourrait d’une certaine manière contribuer à « fermer » le cycle du carbone. En effet, une fois brûlé, le méthane émet du CO2 qui, capté et reconverti en CH4, crée un cycle continu de production d’énergie, limitant ainsi son impact sur le réchauffement climatique.
L’équipe prévoit désormais d’explorer d’autres alternatives chimiques, à la fois propres et durables, pour capter le carbone atmosphérique. ” Nous devons nous efforcer de minimiser l’énergie dépensée pour le captage et la conversion du carbone
», souligne Neves-Garcia. ” Ainsi, au lieu d’effectuer séparément toutes les étapes de capture et de conversion, nous pouvons les combiner en une seule étape, évitant ainsi les processus énergivores. », conclut-il.
